
如果失去一宿的睡眠, 二天也许只是浑浑噩噩的,感觉浑身乏力,如果失去好几天的睡眠,认知功能下降。人类 长的不睡觉时间是264小时,是由一个17岁的美国高中生创造的,至今无人打破。毋庸置疑,睡眠对人而言是非常重要的,你根本无法想象失去睡眠,整个人还能怎么活下去。因此,人们之前也一直认为动物是离不开睡眠的,那么真的是这样吗?
在这个神奇的地球上,哪怕是睡眠再少的动物,一天下来也得睡上一小会儿。皮糙肉厚的大象,一天得睡3~4个小时,会反刍的长颈鹿也要睡上2个小时。
科学家曾经对军舰鸟(Fregata minor)做过研究,在军舰鸟飞行10天的过程中对其脑电图进行记录,发现军舰鸟可以只用半脑进行工作,半脑来休息,而且出乎意料的是,军舰鸟每天只睡了一个小时。
头上戴了记录仪器的军舰鸟记下了相关的脑电图 图源: Evidence that birds sleep in mid-flight
利用睡眠剥夺实验研究睡眠
1.什么是睡眠剥夺实验
虽然自然界中没有完全不睡觉的动物,但人类可以通过剥夺睡眠研究睡眠的重要性。现代社会不可能长期对人类做睡眠剥夺实验,毕竟这样太不人性(剥夺睡眠进行刑事逼供),前面介绍的实验也是观察得差不多了就结束实验了,一般来说完全睡眠剥夺都是动物试验。从1896年Patrick等首次研究睡眠剥夺(Sleep Deprivation, SD)对人体的影响以来,睡眠剥夺在军事、交通、医疗等领域受到很大关注。
那么要如何剥夺睡眠呢?主要有以下几种方式:
平台睡眠剥夺技术
:把动物(比如小鼠)丢到水里,因为小鼠害怕水而且无法在水里休息,就剥夺了睡眠。
强迫运动睡眠剥夺法
:顾名思义,通过动力装置迫使小鼠不停地运动,同时监控脑电。
轻柔刺激法
:这也是 简单的刺激方法,如果看到小鼠要睡觉了,就轻轻拍拍笼子把它弄醒,因为研究人员不可能长时间地盯着笼子看,所以只适合短时间的睡眠剥夺。
其他的还有药物睡眠剥夺法和剥夺杆睡眠剥夺法,在这里就不多做描述了,感兴趣的可以去搜索一下。
2.不睡觉到底会不会死?
对动物进行睡眠剥夺实验在过去是有的,但结果并不是很完美。比如在剥夺大鼠睡眠的实验中,发现大鼠被剥夺睡眠后,相对于可以睡觉的大鼠死得比较早。这个实验结果是符合大家的常识和预期的。
大鼠 图源:Wikipedia
但导致其死亡的根本原因是不确定的,因为在这项实验中,主要是通过惊吓的方式剥夺睡眠,被剥夺了睡眠的大鼠由于精神压力过大,出现了严重的全身适应综合征(GAS),综合症伴随着各种痛苦的症状,也就是致死的可能性可能死来自保持清醒的精神压力,而不是单纯的睡眠不足,因此很难得到致死的原因是否和睡眠不足有直接关联。
以往的实验并不是不科学,只是实验做得还不够完美,导致了结论也不是确定的。要完善剥夺睡眠的实验,就得消除精神压力的因素,变成单因素实验,纯粹靠失去睡眠这一条件进行实验。
而伦敦帝国学院的生物学家Giorgio Gilestro和他的研究团队设计了一个实验仪器,把果蝇关在一个管子里,基于人工学习的实时视频目标跟踪技术,对果蝇进行高通量分析,一旦一只果蝇不出现活动超过20s,仪器就会轻微地旋动果蝇所在的管子,把温柔地它叫醒。
通过这种实验方式可以观测到果蝇轻微的一举一动,哪怕只是微微地用脚弹动了一下,也会被视为清醒状态,减小误判,再刚想进入睡眠的时候就温柔地把果蝇叫醒,这样就可以消除惊吓带来的压力。
实验结果发现,失去睡眠基本对于果蝇来说基本不致命 图源:Science
睡眠不足的雄性果蝇寿命和正常果蝇一样长,而睡眠不足的雌性果蝇寿命也虽然比正常果蝇短,但平均只有三天,平常生活也是该吃吃,该喝喝,该交配交配。
实验发现,要知道,三天对于果蝇来说,也就是一生寿命(40~50天)的6%~8%左右。
3.睡眠剥夺对于认知功能的损害
不过,睡眠剥夺对认知功能的损害是很明显的,并且呈阶梯性下降,而不同的认知功能下降的水平不同。所以,根据睡眠剥夺对认知功能的影响程度,将完全睡眠剥夺分为以下几个阶段:
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