晚上睡不著，早晨睡不醒，又雙叒叕失眠了？
出品：科學大院
作者：徐慧芳（中國科學院亞熱帶農業生態研究所）
監製：中國科學院電腦網路資訊中心 中國科普博覽
失眠了，好困啊，眼皮很沉重腫麼辦~
晚上能很快入睡、一覺睡到天亮，甚至睡到昏天黑地——這大概是我們所有人的夢想。但現實是，許多人常常晚上頭腦異常清醒，躺床上3小時都無法入睡，毫無困意。莫非是患上了失眠，成為了一名失眠患者麼？
失眠，沒你想得那麼簡單
如何判斷你是否存在失眠呢？科學上給出了很好的界定，
失眠診斷分為主觀診斷和客觀診斷[1]，其中失眠的主觀診斷包括：
1）睡眠生理功能障礙（包括難以入睡、睡眠不深、易醒、多夢、早醒、醒後不易再次入睡）；
2）白日頭昏、乏力、嗜睡、精神不振等症狀都是有睡眠障礙干擾所致；
3）僅為睡眠減少而無白日不適（短睡者）不視為失眠。
失眠的客觀標準同樣有三條，分別為：
1）睡眠潛伏期延長：入睡時間超過30分鐘；
2）睡眠維持障礙：覺醒時間增多（每夜超過30分鐘）；
3）總睡眠時間縮短：通常少於6小時。
基於以上判斷，如果你已斷定自己是失眠患者，失眠已經導致你白天昏昏沉沉，工作不振，那麼接下來，你是不是好奇，為什麼你會無法快速入睡呢？
失眠，與晝夜節律關係密切
研究表明，在大腦內有一個控制睡眠的多巴胺開關[2]，多巴胺是一種神經傳導物質，用來幫助細胞傳送脈衝，主要負責大腦的情☆禁☆欲、感覺，
多巴胺可直接抑制褪黑激素的產生和釋放，褪黑激素是大腦釋放的一種化學資訊，告訴身體的其他部位該睡覺了，其主要用來引起嗜睡，
說了這麼多，究竟是什麼造成了你的失眠狀態呢？
或許每當想到以往倒頭就睡的日子一去不復時，你的心裡就會非常煩悶，導致失眠的罪魁禍首到底是什麼呢？估計不少人心中已經有數了吧，比如對於很多劇迷來說長期的熬夜追劇，對於游戲迷來說的通宵瘋狂打遊戲，你肯定也猜測甚至肯定地認為，正是如此的通宵達旦終於讓你由精力充沛變成了想睡卻睡不著的狀態吧。
比利時列日大學的Pierre Maquet在國際頂尖學術期刊《Science》上發表了一篇關於睡眠與晝夜規律的論文，文中揭示了大腦應答睡眠缺失的複雜機制。研究表明，睡眠不足會導致健康惡化和大腦認知能力下降[4]。為了揭示缺乏睡眠與晝夜節律之間的關係，研究人員招募了33名志願者。他們讓志願者連續兩晚不睡，在睡眠剝奪和隨後的恢復性睡眠中掃描他們的大腦。研究人員對每個志願者進行13次大腦掃描，其中12次在睡眠剝奪階段，1次在恢復性睡眠階段。隨後，他們將掃描資料與褪黑素節律進行對比。
結果顯示，一些大腦區域(尤其是亞皮層區域)的活性遵循24小時節律。另一些大腦區域(尤其大腦額葉)的活性隨著清醒時間的延長而降低，不過，在恢復性睡眠之後，這些區域的活性可以回到睡眠剝奪前的水準。還有一些大腦區域的活性表現為上述兩種模式的結合。此外，掃描大腦的時間對掃描結果有很大的影響。
從人類行為上看，大腦功能同時受到清醒時間和晝夜節律的影響。在睡眠剝奪階段，大腦性能惡化與清醒時間並不是線性關係。大腦性能一般在白天保持穩定，在晚上快速惡化，到第二天又稍有改善。如果人類被剝奪了睡眠，腦源性神經營養因數(BDNF)的水準就會降低，而這種分子能夠調控大腦中的突觸連接，進一步導致神經元腦電活動的混亂[5]，以至於導致新產生的記憶不能得到恰當的處理。
失眠、反復覺醒，如影隨形
對於失眠的人，除了每天晚上在床上翻來覆去好久才會入睡外，更讓人生氣的事情可能是，剛入睡沒多久又會覺醒，這樣每晚都會反復幾次，真真是讓人鬱悶不止。那麼，到底為何失眠的人會反復覺醒呢？
研究表明，在我們的大腦中存在一個“睡眠-覺醒機制”，我們的睡眠-覺醒狀態似乎取決於腦脊液中的離子濃度和平衡，其中鉀離子似乎起關鍵作用，因為在睡眠-覺醒過渡過程中這一離子的水準呈快速地波動。
事實上，通過改變腦脊液中鉀離子、鈣離子、鎂離子和一些離子的濃度可以改善睡眠-覺醒機制，由於這些都是正電荷的離子，當它們在腦脊液與腦細胞之間來回移動時，它們可以改變細胞的電活動，導致它們極化或是去極化，當神經元中發生去極化時，細胞變得易興奮、警覺和清醒 [6]。
已有研究表明，軍艦鳥只需要短暫的睡眠時間[7] , 有時甚至會一邊飛行一邊睡眠，而且即使如此持續幾周也絲毫不影響它們搜尋在海上的被鯨類和其他食肉魚類驅趕到水面的飛魚和魷魚。
不過，對於“為什麼我們以及其他哺乳動物，睡眠不足就會痛苦不已，而鳥類卻可以適應相對短得多的睡眠”，目前還沒有相關的研究可以解答，不過我們可以相信，隨著科學家對人類睡眠問題的深入研究，這一問題終究會被解答，失眠也一定會被治癒。
參考文獻：
1.趙曉東,時晶,楊益昌,龍子弋,苗迎春. 失眠的診斷與中西醫治療[J]. 中華中醫藥雜誌,2011,(11):2641-2643.
2.Gonzalez, S., et al..Circadian-Related Heteromerization of Adrenergic and Dopamine D-4 Receptors Modulates Melatonin Synthesis and Release in the Pineal Gland[J]. Plos Biology , 2012,10(6).
3.Guo, F., et al..Circadian neuron feedback controls the Drosophila sleep-activity profile[J]. Nature , 2016, 536(7616): 292.
4.Muto, V.et al. Local modulation of human brain responses by circadian rhythmicity and sleep debt[J]. Science, 2016, 354(6319): 1543-1543.
5.Kuhn, M., et al.. Sleep recalibrates homeostatic and associative synaptic plasticity in the human cortex[J]. Journal of Sleep Research. 2016, 25: 17-17.
6.Ding, F., et al. . Changes in the composition of brain interstitial ions control the sleep-wake cycle[J].Science. 2016, 352(6285): 550-555.
7.Rattenborg, N. C., et al.. Evidence that birds sleep in mid-flight. Nature Communications[J]. 2016, 7.
失眠很可怕，週末再也不熬夜了~
他們讓志願者連續兩晚不睡，在睡眠剝奪和隨後的恢復性睡眠中掃描他們的大腦。研究人員對每個志願者進行13次大腦掃描，其中12次在睡眠剝奪階段，1次在恢復性睡眠階段。隨後，他們將掃描資料與褪黑素節律進行對比。結果顯示，一些大腦區域(尤其是亞皮層區域)的活性遵循24小時節律。另一些大腦區域(尤其大腦額葉)的活性隨著清醒時間的延長而降低，不過，在恢復性睡眠之後，這些區域的活性可以回到睡眠剝奪前的水準。還有一些大腦區域的活性表現為上述兩種模式的結合。此外，掃描大腦的時間對掃描結果有很大的影響。
從人類行為上看，大腦功能同時受到清醒時間和晝夜節律的影響。在睡眠剝奪階段，大腦性能惡化與清醒時間並不是線性關係。大腦性能一般在白天保持穩定，在晚上快速惡化，到第二天又稍有改善。如果人類被剝奪了睡眠，腦源性神經營養因數(BDNF)的水準就會降低，而這種分子能夠調控大腦中的突觸連接，進一步導致神經元腦電活動的混亂[5]，以至於導致新產生的記憶不能得到恰當的處理。
失眠、反復覺醒，如影隨形
對於失眠的人，除了每天晚上在床上翻來覆去好久才會入睡外，更讓人生氣的事情可能是，剛入睡沒多久又會覺醒，這樣每晚都會反復幾次，真真是讓人鬱悶不止。那麼，到底為何失眠的人會反復覺醒呢？
研究表明，在我們的大腦中存在一個“睡眠-覺醒機制”，我們的睡眠-覺醒狀態似乎取決於腦脊液中的離子濃度和平衡，其中鉀離子似乎起關鍵作用，因為在睡眠-覺醒過渡過程中這一離子的水準呈快速地波動。
事實上，通過改變腦脊液中鉀離子、鈣離子、鎂離子和一些離子的濃度可以改善睡眠-覺醒機制，由於這些都是正電荷的離子，當它們在腦脊液與腦細胞之間來回移動時，它們可以改變細胞的電活動，導致它們極化或是去極化，當神經元中發生去極化時，細胞變得易興奮、警覺和清醒 [6]。
已有研究表明，軍艦鳥只需要短暫的睡眠時間[7] , 有時甚至會一邊飛行一邊睡眠，而且即使如此持續幾周也絲毫不影響它們搜尋在海上的被鯨類和其他食肉魚類驅趕到水面的飛魚和魷魚。
不過，對於“為什麼我們以及其他哺乳動物，睡眠不足就會痛苦不已，而鳥類卻可以適應相對短得多的睡眠”，目前還沒有相關的研究可以解答，不過我們可以相信，隨著科學家對人類睡眠問題的深入研究，這一問題終究會被解答，失眠也一定會被治癒。
參考文獻：
1.趙曉東,時晶,楊益昌,龍子弋,苗迎春. 失眠的診斷與中西醫治療[J]. 中華中醫藥雜誌,2011,(11):2641-2643.
2.Gonzalez, S., et al..Circadian-Related Heteromerization of Adrenergic and Dopamine D-4 Receptors Modulates Melatonin Synthesis and Release in the Pineal Gland[J]. Plos Biology , 2012,10(6).
3.Guo, F., et al..Circadian neuron feedback controls the Drosophila sleep-activity profile[J]. Nature , 2016, 536(7616): 292.
4.Muto, V.et al. Local modulation of human brain responses by circadian rhythmicity and sleep debt[J]. Science, 2016, 354(6319): 1543-1543.
5.Kuhn, M., et al.. Sleep recalibrates homeostatic and associative synaptic plasticity in the human cortex[J]. Journal of Sleep Research. 2016, 25: 17-17.
6.Ding, F., et al. . Changes in the composition of brain interstitial ions control the sleep-wake cycle[J].Science. 2016, 352(6285): 550-555.
7.Rattenborg, N. C., et al.. Evidence that birds sleep in mid-flight. Nature Communications[J]. 2016, 7.
失眠很可怕，週末再也不熬夜了~