当你全力以赴,会发生什么?

有没有想过当你终于睡觉之前保持清醒一天,一天晚上和另一天的时候,脑中会发生什么? 那么,我们刚刚发现。

它一直 已知多年 我们有多少睡意,如何能加起来的数字,注意或进行工作记忆任务取决于多久,我们一直清醒,一天的时间。 通常情况下,如果我们在两天的时间(一天,一天晚上,然后是第二天)保持清醒状态,那么第一个16小时就是清醒的 - 表现很好,变化不大。

但是随着我们进入“生物夜间”,正如激素褪黑素的升高所表明的那样,性能迅速恶化,并在第二天早上在6-8am附近达到最小值。 第二天,性能可以得到更好一点(但仍远低于一天),只有一个良好的夜间睡眠后恢复正常,基线水平。

这个表演时间表的关键特点是,它不会根据你已经醒了多久而线性恶化,而是由一天中的时间调整。 事实上,我们现在知道,实际上并不是“一天的时间”,而是“一天中的内部生物时间”,它会导致睡眠不足的影响。 因此,在行为水平上,脑功能由昼夜节律性和睡眠平衡的组合效应决定 - 在睡眠时觉醒时消耗的睡眠压力。

昼夜节律

昼夜节律性可以在行为和生理学的许多方面观察到,并且由生物钟在几乎脑和身体的每个细胞中产生。 在本地,这些节奏 生成 通过时钟蛋白的反馈循环到表达遗传信息的钟基因上,然后将其翻译成蛋白质


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所有这些时钟 - 包括大脑时钟 - 由位于大脑区域的中心总监/指挥同步称为下丘脑的视交叉上核。 大脑的这个区域也驱动血液和唾液中褪黑激素的节律。

那么这种昼夜节律性和睡眠平衡的联合作用是如何起作用的? 那么,在生物学的那一天,生物钟会产生一种警报或觉醒促进信号,随着一天的进行变得更强,在晚上达到最大强度。 这似乎有点矛盾,但这个信号需要变得更强壮随着时间的进展,因为睡眠压力也增加了我们醒着的时间越长 - 所以有什么需要我们保持警觉。

但是当我们进入生物夜晚时,觉醒促进的昼夜节律信号在6-8am附近消散并变成一个最大强度的睡眠促进信号。 再一次,这看起来似乎有些自相矛盾,但是在正常情况下,当我们晚上睡觉的时候,这很方便,因为睡眠促进信号使我们能够在睡眠压力消散六七个小时后继续睡好。

然而,当我们在晚上和第二天保持清醒时,会出现问题。 在夜间,睡眠压力仍然很高,甚至因为我们清醒而增加。 昼夜节律的信号不再反对这种压力,我们努力保持清醒和表现。 第二天,生物钟,仍然蜱不管我们是睡着了还是没有,又开始推动清醒信号,因此它成为一点点更容易执行,并保持清醒。

这在大脑中看起来像什么?

这一切都很好,很有意义。 实际上,这种工作模式被广泛接受我们在行为方面所见到的。 但是,昼夜节律和睡眠稳态的这种联合作用在人脑中是什么样的呢?

我们来自列日大学和萨里大学的研究人员使用功能性磁共振成像(fMRI)扫描了33人的大脑,该功能磁共振成像(fMRI)详细描绘了整个大脑中的神经元活动水平 - 睡眠剥夺两天和一段时间的恢复睡眠。 我们还测量了褪黑激素水平以具有内部生物学时间的良好指标,其在个体之间变化。 我们的结果是 在科学出版.

对于每个参与者,在进行简单的反应时间任务时获得13脑图像。 在睡眠剥夺期间收集12幅脑图像,其特征在于之前在晚上和早晨观察到的那些快速变化。 第十三张图像是在恢复睡眠后拍摄的。

在几个大脑区域,特别是皮质下区域(例如丘脑,一个将信息传递到皮层的主要中心)中的活动遵循24小时有节奏(昼夜节律)模式,其时间令人惊讶地在脑区域中变化。 其他大脑区域,特别是额叶脑区域 更高阶的交往区域 - 随着时间的清醒,活动减少,随后在恢复睡眠后恢复到睡前剥夺水平。 一些大脑区域显示出一种模式,该模式是一种节奏模式和与清醒时间相关的衰退的组合。

更令人惊讶的,对大脑活动睡眠缺失的这些影响更为普遍,当参与者相比,更复杂的记忆依赖任务进行一个简单的反应时间的任务。

这一切意味着不同的大脑区域似乎受到睡眠损失和昼夜节律的不同影响,整体而言,这些结果既表现出这些效应的普遍性,也表现出这些影响的相似性和局部性。

大脑反应的多样性表明大脑对睡眠损失的反应机制有多复杂。 这有助于我们了解大脑如何在白天和黑夜保持表现。 这些结果可能会使转班人员和工作很长时间的人们感到放心,特别是在凌晨时分,他们正在努力关注并专心工作。 是的,你的大脑在白天会比白天有所不同。 他们还建议,如果你工作得很晚,最好把它包起来,睡一觉,早上再开始。

它甚至可以帮助我们更好地理解为什么精神病和神经退行性疾病中的许多症状会变得衰退,为什么在一夜之间没有睡眠的清晨,我们很难保持注意力,而在晚上则不是问题。

关于作者

Derre-Jan Dijk,睡眠和生理学教授,Surrey睡眠研究中心主任, 萨里大学

回旋加速器研究部研究总监Pierre Maquet表示, 列日大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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