科學網人有半腦睡眠模式 

睡眠是哺乳動物、鳥類和魚類等普遍存在的休息狀態。典型特徵包括主動軀體運動減少、對外界刺激反應減弱、同化作用增強和異化作用降低。關於睡眠的許多現象和睡眠發生分子基礎，仍然存在許多未解之謎，一直吸引科學家努力求解。多數人習慣認為，睡眠和覺醒是相互獨立的兩個狀態。其實人們早就知道水生哺乳動物、鳥類和爬行類動物睡眠能閉一隻眼睜一隻眼，控制睜開眼一側大腦實際沒有入睡，仍處於覺醒狀態。最新研究發現，人類也具有類似的半腦睡眠模式。這很讓人想到金庸筆下的周百通左右搏擊的武功。

睡眠過程中警惕性下降，會讓動物付出沉重代價，為減少因為睡眠導致的危險，動物進化過程中獲得一些克服睡眠危險的能力，其中一種就是降低睡眠深度，一些動物進化出半睡半醒能力，就是只一側大腦半球處於睡眠狀態，另一側保持覺醒狀態，利用腦電圖的研究顯示，處於睡眠狀態大大腦半球符合典型的睡眠腦電錶現，而處於覺醒狀態的另一側大腦半球出現典型的覺醒腦電特徵。外在典型表現為清醒一側大腦支配大眼睛一直處於開放狀態，就是睜一隻眼閉一隻眼的睡眠方案。研究發現，這種單側大腦睡眠單側覺醒的睡眠模式在生物界非常普遍，從鳥類、爬行動物，到哺乳動物，尤其是海洋哺乳動物如鯨魚等都有這種能力。

同樣是半腦睡眠模式，生物學意義並一樣。海洋哺乳動物鯨類的耳海豹和海牛半腦睡眠模式主要是為了防止溺水，半腦睡眠可以讓這些水生哺乳動物能在睡眠狀態下游泳和浮出水面呼吸空氣。鳥類則可以在飛行過程中保持導航能力和警惕天敵襲擊。池塘附近定居過夜的鴨群，分布在鴨群周邊的個體利用半腦睡眠模式發揮崗哨作用，而處於鴨群中央區域的個體都自信地閉上雙眼，這顯然是一種聰明的安排。

人類是否也存在類似魚類和鳥類的情況，可以一側大腦睡眠一側大腦休息嗎？帶著這樣的問題，美國布朗大學Masako Tamaki等猜測，如果人類也會這種睡眠，應該是處於想對危險的環境，在危險環境保持一側大腦處於清醒狀態有利於讓個體處於警覺狀態，有利於處於危險環境的群體避免受到外來傷害。這對古代野外生存的人類來說屬於常態和正常能力。在睡眠研究領域，一種比較典型的現象被稱為「首晚效應」，首晚效應是指無睡眠紊亂者在睡眠實驗室第一個測試夜晚常出現失眠的現象。「首晚效應」不僅是睡眠受試者在睡眠實驗室的現象，其實普通人外出旅遊過程，第一夜往往難以入睡，也就是「首晚效應」作怪。

科學家估計，「首晚效應」是因為人類對陌生和潛在危險環境的默認警覺反應。因為存在「首晚效應」，關於睡眠的研究一般不使用首夜的睡眠數據。Tamaki等認為，這種「首晚效應」或許是研究人類面對陌生危險環境睡眠模式的理想模型，利用這樣的思路，布朗大學研究小組比較了不同睡眠情況下，人類受試者的睡眠深度和腦電和磁信號，結果發現人類睡眠也存在左右大腦半球的差異，研究結果最近在發表在《當代生物學》上。

Tamaki和同事使用「首晚效應」作為潛在威脅模型。「首晚效應」導致人在新環境不易入睡、睡眠深度淺、易醒等問題，而此後睡眠往往會明顯改善。根據這個現象，許多關於睡眠的實驗室研究都將第一晚數據排除，只從第二天開始作為研究數據。最新研究反其道而行之，對首晚睡眠數據和次日數據進行比較，結果發現人類半腦睡眠現象也出現在首夜，或者說所謂首晚效應的本質是一種人類的半腦睡眠現象。

為了分析大腦的活動，研究人員用腦電圖和腦磁圖分析大腦神經元活動產生的電和磁信號，對採集的腦磁圖數據進行分析後發現，首夜和次夜非快眼動睡眠的腦磁圖數據存在明顯差異，首夜受試者出現慢波活動兩側大腦不對稱現象，次夜睡眠沒有這種現象。慢波活動反映睡眠深度，數據顯示受試者左側大腦半球的睡眠深度低於右側，次晚兩側大腦半球的睡眠深度都比較深。出現的一側大腦慢波活動下降的大腦區域在功能上存在聯繫，都屬於默認神經網路。兩側差異比較大的受試入睡更困難，提示這些受試首晚存在興奮行為。研究結果提示，左側大腦在首晚不容易入睡，可能是首晚效應的內在基礎。難道左側大腦在新環境中需要處於警覺狀態？為回答這個問題，研究人員

要回答這個問題，研究人員用一組重複音調刺激剛入睡的受試，在這組聲音中偶爾會出現不同其他的古怪聲音，將大腦對古怪聲音的反應作為警覺指數。在首夜第一次小睡時，右耳(左腦)對古怪聲音的反應敏感度是左耳(右半球)的三倍，高於比次晚雙層耳朵的反應。聽到古怪聲音後受試者會產生一段時間的興奮才能再次入睡，這一興奮持續時間右耳是左耳的6倍。最後受試者被要求用敲手指表示聽到聲音，發現在首夜受試者右耳聽到聲音並做出敲手指動作的次數高於左側和次夜。這些研究結果提示，在一個新的環境，人類不容易入睡的原因是因為左大腦半球比平時耕警惕。論文作者認為，這是人類在進化過程中保留下來的一種能力，這種睡眠警覺性好的個體在群居時代有利於保護群體的安危。雖然在鳥和其他哺乳動物存在雙側大腦一側睡眠一側清醒的情況，但是這是第一次用研究證據證明人類也存在類似的情況。當然關於這個發現，仍然存在許多問題，例如為什麼警覺側大腦興奮區域局限在默認網路，而不是注意網路。如果單側大腦興奮是負責保持警覺，為什麼是左側大腦，而不是擅長空間定位的右側大腦。

最新這一研究對克服在陌生環境下睡眠障礙的問題提供了研究基礎，人們可以根據這一現象設計一些刺激和調節大腦功能的器材和藥物。

參考文獻

Kelly, M.L., Peters,R.A., Tisdale, R.K., and Lesku, J.A. (2015). Unihemispheric sleep incrocodilians? J. Exp. Biol. 218,3175–3178.

Tamaki, M., Bang, J.W.,Watanabe, T., and Sasaki, Y. (2016). Night watch in one brain hemisphere duringsleep associated with the first-night effect in humans. Curr. Biol. 26,1190–1194.

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