摇篮真神器–横向晃动能促进睡眠,增强记忆力

不久前,奇点糕刚介绍了睡眠不足和睡眠频繁被打断的人全身动脉粥样硬化斑块形成的风险会骤增21%和34%,以及其中的机制。这下,本来睡眠就不好的奇点糕,被吓得更睡不着了。

目前,对失眠的治疗主要心理治疗和药物干预等。但其实,如果让床以一个合适的频率和幅度晃起来,就像小宝宝睡的摇篮一样,或许就能显著改善睡眠。

近日,日内瓦大学的Aurore Perrault和Laurence Bayer等研究发现,4秒一个来回(0.25Hz)的横向晃动能促进睡眠。在晃动下,人们入睡更快,睡眠质量更高,更不容易惊醒,甚至还能增强记忆。同时,洛桑大学的Konstantinos Kompotis和Paul Franken等用小鼠试验证明,晃动对睡眠的作用依赖于前庭中感受直线运动的耳石。相关研究均发表在Current Biology上[1,2]。

《细胞》子刊:摇着睡更聪明! 科学家证实4秒一个来回的横向晃动能促进睡眠,增强记忆力,成年人也适用丨临床大发现
试验所用的摇床

睡眠中的人,看似一动不动,对外界刺激也看起来几乎没有反应。但其实,即使在睡眠中,我们的感觉器官也并没有休息,巨大的爆炸声可能会把睡梦中的人惊醒,而淅淅沥沥的雨声却会让很多人睡得更香。

对于小宝宝,摇晃也是一种常用来促进睡眠的外界刺激。宝宝哭闹时,很多妈妈都会把宝宝抱起来,走动,摇晃,哄宝宝睡觉。无论古今中外,也都产生了摇篮这么一种婴儿专用的卧具。

而对于成年人,一个更大些的“摇篮”或许也能改善睡眠。Laurence Bayer等此前的研究就发现,在白天45分钟的小睡中,0.25Hz的横向晃动,能缩短成年人的睡眠潜伏期,增加非快速眼动睡眠(NREM)的时间,睡得更香,还能增强睡眠纺锤波,睡得更安稳[3]。

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这回,Laurence Bayer的研究团队,进一步研究了摇晃对夜间睡眠的影响。他们招募了18名健康的青年人,平均年龄23.4岁,其中有8名男性和10名女性。这些志愿者均没有睡眠障碍,每天规律睡眠。

研究人员让他们先在试验用的床上睡一晚上,以适应试验中的睡眠环境。之后在两个试验夜晚,分别让床静止或以0.25Hz的频率横向晃动(最大位移10.5cm),并进行多导联睡眠描记(包括脑电、眼电、肌电、心电和呼吸)。此外,研究人员还在睡前和起床后,分别对志愿者的反应速度和记忆准确性进行了测试。

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人类的睡眠可以分为快速眼动睡眠(REM)和非快速眼动睡眠(NREM)两个阶段,其中非快速眼动睡眠又可进一步按脑电波不同分为N1、N2和N3三个子阶段。通常认为N1和N2阶段是浅睡眠,N3阶段是深睡眠,而各种美梦噩梦春梦,则都发生在快速眼动睡眠阶段。

在一夜正常的睡眠中,入睡后首先是逐渐加深的非快速眼动睡眠,进入N3后再经N2过渡到快速眼动睡眠,如此反复循环。通常前半夜深睡眠的N3较多,而到了后半夜,N3逐渐减少,而做梦的快速眼动睡眠逐渐增多。

《细胞》子刊:摇着睡更聪明! 科学家证实4秒一个来回的横向晃动能促进睡眠,增强记忆力,成年人也适用丨临床大发现
正常睡眠过程

多导联睡眠描记显示,晃动的床让志愿者们的睡眠潜伏期缩短,入睡更快。主要是非快速眼动睡眠中的N2期缩短了。整夜上看,代表深睡眠的N3期,在晃动中增加了5%,而浅睡眠的N1和N2期共减少了3.6%。

此外,在晃动的床上睡眠时,志愿者N3期中的睡眠纺锤波明显增多了。睡眠纺锤波是丘脑产生的一种12Hz左右的脑电波,具有屏蔽外界刺激对睡眠干扰的作用[4]。试验中也确实发现,在晃动的床上睡觉时,志愿者N3期中的唤醒密度比睡在静止的床上时低了60%。

《细胞》子刊:摇着睡更聪明! 科学家证实4秒一个来回的横向晃动能促进睡眠,增强记忆力,成年人也适用丨临床大发现
晃动中,N3期的深睡眠增多,而N1和N2期的浅睡眠减少

睡眠纺锤波还有增强陈述性记忆的作用[5]。研究人员通过一个单词配对学习任务,测试了睡眠中的晃动对志愿者记忆准确性的影响。结果发现,相比睡在静止的床上,睡在晃动的床上后,记忆的准确性明显提高了。或许考前复习的时候,让床晃起来能有不错的效果。

不过对于反应速度,睡在静止的床上还是睡在晃动的床上,差异并不明显。

在Paul Franken等的小鼠试验中,研究人员发现1.0Hz的晃动下,小鼠入睡更快,睡眠中NREM的比例增加,与人类相似。但如果晃动的频率过大,达到1.5Hz,虽说NREM睡眠时间增加的更多,但其间正常的脑电活动却受到抑制,REM睡眠的时间也缩短了。过快的晃动干扰了小鼠的睡眠。

而在耳石缺陷,不能感受线加速度的小鼠中,晃动对小鼠睡眠的影响却消失了。虽说此前很多人都认为前庭中的耳石介导了晃动对睡眠的影响,但这是首次在动物模型中直接证明了耳石的这一作用。

接下来,Franken计划进一步研究耳石受到晃动刺激后,是如何影响睡眠的:“目前的工具,如光遗传学,可以帮助我们破译哪些结构,甚至神经元群体,接受来自耳石器官的刺激,并进一步影响睡眠。这将有助于我们应对失眠等睡眠障碍。”

参考文献:
1. Perrault A A, Khani A, Quairiaux C, et al. Whole-night continuous rocking entrains spontaneous neural oscillations with benefits for sleep and memory[J]. Current Biology, 2019.
2. Kompotis K, Hubbard J, Emmenegger Y, et al. Rocking promotes sleep in mice through rhythmic stimulation of the vestibular system[J]. Current Biology, 2019.
3. Bayer L, Constantinescu I, Perrig S, et al. Rocking synchronizes brain waves during a short nap[J]. Current Biology, 2011, 21(12): R461-R462.
4. Dang-Vu T T, McKinney S M, Buxton O M, et al. Spontaneous brain rhythms predict sleep stability in the face of noise[J]. Current Biology, 2010, 20(15): R626-R627.
5. Holz J, Piosczyk H, Feige B, et al. EEG sigma and slow‐wave activity during NREM sleep correlate with overnight declarative and procedural memory consolidation[J]. Journal of sleep research, 2012, 21(6): 612-619.

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