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為什么睡眠不足的人容易發脾氣?

更新日期:2019-10-23 15:26:54

利用腦成像研究方法,科學家發現,由于腦結構方面的差異,不同的人在剝奪睡眠后確實會表現出較大的情緒差異,有的人更容易產生負面情緒。

為什么睡眠不足的人容易發脾氣?

利用彌散張量成像(如圖)和彌散加權成像,科學家可以對腦結構進行各種研究。 (資料圖/圖)

你是否有過這樣的經歷:由于工作或者學習熬夜到很晚,到第二天時情緒非常低落,有可能覺得心累,有可能覺得傷感,也有可能容易發脾氣?但同樣是熬夜,你的某位同學或者同事,第二天卻仍然活力四射,樂觀開朗?

為什么不同的人在缺乏睡眠的時候會有這么大的差異?在情緒方面,真的有天生就抗“缺覺”的人嗎?利用腦成像研究方法,美國亞利桑那大學的科學家近日發現,由于腦結構方面的一些差異,不同的人在睡眠剝奪(缺覺)后,確實在情緒上會表現出比較大的差異,有的人更容易產生負面的情緒。這項研究發表在專于神經系統成像的學術期刊《神經影像》(NeuroImage)上。

睡眠、認知能力和情緒

睡眠是人體一項重要的生理活動,在這期間人體會發生很多生理變化,比如清除掉一些身體的代謝廢物、使我們的免疫系統和內分泌系統更加有效地工作等等。在睡眠的過程中,我們的腦也沒有閑著,比如很多研究都發現,睡眠時腦內仍然存在神經活動,并在鞏固我們白天學習后產生的記憶(在神經科學領域,學習和記憶的概念更加寬泛,并不只是我們日常生活中所說的學習)。

有關睡眠對人認知能力的影響,利用神經成像技術,科學家已經有了不少的發現,比如在睡眠剝奪后,人的注意力或者說在做某個事情的時候的專注力會降低。這些研究還發現,睡眠剝奪對認知能力的這種影響具有區域特異性,也就是說,腦中某個或者某幾個特定腦區與這種影響有關。

對于睡眠對情緒的影響,科學家早就發現,睡眠剝奪會讓人產生負面情緒,但不同的人受影響的程度卻可能存在很大的差異。至于這種差異是否與不同的人在腦結構上的差異有關,研究人員仍然知之不多。

在這項新的研究中,利用先進的神經成像技術,科學家發現不同的人的腦中三個神經網絡的結構差異與睡眠對情緒的影響有關。

通過水尋找答案

此前的神經科學研究發現,大腦中有三個神經網絡的活動與情緒有比較密切的關系(在非睡眠剝奪的情況下),這三個神經網絡分別叫默認網絡(default-mode network,又被稱作默認模式網絡或者預設模式網絡)、控制執行網絡(control-execution network)和突顯網絡(salience network)。

人的腦組織(其他動物的腦組織也一樣)大致可以分為兩種。一種叫灰質(但灰質并不是灰色的,而是粉色的),構成灰質的主要是神經細胞的細胞體;另一種叫白質,顏色非常淺,構成白質的主要是神經細胞長長的纖維。白質中的這些纖維就像傳輸信息的光纜一樣,把不同的神經細胞聯系起來,以便神經信息在神經細胞間傳遞。

既然有證據表明默認網絡、控制執行網絡和突顯網絡與情緒有關,因此這項研究的科學家猜測,睡眠剝奪后,在是否容易產生負面情緒方面,不同的人之間的差異可能與他們腦中這三個網絡的差異有關,并且猜測灰質和白質中都存在導致這種差異的因素。

為了對這個猜想進行研究,亞利桑那大學的科學家使用了一種叫做磁共振彌散成像(diffusion MRI)的技術來探究這三個網絡的結構。而這種成像技術所依賴的,是一種在我們的體內廣泛存在,在日常生活中也隨處可見的物質:水。

在一個均質的系統中,不難想象,水在不同區域的擴散能力都是一樣的,在每一個區域中向各個方向的擴散能力也是一樣的。但人腦并不是一個均質的系統,不僅不同區域的構成和密度有所不同,在一個特定的區域中,各個方向的周邊環境的構成和密度也可能存在差異,因此水在不同的區域以及同一區域的各個方向上的擴散能力都有所不同。磁共振彌散成像就是通過檢測這種差異并通過復雜的計算,來對腦結構進行成像的。

這項研究使用了兩種磁共振彌散成像技術,一種叫做彌散加權成像(diffusion weighted imaging),另一種叫做彌散張量成像(diffusion tensor imaging)。兩者都通過分析水的擴散能力來進行成像,但彌散張量成像更適用于成束的纖維,因此幾乎總是被用于對白質中的神經“光纜”進行成像:如果把細胞內外的水看作“信息”,那么很顯然,“信息”沿著光纜的方向傳遞的能力要遠遠強于沿著垂直于光纜的方向傳遞的能力。基于這種差異,彌散張量成像能夠得到清晰的神經纖維束的影像。

致密的腦和負面情緒

這項研究的科學家總共招募了45名健康的被試者,并用彌散加權成像和彌散張量成像記錄下了他們腦結構的影像。隨后研究人員對這些被試者進行了睡眠剝奪,讓他們一個通宵不睡覺,并且從晚上7點15分到第二天上午11點15分每一個小時就對他們的情緒狀態進行一次評估。評估包括8個指標,包括快樂(happy)和活力四射(energetic)2個積極的指標以及精神緊張(tense)、疲勞(tired)、憤怒(angry)、悲傷(sad)、憂慮(afraid)和困惑(confused)6個負面的指標。把這些指標綜合到一起,并分析其隨時間的變化,科學家就能評估每一名被試者在睡眠剝奪時情緒是否容易發生變化,或者說是不是比較容易產生負面的情緒。

通過將這一結果與被試者的腦結構影像進行比較,科學家發現,在睡眠剝奪后,不同的人容易產生負面情緒的程度確實與腦的結構存在相關性。他們發現無論是在默認網絡、控制執行網絡還是突顯網絡中,都有子區域與被試者是否容易產生負面情緒有關。由于此前的研究就表明這三個神經網絡與情緒存在相關性(在沒有睡眠剝奪的情況下),因此這或許并不足為奇。

讓人感到驚奇的是,在這些存在相關性的區域中,只有白質的結構才與是否容易產生負面情緒存在相關性,灰質則沒有表現出相關性。分析結果發現,腦白質的致密程度與睡眠剝奪后是否容易產生負面情緒有關,一個人的腦白質越致密,他/她在睡眠剝奪后就更不容易產生負面的情緒。

雖然做出了這個有趣的發現,但研究論文的作者仍然很清醒,在論文中討論了這項研究的局限性。一方面,研究中使用的成像技術的分辨率不是非常高,未來如果能夠使用分辨率更高的成像技術進行類似的實驗,也許科學家還能解讀出更多的信息;另一方面,研究中測量的一部分指標對其他的一些因素也比較敏感,因此不能排除實驗結果存在其他更為復雜的解釋的可能性。另外,相關性并不等同于因果性,因此不能簡單地認為腦白質結構上的這些差異,決定了不同的人在睡眠剝奪后產生負面情緒的難易程度,比如也許兩者都是第三個因素導致的結果。所有的這些局限,都有待更精細、角度更多樣的研究來進行驗證。不過就目前來看,如果你在熬夜之后變得易怒或者產生其他的負面情緒,那么盡快把覺補回來一定不會是壞事。

南方周末特約撰稿 陳彬

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