前幾天在大師階課程裡，有位學員問：「我女兒老是愛熬夜，怎麼勸都不聽？」
班上那位家醫科醫師笑著說：「告訴她「熬夜會肥」，女生最怕變肥！」
全班笑翻，但這句話其實說中真理——熬夜真的會胖，因為它傷肝腎、耗精氣、亂荷爾蒙。熬夜的定義是晚上11點過後都算熬夜。
今天吳醫師在群組分享睡眠不足的相關研究~
當你睡眠不足的時候，大腦會發生什麼事？
幾乎每個人都有過這種經驗：前一天晚上沒睡好，隔天就會覺得精神很差。整個人昏昏沉沉，腦袋像是被罩上一層霧，明明該專心的時候，注意力卻常常不自覺的飄走。
麻省理工學院最近的一項研究揭露這種短暫恍神背後的原因。研究團隊發現，每當我們短暫失去注意力時，腦脊髓液(cerebrospinal fluid，簡稱CSF)就會從大腦往外流出去。
平常這種CSF流動只會在睡覺的時候發生，作用就是沖洗掉大腦白天累積的代謝廢物。這種「清理過程」被認為對於維持大腦健康和正常運作十分重要。
當人睡眠不足的時候，身體好像會試著在清醒時「補做」原本應該在睡覺期間進行的大腦清理工作，於是就會出現一波又一波的腦脊髓液(CSF)流動。但這種身體的自我補救還是要付出代價：注意力會大幅下滑。
麻省理工學院電機與電腦工程系副教授Laura Lewis表示：「如果你睡眠不足，原本只會在睡覺時出現的CSF流動，就會開始入侵清醒的時候。但這樣的『插隊』並不是沒有代價，每次液體流動時，你的注意力就會突然斷線，讓你在那幾秒鐘內變得非常容易恍神。」
這篇研究的資深作者是麻省理工學院副教授Laura Lewis，研究成果今天已刊登在《Nature Neuroscience》期刊上。論文的第一作者則是MIT的訪問研究生Zinong Yang。
幫大腦「洗澡」的重要性
睡眠雖然是每個人每天都會經歷的重要生理現象，但到目前為止，我們還沒完全搞懂睡覺到底為什麼這麼重要。不過有一點很清楚：睡眠對於保持隔天的精神狀態和注意力有極大的幫助。過去已經有很多研究證實，睡眠不足會讓注意力明顯下降，也會影響其他認知功能。
人在睡覺時，腦脊髓液(CSF)會在大腦內外流動，協助清除大腦白天累積下來的廢物與代謝產物。2019年，Laura Lewis和她的研究團隊就曾經指出，睡眠的時候，CSF的流動會以規律的節奏進出大腦，而且這種節律跟睡眠中的腦波變化也有很密切的關聯。
這項發現引起Laura Lewis的好奇：如果一個人睡眠不足的時候，那腦脊髓液(CSF)的流動會有什麼變化呢？為了找出答案，她和團隊找了26位受試者來做實驗，每個人分別接受兩次測試：一次是在實驗室待整晚都不能睡覺，另一次則是睡飽之後再進行。
隔天早上，研究團隊會請受試者做一項專門用來測量睡眠不足影響的任務，同時也會監測他們的大腦活動以及身體各項生理反應的變化。
受試者在做這個測驗時，每個人都會戴上一頂可以記錄腦波的腦電圖(EEG)帽子，同時躺進功能性磁共振成像(fMRI)掃描儀裡面進行掃描。研究團隊使用一種經過改良的fMRI技術，不只能觀察大腦內血氧濃度的變化，還能觀察腦脊髓液(CSF)如何進出大腦。另外，他們也會同步記錄受試者的心跳、呼吸速度和瞳孔大小等身體反應。
受試者躺在fMRI掃描儀時，需要完成兩種注意力測驗：一種是視覺任務，另一種是聽覺任務。
視覺任務的做法就是讓受試者盯著螢幕上固定的十字記號看，在某些隨機的時間點，這個十字會突然變成一個方形，受試者只要一看到這個變化，就要趕快按下按鈕。聽覺任務則是螢幕不會有任何變化，而是改用聲音，在隨機的時間點播放一聲「嗶」的提示音，受試者聽到這個聲音時就要馬上按下按鈕。
結果一如預期，睡眠不足的受試者在這些測驗中的表現明顯比睡飽的時候還要差。不但反應變慢很多，有些受試者甚至完全沒有發現到十字已經變方形或聲音提示已經播放。
研究團隊注意到，當受試者在短暫恍神的那一瞬間，身體同時也會出現一些特別的生理變化。最明顯的就是，每當注意力一失神，腦脊髓液(CSF)就會從大腦向外流出，而當注意力重新恢復時，這些液體又會再次回流到大腦裡。
Laura Lewis解釋說：「從我們的觀察來看，每次注意力斷線時，腦脊髓液其實正好被排出大腦外。而當你回過神來恢復專注時，這些液體也會被重新拉回去大腦中。」
研究團隊認為，當人睡眠不足時，大腦會透過這種「一波一波」的CSF流動，試圖補償原本應該在睡覺時進行的清理動作。不過，這種暫時的補救措施卻也是要付出代價，那就是會導致注意力短暫的下降與恍神。
Zinong Yang說：「你可以這樣想：因為大腦實在太需要睡眠了，它就會盡量讓自己暫時進入一種接近睡著的狀態，稍微修復一下認知功能。」
「大腦裡的液體循環系統(CSF系統)試圖透過這種方式，不斷讓大腦在『注意力很集中』和『液體流動很活躍』這兩種模式之間來回切換，來達成恢復功能的效果。」
統一的迴路
研究團隊還注意到，每次受試者注意力失神的同時，身體也會出現幾個其他的生理反應，像是呼吸和心跳變慢，以及瞳孔會跟著縮小。他們進一步發現，瞳孔的收縮大約會在腦脊髓液(CSF)從大腦流出去前的 12 秒左右就開始了。而當注意力恢復之後，瞳孔也會再度放大。
Laura Lewis說：「很有趣的是，這看起來不只是大腦內部發生的狀況，而是整個身體都有參與其中。這代表我們的身體各個系統之間有環環相扣的協調。當你恍神的時候，也許你只覺得是精神不集中或注意力不夠，但實際上，你的整個身體正同步經歷著一連串從大腦到全身的變化。」
研究團隊認為，這些看起來完全不同的身體反應，卻能這麼密切的同時發生，這代表背後很可能有一個統一的神經迴路在掌控。這個迴路不只掌管我們的注意力，還能同時調節體液的流動、心跳的速度，甚至維持我們清醒的狀態。
Laura Lewis解釋說：「我們從這些結果推測，人體內應該有一個共同的神經迴路，同時負責處理大腦比較複雜的功能，像注意力、感知外在環境並做出反應，同時也調控比較基本的生理作用，例如大腦裡的液體流動、整個腦部的血流，以及血管收縮等等。」
這次的研究並沒有特別去探討是哪一組神經迴路在控制這種注意力和身體狀態的切換。不過，研究團隊認為有一個非常可能的候選者，那就是「去甲腎上腺素系統」(noradrenergic system)。最近幾年的研究發現，這個系統透過一種叫「去甲腎上腺素」的神經傳導物質，來調控許多認知與生理功能，而且在一般睡眠狀態下，這個系統也會呈現出規律性的波動變化。
這項研究的經費由美國國家衛生研究院、美國國防科學與工程研究生獎學金、NAWA獎學金、麥克奈特學者獎(McKnight Scholar Award)、史隆研究獎(Sloan Fellowship)、皮尤生物醫學學者獎(Pew Biomedical Scholar Award)、One Mind新秀獎，以及西蒙斯基金會的「老化大腦可塑性合作計畫」(Simons Collaboration on Plasticity in the Aging Brain)共同提供贊助。
