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內容大綱：
Part I. 睡眠是什麼?
1.1 睡眠基本定義
1.2 睡眠架構
1.3 睡眠的六大主要功能
- 處理白天剛發生的記憶
- 儲存肌肉記憶 ，提升動作技能
- 生長激素的大量釋放以促進各種新細胞的增生
- 大腦淋巴系統的清洗及折疊錯誤蛋白的移除
- 提升大腦在情感面向上的辨識能力和抗壓性
- 提升大腦的創造力和問題解決能力
1.4 睡眠是人類超越其他物種的關鍵因素
1.5 再談睡眠架構
- 為什麼充滿不對稱性
- 四個眉角
- 補眠真的補得回來嗎？
- 超時睡眠
- 缺頭或切尾的睡眠
- 傳說中的夜貓子 (淺談 circadian rhythm)
- 睡眠架構如何隨著年齡的增長而改變
- 二十歲之前的雕朔過程
- 老年人的挑戰
1.6 生理時鐘 circadian rhythm 的重要性
- 生理時鐘隨著年齡的建立與衰退
- Circadian rhythm as the mother of sleep
Part II. 睡眠不足的九大嚴重後果
- 比酒醉開車更危險
- 罹患阿茲海默症的風險提高
- 新陳代謝健康降低： 肥胖(尤其腹部)、二型糖尿病、心臟病
- 免疫系統變弱
- 罹患癌症風險升高
- 憂鬱症、躁鬱症、焦慮症 和 注意力不足過動症風險升高
- 肌肉流失風險升高，重訓增肌效果變差
- 不孕症風險升高
- 基因表現失調，基因結構受損，加速老化
重點時間標記：
00:00:40 內容大綱介紹
00:04:21 睡眠架構: 週期、階段、排序和分佈
00:21:06 睡眠主要功能2：儲存肌肉記憶，提升動作技能
00:24:40 睡眠主要功能3：生長激素的大量釋放以促進各種新細胞的增生
00:26:53 睡眠主要功能4：大腦淋巴系統的清洗及折疊錯誤蛋白的移除
00:28:12 睡眠主要功能5：提升大腦在情感上的辨識能力和抗壓性
00:37:14 睡眠主要功能6：提升大腦的創造力和問題解決能力
00:37:24 REM sleep 提升大腦創造力的三個案例
00:41:49 REM sleep 如何提升大腦的問題解決能力和學習能力
00:51:07 為什麼說「睡眠是人類超越其他物種的關鍵因素」?
01:05:07 睡眠架構的眉角2：睡眠時間是不是越長越好？
01:06:58 睡眠架構的眉角4：傳說中的夜貓子 (淺談 circadian rhythm)
01:15:20 “Circadian rhythm as the mother of sleep”
01:21:55 後果3：新陳代謝健康降低：肥胖(腹部)、二型糖尿病、心臟病
01:30:45 後果6：憂鬱症、躁鬱症、焦慮症、注意力不足過動症風險升高
01:32:07 後果7：肌肉流失風險升高，重訓增肌效果變差
01:38:19 後果9：基因表現失調，基因結構受損， 加速老化
01:39:14 結語
相關連結：防彈大叔於2019年10月發表的一篇對 Dr. Matthew Walker 的書 “Why We Sleep 為什麼要睡覺” 這本書介紹和推薦的部落格文章 👉 https://coachdenys.com/why-we-sleep/
⚠️重要聲明 :
1. 我不是醫師也不是營養師，這裡分享的資訊僅供參考，請勿把這裡任何資訊的提供當成醫療或諮詢行為， 如果您有任何健康上的問題需要治療，請找醫師或營養師診斷、諮詢、或治療。
2.本集內容的主軸和70%的文字素材取自 Dr. Matthew Walker 2017 年出版的書 “Why We Sleep”， 但我下的功夫絕不止於翻譯和轉述， 撰稿過程中有很多根據我個人的經驗和解讀的詮釋，也提供了一些作者沒有詳細解釋的專業名詞和觀念；更重要的是我分享了許多我個人的觀點 (perspectives)。 本集所有內容版權屬 Coach Denys 防彈大叔。
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完整文字稿 (含睡眠架構圖):
(下載格式簡潔易讀的PDF檔 請按這裡👉 EP019 文字稿 ）
Part I. 睡眠是什麼?
1.1 睡眠基本定義
基本上睡眠是沒有所謂的「基本定義」，因為很深很複雜，我們等一下就會潦下去。為了破題，我先做兩點說明：
說明ㄧ：除了意外事件或醫療麻醉過程中導致你進入昏迷狀態以外，只要你不是醒著的時候，你就是在睡眠狀態；但這裡有一個很大的但書：睡眠絕對不只是「沒有醒著」那麼單純的一個狀態，當你進入睡眠狀態時，你的大腦和很多生理系統裡很多很重要的功能運作其實是很忙碌地在發生，等一下我們就會討論到。每個人在不同的時刻與不同狀態下的睡眠成效不會都一樣，所以，不能把睡眠跟「躺著閉起雙眼睡著」直接畫上等號。Dr. Matthew Walker 在他的暢銷書 Why We Sleep 裡有這樣ㄧ句話: “Sleep is not the absence of wakefulness.” 就是這個意思。
說明二：每一天當中，決定你什麼時候會進入睡眠狀態的，主要有兩個因素：
因素１：人體的生理時鐘 (Circadian Rhythm)：在所有不同層次、大大小小的會影響你睡眠品質的因素裡，每天24小時的生理時鐘韻律可能是最重要也最有影響力的。在我們下一個播客集裡討論各種改善睡眠品質的方法時，你就會發現，有些方法是跟你從事許多重要活動（例如 吃東西和運動）的時間點有關的，這其實就是生理時鐘在細節層面上的展現 (It’s the manifestation of your circadian rhythm on a micro-level)。
因素２：睡眠壓力：每天早上你醒來以後，你的腦部就會開始分泌並囤積一種化學物質叫做腺苷 (adenosine)，醒著的時間越久，腦中腺苷堆積的量就會越來越多，腦中腺苷濃度越高，你就會越想睡覺，這就是所謂的睡眠壓力 (Sleep Pressure)。
1.2 睡眠架構
這一段定義很重要，我會講慢一點，第一次接收這個訊息的人，如果睡眠架構對你是新的概念， 你可能需要請兩次或三次，或者到show notes裡去讀文字稿，會有幫助。 還有，這裡的說明會用到一張睡眠架構的圖，如果你是聽語音檔，建議你 先按一下暫停去打開 show notes，這張圖文字稿裡有提供。
大家看一下這張圖，睡眠架構 Sleep Architecture 包括三個參數：Y軸的 睡眠階段 Sleep Stages、X軸的 睡眠週期 Sleep Cycle （不是緊貼在Ｘ軸下方的時間點，而是這張圖最上緣的 Cycle1, cycle2…）、以及 每個週期內不同睡眠階段 的 排序 和 分佈。 注意，第三個參數裡的分佈， 也就是分佈量，在圖表上是要看它在Ｘ軸方向，也就是水平方向上的時間長度。
- 睡眠階段: (很重要的名詞定義，等一下我們會提到 好幾十遍，我只會用 英文縮寫，請大家先熟記一下)
- 快速眼皮跳動睡眠 Rapid Eye Movement Sleep (REM Sleep)
- 非快速眼皮跳動睡眠 Non-REM Sleep (NREM Sleep):
- NREM Stage 1, NREM Stage 2 (淺層睡眠 Light Sleep)
- NREM Stage 3 & 4: Slow Wave Sleep (深層睡眠 Deep Sleep)
- 睡眠週期:
- 品質好的睡眠每個睡眠週期持續大約90分鐘，會經歷上面介紹的四個睡眠階段，但隨著年齡的增長或生活型態的惡化(例如工作壓力、晝夜顛倒)，某些睡眠階段的時間可能會縮短甚至接近零，某ㄧ個或多個睡眠週期的長度可能也會不到90分鐘，整個架構變得比較不規律。
- 每個睡眠週期裡不同睡眠階段的排序和分布 :
以平均每晚8小時的睡眠來說，在前半段(前4小時)的每個睡眠週期裡，深層睡眠 Deep Sleep (NREM sleep stages 3 & 4) 的時間會比較多，在後半段(後四個小時)裡， REM Sleep 的時間會比較多，NREM sleep 也是有，但大部分會是較淺層的 stage 1 & stage 2 的NREM Sleep；這些集中在睡眠後半段的較淺層的NREM sleep有一個特殊的名詞，英文叫 Sleep Spindles，中文叫 睡眠紡錘。 睡眠週期 和 睡眠階段 在整個睡眠期間，即使是睡眠品質變得不好的時候，大致上也會維持這樣的架構。
人體的大腦和生理有在很多功能上必須靠這些不同的睡眠階段才能達到修復和整理優化的功效，不同的的睡眠階段有不同的功效，而且跟這些不同的睡眠階段發生的時間點和前後順序也有關。 這裡 我想傳達的是一個很重要的觀點：
睡眠絕對不只是讓身體休息、你就躺下 閉起眼睛、幾個小時後眼睛睜開就結束的一個單純的生理現象。
在科學的領域裡，所謂的「架構 architetcure」，跟「單純的一個事物」或「 簡單湊在一起的不同事物」 不一樣的地方在於：這些不同的事物之間有不同的關聯性， 而且運作時必須把時間軸考慮進來。 睡眠裡的階段、週期、排序和分佈就是具備這些特性， 所以才說是一個「睡眠架構」。第一次聽到睡眠架構這個名詞的時候，有些人也許會覺得奇怪：睡眠有那麼複雜嗎？需要什麼架構？又不是要蓋摩天大樓。 事實上， 當一個人進入睡眠狀態時，他的大腦和全身很多器官及細胞會進行的工作和產生的功效很多，其中的科學複雜度應該是比蓋一棟101大樓複雜百倍，甚至千倍以上。 等一下我們就會有很多探討，雖然只是一窺冰山的一角，但大家應該可以體會到這後面的複雜性和重要性。
我製作這一集播客主要的目的就是想幫助你了解、體認 睡眠架構 在「成就你和你的老祖宗們成為一個 智人 homo sapient」 這個過程和架構上扮演的複雜，精密、不可或缺的角色。
My objective for this episode is to help you understand and appreciate the sophistication and indispensability of sleep as an architecture in the making and functioning of you as a homo sapient.
1.3 睡眠的六大主要功能:
- 處理白天剛發生的記憶
睡眠對我們的大腦和身體有很多重要的功能，先來講第一項，可能也是最重要的一項，就是對睡眠前白天發生和學習到的事情的記憶 的處理 – 包括儲存空間運用及資訊截取速度的最佳化， 而且處理的往往包括前幾天發生和學習到的事情。經過多個睡眠週期裡不同睡眠階段的處理後，隔天早上醒來時，那些記憶就比較不會遺失，會記得比較清楚，要存取也比較快；也會讓你的大腦處在一個比較乾淨的狀態，對於新的一天裡你將要學到的新資訊的吸收和理解比較容易。
大腦在睡眠時能有這樣的記憶處理功能，聽起來很棒，但有點抽象。現在我們就根據剛才介紹的睡眠架構的觀念，進一步說明，當我們睡覺時，大腦是如何透過多個睡眠週期和不同的睡眠階段來達成很複雜的記憶處理功能。
第一步：把白天發生的事和學習到的資訊牢牢地存起來，不讓它輕易遺失，靠的主要是睡眠前半段、頭四個小時裡的深層睡眠 (NREM Sleep stages 3 & 4)。
第二步：把睡眠前半段剛存下來的很多資訊從大腦裡一個叫做海馬回 hippocampus 的部位搬移到大腦的皮質層 cortex。 為什麼要做這個搬移？要說明就得先介紹一下大腦的海馬迴和皮質層這兩個不同區域在資訊的儲存上有什麼差別。海馬迴的儲存空間較小，比較適合儲存短期記憶(資訊)，皮質層儲存空間大很多，資訊儲存後不容易掉落，比較適合儲存長期記憶(資訊)。用個人電腦當比喻，皮質層有點像是電腦主機內的硬碟，海馬迴比較像是 可以隨時查進去或拔掉的大姆碟Thumb Drive. 因為海馬回的容積較小，所以必須定期存入皮質層，這樣海馬回的空間才不會爆掉，清理乾淨後第二天的資訊儲存(也就是學習)才會有效率 – 這跟我們平日對個人電腦儲存空間的管理方法是一樣的。
所以，睡眠後半段發生的記憶搬移工作對於睡前學習到的記憶的鞏固，也就是學習效果的加強，和隔天新資訊的學習，都是有幫助的。
負責這項搬移工作的是在睡眠後半段才比較多的淺層睡眠 (NREM Sleep Stages 1 & 2)， 在睡眠科學裡，這些片段的淺層睡眠有一個特殊名詞，叫做睡眠紡錘 Sleep spindles。科學家們當初在研究睡眠紡錘這個淺層睡眠階段的特殊現象時就是觀察到大腦裡在海馬迴和皮質層之間有反覆來回的電流 (也就是腦波)，每0.1-0.2秒重複循環 ，才確認了睡眠紡錘是完成這項重要的「記憶搬移」功能的主角。
把記憶從海馬回搬移到皮質層只是睡眠後半段裡的「記憶處理」工作的ㄧ部分，另一部分更重要的工作是把剛搬移到皮質層的長期記憶重新整理，做最佳化的處理，包括「在不同的資訊之間建立起重要的關聯性」，包括跟前幾天甚至更久之前的記憶內容之間的關聯性的建立。 不同資訊之間的關聯性很重要，因為擁有的資訊越多，要找到需要的資訊會變得更慢，但如果有先建立起關聯性，搜尋速度就可以提升，這道理其實跟Google的搜尋引擎是一樣的。而完成不同資訊之間關聯性的建立的主角，其實是REM sleep 快速眼皮跳動睡眠！
這裡我必須跳開主軸補充說明一個概念：在認知心理學與社會心理學中，有一個觀念叫「認知基模」Memeory Schema。認知基模是一種根據個人經驗所建構出的認知訊息處理模型，用以表現個人對於特定概念或特定外來刺激的 認知，也就是知識。基模像「漏斗」一樣，可以快速過濾和篩檢大量複雜的資訊，協助迅速聚焦個人想看的、感知到的，進而快速形成認知和判斷。 舉例， 一個還不到一歲的嬰兒第一次看到貓和狗以後，腦中儲存的資訊都是四條腿、有尾巴和全身長毛，但多看幾次後，嬰兒腦中就會開始形成貓和狗是兩種不同的認知基膜， 包括同樣的四條腿移動的姿勢和速度不一樣、叫的聲音不一樣、鼻子也不一樣， 以後再看到，嬰兒很快就可以辨識是貓還是狗。 認知基模越多越精準，學習新事物的速度就會越快。每個人經年累月下來，大腦裡都有無數的認知基模，這些認知基模的建立，就是在每晚睡眠的後半段，透過 REM sleep 來完成的。睡眠，尤其後半段，對學習效果和日常腦力及聯想力的表現有多重要，可想而知。
補充說明三點：
- 第一點 稍早講睡眠階段的排序時有提到，但因為很重要，我 幫大家再複習ㄧ次：NREM sleep (stages 3 & 4), 也就是深層睡眠，大部分發生在睡眠的前半段。NREM sleep (stages 1 & 2) 也就是淺層睡眠，sleep spindles，以及 REM sleep 快速眼皮跳動睡眠大多是在睡眠後半段。
- 年紀大的人， 60歲以後， 睡眠的後半段的淺層睡眠，也就是sleep spindles 的數目會減少40%。
- 即使是白天20分鐘的午睡，只要有進入 NREM sleep stages 1 & 2 淺層睡眠，也會有記憶重整、提升學習效果的作用。
對於白天的經歷和學習，睡眠發揮了儲存、重整、和關聯性的建立，但「記憶處理」還有一項很重要的功能也是必須靠睡眠來完成的，那就是「忘記」 – 選擇性的忘記某些記憶。因為在某些情況下，對過去發生的所有事情的全部細節記得很清未必是最好的，因為人類是兼具知性和感性的動物。
大腦記憶這個科學領域的存在大概已經有200年了，但卻是在本世紀初，大約20年前，科學家們才發現，睡眠對於記憶的處理，並非只是沒有選擇性的把全部記憶儲存、鞏固、和最佳化，而是有選擇性的！選擇性可以透過兩種管道來建立：第一種是記憶學習方法裡的一些技巧，因為時間的關係我無法多談，簡單說，有實驗證實這些技巧的成效，可以透過睡眠來達到 增強記憶的效果；第二種是大腦會根據情感的狀態，選擇性地遺忘創痛的一部分， 但必須靠睡眠後半段的REM sleep和 NREM Sleep 裡的 淺層睡眠，也就是 sleep spindles， 這一點我們在下面介紹睡眠的第五項功能時會進一步討論。
- 儲存肌肉記憶 ，提升動作技能
睡眠可以處理的記憶，除了一般生活中發生的大小事情，也就是所謂的故事性、敘述性、 邏輯性等等可以用文字表達的資訊以外，還有另外一種記憶叫做肌肉記憶，muscle memory。例如，你小時候第一次學會騎腳踏車以後，你就記得怎麼騎腳踏車了，隔了幾個星期甚至幾年，你都還記得怎麼騎車，即使你無法用文字一步一步地詳細說出肌群之間的協調運作；這時候你的大腦幫你記下來的就是肌肉記憶；所有其他運動裡比較難的技術動作的學習，靠的也是肌肉記憶。大腦對肌肉記憶的儲存和 最佳化處理，跟一般的敘述性記憶一樣，必須仰賴睡眠； 也就是說，當你學會了一樣新的動作後，晚上好好的睡覺，那個肌肉記憶會儲存的比較好；相反地，如果當天晚上沒睡好覺，或嚴重缺眠，隔天醒來對於前ㄧ天學到的那個動作的記憶就會比較不牢靠，感覺會比較生疏。所以，睡眠對運動員很重要，不只是因為它可以提供體能，更因為對運動員學習高難度動作的成效有很大的幫助； 不只是學習高難度動作的前一晚睡眠品質很重要，練完後那天晚上的睡眠也很重要。
對於肌肉記憶的處理，最關鍵的睡眠階段是 NREM sleep 裡比較淺層的 stage 2，也就是上面提到的 sleep spindles， 而且， 記不記得剛才介紹睡眠架構時有提到，這些淺層的 NREM sleep 是在睡眠後半段比較多；stage 2 的NREM sleep 又是在睡眠的最後兩個小時裡最多。所以，這是我第N次在我的播客集裡給我的鐵友和車友們的忠告：為了訓練特別提早兩小時起床對你的訓練成效是會打折扣的。 （其實不只是三鐵和公路車，其他強調技術性的運動也ㄧ樣，包括滑板、衝浪、和高爾夫球）。當然，有訓練總比沒訓練好；只是，如果你可以不要犧牲睡眠的最後兩小時，訓練的成效會更好。That is science, period.
至少有 750 項科學研究調查了睡眠與人類各種活動的表現之間的關係，其中有很多項專門研究「職業的精英運動員」， 這些研究發現每晚睡眠時間少於 8 小時，尤其是每晚睡眠時間少於 6 小時，就會發生以下情況：體力耗盡時間 (time to physical exhaustion) 減少 10% 至 30%，有氧輸出 (aerobic output) 顯著減少，在 四肢伸展力、垂直跳躍高度、肌力最高強度和持續時間 這幾個重要的運動表現指標上也都明顯下降。
- 生長激素的大量釋放以促進各種新細胞的增生
生長激素對人體各種器官細胞的增生是不可或缺的。人體雖然在一天的24小時內都會釋放生長激素，但絕大部分是在睡眠的第一個睡眠週期那90分鐘內的深層睡眠中釋放出來的，絕大部分的細胞修護跟增生是在這一段關鍵的時間內藉由大量的生長激素完成的。另外，新的記憶的形成其實是一種蛋白質合成的過程，也必須仰賴大量釋出的生長激素。所以睡眠的第一個週期那90分鐘對細胞增生和新記憶的形成非常重要。
這裡有一個很關鍵的眉角：這第一個睡眠週期發生的時間必須是在你平日正常睡眠時間開始的時候發生，也就是說，如果平日你正常的睡眠時間是晚上11點到早上7點，但有一天晚上你到凌晨兩點才睡，妳第一個睡眠週期內大量釋放的生長激素對細胞增生和記憶形成的效果就會大打折扣，為什麼？因為人體的各種細胞(也就是各種器官的細胞)都有它自己的生理時鐘，你原本正常睡眠時間是11點開始的，所以一直以來其他器官的細胞到晚上11點就已做好準備等待你的大腦釋放出大量的生長激素讓它們修復增生細胞，但你卻黃牛，延後了3小時，約會就泡湯了，成效大打折扣，因為其他器官原本準備好的狀態無法維持那麼久，他們還有其他的工作要做，因為他們有自己的生理時鐘，有自己的工作時程。
這也是為什麼維持固定的就寢時間對睡眠品質和整體健康很重要！
- 大腦淋巴系統的清洗及折疊錯誤蛋白的移除
我們的大腦在白天工作很辛苦，包括學習很多新的資訊，這些工作從分子層面來看就是所謂的「蛋白質展開」(protein unfolding)。這個過程必須用到很多的能量，也就是ATP，也會產生不少的所謂「折疊錯誤的蛋白質」 mis-folded protein.
這些折疊錯誤的蛋白質必須被清除， 否則可能的不良後果包括隔天醒來後可能維持好幾個小時的腦霧和長年後老人失智症的風險升高。 這個清除工作靠的就是深層睡眠中特有的慢速波 (slow wave)，因為慢速波的推動力比較大，所以波速比較快的 REM sleep 就不適合做這個工作。而大家記得，從睡眠架構來看，深層睡眠是在睡眠的前半段比較多，尤其是剛開始的第一個周期，所以第一個睡眠週期對大腦的這個清除工作很重要。
- 提升大腦在情感上的辨識能力和抗壓性
睡眠對於大腦在處理情感相關的記憶上，負責兩件很重要的功能，第一：在與其他人互動時，提升對他人臉部表情或肢體語言的辨識能力，第二：提升對經歷過的情感相關記憶的抗壓性。這兩個功能都是由睡眠中的 REM Sleep 階段完成的，我們來看一下細節。
- 與他人互動時，對他人臉部表情或肢體語言的辨識能力:
靈長類動物， 尤其人類，之所以有別於其他的物種，很關鍵的能力之一就是對臉部表情的解讀和判斷。事實上，為了求生存，周遭環境中最重要的資訊之一就是同物種的肢體及臉部表情。
我們的大腦有一個特定部位是專門負責解讀和分析對方肢體尤其臉部所傳達的情感意義的。大腦中這個部位的腦細胞必須經常被重新校正，就好像鋼琴必須定期被調音一樣，不然彈出來的曲子就會走調，大腦對週遭的人表情也會變得容易誤判。而負責這項大腦表情判讀校正工作的，就是每晚睡眠中的 REM sleep. 當一個人因為睡眠不足而REM sleep不夠，隔天早上醒來後，很容易自動進入一種偏向恐懼的心態，把一般人認為是正常甚至友善的表情解讀成是有敵意、有威脅的。這也是為什麼睡眠不足的人比較容易變得脾氣暴躁、不好相處。
- 提升對經歷過的情感相關記憶的抗壓性：
這部分的說明，我必須先介紹三個名詞，第一個是 一種神經傳遞質neurotransmitter 叫 noradrenaline 去甲基腎上腺素，另外兩個是腦部的兩個特殊部位：一個是我們以前介紹過的 hippocampus 海馬迴，另一個是amygdala 杏仁核。
Noradrenaline 去甲基腎上腺素：
這種神經傳遞質是由腦中一個特殊的部位叫 藍斑核 Locus Coeruleus 所分泌的。熟悉人體荷爾蒙的人應該會馬上注意到這個字跟腎上腺素 adrenaline很接近。
腎上腺素 和 去甲基腎上腺素 都是負責「啟動 心血管系統 的 交感神經系 sympathetic nerve 」，可以讓 心血管張力 快速產生強直性和反射性 的變化。差別在於： 腎上腺素 是經由荷爾蒙分泌，去甲基腎上腺素是經由神經質 neurotransmitter的傳遞。效果相輔相成，都是讓你 physically and mentally enter a state of fight or flight 讓你的生理和精神狀態(大腦)立刻進入緊張、戰鬥、恐懼、逃避的狀態。
Hippocampus 海馬迴：
我們稍早在介紹大腦如何將短期記憶搬遷到長期記憶區儲存的時候有介紹過，海馬迴是儲存短期記憶的地方，比較像是大姆碟， 這裡只是複習一下，因為大腦在睡眠時提升情感記憶的抗壓性的過程跟它有關。
Amygdala 杏仁核：
這是大腦負責情緒反應的區塊，讓我們在面對內在和外在的事件時，能夠產生情緒反應，例如恐懼、憤怒、性慾、飢餓、失落等，以及幫助我們在面對突發緊急事件時，產生「戰鬥或逃避」（fight or flight）的行為反應。
有史以來在睡眠這個議題上最暢銷的一本書 Why We Sleep的作者 Dr. Matthew Walker，在他這本2017年的暢銷書中提出了一個理論，簡單地說是：REM sleep, 包括其中做的夢，可以把我們當天或最近發生的事情的記憶中創痛的部分加以鈍化，讓大腦可以把這些記憶當成一般敘事性質的資訊儲存下來，但在儲存的當下和日後回顧時不會有事發生當時傷痛的感受。他這個理論的幾個重點如下：
- 在過去很多用MRI來研究睡眠時腦部狀態的醫學研究計劃裡，早已發現，大腦負責短期記憶的海馬迴、負責情緒反應的杏仁核、以及長期記憶儲存區的皮質層，這三個區域，在 REM sleep的睡眠階段裡腦波都非常的活躍。這表示大腦在 REM Sleep 睡眠階段裡可能還是繼續在做情緒相關記憶的處理。
- 另一件已經確認的發現是，在 REM sleep 階段，大腦中去甲基腎上腺素的分泌是完全停止的；而且， 在一天24小時內，大腦只有在 REM sleep 的睡眠階段才會完全停止分泌去甲基腎上腺素。這樣有兩個好處：
A. 不會啟動交感神經系統，不會讓大腦進入恐懼和逃避的狀態。
B. 大腦裡不需要的、有傷害的突觸 synapses 可以被清除掉，因為去甲基腎上腺素的主要功能之一就是讓synapses 變得很活耀，讓我們在學習新的事物和面臨恐懼需要逃避戰鬥時有辦法應付；只要去甲基腎上腺素繼續分泌， 突觸 就會很活躍，無法被清除。
- 記不記得稍早討論過的，在睡眠的後半段，大腦把短期記憶從海馬迴搬到大腦皮質層的時候，主要任務除了記憶的長期鞏固以外，還包括去蕪存菁，移除不必要和不相關的記憶的部分？現在我們知道了，在睡眠後半段的REM sleep要移除的「不必要的記憶」包括情緒記憶裡傷痛的成分，但這一件棘手的工作之所以可以讓我們在睡眠中完成而沒有任何負面情緒的感受，關鍵因素在於去甲狀腺激素在REM Sleep裡已經完全停止分泌。
根據以上這些重點，馬修博士這個理論的說法是：睡眠後半段裡面的REM Sleep階段，主要達成兩個任務：
* Sleep to remember – 把睡眠第一階段儲存下來的當天記憶搬遷到可以儲存長期記憶的大腦皮質層。
* Sleep to forget – 讓必須長期儲存下來的記憶裡會帶來傷痛的稜角鈍化溶解。
很多人應該有這樣的經驗，對於多年以前傷痛的記憶，當你回想起來時，雖然還是可以加以描述，但傷痛的程度已經少很多了。這些都必須歸功於你長年來每天睡覺時的REM Sleep，包括作夢，即使那些夢境跟你的傷痛往事不一定有直接的關係。
其實呢，創傷後壓力症候群 PTSD (Post-Traumatic Stress Disorder) 的成因 (或相關現象) 之一就是患者在進入REM Sleep 時大腦裡的 藍斑核 反常地無法停止分泌去甲基腎上腺素，無法讓 REM sleep 達到把記憶中傷痛的菱角移除的功能。
- 提升大腦的創造力和問題解決能力:
先說創造力 Creativity:
REM sleep 另外一個神奇的功能是提升大腦的創造力 Creativity，或者應該說根本就是直接產生創造力。當你在REM sleep狀態的時候，你的大腦會把目前已取得的大量複雜又隸屬不同領域或時空的知識分析整理，從中理出共通性和高層次的共通原則，也就是知識中最精華的部分。什麼意思呢？我們用三個歷史上很有名的真實故事來說明：
- 1869年2月17日俄羅斯化學家 Dmitri Mendeleev 在做夢中發現了「化學元素週期表」。 在發現之前，他把每一個化學元素和其特性寫在一張卡片上，花了很多時間思考這麼多不同元素之間的關聯性，包括週期(period)和族群(group)。他想從中找到一些規律性可以把這麼多化學元素根據週期和族群排列出來，但花了很多年的時間還是無法完成。然後有一天， 也是苦思了好幾個小時都沒有進展，累了，他就 在椅子上睡著了，然後從夢中醒來，一下子就把週期表給兜出來了。根據他的說法是：在夢裡我看到不同的元素，橫向按照不同的周期(period) 排列，縱向依照不同的族群(group)排列，直接攤在我眼前，我醒來後就拿一張紙直接把它寫下來，後續他重新檢驗多次，需要修正的只有一個地方。
- 1921年，德國藥理學家和心理生物學家Otto Loewi 發現並首次證明了「神經細胞之間的訊息傳遞，不必經過傳統認知的電流所需要的物理上的接觸，而是可以透過化學物質 (就是神經傳遞質neurotransmitters）的傳遞達成。 不尋常的是他證明他的理論的方法：他把兩隻青蛙解剖後，把還活著的兩個心臟分別放在隔離的化學溶液裡，第一個心臟還保留有迷走神經 vagus nerve，可以降低心率；另一個心臟的迷走神經已被移除；然後他把浸泡第一個心臟的溶液吸取兩滴，滴到第二個心臟的溶液裡，結果第二個心臟的心跳竟然也跟著降低了， 因為放第一個 心臟的溶液裡含有迷走神經釋放出來的神經傳遞物質，於是證明了迷走神經的傳遞物質可以經由溶液（也就是化學物）直接被傳到另外一個心臟，不必靠兩個心臟的接觸。最最神奇的是，這個超級聰明的實驗方法Otto Loewi 是在作夢時發現的，這不是傳說，而是事實的紀錄。後來他也因為這項發明得到諾貝爾醫學獎。
- 英國國寶級歌團披頭士最有名一首歌就是1965年保羅麥卡尼寫的 Yesterday. 根據保羅自己的說法，那首歌的整個旋律他是在夢中聽到的。維基上面是這樣寫的：
“麥卡尼在他當時的女友家中的房間裡睡覺時，在夢中創作了整個旋律。醒來後，他趕緊走到鋼琴前彈奏 這首曲子，以免忘記。 起初，他擔心自己是否下意識地抄襲了別人的作品，他說：’有大約一個月的時間，我到處拜訪音樂界的人，詢問他們以前是否聽過這樣的旋律。我在想，如果幾週後沒有人認領它，那應該就是我自己的創作了。
上面是睡眠可以提升大腦創造力的證明，再來我們討論睡眠如何提升大腦的問題解決能力和學習能力：
科學家把實驗對象分成三組人，測試他們解決拼圖難題的速度。第一組人是在經過 REM sleep 後接受測試；第二組人是在經過NREM Sleep 後測試，第三組人士沒有讓他們睡就直接測試。結果第一組人解決難題的速度比其他兩組人快15-35%。比較有意思的是第一組人，也就是經過REM Sleep後的那一組，解決問題的方法跟另外兩組很不一樣。相較於其他兩組人用的縝密的、速度較慢的邏輯推理找到答案，REM Sleep 後的第一組人 根據超能自己的說法是「答案似乎是自己跳出來的！而且很快」REM Sleep後的這組人尋求答案的方式比較不遵循 (或不受制於) 先前已存在腦中的資訊之間的「傳統邏輯」，而是往最不相關、最不可能的資訊(記憶)去找相關性，似乎都是在走依照傳統邏輯判斷看不到的捷徑 (也就是根據最近儲存的資訊去推理會找不到的 途徑)。這其實就是REM Sleep的神奇魔力，它會企圖不把尋求答案的路徑局限在「今晚或最近幾晚睡眠前半段的NREM Sleep 儲存下來的記憶」裡， 而是 遵循相關性跳到「很遠的過去儲存下來的記憶」裡去找到答案。 這裡所說的相關性應該是跟我們稍早提到的 認知基模 Memeory Schema 有關。
REM Sleep 可以這樣提升大腦解決問題的能力，跟它可以提升大腦的 抽象能力 有關，the ability to reach higher and different levels of abstraction.
有學過電腦程式邏輯設計模型中的「物件導向設計」觀念 object-orientated design 的人對於抽像 abstraction 和 關聯 association 這兩個概念應該很熟悉，就可以明白，面對雜亂無章的世界，當我們要從中朔造出適合商業命題需要的模型，據以設計數據庫模型 data model 時，找到「抽象物件」identifying abstract object是很關鍵的一個手法。
只有透過 REM Sleep，大腦才可以在長年累積下來的大量的、不同領域的記憶中， 快速發掘並塑造出橫跨不同事物的共同概念 – 也就是抽象概念。 這種能力用英文來說就是 An ability to abstract and connect the dots.
真實生活中範例之一就是，一個很有經驗的醫師，當他面對複雜又少見的病情案例時，往往可以在數十種不同的、與其他個案只有很小差異的症狀當中，很快地、似乎是直覺地找到導致病情的根因。
另一個範例是嬰兒的語言學習。科學家們觀察到，嬰兒在一歲半的時候，也就是人生中語言學習最快速的階段中，他們小小的腦袋已經可以從白天聽到的很多短句之中自行歸納出文法。這些文法在他們腦袋裡的形成和儲存，不是像我們在國中高中時學英文文法那樣條列式的文法規則，而是以一種抽象的概念存在。而且這種抽象文法的建立，都是在經過REM Sleep以後；所以，REM Sleep對語言學習能力很重要；這也就是為什麼一歲多的小孩對REM Sleep的需求特別高。其實，一歲多的小孩的REM Sleep在睡眠中佔的比例是人一生之中最高的，從此以後，REM Sleep佔睡眠的比例就隨著年齡的增長而降低。一歲半的嬰兒每晚的REM Sleep大概有8個小時， 60歲以上的人， REM Sleep每晚有兩個小時就算很好了。
睡眠對健康的必要功能性其實不止這些，但這6項最重要，我們很快複習一下：
- 處理白天剛發生的記憶
- 儲存肌肉記憶 ，提升動作技能
- 生長激素的大量釋放以促進各種新細胞的增生
- 大腦淋巴系統的清洗及折疊錯誤蛋白的移除
- 提升大腦在情感上的辨識能力和抗壓性
- 提升大腦的創造力和問題解決能力
從考古人類學裡人類的生理和社會發展史來看， 最後面的兩項功能 E & F 特別重要， 為什麼? 我等一下馬上會說明，但我先讓大家知道在睡眠科學裡造就這兩項功能的一個關鍵因素：這兩項功能都是靠 REM Sleep 完成的，因為REM Sleep 具備一個特點：
如果用腦波分析來看，在 REM Sleep 的 睡眠階段裡，大腦的活動和狀態跟白天清醒的時候幾乎是完全一樣的，有時腦波的活躍程度甚至會比白天醒著的時候高出30%！也因為這個奇怪的特點，REM Sleep在英文裡也叫做 paradox sleep，中文是異象睡眠。
大腦的皮質有一個部位叫做 丘腦(Thalamus)，負責接收來自感覺器官所有訊號並將之傳達至大腦皮質層。 丘腦在所有睡眠階段中是完全關閉的，無法接收任何感官訊息，只有一個例外：在REM Sleep中丘腦似乎是完全打開的，跟白天醒著時幾乎一樣，但有一個差別：
在睡眠的當下，丘腦 的狀態雖然是打開的，但它不會身體外界的任何感官訊息傳遞進來，丘腦只是把睡眠之前已儲存的所有過去感官訊息，包括當天、前幾天、甚至更久之前儲存下來的所有感官訊息，包含與之相關的情緒、動機、各種心理狀態的起伏，全部像播放錄影帶一樣，在大腦的皮質層裡像坎城影展或威尼斯影城一樣，一齣一齣地上映～ 但往往不是原本劇情的重播，而是無厘頭的混在一起插播，愛的迫降男主角也許會變成川普總統，電影場景也許會從南北韓的停戰線變成你和初戀情人的約會地點台北101大樓！大腦皮質層裡的聽覺、視覺、和動作的感官細胞也都像你我在追劇一樣很專注地觀看並接受這些訊息。這些「電影情節」，睡醒後大部分你不會記得，你記得的部分，就變成了你做的夢。重點來了，在這種狀態之下，不管你記得還不記得的部分，人體所有肌肉神經是處於完全無法反應的麻痺狀態，所以對那麼多豐富的感官訊息，你的身體 全部的肌肉完全無法做出任何反應，這是REM Sleep一個最大的特點，也是為什麼處於REM Sleep中的人是很難被吵醒的 (實驗證實即使防火的警報系統也無法吵醒)。人類的REM Sleep因為有這樣的特點：讓最近記憶中的所有感官資訊，包括情緒反應，都像真實地在發生一樣可以全部重新播放，甚至用完全無厘頭的順序交替插播，這樣才有辦法達到 睡眠第五項功能中提到的「提升大腦在情感上的辨識能力和抗壓性」的神奇功能 (雖然科學家們對這裡頭的細節還不明白)； 而且也又讓我們的肌肉完全無法反應，要不然可能就會發生無法預測的後果。具備這種特殊功能的 REM Sleep，其實是造物者給人類最大的一個禮物，讓人類最後可以演化成 地球上最聰明的靈長類動物中的佼佼者。 怎麼說？… 這就是我們的下一個主題
1.4 睡眠是人類超越其他物種的關鍵因素
從生物考古學Bioarchaeology的觀點來看，靈長類動物在地球上85,000,000年的演化歷史裡，讓人類 homo sapient 最後超越其他靈長類動物，主要的原因很可能是人類特殊的「睡眠架構」。檢視靈長類動物的睡眠架構在這85,000,000年裡的演變，可以發現下面幾點：
- 早期的靈長類動物只有NREM sleep，沒有REM Sleep。到了後期，沒有被淘汰掉的，也就是比較高等的靈長類物種，才有REM Sleep；也就是說， 後來有辦法發展出REM Sleep的物種才有辦法不被淘汰掉。這表示睡眠架構裡有沒有REM SLEEP 跟 一個物種 是否可以不被淘汰進而發展成較高等的物種有關。
- 和其他的靈長類動物比較，人類的睡眠長度最短，只需8個小時，其他靈長類動物需要10-15個小時。
- 以REM Sleep佔睡眠總時數的比例來看，人類的比例最大，是20-25%，所有其他靈長類動物的平均比例只有9%。
人類 (包含老祖宗尼安德特人、直立人、能人) 因為在睡眠架構中REM Sleep的長度和比例遠比其他靈長類物種多，所以才可以在 近百萬年來的物競天擇下勝出，怎麼說？就是我們前面說過的，睡眠六項重大功能𥚃，靠REM Sleep完成的 最後也是最關鍵的兩項。因為很重要，讓我們再複習一次：
1. 提升大腦在情感上的辨識能力和抗壓性，包括：
- 臉部和肢體語言的辨識， 以及
- 對情感相關記憶裡創傷菱角的鈍化，提升抗壓性
2. 提升大腦的創造力和問題解決能力
這樣的觀點只是針對個人能力的提升， 至於整顆物種演化的優勢，這個格局就太大了。 但如果我們從社會情緒 social emotions 這個角度切入分析， 也許可以找到一些解釋：
何謂社會情緒？社會情緒 指的是那些取決於其他人的思想、感情、行動的情緒，包括：尷尬、內疚、羞恥、嫉妒、同情、驕傲。相較之下，幸福、悲傷這種個體自身能夠獨自產生而不用其他社會互動參與的基本情緒，就不是社會情緒。
社會情緒有時被稱作道德情感，因為它在道德和道義決策上發揮重要的作用。在神經經濟學 Neuroeconomics 的研究中，社會情緒對賽局理論Game Theory和經濟決策的影響，是正在起步的新領域，但這裡我們不深入討論。簡單一句話，就是社會情緒對一個群體社會的長遠發展非常重要。
重點來了，主要是靠REM Sleep才達到的六項睡眠功能裡的第五項 「提升大腦在情感上的辨識能力和抗壓性」，對社會情緒 的正面導向和提升很重要，讓人類在群體中與其他同伴互動時，可以擺脫靈長類動物原始的情緒化衝突，讓人類可以創造出 情感敏銳、穩定、聯繫緊密且社交活躍的社群，在物競天擇的物種演化上，這是一個很強大的優勢。
在這樣的社群優勢之下，加上REM Sleep帶給人類的第六項功能「優越的創新和問題解決能力」，幾百萬年下來，所有其他靈長類動物再也看不到人類的車尾燈了
人類靠特別豐富的REM Sleep超越了其他的物種，完全只是偶然的幸運或是造物者的獨寵嗎？我們無法排除造物者獨寵的可能是，但從考古人類學來看， 應該不是偶然的幸運。人類之所以可以有比其他物種更多的 REM Sleep，主要是因為在大約一百萬年甚至更久之前學會了用火🔥。用火把食物煮熟，雖然可以提升食物的營養吸收率，但卻不是讓人類在物競天擇的演化中勝出的主要原因。靈長類動物的共同點之一就是對三度空間的認知比其他動物敏銳，另一個共同特點是晚上休息和睡覺都選擇在樹上，因為這樣可以降低被其他獵食者攻擊的風險，包括蚊蟲和毒蛇。 睡在樹上雖然降低了物種被淘汰的風險，卻付出了一個很昂貴的代價： 入夜以後選擇在樹上棲息的物種，是很難進入REM Sleep狀態的，因為，棲息在樹上時肌肉必須維持某種程度的平衡感，但當大腦進入REM Sleep狀態的時候，全身的肌肉是會完全麻痺失去感覺的，就無法讓身體在有高度的樹幹上維持平衡狀態不摔下來。火帶給人類最大的好處就是讓人類可以在晚上睡覺時升起火把，讓蚊蟲、毒蛇、和其他掠食者無法接近，這樣就可以不必睡在樹上，就可以安穩地睡在地面上， 就可以進入全身肌肉完全無法控制和動彈的REM Sleep 睡眠階段。
所以，人類超越其他物種的最關鍵原因可能是睡眠架構中有比較多的REM Sleep，而這後面最主要的關鍵原因可能是在演化過程中人類的老祖宗學會了用火。這是Dr. Matthew Walker的理論，當然沒辦法用 臨床對照實驗來證明，因為一個物種的睡眠架構是無法在幾年或甚至幾百年內改變的；當然，要推翻這個理論也幾乎是不可能。 這裡我想傳達給大家的訊息是： REM Sleep不只是對健康很重要，對整個人類物種的存亡也很重要。 睡眠是造物者如此的精心設計， 我們可以不重視嗎？
1.5 再談睡眠架構
- 為什麼充滿不對稱性?
橫跨各種學術領域，包括數學、物理、化學、甚至軟體設計，所謂的架構 architecture，其特點之一就是具備相當或至少某種程度的規律性和對稱性。但睡眠架構，如我們上面介紹的， 似乎非常缺乏對稱性和結構性。為什麼 REM和NREM 這兩種睡眠階段要交替的出現而不是讓一個先全部完成後，再換第二個呢？也許造物者是考慮到當睡眠嚴重缺乏，只睡了一半的時間的時候，其中一種睡眠階段會完全沒有？如果是為了這樣的風險管理而採取平均分配的策略，那又為什麼不是讓每個睡眠週期中的REM和NREM sleep 的比例都一樣，而是在睡眠前半段讓NREM sleep佔的比例比較多，到後半段又讓REM sleep的比例比較多，不遵守平均分配的策略？針對這個問題，在科學上還沒有共識，但Dr. Walker 提出了這樣的一個理論：
每一個晚上的睡覺時間內NREM 和 REM sleep的分布不對稱，是為了對大腦神經迴路做重新的建模和更新 remodeling and update，以完成 複雜度很高的大腦儲存空間管理工作。大腦儲存記憶的單位是神經元 neuron, 大腦裡神經元的總數和神經元之間的連結connections是有限的，大腦為了把白天發生的重要資訊儲存下來，必須在「保留重要的舊資訊」和「移除不重要的舊資訊以清理出足夠的空間來儲存新資訊」 這兩個工作 之間取得最佳平衡點。要做到這樣，就必須對新的和舊的資訊精挑細選，把重複的、多餘的、和變得不重要的資訊找出來，加以清除，或透過我們上面介紹過的抽象 abstraction和相關性association 這兩種機制，用更有效率的方式來儲存。這樣的工作手法可以分成兩大類：1. 清除和搬移資訊(記憶)， 2. 找到抽象的共通性以及可以提升存取效率的關聯性。這樣的手法和更下層的技術細節，有資訊工程背景、學過資料庫設計(不管是relational database 或 object-oriented darabase) 的朋友們應該很清楚，用最白話來形容就是：這裡面有 複雜度很高、交錯重疊的關聯性，所以睡眠架構才會看起來那麼跳痛。
再來，為什麼需要NREM 和 REM 兩種睡眠階段? 如果用雕刻(或木刻)當比喻，NREM sleep 像是雕刻前半段 會比較多的粗活，要用的挫刀比較粗，施力也比較大；REM sleep 則像是雕刻後半段 會比較多的細活，挫刀要比較精細，力道拿捏也要比較靈敏。在我們每晚的睡眠裡，頻率比較低、波速比較慢的NREM Sleep就是比較粗的銼刀；頻率比較高、波速比較快的REM Sleep就是後段細活需要用到的比較精細的銼刀。 這兩種銼刀在雕刻 (也就是睡眠) 的全程都需要用到，只是前半個階段粗的銼刀用比較多，後半個階段細的銼刀要用到的比較多。
所以，睡眠架構中不同睡眠階段在多個睡眠週期中分布的不對稱性是有其必要的；睡眠的前半段和後半段負責不同的工作，而且都一樣的重要。
睡眠架構雖然有這樣的不對稱性，但還是必須維持睡眠的完整性。每個白天之後的睡眠，都需要完整的八個小時，才能圓滿完成大腦記憶儲存的最佳化。 每晚睡不到六個小時，兩三個晚上也許看不出差別，但ㄧ兩個星期下來差別應該就很明顯了。
最後，剛才討論的睡眠架構的不對稱性，是指 單一個晚上 的睡眠。如果每個晚上睡足八個小時，我們再把視野拉高， 把10個或30個晚上裡各種睡眠階段的分布 一起看，就會有對稱性了。
- 眉角
- 補眠真的補得回來嗎？
因為「每個白天之後的睡眠，都需要完整的八個小時，才能圓滿完成大腦記憶儲存的最佳化」， 所以才說「沒有所謂的補眠這回事」。只要你缺眠，睡不到八個或至少七個小時，大腦記憶重組的最佳化就沒有全部完成，隔天你再多睡幾個小時，因為已經又多出一個白天發生的事情有很多記憶，大腦的狀態跟前一晚睡覺前已經大不相同，前一晚原本可以發生的最佳化已經無法達成，今晚你再睡，是對昨晚沒睡好稍微變差的大腦進行最佳化，當然還是好事，但比不上如果你前一晚跟今晚都做了最佳化的大腦。
- 超時睡眠
睡眠時間是不是越長越好？如果你睡10個小時，多睡的兩個小時可以用來彌補前一晚你少睡的兩個小時嗎？答案是NO. 讓我先說一個例外的狀況，如果你連續兩晚嚴重缺眠，都只睡不到六個小時，今晚你給他睡個九或十個小時，多出來的那一兩個小時可能會有幫助。除了這種特殊情況以外， 經常性超過8小時的睡眠時間對身體幫助不大， 這是睡眠架構的特性之一； 想想看，「架構」，也就是具備結構性的的東西，應該都不會是越多越好。還有，如果你經常性地每晚需要遠超過８小時的睡眠，那表示你的身體可能有潛在的問題或負擔，最好檢查一下，可能是潛伏的慢性疾病甚至癌細胞正在滋長，因為並不是所有的疾病在早期就會讓你有不舒服或疼痛的感覺的，你的身體可能是利用你多出來的睡眠很辛苦地在做一些修復的工作。
- 缺頭或切尾的睡眠
如果你只晚上只睡了六個小時，缺少的是你平日睡眠時段8小時的頭兩個小時還是最後兩個小時，對大腦的負面影響是不同的，因為前者的砍掉的是NREM Sleep，後者犧牲的是REM Sleep。 差別在哪裡？請回去聽前面介紹的這兩種睡眠階段的功能差別。
- 傳說中的夜貓子 (淺談 circadian rhythm)
所謂的「 早鳥和夜貓子」 往往是個人生活的習慣。人類作息節律（chronotype）的科學分類是否表示不同chronotype的人對睡眠時段的需求就不一樣，其實還有待確認。 根據醫學上的數據，所有的人，包括夜貓子，如果把睡眠時間往前挪到跟日出日落的生理時鐘同步(大約是10PM就寢，6AM起床)，結果身體都是會變得比較健康的。這也表示，睡眠架構再怎麼完整，如果跟日出日落節律 (circadian rhythm) 脱勾，睡眠改善健康的功效就會打折扣。這方面的科學研究報告似乎不多，所以在這一集我無法深入分享， 但有一篇研究報告，我想特別在這裡分享，連結在下面， 主要的訊息是: 睡眠時間如果和日夜節奏 脫鉤，會有三個負面的效果， 脫鉤的程度越大，負面效果明顯：
- 原本健康的睡眠結構會越來越難維持，尤其 REM Sleep 會縮短
- 胰島素敏感度會降低
- HPA軸功能失調 : HPA-axis dysfunction (Hypothalamic-Pituitary-Adrenal)「下視丘–垂體–腎上腺軸」：HPA軸是神經內分泌系統的重要部分，參與控制應付緊急狀況的反應，並調節許多身體活動，包括消化、內分泌、免疫系統、心情和情緒以及能量貯存和消耗等。HPA軸與神經學所涉及的情緒紊亂（mood disorders）和官能性疾病都有一定關係，包括焦慮症(anxiety disorder)、躁鬱症(bipolar disorder)、失眠(insomnia)、注意力不足過動症(ADHD)、抑鬱症(major depressive disorder)、倦怠(burnout)、慢性疲勞症候群(chronic fatigue syndrome)、纖維肌痛(fibromyalgia)、過敏性腸綜合症（irritable bowel syndrome）、酗酒（alcoholism）以及PTSD 創傷後心理壓力症候群 (post-traumatic stress disorder)。
Ref. 1 Sleep Architecture When Sleeping at an Unusual Circadian Time and Associations with Insulin Sensitivity (PubMed PMC3738551, 2013/8/8)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3738551/
- 睡眠架構如何隨著年齡的增長而改變
- 二十歲之前的雕朔過程：從初生嬰兒的第一天開始往後20年之間，睡眠架構會有下面幾種變化：
- 整晚的睡眠時間慢慢地越來越短，從十幾個小時慢慢減少到8小時，然後就不再減少。
- 初生嬰兒的睡眠階段絕大部分是REM Sleep，然後慢慢減少，同時NREM Sleep會慢慢增加，直到大約17、18歲的時候達到NREN/REM是80/20%的比率，大約60歲之前會一直維持這個比例。
為什麼在17～18歲之前需要特別多的REM Sleep，尤其是嬰兒時期？ 可能是因為大腦需要的既複雜又神奇的架構，在初期建立時特別需要的是擅長建立抽象共通性和關聯性的
REM Sleep，而不是擅長建立大量新資訊或剷除舊資訊那種粗活的NREM Sleep吧，這是我個人的推測。
- 老年人的挑戰:
大約從40歲開始，尤其五十幾歲以後，大部分人的睡眠會開始有以下的變化：
1. 深層睡眠(也就是NREM Sleep的stage 3 & 4)時間的長度和腦波電流的強度都會明顯地減少。也就是REM Sleep睡眠階段對大腦的功效昂降低了。
2. 越來越難維持完整的睡眠架構，越來越容易在睡眠中醒來，原因很多，包括疾病、吃藥的副作用，還有更重要的膀胱無力。
3. 入夜後退黑激素的分泌減少，越來越不容易入睡。
4. 睡眠和其他生活作息越來越不受日夜節奏 circadian rhythms的引導。
因為這些原因，年紀越大越難入睡，睡眠品質越難維持。所以，「年紀越大需要的睡眠越少」，其實是一個錯誤的觀念。
1.6 生理時鐘 circadian rhythm 的重要性
- 生理時鐘隨著年齡的建立與衰退
- 新生嬰兒在第三或第四個月之前，對於日夜節奏 幾乎是沒有任何反應的。要到一週歲，位於大腦深處掌管生理時鐘的視交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus）才能開始對 circadian rhythm有感覺，跟日夜節奏同步。
- 當我們進入人生旅途另一端的老年時期，對日夜節奏的引導會越來越遲鈍。 年紀大的人往往會在傍晚的時候就想睡，容易打瞌睡， 背後的原因是退黑激素的分泌提早了，跟日夜節奏脫鉤了，於是養成在傍晚超過半個小時甚至一個小時午睡的習慣。午睡超過30分鐘會降低我們 一開始就介紹過的睡眠壓力， 讓老人家在 入夜也就是晚上10點以後不容易入睡。
- 讓生命中最主要的三種生理現象，不只睡眠，還有進食和運動，跟晝夜韻律同步，是健康養生很重要的原則之一。針對睡眠要怎麼做到， 在主題是「 改善睡眠品質的方法」 的下一集播客裡會分享。
- Circadian rhythm as the mother of sleep
這一段要分享的是我個人的觀點，這句英文的意思是說「生理時鐘乃睡眠之母」，我想表達的是，睡眠雖然是如此的重要，但生理時鐘對身體健康在各方面和各個層面的影響，其實比睡眠更廣也更深。
怎麼說？身為一個人類，來到這個世界上先是花剛開始的12個月慢慢建立起跟大自然同步的生理時鐘。從生命的第二年開始，一個人所有的日常活動就都跟生理時鐘息息相關，包括睡眠、飲食、運動、還有腦力必須集中、 情緒EQ 必須平衡的思考工作， 有沒有注意到，睡眠只是其中一項? 睡眠是怎麼跟生理時鐘掛勾的，如果脫鉤後果會如何，上面我們有稍微討論到。 簡單地說，睡眠品質要好， 睡眠架構要好，最重要的第一步就是 讓睡眠時間盡量跟生理時鐘同步。 所以才說，生理時鐘來睡眠之母。
除了日常活動外，從生理也就是生化運作的層面來看， 生理時鐘的效應和重要性幾乎是無所不在。因為時間的關係，也因為我所學有限，這裡不深入討論，只想強調：在追求健康養生抗老化的路上，不管下哪一種功夫，都要把生理時鐘這個因素考量進去 。這也是為什麼2017年的諾貝爾醫學獎是頒發給三位美國的科學家，因為他們證實了人體的每一個器官、每一種細胞、每一個細胞裡，都有自己的生理時鐘， 我會在show notes裡放一篇 報導這個消息的文章的連結。
Ref. 2 Nobel Prize Honors U.S. Scientists for Helping Us Understand Our Biological Clock – Futurism, 2017-10-04
這一集的part I 到這裡為止，主要是讓大家了解睡眠對身體尤其大腦有很重要的生理功效，而不只是休息，不是今晚少睡了明晚再補睡就ok了。睡眠生理運作的複雜和神奇，科學家們目前知道的可能還只是冰山的一角，睡眠絕非只是躺著休息，要不然造物者不會把人體設計成生命中3分之一的時間必須做這一件事。如果用科學的複雜度無法說服你相信睡眠的重要性，我們就用結果論來看一下，那就是這一集的Part II：睡眠不足的後果。
Part II. 睡眠不足的九大嚴重後果
睡眠不足對身體各方面的健康都有很多負面的影響，這裡我們只討論9個比較嚴重的後果：
- 睡眠不足開車比酒醉開車更危險
當缺眠達到連續17個小時沒睡的程度，大腦的認知能力和反應速度跟法定的酒醉駕車已經相同。而且，睡眠不足開車比酒醉開車更危險，為什麼？遇到緊急狀況時，酒醉的駕駛人會太晚踩煞車，睡眠不足的駕駛人則是會進入一種叫做 微睡眠 microsleep 的狀態，會完全停止反應，不是太晚踩煞車，而是根本沒有踩煞車，也沒打方向盤企圖閃躲。 美國交通安全資料顯示，睡眠不足駕駛造成的傷亡往往比酒醉和嗑藥駕駛更嚴重。
睡眠不足開車對社會的危害比酒醉開車更嚴重，這是一個我們這個社會的法律和和民情都完全忽略的交通安全問題。但讓這個問題更嚴重的還有另外一個原因：大部分的人睡眠不足時，自己是不知道的。
如果你在早上七點起床，然後工作或休閒一直忙到晚上12點才開車回家或續攤，你就進入這種比酒醉開車更危險的狀態。回顧一下你青春無敵的歲月甚至現在，你有過幾次這樣的經驗？
Ref. 3 Risks from Not Getting Enough Sleep: Impaired Performance, Institute for Occupational Safety and Health, U.S. CDC, 2020/04
https://www.cdc.gov/niosh/emres/longhourstraining/impaired.html#:~:text=Being awake for 17 hours,drunk driving level of 0.08.
Ref. 4 The impact of sleep deprivation and alcohol on driving: a comparative study, NIH, 2020/06
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32571274/
- 罹患阿茲海默症的風險提高
中年開始，隨著年紀的增長，睡眠品質會降低，NREM Sleep 的時間會越來越少。 醫學統計資料指出，阿茲海默症患者在被確診之前的好幾年，睡眠中斷的問題(也就是睡不穩， 睡到一半醒來)就已經開始發生， 在確診後，睡眠中斷的問題會變得更嚴重。 睡眠中斷和阿茲海默症病患之間 那個是因那個是果不確定，確定的是兩者之間有強烈的關聯性，而且，睡眠中斷導致阿茲海默症，阿茲海默症導致睡眠中斷問題變得更嚴重，造成惡性循環。 成年後，也就是20歲以後，尤其 40歲開始， 睡眠越少， 60歲以後得到阿茲海默症的風險就越高。 偶爾熬夜還好， 長期性的睡眠不足絕對是罹患阿茲海默症病患的捷徑。 當今社會上還是有不少高成就的精英份子以每晚可以只睡4~5個小時甚至常常通宵熬夜而自豪，對這樣的朋友，我建議他們去了解一下歷史上兩位這樣的高成就人物的最後下場： 前美國總統雷根前英國首相柴契爾夫人， 這兩位受世人尊敬的人物，很可惜地，在生命最後很多年都是在嚴重的阿茲海默症中度過的。
Ref. 5 Lack of sleep in middle age may increase dementia risk, NIH, 2021/04
Ref. 6 Sleep well — and reduce your risk of dementia and death, Harvard Health Publishing, 2021/05
- 新陳代謝健康降低： 肥胖(尤其腹部)、二型糖尿病、心臟病
我們在以前討論新陳代謝健康的播客集裡已有幾次討論過：睡眠不足會讓提升飽足感的荷爾蒙 leptin 降低，也會讓提升飢餓感荷爾蒙 ghrelin 升高。 往更底層看，睡眠不足是導致胰島素抗阻的原因之一，胰島素一旦變得不敏感，短期立即的現象就是耐餓程度降低，很容易餓，特別想吃垃圾食物；長期的結果是肥胖和新陳代謝疾病，包括 第二型糖尿病和心臟心血管疾病。 這是已經被醫學界，包括美國 國家健康協會NIH確認的事實。 那幫最近一次的確認是今年二月，文章連結在show notes裡。
Ref. 7 Sleep Duration and the Risk of Type 2 Diabetes: A Community-Based Cohort Study with a 16-Year Follow-up, NIH, 2023/02
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10008656/
2022年4月美國心臟科學院期刊發表了一篇報告， 標題是：「實驗性睡眠限制對能量攝取、能量消耗和內臟脂肪的影響」。 這裡我引述研究領導者Dr. Verand Summers 的一段話：“我們的研究結果顯示，即使在年輕、健康和比較瘦的受試者中，睡眠時間的縮短也會導致卡路里攝取量的增加、體重的微小增加以及腹部脂肪積累的顯著增加。 這表明，睡眠不足是內臟脂肪堆積的一個之前未被發現的觸發因素， 而且，即使補充睡眠，至少在短期內，並不能逆轉內臟脂肪的堆積。”
Ref. 8 Effects of Experimental Sleep Restriction on Energy Intake, Energy Expenditure, and Visceral Obesity – Journal of the American College of Cardiology, 2022-04
https://www.jacc.org/doi/10.1016/j.jacc.2022.01.038
另外，我再來引用PubMed上2010年10月的一篇研究報告，因為這是對人類的實驗，基於人道考量，實驗只維持14天。實驗對象雖然只有10個人，但因為是 一個 clinical control trial with 2-condition crossover study，實驗設計算是蠻嚴謹的，值得參考。對比的兩組實驗對象在這14天裡分別是每晚睡八個半小時和五個半小時；兩組人都保持中度的 結石狀態 moderate calorie restriction。 14天下來，睡眠只有五個半小時這一組人在脂肪減少的總量上，比另一組人少了55%， 在骨胳肌減少的總量上，比另一主人多了60%。 也就是說， 當體內的熱量大量減少的時候，不管是透過節食或運動而達到的，體重都會減少，但睡眠不足的人減少的，肌肉比較多，脂肪比較少， 睡眠充足的人，脂肪消耗比較多，肌肉流失比較少。
Ref. 9 Insufficient sleep undermines dietary efforts to reduce adiposity – PMID: 20921542，2010-10
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20921542/
- 免疫系統變弱
很多人應該有這樣的經驗，在流感季節時嚴重缺眠一兩個晚上很容易中鏢。
睡眠時，免疫系統會釋放稱為細胞因子 cytokines 的蛋白質，其中一些有助於促進睡眠。 當您感染或發炎或處於壓力下時，某些細胞因子需要增加。 睡眠不足可能會減少這些保護性細胞因子的產生。 睡眠不足， 也就是每晚睡不到七個小時，防止感染的抗體和細胞會減少， 免疫力就會降低。在醫學上這是早已被確認的事實， show ntes 裡會有幾篇醫學研究報告。
Ref. 10 Role of sleep deprivation in immune-related disease risk and outcomes – NIH, 2021
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8602722/
Ref. 11 NIOSH Training for Nurses on Shift Work and Long Work Hours – CDC, 2020/03
https://www.cdc.gov/niosh/work-hour-training-for-nurses/longhours/mod2/05.html
Ref. 12 Lack of sleep: Can it make you sick? – Mayo Clinic article, 2018
https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/insomnia/expert-answers/lack-of-sleep/faq-20057757#:~:text=Sleep deprivation may decrease production,sleep to fight infectious diseases.
- 罹患癌症風險升高
長期睡眠不足會導致身體多方面的健康問題是已被確認的科學。但如果說睡眠不足會導致癌症的風險升高，有人也許會覺得是危言聳聽。所以這裡讓我們來深了解一下。 這個風險理論的基礎就在人類身體中很常見也很重要的一種生理現象，就是我們以前常討論到的體內發炎 inflammation。
當我們身體遭受到外來的破壞，包括外力造成的受傷流血、細菌和病毒的侵入、或過度的勞動（例如 重訓或跑馬拉松）， 就會有發炎的現象。 但突發性的、短期的發炎對身體不只是無害（例如，皮膚的傷口會發炎，幾天後就好了)， 有些情況下還是有幫助的 (例如，劇烈運動 在過程中和 結束後，都會有體內發炎，持續好幾個小時甚至一天以上，身體的細胞經歷過這樣的發炎階段自行恢復後，就會變得更強壯，這也是為什麼說剛運動完就吃抗發炎的營養品，是會抵銷運動效果的， 最好等至少四個小時， 我都是等八個小時以上。
人體的免疫系統是被造物者設計來因應上面這幾個例子的情況，也就是短暫性的、 有特殊針對性的發炎， 在正常健康的狀態下免疫系統是不會處於長期緊張而且沒有針對性目標的狀態的。 免疫系統如果長期處在這種不正常的狀態之下，很多健康方面的問題就會發生，包括癌症。 癌細胞其實跟我們人體其他的細胞一樣，非常的聰明， 求生存的能力很強，包括善用體內發炎來存活、增長、擴散。 周遭的細胞如果長期發炎，癌細胞就有辦法把發炎環境中有特別多的所謂發炎因子（inflammatory factors，例如促炎細胞因子 pro-inflammatory cytokines）搶過來， 因為發炎因子可以導致微血管細胞的增生，就可以透過這些突然多出來的微血管細胞攝取到營養和癌細胞成長不可或缺的氧分子。 癌細胞甚至會利用發炎因子讓基因結構遭到破壞和突變， 以達到快速擴散到其他器官的效果。
長期發炎是一種不正常不健康的狀態，也就是遠比我們健康的老祖宗門很少進入的狀態。 為什麼越來越多的現代人身體會變成長期處在發炎的狀態呢？ 原因很多，其中之一就是我們這裡的主題：睡眠不足！
讓我先很快複習一下以前介紹過的一個觀念： 大腦的自主神經系統(automatic nerve system, ANS)由交感神經系統 (sympathetic nerve system)和副交感神經系統(parasympathetic nerve system)構成；當身體的某種細胞或生理系統遇到危險或緊張的狀態，交感神經會高漲，危機結束後， 交感神經會趨緩，副交感神經就會拉上來。 這兩個神經系統一高一低，循環轉換，不會有一個主導太久，是正常健康的狀態。
睡眠不足後的隔天，會讓交感神經系統居高不下， 可以讓身體放鬆的副交感神經系統上不來； 這樣就會讓免疫系統一直處於緊張狀態，發炎的狀態也就持久不散。所以，長期性的睡眠不足會讓身體長期處於過度發炎的狀態， 就如剛剛談過的，那是癌細胞最喜歡的狀態， 他們更容易盛和、增長、擴散。
支持這個理論比較有名的是芝加哥大學的 Dr. David Gozal，他帶領多位學者在2014年發表一篇研究報告的連結 我會放在 show notes 裡。
Ref. 13 Fragmented sleep accelerates tumor growth and progression through recruitment of tumor-associated macrophages and TLR4 signaling – NIH 2014/03
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4247537/
最後我再用一個證據來支持「不良的睡眠品質」與癌症之間的強大關聯性。 在我們的周遭，有一群人無法選擇地必須過睡眠品質不良的生活，那就是上大夜班工作的人， 因為作息晝夜顛倒，與人體的生理時鐘脫鉤，要維持良好的睡眠品質很難。 因為「睡眠品質不良 與 癌症 之間有強大的關聯性」的科學證據是如此令人震驚，以至於世界衛生組織在2007年正式將「 (長期性的)夜班工作」列為 “可能的致癌物 probable carcinogen”。
- 憂鬱症、躁鬱症、焦慮症 和 注意力不足過動症風險升高
大腦的中樞神經中，有一種神經膠質細胞 Neuroglial cells 負責神經元的滋養、成形、發育早期的導引遷移、方位選擇以及清除病原體並移除死亡的神經元的功能。 其中有兩種特別重要，星形膠質細胞(Astrocytes) 負責清理不需要的 突觸synapses，微膠細胞(Microglia) 負責移除損壞的腦細胞， 都是很重要的工作。 但科學家們發現，睡眠不足會導致這兩種細胞過度活躍，導致清理工作過度，造成 腦細胞組織的損害， 進而導致憂鬱症、躁鬱症、焦慮症、和ADHD這些腦部症狀。 這是由意大利馬爾凱理工大學Michele Bellesi 帶領的研究發現
的， 2017年5月發表在科學雜誌 New Scientist上。連結會放在show notes裡。
Ref. 14 The brain starts to eat itself after chronic sleep deprivation – New Scientist, 2017-05 23
- 肌肉流失風險升高，重訓增肌效果變差
運動對健康有很多好處，但運動完後那天晚上如果睡眠不足，各種運動的好處就會打折扣，這是根據人體homeostasis 原則的看法：「短期的生理壓力後讓它盡快下來，才能達到讓身體變得更強的好處」， 所以運動完後那個晚上睡個好覺很重要， 只是這樣的觀點在醫學上要找到量化佐證的研究報告似乎不多。 但如果是針對肌肉細胞的增生 這個好處，The Journal of Physiology 期刊在2020年3月發表的一篇研究報告，值得參考， 我直接把重點結論翻譯成中文，但讓我先補充一個名詞解釋：
所謂的 肌原纖維 myofibrils 是横纹肌中最長的、直径约1微米（也就是1公分的萬分之1）的圆柱形的結構，是骨骼肌细胞的收缩单位， 粗略地說也可以被看成是研究肌肉增生的單位。
好， 這篇研究報告的結論說：
“到目前為止，在人類和動物的實驗模型中，睡眠不足都與肌肉量的流失有關。 人體的肌原纖維蛋白合成率 (myofibrillar protein synthesis) 是調節骨骼肌量的關鍵因素，可以通過進行高強度間歇運動 (HIIE) 來提高，但睡眠不足對 肌原纖維蛋白合成率 的影響還不清楚。 在本研究中，我們證明了接受睡眠限制方案（五個晚上，每晚床上 4 小時）的實驗參與者的骨骼肌 肌原纖維蛋白合成率 降低； 然而，通過在此期間進行 高強度間歇運動，肌原纖維蛋白合成率 就可以維持而不降低。 我們的數據結論是：睡眠限制組中 肌原纖維蛋白合成率 較低，睡眠不足對肌肉量 造成流失或不容易維持， 但 高強度間歇運動 可以抵消睡眠不足造成的肌肉流失程度。”
這裡我要傳達給大家的訊息，是這個結論的第一部份：睡眠不足對肌肉量會造成流失； 結論的後半段說高強度間歇運動可以抵銷睡眠不足造成的肌肉流失，可以被當成補救措施，如果你是一個平常就練大的運動員的話，但對一般人而言，請不要把它當成可以常常熬夜的藉口。
Ref. 15 The effect of sleep restriction, with or without high-intensity interval exercise, on myofibrillar protein synthesis in healthy young men – NIH PMID: 32078168, 2020-03-11
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/32078168
- 不孕症風險升高
不孕症這個領域我涉獵有限，我想直接引Mathew Walker書裡的幾段文字來說明，
先說男性，
芝加哥大學的一個研究小組 做了這樣的一個實驗， 實驗對象是一群身材苗條、健康的二十多歲的年輕男性，將他們的睡眠時間限制在一周內每晚只睡五個小時。 然後對這些疲憊的參與者血液中的荷爾蒙含量進行採樣， 結果發現相對於他們充分休息後的基線水平，睾酮素顯著下降。 荷爾蒙鈍化的效應如此之大，以至於它實際上使男性所有與睾酮素有關的活力“衰老了”十到十五歲。 實驗結果也發現：患有睡眠障礙，尤其是與打鼾相關的睡眠呼吸暫停的男性，其睾酮素明顯低於年齡和背景相似但沒有睡眠障礙的男性。 實驗也顯示睡眠不足或睡眠質量差的男性精子數量比 睡飽飽、睡眠品質好的男性的精子數量低29%，而且精子結構變形的程度也更高。 最後，對於那些常常熬夜又很鐵齒地自以爲事業或運動表現上很猛的年輕男人，我通常會小聲一點的跟他們普補充說：睡眠時間的長短與睾丸的大小之間有顯著的相關性，再怎麼樣的辯論，這個時候好像都可以很快結束。
因為睾酮素對大腦的能力有增強作用，睾酮素低落的男性常常會整天感到疲倦，工作上很難專注。 睾酮素還有維持骨密度、 提升肌肉質量，進而增加肌力的功能。
那對女性而言呢？
Dr. Walker 書裡有提到一個美國它研究報告，沒有提供報告來源，但重點是： 這個研究計劃把過去40年來對總共10萬名工作女性的健康做分析的多個研究計畫的數據綜合起來，發現在非正常時間上班的女性，例如女護士， 相較於在正常時間工作的其他女性，經期不正常的比例明顯地高很多， 受不孕症困擾的比例也高出80%。 在已經懷孕成功的女性裡，如果每晚睡不到八個小時，相較於每晚睡足8小時的其他女性，在第一個孕期里（也就是頭三個月）流產的比例也比較高。
- 基因表現失調，基因結構受損， 加速老化
大腦內數千個基因必須依賴於持續和充足的睡眠 才能完成穩定的基因調節和表達 gene regulation and expression。
睡眠不足和品質不佳，都會讓基因端粒的末端 (the telomeres capstone)，更容易敗壞。 對抗老化醫學有基本認識的人都知道，端粒的末端如果損壞，端粒就容易縮短；而端粒的長度 跟 壽命有正向的關聯性，端粒越短，壽命也就越短。
這後面的理論比較深，我們就不討論了，我只提供兩個連結給比較有興趣的朋友們
Ref. 16 The association between sleep quality and telomere length: A systematic literature review – PMID: 36691437, 2023-01
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9860369/
Ref. 17 A Spotlight On: Sleep Deprivation & Genomic Regulation – Derk-Jan Dijk – An interview by Trottier on 17 JANUARY 2023
https://frontlinegenomics.com/a-spotlight-on-sleep-deprivation-and-genomic-regulation-derk-jan-dijk/
