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第7章超越金氏世界紀錄的極限

睡眠剝奪對腦的可怕影響

在確鑿科學證據的衝擊之下，《金氏世界紀錄大全》不再接受想打破睡眠剝奪世界紀錄的認證申請。我們可以回想一下，金氏世界紀錄可以接受以下行為：保加拿（Felix Baumgartner）身著太空裝，乘著熱氣球飛到三十九公里高空的外圍大氣層，他打開艙門，站在懸吊於地球上方的梯子頂端，然後朝著地表自由落下，最高速度達到每小時一千三百五十八公里，光靠自己的身體就突破音障，製造出音爆。

然而，剝奪睡眠的風險卻被認為比這個例子高出許多。事實上，證據顯示，風險高到令人無法承受。

有力的證據是什麼呢？接下來兩章，我們會學到，睡眠不足為何會對大腦造成毀滅性的影響，又是如何造成的。睡眠不足與無數神經與精神疾病有關（例如阿茲海默症、焦慮症、憂鬱症、雙極性疾患、自殺、中風及慢性疼痛），也與身體每一套生理系統有關係，因此連結到更多障礙與疾病（例如癌症、糖尿病、心臟病、不孕、體重增加、肥胖以及免疫缺乏）。人體的每個面向，都逃不過睡眠不足的毒害。我們將會看到，包括社會、組織、經濟、身體、行為、營養、語言、認知和情緒，我們的各個環節都與睡眠息息相關。

本章將討論睡眠不充足對腦的可怕影響，有時會要人命。下一章則談到缺乏睡眠對身體的各種影響，具有同樣的毀滅性和致命後果。

短暫失去專注力，就可能出人命

睡眠不夠，可以透過許多方法殺死你。有些比較花時間，有的則很快。即使是最少量的睡眠不足，也會影響大腦的專注力。喪失專注力會對社會造成致命的後果，又以疲勞駕駛帶來最明顯也最要人命的影響。在美國，每小時都有人死於疲勞相關的交通事故。

疲勞駕駛導致的事故有兩個主因。首先是駕駛人睡著，不過這並不常見，通常需要駕駛人受到嚴重的睡眠剝奪（超過二十小時沒闔過眼）才會發生。其次是較常見的原因，即專注力暫時喪失，這稱為微睡眠（microsleep），只會出現幾秒鐘，這短暫時間中，眼皮會近乎闔上或完全閉起來。通常發生在睡眠長期受限的人身上，是指夜間睡眠慣常少於七小時。

在微睡眠時，大腦會短暫失去對外界環境的知覺，不只是視覺，還包括所有認知管道，多數時候你不會察覺微睡眠的發生。更嚴重的問題是，你操作方向盤或踩煞車所需要的行動，也會暫時失去控制能力。結果是，開車時你不需要睡著十到十五秒的時間就能喪命，只要兩秒就足夠了。車子時速五十公里，兩秒鐘的微睡眠只要造成些微的方向飄移，就足以導致你的車子完全駛入別的車道，而且還可能是對向車道。如果發生在時速九十五公里，那就可能是你一生中最後一次的微睡眠了。

美國賓州大學的丁吉斯（David Dinges）是睡眠研究的權威，也是我個人的偶像，他對這個基本問題做出了有史以來比所有科學家都要完整的解答：人類的循環利用週期有多長？換句話說，人最長可以多久不睡覺，還能維持客觀上的表現正常？人類每晚可以少睡多少、連續多少夜，還不至於讓腦部的重要過程失效？睡眠受到剝奪的人，會意識到自己的情形有多糟嗎？補眠需要補多少夜，才能讓睡眠不足的人恢復穩定的表現？

即使每晚睡六小時，長期下來仍有不良影響

丁吉斯的研究採用非常簡單的注意力測驗，來測量專注力。在一段特定時間內，受試者一看到盒子上凸起的燈或電腦螢幕上的光點亮起，必須立刻按鈕，他們是否按鈕，以及反應時間都會記錄下來。之後燈或光點又再次亮起，受試者必須再次反應。燈亮的時間並不規則，有時會一連串很快亮起，有時中間隨機暫停達數秒鐘之久。

聽起來很簡單？你試著連續做十分鐘看看，而且每天做，持續十四天。丁吉斯的研究團隊便以這種方式，在實驗室嚴格控制的環境下，讓很多人做這個測驗。

一開始，所有人在測驗前都有完整的八小時睡眠，可以在獲得充分休息的情況下接受評估。然後受試者分成四個實驗組。有點像藥物試驗，每個組別各得到不同的睡眠剝奪「劑量」：有一組連續七十二小時不能睡覺，也就是連續三晚不睡；第二組每晚可睡四小時；第三組每晚可睡六小時；幸運的第四組每晚可睡八小時。

他們有三項重要發現。首先，雖然不同程度的睡眠剝奪都造成反應時間延長，但更特別的是，參與者會短暫的完全停止反應。評估想睡程度最敏銳的指標，並不是反應變慢，而是完全不反應。丁吉斯記錄到的是失神，也就是微睡眠，這對應到真實生活中的情形是，你沒發現有個小孩為了追一顆球，而跑到你的車子前面。

丁吉斯描述這個發現時，常讓人聯想到醫院裡心跳監測器的嗶嗶聲。回想一下你在電視影集中看到的，醫師在急診室中竭力搶救病人時的音效。本來是穩定的嗶、嗶、嗶，這相當於你在獲得充分休息後，進行視覺注意力任務時的反應：穩定且規律。但睡眠受到剝奪時，你的表現相當於病人心跳停止時的音效：嗶、嗶、嗶——。你的反應不見了。沒有意識反應，也沒有動作反應，這就是微睡眠。然後心跳恢復，就像你的反應又回來了：嗶、嗶、嗶，但是只維持一小段時間。很快的，又是另一次心跳停止：嗶、嗶、嗶——。微睡眠又發生了。

比較這四個實驗組一天天的失神，也就是微睡眠的次數，丁吉斯有了第二項重要發現。實驗進行了兩週，每晚獲得八小時睡眠的人，維持穩定且近乎完美的表現。而連續三晚不能睡覺的人，發生災難性的失誤，這並不令人意外。沒睡覺的第一晚之後，他們的失神（沒反應）提高了400%。令人意外的是，第二和第三晚沒睡之後，失誤仍以同樣的比例提升，彷彿只要繼續不睡，失誤程度還是會繼續提升，並不會緩和下來。

不過，最值得讓人深思的，是另外兩個只剝奪部分睡眠的實驗組。連續六晚只睡四小時的人，表現與那些連續二十四小時沒睡的人一樣糟，也就是微睡眠的次數增加了400%。到了第十一天，他們的表現更差了，和那些連續兩晚、也就是連續四十八小時沒睡的人相當。

從社會角度來看，最令人憂心的是那些每晚睡六小時的人，這個時數可能對許多讀者來說並不陌生。每晚睡六小時，連續十天之後，表現失常的程度就和連續二十四小時沒睡的人一樣。四小時和六小時實驗組所累積的表現缺失也和完全沒睡組一樣，沒有趨於平緩的跡象。以上跡象都顯示，如果實驗繼續下去，數週甚至數個月間的表現有可能只會持續惡化。

另有一項研究，由美國華特瑞德陸軍研究所（Walter Reed Army Institute of Research）的貝倫基（Gregory Belenky）所主導，差不多同時發表了幾乎一樣的結果。他們也測試了四組參與者，不過是在七天之中，分別安排九小時、七小時、五小時和三小時的睡眠。

當你睡眠不足時，無法評估自己的狀況有多糟

第三項重要發現，這兩份研究都有提到，我個人認為是傷害性最嚴重的。當受試者被問到對自己注意力缺失程度的主觀感覺時，總是低估了本身的不佳表現。對於自己實際的客觀表現，他們的評估差勁到悲慘的程度，就像是有個人在酒吧喝了太多杯之後，拿起車鑰匙，很有自信的告訴你：「我可以開車回家，沒問題的。」

另一項同樣會造成問題的情況，是基準的滑動。一個人如果睡眠連續數月甚至數年受到限制，對自己的表現缺失、警覺性降低和活力減低都會變得習慣。這種疲憊感變成當事人接受的常態或基準。沒察覺到自己長年睡眠不足的人，變得對自己的心力和體力狀態妥協，甚至對逐漸累積的健康問題也是。他們腦中並沒把睡眠和這些問題連結起來。

根據流行病學對平均睡眠時間的研究，有數百萬人在不知不覺間讓好幾年的生命遠離身心最佳的狀態，由於持續睡眠不足，從來沒把身心潛力發揮到極致。睡眠科學研究已經發展六十多年了，讓我無法接受任何人說：「我一晚只要睡四、五個小時就夠了。」

疲勞駕駛和酒後開車一樣危險

回到丁吉斯的研究結果。你可能會預料，經過一晚的充分補眠後，所有參與者都能夠恢復理想表現，就像許多人在週末多睡些以補償週間的睡眠債一樣。然而，即使經過三晚的補眠，這些人的表現也不會恢復到實驗最初擁有規律八小時睡眠的基準表現。所有組別都沒辦法睡足先前損失的睡眠時數。我們已經知道，大腦就是做不到。

後來還有另一份令人不安的研究。澳洲的研究者找來兩組健康的成人，讓其中一組飲酒，達到當地違法駕駛的臨界值（血液中的酒精濃度達0.08%），另一組則剝奪一晚的睡眠。兩組都進行專注力測試，來評估注意力的表現，特別是失神的次數。結果，維持十九小時沒睡，睡眠受到剝奪的人，認知缺失的程度和那些飲酒開車的人相同。換句話說，如果你早上七點起床，整天沒睡，然後和朋友玩到很晚，甚至也沒喝酒，到凌晨兩點開車回家時，你注意路況的認知受損狀態和酒駕是一樣的。事實上，這個實驗中的人在維持十四小時沒睡之後（在前述情境中相當於晚上十點的時候），表現就開始急轉直下。

在多數已開發國家，車禍都名列主要死亡原因。2016年，位於華盛頓特區的美國汽車協會交通安全基金會公布了一項研究結果，這份研究詳細追蹤美國七千多位駕駛人超過兩年的時間。[1] 其中重要的發現如圖12，顯示疲勞駕駛對於車禍的影響有多麼嚴重。

睡眠四到五小時，肇事機率會增加3倍。如果前夜睡眠低於四小時，肇事機率變成11.5倍。注意圖中睡眠量的減少與肇事死亡率提升的關係並不是線性的，而呈現指數關係。只要少睡一小時，肇事機率就會大幅提升，而不只是升高一點點而已。

酒駕又疲勞駕駛會怎樣？

酒駕和疲勞駕駛本身都有致命風險，但如果兩者同時發生呢？這是個值得提出的問題，因為多數酒駕發生在凌晨而非中午，這表示酒駕的人往往同時處於睡眠剝奪的狀態。

我們現在可以利用駕駛模擬機，以真實但安全的方式來監測駕駛人所犯的錯。有一個研究團隊把參與者分為四群：一、八小時睡眠；二、四小時睡眠；三、八小時睡眠加上達到酒駕標準的飲酒量；四、四小時睡眠加上達到酒駕標準的飲酒量；藉由上述虛擬工具，檢測他們完全衝出車道的次數。

八小時睡眠組幾乎沒有犯超出車道的錯誤。只睡四小時的第二組，比起充分休息而清醒的第一組駕駛，犯錯次數達六倍。至於有八小時睡眠但相當於酒駕的第三組，犯錯次數與第二組相當。酒駕和疲勞駕駛都很危險，而且同樣危險。

至於第四組的表現，合理的預期是前兩組情況相加：四小時睡眠加上飲酒，即相當於偏離車道的失誤可達十二倍，然而實際上卻糟得多。比起充分休息而清醒的第一組，第四組犯錯次數達三十倍之多！這份由睡眠不足和酒精調和成的雞尾酒，效果並不是相加，而是相乘的。兩者互相放大，就好像兩種分別對人有害的藥物，同時服下時，因為交互作用而產生可怕的後果。

經過三十年的徹底研究後，我們現在可以回答前面提出的許多問題。人的循環利用週期大約是十六小時，連續清醒十六小時之後，腦就開始不給力了。人類每晚需要超過七小時的睡眠來維持認知表現。連續十天只睡七小時，大腦功能出現障礙的程度，就像連續二十四小時沒睡覺一樣。連續一週睡眠不足時，經過三晚的補眠（超過週末的兩晚）是無法把表現修復到正常水準的。最後，人腦在睡眠不足的情況下，沒辦法準確感覺自己睡眠不足的程度。

疲勞駕駛的事故，多過酒駕和吸毒開車相加

在稍後的章節，我們會回來探討這些研究成果的後續意義，不過在此關於疲勞駕駛的實際後果值得特別一提。就從現在開始的一週內，美國會有超過兩百萬人在開車時睡著。這相當於每天超過二十五萬人，週間顯然會比週末多。每個月有超過五千六百萬名美國人承認，他們在開車時感覺愛睏。

結果就是，每一年，美國有一百二十萬件交通事故是由於睡眠不足引起的。換個方法說：你在看這本書的當下，平均每三十秒，在美國就有一宗因睡眠不足引起的交通事故。也就是說，你在閱讀這一章的期間，很可能有人因為疲勞駕駛引發的事故而喪命。

可能會令你吃驚的是，疲勞駕駛導致的交通事故，比酒駕和吸毒開車兩者相加起來還多。單單疲勞駕駛就比酒駕還糟。可能有人覺得這種說法爭議性過高或不負責任，我並不是想為應受到譴責的酒駕行為護短。然而，我的論點可以這樣簡單說明：酒駕通常會讓踩煞車和閃避的「反應變慢」；但當駕駛人睡著，或進入微睡眠狀態，卻會變得「完全失去反應」。

陷入微睡眠或甚至睡著的駕駛人不會踩煞車，也不會試圖防止意外發生。因此，疲勞駕駛導致的車禍，通常比飲酒或吸毒造成的車禍更為致命。直白的說，如果駕駛人在高速公路上睡著，就等於是有一枚一公噸重的導彈，在無人控制的情形下，以時速一百公里的速度前進。

汽車駕駛人還不是唯一的威脅，更危險的是睡眠不足的卡車駕駛人。美國的卡車駕駛人約有80%過重，50%屬於臨床上的肥胖。這使得卡車駕駛人患有睡眠呼吸中止症的風險更高，這種病症常伴隨嚴重打鼾，又會造成長期的嚴重睡眠剝奪。因此這些卡車司機發生交通事故的風險比一般駕駛人的200%到500%。而當卡車司機因疲勞駕駛而喪命時，平均還會連帶造成另外4.5人的死亡。

事實上，我要主張疲勞、微睡眠或睡著所造成的車禍，並不是意外事故（accident）。這些根本不是意外，而是衝撞（crash）。根據《牛津英文詞典》的定義，意外（accident）是不可預期的事件，沒有明顯原因，或是隨機發生。但疲勞駕駛造成的死亡，並不是隨機發生的，也不是沒有原因的。這些事故是可預期的，而且直接原因就是睡眠不足。因此疲勞駕駛不僅是不必要，也是可以避免的行為。可悲的是，多數已開發國家政府的交通安全教育預算，花費在預防疲勞駕駛上的經費，不到對抗酒駕的1%。

真實的悲劇事故

即使是立意良善的公共安全資訊，也可能因為統計數據太多而失焦。真人真事的悲劇通常能讓警訊變得真切，而我知道的例子就有數千件。下面讓我描述一個真實事件，希望能幫助你免於疲勞駕駛的傷害。

2006年1月，美國佛羅里達州的尤尼昂郡，有一輛載有九名兒童的校車在一個「停車再開」交通標誌前暫停下來。另一輛載了七名乘客的龐帝克的「博納維爾」（Bonneville）汽車也在這輛校車後面停下。這時，一輛八輪大卡車從這兩輛車後方直衝過來，完全沒有減速。卡車先撞上龐帝克並從上方輾過去，接著撞上校車，三部車繼續前進，越過一個溝渠後仍停不下來，此刻已經潰不成形的龐帝克陷入火海，而校車一邊以逆時針方向旋轉，一邊衝到對向車道，且車尾朝前的往前進。校車繼續滑動約一百公尺，直到超出道路，撞上一排大樹。撞擊力讓九名兒童中的三名飛出窗外。龐帝克的七名乘客無一倖免，校車司機也死亡，而卡車司機和校車上的九名兒童受到重傷。

卡車司機本身是擁有卡車駕照的合法駕駛人，血液檢驗結果也完全沒有測出藥物反應。然而，後來發現，這名司機在事故之前已經連續三十四小時沒有睡覺，所以才會在開車時睡著。龐帝克上死亡的七名乘客都是兒童或青少年，其中五名兒童是同一家人。年紀最大的青少年是合法駕駛，年紀最小的則是只有二十個月大的嬰兒。

想睡時千萬不要開車

我希望讀者能從本書獲得很多東西，但最重要的就是：如果你在開車時感到昏昏欲睡，請你務必一定要停下來。因為那是會害死人的，身上背著人命可不是開玩笑的事。雖然有人會告訴你各種開車時對抗疲勞的伎倆，但是千萬別誤信。[2] 很多人以為自己可以靠意志力戰勝瞌睡，不過很遺憾的是，那是不可能的。如果你認為可以，就會危害到你自己、你車上的家人或朋友，以及其他用路人的生命。有些人只在開車時打了一次瞌睡，就永遠失去生命。

如果你發現自己在開車時感到睏倦，或甚至睡著，請停下車來，找地方過夜。如果你真的一定得趕路，而且審慎考慮過，即使冒著生命危險也一定要繼續這趟旅程，那麼請把車子開到路邊安全的停車處，小睡片刻（二十到三十分鐘）。醒來後，不要立刻開始開車，因為那時你會有睡眠慣性（sleep inertia），也就是剛醒來時覺得還沒完全清醒的效應。請再等二十到三十分鐘，如果需要，或許先喝杯咖啡，然後才上路。不過，這只能讓你維持到下一次需要休息的時候，而且一次次的效果會愈來愈差。最重要的是，不要為了趕路，而賠上寶貴的生命，那樣絕對不值得。

小睡有幫助嗎？

在1980和1990年代，丁吉斯和高明的羅斯金（Mark Rosekind，後來擔任美國國家公路交通安全管理局的局長）合作進行了一系列突破性的研究，主題是在無法避免睡眠剝奪的情況下，探討小睡的優缺點。他們創造了「強力小睡」（power nap）一詞（或說他們被迫接受這個用詞）。他們的研究主要針對航空業，以長途飛行的飛行員為對象。

飛行最危險的時刻是降落，因為發生在整個航程的末尾，也是飛行員睡眠剝奪程度達到最大的時刻。回想你自己在一段長途隔夜的越洋飛行最後有多疲憊、想睡，那時你可能已經出門在外超過二十四小時。你會覺得自己正處於最佳狀態，準備好讓一架波音七四七和裡面的四百六十七位乘客安全降落嗎？你辦得到嗎？在航空業界，飛行的最後階段是指由開始下降到著陸的這段過程，而「機身全毀」（飛機墜毀的委婉說法）的事故，有68%發生在這個階段。

提早小睡，效果更好

這些研究者的目標是回答美國聯邦航空管理局（Federal Aviation Administration）提出的問題：如果在三十六小時中，飛行員只能有短暫小睡的機會（四十到一百二十分鐘），那麼應該在什麼時候小睡，才能使認知疲乏與注意力缺失最小化？應該在第一晚開始入夜的時候、午夜時分，或是隔天早晨？

丁吉斯和羅斯金以生物學為基礎做出了的聰明預測，乍看似乎不符合直覺。他們相信，在一整段即將發生的睡眠剝奪的開端就小睡，可以有一些緩衝；儘管這種效果只是暫時的，也不完全，這段緩衝仍可保護大腦免於可能造成災難的專注力缺失。結果他們答對了。比起在半夜或隔天清晨，也就是睡眠剝奪的影響已經較深的時候，飛行員如果在晚上稍早先小睡，在航程最後階段較少發生微睡眠。

他們發現了睡眠版的「預防勝於治療」。預防是在事件發生前先設法避免，治療則是在事件發生後才加以處理。小睡也是一樣。較早採取小睡，可以減少飛行員在最後最關鍵的九十分鐘裡陷入瞌睡的次數。利用貼在頭上的電極所記錄的腦電圖，也確定這些瞌睡侵擾較少發生。

「強力小睡」仍無法取代一夜好眠

丁吉斯和羅斯金把結果呈報給聯邦航空管理局，建議應把長途飛行初期的「預防性小睡」制定為飛行員的飛行策略之一，且全世界許多飛航當局已經接受這項建議。

然而，聯邦航空管理局雖然相信他們的研究發現，卻不喜歡這個名詞。他們覺得「預防性」一詞會成為飛行員之間的笑話。於是丁吉斯建議了「計畫性小睡」，但聯邦航空管理局還是不喜歡，因為聽起來「管理」味道太重。最後聯邦航空管理局的建議是「強力小睡」，這聽起來對於有領導地位或主導權的職位較為合適，像是執行長或軍事主管。於是「強力小睡」一詞就誕生了。

不過，問題是，會有人（特別是處於那種地位的人）開始誤以為，若要維持頭腦清醒（甚至只是可接受的清醒程度）撐過整段時間，只要那二十分鐘的強力小睡就夠了。短暫的強力小睡變成一種不精確的暗示，讓人以為可以夜復一夜捨棄充分的睡眠，特別是還可以借助於無限量的咖啡因時。

不管你在大眾傳播媒體上聽到或讀到什麼，實際上還沒有科學證據顯示任何藥物、裝置或意志力能夠取代睡眠。強力小睡或許可以在睡眠受剝奪的情況下暫時提升基本的注意力，就像某種程度的咖啡因也可以。但丁吉斯和許多研究者（包括我自己）的後續研究都顯示，不管是小睡或咖啡因，都無法彌補大腦較複雜的功能，包括學習、記憶、情緒穩定、複雜思考或決策。

或許有一天，我們真能找到一種有效的方法，然而目前並沒有任何藥物可以取代一夜好眠帶給腦和身體的好處。丁吉斯正開放他的實驗室，邀請任何自認只需要短暫睡眠的人前去待個十天。他會讓這些人進行他們自認足夠的短暫睡眠法，再測量他們的認知功能。丁吉斯相當有自信能夠顯示出，這些人的腦和身體功能仍有所退化。他是對的。到目前為止，所有自願參與的人都沒能達成自己宣稱的睡眠能力。

少睡基因很稀有

不過，我們發現了一小群非常稀有的人，他們似乎能夠只睡六小時，而功能退化的現象很少。這是一小群少睡精英。在實驗室中給這些人無限制的睡眠機會，沒有鬧鐘，也沒有人吵，他們仍自然而然的只睡六小時，一點都不會超過。部分原因似乎在於遺傳，特別是一種稱為BHLHE41基因的變異形式。[3] 科學家正試著了解這個基因的作用，以及它如何能夠讓這麼短的睡眠具有恢復精神的效果。

我猜，有些讀者在讀到這段描述後會相信自己屬於這類人，但這種可能性非常低。這個基因十分稀有，估計只有一小撮人帶有這種變異。我引用一段話來描述其稀有性，這段話來自我的研究同儕，底特律的亨利福特醫院的洛斯（Thomas Roth），他曾說：「有人能夠睡得比五小時更少而不發生任何問題，如果用族群中的百分比來表示這些人數，然後取整數的話，答案是零。」

人類族群中有不到1%的人，才真的能夠在長期睡眠有限的狀況下，腦部各種功能都能恢復。這種讓人真正能夠只睡短暫時間而不發生問題的基因實在太稀有了，相較起來，你被雷打到的機會（以一個人一輩子的機會來算是一萬兩千分之一）反而要高得多。

理性斷線，情緒失控

「我就失去理智了，然後……」悲劇發生時常聽到這樣的陳述，像是士兵受到一般民眾的挑釁時、醫師面對自以為享有特權的病患時、甚至是父母在小孩犯錯時，而做出不理性的反應。這些狀況全都是不當的憤怒和敵意所造成，而總是發生在疲倦、睡眠受剝奪的人身上。

很多人知道睡眠不足會讓自己情緒不穩，發生在別人身上時，我們也看得出來。試想另一種常見的情境：爸爸或媽媽抱著一個正哭鬧不休的小孩，在一陣慌亂中轉過頭來對你說：「唉，史提夫昨晚沒睡飽。」全世界共通的育兒智慧都知道，小孩前一晚沒睡好，會導致第二天的壞脾氣和情緒化反應。

儘管睡眠不足造成情緒化的不理性行為是很普遍的經驗，而且對我們的專業領域、心理健康和社會都有諸多影響，但直到不久前，我們才清楚睡眠剝奪對腦中情緒部分的影響，在神經的層次是如何運作的。幾年前，我的研究團隊曾利用磁振造影掃描腦部，來探討這個問題。

睡眠不足時，腦內情緒中心的反應會更強烈

我們研究兩組健康的年輕人。一組整晚不睡，在我的實驗室中受到完整的照料與監督，另一組則有正常的睡眠。第二天進行腦部掃描時，我們給兩組人看一百張圖片，內容從情緒上中性的事物（例如一個籃子、一塊漂流木）到帶有負面情緒的事物（例如正在燃燒的建築、正要展開攻擊的毒蛇）。利用這樣具有不同情緒梯度的圖片，我們可以比較愈來愈負面的情緒與刺激大腦加大反應有何關係。

透過腦部掃描分析，我們測量到的效應之大，是目前為止我所有研究中最高的。人的左腦和右腦中各有一個杏仁體（amygdala），那是啟動強烈情緒（如憤怒）的關鍵熱點，也與戰或逃反應（fight-or-flight response）有關。睡眠遭到剝奪的人，杏仁體顯示出的情緒反應增大了60%。相對的，擁有整晚睡眠的人，儘管看了同樣的圖片，杏仁體的反應卻顯示出有所節制的平和反應。看來，在缺乏睡眠時，我們的腦會退回到缺乏控制的原始反應，產生不顧情況的不當情緒反應，且無法從較宏觀或考慮較周詳的角度看待事情。

這樣的答案引發了另一個問題：為什麼在缺乏睡眠時，我們腦內的情緒中心會有如此強烈的反應？

使用更精細的分析來做進一步的磁振造影研究，讓我們鑑別出根本原因。經過整晚充分睡眠後，前額葉皮質（這個區域就在我們眼球上方，與理性邏輯思考和決策有關，相較於其他靈長類，人類的前額葉皮質最為發達）與杏仁體產生強烈的連結，可以發揮抑制作用，來調控杏仁體這個腦內情緒中心。我們經過一夜充分睡眠後，情緒油門（杏仁體）和煞車（前額葉皮質）有了平衡的調和。一旦缺乏睡眠，這兩個區域會失去連結。於是我們無法駕馭這種原始的衝動，變成情緒油門（杏仁體）踩太大力，煞車（前額葉皮質）卻又不足。一旦我們喪失了每晚睡眠提供的理性控制之後，神經方面失去平衡，因而喪失了情緒上的穩定性。

最近有一個日本團隊的研究，再次證實我們的發現，只是他們的做法是限制睡眠，讓參與者連續五夜每晚只睡五小時。只要你剝奪大腦的睡眠，不管是一整晚不睡或連續好幾晚少睡，對於情緒腦造成的後果是一樣的。

腦會在情緒兩端大幅擺盪

在我們進行最初的實驗時，參與者心情和情緒出現擺盪，讓我印象深刻。只不過一瞬間，睡眠剝奪的參與者就可以從不耐煩變得坐立難安，又變成興奮得頭腦不清，然後再盪回惡劣的負面情緒。他們會跨越很大的情緒擺幅，從負面到中性到正面，再從正面一路盪回去，整個過程時間非常短。顯然我還有什麼東西沒有掌握到，必須再追加相關研究。這次要探索睡眠遭到剝奪的腦，如何對愉悅程度愈來愈高的正向經驗做出反應，好比看到極限運動等這類讓人情緒激越的圖片，或者在達成任務時能夠贏得更多獎金。

我們發現，睡眠遭到剝奪的人，腦內深處的另一個情緒中心對獎賞、刺激事物會有過度活躍的反應。這個中心是紋狀體（striatum），就在杏仁體的上方到後側，是和衝動與獎賞有關的部位，會接受神經傳導物質多巴胺的影響。前額葉皮質的理性控制降低，這些快感區域的敏感度會提高，和杏仁體的情形一樣。

因此，睡眠不足並不是把腦推向負面情緒，就維持在那兒。睡眠不足的腦，會在情緒狀態的正負兩個極端大幅擺盪。

自殺、霸凌、追求刺激

你或許覺得正面情緒可以和負面情緒可以互相抵消，讓問題消失。遺憾的是，情緒及其引導的決策和行動，並不是這麼運作的。

極端狀態通常很危險。舉例來說，憂鬱和極端負面的情緒有可能讓一個人覺得自己毫無價值，懷疑生命的意義。現在這種顧慮已經有更清楚的證據。以青少年為對象的研究已經確定，自殺念頭、嘗試自殺以及完成自殺，和前一晚的睡眠剝奪有關。這又是一個讓社會和家長重視青少年睡眠的理由，而不該對睡眠加以懲罰，尤其考量到自殺在已開發國家是年輕人的第二大死因，僅次於車禍。

睡眠不夠充分，與兒童各時期的侵略、霸凌、行為問題有關。在成人監獄裡也觀察到，睡眠缺乏和暴力有類似關聯。我必須補充，監獄是讓人難以好好睡覺的悽慘地方，而良好的睡眠可以減低侵略性、暴力、精神障礙與自殺，就算不談人道考量，這些問題也牽涉到納稅人的負擔。

極端正向情緒的擺盪還導出另一個議題，雖然後果不同，但同樣問題重重。對於愉悅經驗過度敏感，會導致一個人尋求刺激、過度冒險，以及成癮問題。睡眠困擾已經確認是使用成癮藥物的一項標準特徵。[4] 睡眠不足也會決定許多成癮症的復發率，與渴望獎勵而不受大腦理性中樞前額葉皮質的控制有關。[5]

從預防的立場來看，兒童時期睡眠不足，可以明顯預測這個人在青少年晚期會有藥物和酒精濫用的跡象，即使排除了其他高風險特徵之後也是如此，這些特徵包括焦慮、注意力不足，以及父母是否有藥物濫用的歷史。[6] 現在你可以了解，為什麼睡眠剝奪導致的情緒雙向擺盪如此值得憂心，而不是以為情緒會互相抵消。

睡眠不正常與精神病互相影響

我們對健康成人進行的腦部掃描實驗，提供了對睡眠和精神疾病之間關係的見解。任何一種主要的精神疾病，睡眠狀況都不正常。憂鬱症、焦慮症、創傷後壓力症候群、思覺失調症和雙極性疾患（過去稱為躁鬱症）均是如此。

長久以來，精神病學便已注意到睡眠困擾和精神病會同時發生的現象，然而普遍的看法是精神病造成睡眠困擾，是一種單向的影響力。然而我們展現了，健康人只要睡眠受到干擾或阻礙，就可能經歷到非常類似精神病的腦部神經活動。的確，精神情感疾患影響到的腦部區域，許多正是睡眠調節相關區域，及睡眠喪失會影響到的區域。再者，在精神病中顯現異常的基因，有許多正是幫助調控睡眠與近日節律的基因。

難道精神病學弄錯了因果關係的方向，實際上是睡眠困擾引起精神病？不，這樣的想法同樣不精確，也過度簡化。相對的，我深信看待睡眠缺乏和精神病的最佳角度，是兩者間有雙向的交互作用，或許某個方向的交通流量會勝過反方向，依不同疾病而定。

我並不是主張所有精神病都是由睡眠缺乏而引起的。然而，我確實認為，睡眠困擾是許多精神病的引發或維持因子，但未得到應有的重視，睡眠障礙有診斷和治療上的潛力，仍有待更完整的了解與應用。

關於這項主張，現在已開始有初步而有力的支持證據。有一個例子和雙極性疾患（多數人熟悉的名稱是躁鬱症）有關。雙極性疾患和重度憂鬱症不同，後者只會陷入情緒光譜負面的那端，而雙極性疾患的患者會在情緒光譜的兩端之間擺盪，經歷危險的躁期（表現出受到獎賞驅動的誇大情緒性行為），也會經歷深度憂鬱的時期（情感與情緒非常負面）。這兩種極端之間，通常以情緒穩定的狀態隔開，在這期間既不躁動也不憂鬱。

有一個義大利研究團隊以處於兩種極端之間穩定期的雙極性疾患病人進行實驗。然後，在謹慎的臨床指導之下，這些人被剝奪一晚睡眠。大部分人幾乎是立即狂飆到躁症發作，或變成重度憂鬱。我覺得這個實驗在道德上很難讓人認同，但這些科學家證實了一件很重要的事：缺乏睡眠和躁症或憂鬱的精神病學發作是有因果關係的。這項結果支持了一種機制，認為睡眠礙困擾（在雙極性疾患病人身上，幾乎總是發生在從穩定期轉為不穩定的躁動或憂鬱狀態之前）很可能就是病症的觸發原因，而不只是附帶現象。

所幸，相反方向也成立。有幾種精神的病患，如果用一種稱為失眠認知行為治療（cognitive behavioral therapy for insomnia，簡稱CBT-I）的技術（稍後會加以討論）來提升睡眠品質，便可以改善症狀，緩解率也會提升。我在加州大學柏克萊分校的同事哈維（Allison Harvey）是這方面的先驅。哈維的研究團隊藉由改善睡眠的質與量及規律性，有條理的證實了睡眠對於眾多精神病患族群的治療能力。她以睡眠這個治療工具介入許多不同病症，包括憂鬱症、雙極性疾患、自殺等，都有顯著的效果。透過加強睡眠，以及使睡眠規律化，哈維幫助這些病患離開危險邊緣。在我看來，這真是對人類的重大貢獻。

睡眠剝奪竟然可以治療某些憂鬱症

健康民眾受到睡眠剝奪後出現的腦中情緒活動擺盪，或許也可以解釋困擾精神病學數十年的一項發現。重度憂鬱症患者，也就是深陷情緒光譜負面端的那些人，在剝奪一晚的睡眠後，會出現乍看違反直覺的情形。他們一整晚不睡之後，大約有30%到40%的人感覺變得比較好。缺乏睡眠對這些人來說，似乎具有抗憂鬱的效果。

然而，睡眠剝奪並不常運用在治療中，有兩重原因。首先，這些人一旦睡覺了，抗憂鬱的好處就消失。其次，其餘對睡眠剝奪沒有良好反應的60%到70%的人，實際上會覺得更糟，加重憂鬱。所以睡眠剝奪並不是實際上可行，也不是周全的治療選項。不過，這仍然引發一個有趣的問題：為什麼睡眠剝奪對某些人有幫助，對其他人則有害？

我相信，答案在於之前提到的腦部情緒活動的雙向變化。憂鬱並非如你所想的，就只是負面情感過量。重度憂鬱也與缺乏正面情緒有關，這稱為失樂（或快感缺乏）：無法從一般令人愉快的經驗（例如食物、社交或性行為）感到快樂。

因此，對於睡眠剝奪產生正向反應的那些三分之一憂鬱症患者，或許在睡眠受到剝奪後，刺激了腦部獎賞迴路的敏感度，因而經驗到較高的正向獎賞感覺。他們的失樂症得到緩解，開始能從愉快的生活經驗裡得到較多正向感覺。相對的，另外三分之二的患者，主要經歷到的則可能是負面情緒影響，因此導致憂鬱程度加重，而非緩和。如果我們能夠更準確了解誰會對睡眠剝奪產生良好反應，誰又不會，就有希望建立起更好、更精準的睡眠介入法來對抗憂鬱症。

在後面的章節，當我們討論到睡眠不足對於社會、教育和職場等生活層面的影響時，也會再次探討睡眠缺乏對於情緒穩定及其他腦功能的影響。根據這些發現，我們的質疑絕非空穴來風：睡眠不足的醫師是否能做出理智的決定與判斷？是否該容許睡眠不足的軍人把手指放在武器的發射按鈕上？過勞的銀行家和股票交易員把民眾辛苦賺來的退休基金拿去投資時，是否能做出理性而非高風險的決定？在最容易發展出精神病的青春期，青少年是否應該掙扎著早起去上學？

然而，現在我要引用美國企業家卡斯曼（E. Joseph Cossman）說過的關於睡眠和情緒的一句話，來為這個段落作結：「從絕望到希望的最好橋樑，是一夜好眠。」[7]

熬夜讓人疲累，記性又差

你曾刻意通宵達旦，整晚不睡嗎？

我生平一大快事，是在加州大學柏克萊分校教大學生睡眠科學。我在哈佛大學也開了類似的睡眠課。課程一開始時，我先進行睡眠調查，詢問學生的睡眠習慣，如週間和週末幾點睡覺、幾點起床，睡多久，以及他們自覺課業表現和睡眠是否有關等等。

我相信他們是誠實作答（這個調查並非在課堂上進行，而是在網路上匿名填寫），得到的答案總是令人難過。超過85%的學生會通宵不眠。特別令人憂心的是，回答會通宵熬夜的人之中，約有三分之一，每個月、每一週會熬夜，甚至一週內好幾次。

課程進行到學期中時，我會回到睡眠調查的結果，把他們自己的睡眠習慣，和課程裡學到的睡眠科學連結起來。藉此，我試圖指出睡眠不足對他們身心健康的危險，以及可能帶給社會的不良後果。

獲取新記憶的能力變差了

我的學生會通宵熬夜，最常見的原因是為了應付考試。在2006年，我決定來進行一次磁振造影研究，看看這些學生通宵應付考試，到底是不是正確的做法。挑燈夜戰對學習有益嗎？

我們找了很多人，把他們分配到睡覺組或睡眠剝奪組。第一天白天，兩組人按平常情況維持清醒。但接下來的晚上，睡眠組必須在正常的睡眠時間閉上眼，在床上待著；睡眠剝奪組則必須在我的實驗室裡，由受過訓練的人員監視著不准睡覺。第二天上午，兩組人都維持清醒。到了中午時，我們請參與者進入磁振造影機，讓他們逐一學習一份清單上的內容，同時記錄腦部活動，之後再測驗學習的成效。不過我們並不是立即測驗，而是經過兩晚補眠之後才測驗。這麼做的原因，是為了確保睡眠剝奪組並不是因為太過疲倦或無法集中注意力來回憶答案，畢竟他們仍應該吸收了清單的內容。於是，我們讓睡眠剝奪的操作只影響到學習行為，而不影響之後測驗時的回憶過程。

當我們比較兩組人的學習效率時，結果很明顯：睡眠剝奪組把事實記在腦中的能力（也就是獲取新記憶的能力），比睡眠充足組落後了40%。換成實際的考試情形來說，這種差距會是拿高分和不及格的天壤之別！

所以發生這種缺失的腦，到底怎麼了？我們比較兩組人在學習時的腦部活動，並特別分析我們在第6章談過的腦區海馬迴，也就是大腦獲取新知時的資訊「收件夾」。前一晚有正常睡眠的那一組，海馬迴中與學習相關的活動頻繁而健康。然而，睡眠剝奪組的海馬迴中卻找不到任何明顯的學習活動。彷彿睡眠剝奪把這些人的記憶收件夾整個關閉，任何新訊息只能被阻擋在外。

你甚至不需要剝奪一整晚睡眠就能達成同樣的效果。只要用偶爾的聲音干擾睡眠者的非快速動眼睡眠，讓他們無法深睡，只擁有淺眠，甚至不用吵醒他們，就會產生類似的學習缺失與障礙。

或許有人看過《記憶拼圖》這部電影，劇中主角腦部受到損傷後，便無法獲取任何新的記憶。在神經學上，我們會說他是「密集失憶」（densely amnesic）。主角受到損傷的部位正是海馬迴，睡眠剝奪會影響的也就是這個區域，讓你的腦無法學新的東西。

熬夜時好不容易形成的一丁點記憶，很快消失無蹤

在我講解這些研究的那堂課結束後，總有一大堆學生過來跟我說：「我完全知道那種感覺。我盯著課本，但沒有一個字進入腦中。第二天考試時可能還記得一些東西，但如果過一個月再考一次，我應該什麼都想不起來。」

這描述的後半部也有科學證據的支持。你在睡眠剝奪期間學得的少數記憶，在幾小時和幾天之間就會很快忘掉，而且遺忘的速度會加快很多。缺乏睡眠時形成的記憶較脆弱，很快就消失無蹤了。

從大鼠的實驗發現，平時在各個神經元之間形成新記憶迴路的突觸連結，在睡眠剝奪的情況下幾乎是無法強化的，因而幾乎不可能在腦部結構中留下持久性的記憶。研究者剝奪大鼠的睡眠時，不管是二十四小時或只有二至三小時，都會發生同樣的狀況。即使是與學習相關的更基本建構單位，也就是在突觸之間用來形成記憶的蛋白質，也會因為睡眠缺乏而減少產量。

這方面最新的研究顯示，睡眠剝奪甚至會影響海馬迴細胞中與學習相關的基因和DNA。因此，睡眠缺乏的侵蝕力非常之深，削弱腦中形成記憶的硬體，妨礙你形成長久的記憶。這就好像把沙堡建在太過靠近潮水的地方，結果可想而知。

教學和評鑑方式應該有所改變

在哈佛大學時，我第一次受邀為校刊《緋紅報》（Crimson）撰寫專欄文章，主題是睡眠缺乏、學習與記憶。這也是我最後一次受該報邀請寫稿。

文章中，我描述了這些研究與相關影響，並再次把焦點帶回學生之間普遍流行的睡眠剝奪情形。不過我並沒有責備學生挑燈夜戰，卻把矛頭指向老師，包括我自己在內。我的看法是，如果身為老師的我們能達成最重要的目標，也就是教學，那麼學期末給學生沉重的大考就是不明智的決定。期末考強迫學生在考前少睡或熬夜，這種行為正好和滋養求學的年輕心智背道而馳。我主張這邏輯受到科學支持，應該要獲得普遍接受，而且我們早該重新反省這種一直以來的評量方法、造成背離教育的影響，以及迫使學生進行不健康的行為。

如果說老師們對這篇文章的反應很冷淡，還太過客氣。我收到一則電子郵件如此反駁：「那是學生自己的選擇。」教職員推卸責任的另一種常見說詞則是：「缺乏學習計畫、不負責任的大學生才會如此。」事實上，我從不相信單憑一篇專欄文章，就可以扭轉高等教育機構不完善的考試方法。就像許多人對這類高教單位的看法：理論、信念與實踐，在一代代人之間喪失。但是對話與戰鬥總得從某個地方開始。

你可能想知道，我自己的教學方式和評鑑方法是否有改變。我有。我的課堂學期末沒有最終大考。我把全部課程分為三部分，所以學生一次只需研讀一部分授課內容。而且測驗範圍不包含前面考過的部分。這記憶的心理學上是已經證實的效應，屬於「密集學習」和「分散學習」的比較。就好像上高級餐廳享受的經驗一樣，把教育的美食分為許多道分量較小的菜色分別上桌，中間有空檔讓你消化，這樣會是比較好的經驗，而不是把所有知識熱量一口氣塞進肚子裡。

學習當晚沒睡覺，記憶留不住

我們在第6章曾談到學習之後的睡眠，對於讓新學得的記憶固定下來，扮演了關鍵角色。任職於哈佛醫學院的史提高德，是我的友人兼長期合作夥伴，他進行了一項聰明的研究，背後的意義十分深遠。他先讓一百三十三名大學生反覆進行視覺記憶任務，相隔不同的時間之後，讓這些人回到實驗室接受測驗，看看他們還記得多少內容。有的人在經過一整晚的睡眠後回來，有的經過兩晚完整睡眠，有的則是經過三晚完整睡眠後才回來進行測驗。

或許你已經猜到結果了，一晚的睡眠強化了新得到的記憶，記憶保存的程度提升了。而且，參與者在測驗之前經歷的完整睡眠次數愈多，記憶保存得愈好。只有一組除外。

他們和別組一樣，第一天進行學習任務，而且學習效果和其他組相同。然後他們過了三天再回來進行測驗，和前述的第三組一樣，不同的是，他們第一晚的睡眠受到剝奪，接著第二天並沒有進行測驗。史提高德給他們兩晚完整的補眠時間後，才進行測驗。但是他們完全沒有顯示出有記憶鞏固提升的跡象。也就是說，如果學習之後當晚沒有睡覺，即使之後再怎麼補眠，你還是失去了使這些記憶固定下來的機會。

睡眠和在銀行存錢不一樣，你欠下的債無法在往後補回來。睡眠幫助記憶鞏固的功效，是全有全無的效應，沒有轉圜餘地。這對我們每天不眠不休、追求速度、不願等待的社會來說，實在是令人憂心的結論。我覺得又可以來寫另一篇專欄文章了……

阿茲海默症的診斷、預防及治療

失智症和癌症是已開發國家最害怕的兩種疾病。兩者都和睡眠不當有關。下一章我們將探討睡眠剝奪和身體的關係，其中會提及癌症。而失智症主要發生在腦，睡眠缺乏很快就被認為是一種重要的生活習慣因子，可以決定一個人是否會發展出阿茲海默症。

阿茲海默症最初是由德國的阿茲海默（Aloysius Alzheimer）醫師在1901年確認出來，到了二十一世紀成為重大的公共衛生與經濟挑戰，受侵襲的人數超過四千萬。隨著人類壽命的延長，然而很重要的是，也隨著人們的睡眠總時數在下降，罹患人數快速增長。目前超過六十五歲的人當中，每十人就有一人患有阿茲海默症。如果沒有更進步的診斷、預防及治療方法，情況還會愈來愈嚴重。

在診斷、預防及治療的三個面向，睡眠都帶來新希望。在討論理由之前，讓我先來談談睡眠困擾和阿茲海默症的因果關係。

阿茲海默症的睡眠受損現象，與正常老化不一樣

我們在第5章談過，隨著年齡增長，睡眠品質會衰退，特別是深度非快速動眼睡眠，而記憶衰退又與此有關。然而，如果你檢查阿茲海默症病人，他們的深睡受干擾的情形更是嚴重。

或許更值得注意的是，睡眠困擾開始的時間，比阿茲海默症的發病時間要早了好幾年，表示睡眠困擾或許是阿茲海默症的早期警訊，或是導致阿茲海默症的原因之一。病人確診之後，睡眠困擾的程度會與症狀嚴重程度同步進展，更顯示兩者之間有關聯。更糟的是，阿茲海默症患者中超過60%的人，至少有一種臨床上的睡眠疾患，其中失眠尤其普遍，這對於照顧阿茲海默症病患的親屬或伴侶來說絕不陌生。

直到最近，我們才明白睡眠困擾和阿茲海默症不只是有關聯而已。雖然還有待更多了解，但現在我們已經認識到，睡眠困擾和阿茲海默症之間，以一種惡性循環的方式啟動和（或）加速彼此的嚴重程度。

阿茲海默症與β類澱粉蛋白的累積有關，這種有毒蛋白質會在腦中聚集成有黏性的沉積物，稱為斑塊。類澱粉蛋白斑塊對神經元有毒，會殺死周遭的腦細胞。然而奇怪的是，類澱粉蛋白斑塊只會影響腦的某些部分，目前原因還不清楚。

引起我對這種奇怪狀況特別注意的事情是，在阿茲海默症發展初期，以及最嚴重的後期時，類澱粉蛋白斑塊出現的位置就是額葉的中央部位。如果你還記得的話，額葉是健康年輕人產生深度非快速動眼睡眠腦波的區域。當時人們還不了解阿茲海默症是否會造成睡眠困擾，或為何會如此，只知道兩者總是一起發生。我不禁猜測，阿茲海默症病患的深度非快速動眼睡眠之所以受損，是否有一部分原因在於腦中產生這種睡眠的區域受到疾病侵蝕之故。

於是我與賈格斯特（William Jagust）一起合作，決定來測試這個假說，他是加州大學柏克萊分校的阿茲海默症權威。我們利用一種特殊的正子放射斷層造影，來為腦中的類澱粉蛋白沉積進行定量。我們花了幾年時間，測試許多腦中各有不同程度沉積的老年人，答案終於浮現。

額葉中央區域有愈多類澱粉蛋白沉積的年長病人，深度睡眠品質就損害得愈嚴重，而且不只有深睡的喪失（這在我們年紀變大時也同樣會發生），還有最深沉有力的非快速動眼慢波睡眠，也受到阿茲海默症無情的摧殘。這種區分很重要，因為這表示類澱粉蛋白斑塊在腦中造成的睡眠受損，並不是「正常的老化」現象，與年紀變大時的睡眠衰退有所區別。

目前我們正在研究，這種睡眠腦波活動的特殊缺損，是否能作為阿茲海默症患病風險最高的人的早期指標，甚至在比發病時間早幾年就鑑定出來。和正子掃描或磁振造影比起來，這種睡眠鑑定方法相對便宜、不具侵入性，而且從多數人身上都可以得到數據。如果睡眠真的可以作為早期診斷的手段，早期介入就成為可能。

類澱粉蛋白和記憶損失的黑暗交易

建立在這些發現之上，我們最近的研究工作為解開阿茲海默症的謎團多貢獻了一片重要拼圖。我們發現一個新途徑，或許是類澱粉蛋白斑塊造成生命後期記憶衰退的原因，在了解阿茲海默症的運作方式上，這是一直是個謎。

我之前提到，有毒的類澱粉蛋白只在腦內某些區域累積，而不會在其他地方。儘管阿茲海默症一般令人想到記憶喪失，但腦部重要記憶儲存所的海馬迴，卻神祕的不受類澱粉蛋白影響。到目前為止，這個問題一直讓科學家困惑：為何類澱粉蛋白本身並不影響腦內的記憶區，卻會造成阿茲海默症病人的記憶喪失？

或許有其他面向的影響，不過在我看來，卻可能有一個沒被注意到的中間因子，這個因子把類澱粉蛋白對腦局部造成的影響傳送到另一區，去影響記憶運作所仰賴的區域。睡眠受干擾會是這個被忽略的中間因子嗎？

為了測試這個想法，我們讓腦部類澱粉蛋白累積程度各不相同（由低到高）的老年病人在晚間學習一份清單上的內容。當晚在實驗室中記錄他們的睡眠之後，第二天早上，我們對這些老人進行測驗，看看他們的睡眠鞏固保存新記憶的成效如何。我們發現了一個連鎖反應式的效應。額葉具有最多類澱粉蛋白斑塊的人，深睡缺少的程度也最嚴重，並因此有連鎖效果，無法成功鞏固新記憶。因此隔了一夜之後，發生的是遺忘，而非新記憶的保存。

深度非快速動眼睡眠所受的干擾，可說就是隱藏於阿茲海默症的中間人，仲介類澱粉蛋白和記憶損失進行黑暗交易。這就是失落的環節。

然而這只是故事的一半，而且不能否認的是，這還是比較不重要的那一半。我們的研究顯示，阿茲海默症的類澱粉蛋白斑塊或許與深度睡眠的損失有關，但這種關聯是不是雙向的？缺乏睡眠是否可能造成類澱粉蛋白在我們腦中累積？如果是的話，一個人一生中的睡眠不足累積起來，發展成阿茲海默症的風險就會提高。

大腦的強力清潔隊：膠淋巴系統

大約在我們進行研究的同時，羅徹斯特大學的內德加（Maiken Nedergaard）做出睡眠研究領域近幾十年來最精采的發現。內德加以小鼠為研究材料，發現腦中有一種像下水道般的網路，稱為膠淋巴系統（glymphatic system）。這個名稱對應於身體中的淋巴系統，但腦中的膠淋巴系統是由膠細胞（glia）組成的。

膠細胞分布於整個腦中，與腦中產生電脈衝的神經元並肩而立。就像淋巴系統會把我們身體的髒東西排出去，膠淋巴系統會蒐集並移除危險的代謝汙物，這些代謝物是由辛勤工作的腦神經元產生的，而膠淋巴系統就像是頂尖運動選手的支援團隊。

這個支援團隊在白天也會活動，不過內加德和她的研究小組發現，我們睡覺時才是這個神經清潔隊執行高效能工作的時候。隨著深度非快速動眼睡眠的韻律，排除汙物的效率會提高十倍到二十倍。在這堪稱夜間強力掃除的過程中，透過浸泡整顆腦的腦脊髓液，膠淋巴系統才能完成淨化工作。

內加德還有第二項驚人發現，可以解釋為何腦脊髓液能夠如此有效的在夜裡把代謝廢物沖掉。在非快速動眼睡眠時期，腦中膠細胞的體積會縮小，縮小程度可達60%，使得神經元四周的空間變大，讓腦脊髓液可以有效清掉一天下來神經活動的代謝廢物。想像一個大都會中的大樓在晚上縮小體積，讓市政府的清潔隊很容易收拾滿街的垃圾，再以高壓水柱沖洗每個角落和縫隙。

感謝這種深度清潔工作，讓我們每天早上醒來時，腦子可以再次有效率的運作。

睡不好和阿茲海默症之間的惡性循環

那麼，以上這些和阿茲海默症有什麼關係？

睡覺時膠淋巴系統清除的有毒廢物之一，就是類澱粉蛋白，這是與阿茲海默症有關的毒素。還有其他與阿茲海默症相關的代謝廢物，也是透過這種發生於睡眠時的清潔過程排除，包括tau蛋白，以及神經元白天燃燒能量和氧所產生的壓力分子。

如果你在實驗中阻礙小鼠進行非快速動眼睡眠而讓牠醒著，牠腦中的類澱粉蛋白沉積便立刻增加。小鼠缺乏睡眠時，腦內與阿茲海默症相關的蛋白質以及數種有毒代謝物，都會加速累積。用更簡單的話來說，清醒造成低度的腦傷，而睡眠則會淨化神經。

內加德的發現，補足了我們研究中未解問題所需的知識。睡眠不足與阿茲海默症病情發展的交互作用是一種惡性循環。沒有充分的睡眠，腦中類澱粉蛋白斑塊會愈積愈多，尤其累積在產生深度睡眠的腦區，造成破壞。由於這樣的破壞，導致深度非快速動眼睡眠的喪失，腦部在夜間排除類澱粉蛋白的能力因而降低，使得更多類澱粉蛋白沉積。類澱粉蛋白愈多，深睡愈少；深睡愈少，類澱粉蛋白愈多……如此循環下去，沒完沒了。

從這樣的一連串反應，我們可以得到如下預測：在成人階段睡得太少，得到阿茲海默症的風險將顯著提高。許多流行病學研究的報告明確提出這樣的關係，包括有睡眠障礙的人，如失眠與睡眠呼吸中止症患者也可能有高風險。[8]

我順便提一下（但尚未經過科學驗證），我一直很好奇，柴契爾夫人和雷根總統這兩位國家元首為什麼後來會得到這種凶殘的疾病，他們常自稱一晚只睡四到五小時。美國現任總統川普也公開宣稱自己一晚只睡幾小時，或許他還是多留意比較好。

盼望能從睡眠預防失智

從上述發現中，還可以得到更激進的反向預測：如果我們改善一個人的睡眠，應該能夠降低他得到阿茲海默症的風險，或至少延後疾病的發生。

臨床研究有一些初步的支持證據，來自中年人和老年人治療睡眠障礙的成功例子；這些人的認知退化速度顯著減緩，使阿茲海默症的發生延遲了五到十年。[9]

我自己的研究團隊目前正在嘗試發展幾種可行的方法，用人為手段增加深度非快速動眼睡眠，可以使腦中有大量類澱粉蛋白斑塊的老年人，恢復某種程度的記憶鞏固能力。我的目標是預防阿茲海默症，如果我們能找到符合成本效益，並可重複施用於所有人的方法。

深沉睡眠從中年就開始逐漸衰退，我們有可能在阿茲海默症來臨的幾十年之前，在人生中場階段就開始補充深沉睡眠，以扭轉生命後期的失智風險嗎？不可否認，這是個遠大的目標，有人可能會覺得把它當作研究目標是種空想。但是不要忘記，我們的醫學其實已經運用同樣的概念，開立斯達汀類藥物（statins）處方給四、五十歲的心血管疾病高風險個人，協助他們預防，而不是過了數十年發病之後再加以治療。

睡眠不足只是阿茲海默症的風險因子之一，睡眠本身並不會成為根除阿茲海默症的萬靈丹。儘管如此，提升睡眠在人生中所占的重要性，顯然已經變成可以降低阿茲海默症風險的重要因子。

1. Foundation for Traffic Safety. “Acute Sleep Deprivation and Risk of Motor Vehicle Crash Involvement,” accessed at https://aaafoundation.org/acute-sleep-deprivation-risk-motor-vehicle-crash-involvement/.
2. 關於開車時對抗疲倦的伎倆，常見的迷思包括：把收音機音量放大、打開車窗、往臉上吹冷風、往臉上拍冷水、講電話、嚼口香糖、拍自己、捏自己、打自己、答應給自己獎賞以保持清醒。
3. 這種基因也稱為DEC2。
4. K. J. Brower and B. E. Perron, “Sleep disturbance as a universal risk factor for relapse in addictions to psychoactive substances,” Medical Hypotheses 74, no. 5 (2010): 928–33; D. A. Ciraulo, J. Piechniczek-Buczek, and E. N. Iscan, “Outcome predictors in substance use disorders,” Psychiatric Clinics of North America 26, no. 2 (2003): 381–409; J. E. Dimsdale, D. Norman, D. DeJardin, and M. S. Wallace, “The effect of opioids on sleep architecture,” Journal of Clinical Sleep Medicine 3, no. 1 (2007): 33–36; E. F. Pace-Schott, R. Stickgold, A. Muzur, P. E. Wigren, et al., “Sleep quality deteriorates over a binge-abstinence cycle in chronic smoked cocaine users,” Psychopharmacology (Berl) 179, no. 4 (2005): 873–83; and J. T. Arnedt, D. A. Conroy, and K. J. Brower, “Treatment options for sleep disturbances during alcohol recovery,” Journal of Addictive Diseases 26, no. 4 (2007): 41–54.
5. K. J. Brower and B. E. Perron, “Sleep disturbance as a universal risk factor for relapse in addictions to psychoactive substances,” Medical Hypotheses 74, no. 5 (2010): 928–33.
6. N. D. Volkow, D. Tomasi, G. J. Wang, F. Telang, et al., “Hyperstimulation of striatal D2 receptors with sleep deprivation: Implications for cognitive impairment,” NeuroImage 45, no. 4 (2009): 1232–40.
7. 卡斯曼還說過其他有智慧的珠璣之語，例如，「要記住太太生日最好的方法，就是先忘掉一次。」
8. A. S. Lim et al., “Sleep Fragmentation and the Risk of Incident Alzheimer’s Disease and Cognitive Decline in Older Persons,” Sleep 36 (2013): 1027–32; A. S. Lim et al., “Modification of the relationship of the apolipoprotein E epsilon4 allele to the risk of Alzheimer’s disease and neurofibrillary tangle density by sleep,” JAMA Neurology 70 (2013): 1544–51; R. S. Osorio et al., “Greater risk of Alzheimer’s disease in older adults with insomnia,” Journal of the American Geriatric Society 59 (2011): 559–62; and K. Yaffe et al., “Sleep-disordered breathing, hypoxia, and risk of mild cognitive impairment and dementia in older women,” JAMA 306 (2011): 613–19.
9. S. Ancoli-Israel et al., “Cognitive effects of treating obstructive sleep apnea in Alzheimer’s disease: a randomized controlled study,” Journal of the American Geriatric Society 56 (2008): 2076–81; and W.d.S. Moraes et al., “The effect of donepezil on sleep and REM sleep EEG in patients with Alzheimer’s disease: a double-blind placebo-controlled study,” Sleep 29 (2006): 199–205.