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第2章咖啡因、時差、褪黑激素……

那些影響睡眠節律的因子

你的身體怎麼知道睡覺的時候到了？

為什麼旅行到不同時區，會有時差問題？時差該如何克服？為什麼適應了另一個時區的時間後，回到家，還有更多時差？為什麼有些人用褪黑激素來應付這些問題？

為什麼喝咖啡可以讓你維持清醒，又是怎麼達成的？

或許最重要的問題是，你怎麼知道自己有沒有獲得充分的睡眠？

有兩個主要因子決定你何時想睡、何時想醒。就在你閱讀這些文字的當下，這兩項因子都正強有力的影響著你的心智與身體。第一個因子來自內在的二十四小時時鐘所發出的訊號。這個時鐘位於大腦深處，製造出反覆循環的日夜節奏，讓你規律的在夜晚感覺疲倦、白天感覺清醒。第二個因子是腦中累積的一種化學物質，會製造出「睡眠壓力」。你醒著的時間愈長，這種化學性的睡眠壓力就會累積得愈多，因此你會愈想睡覺。

這兩種因子的平衡，決定了你在白天有多警覺與專注，以及你在夜裡何時會感到疲倦，可以準備上床睡覺，也在某種程度上決定了你會睡得多好。

近日節律：我們的二十四小時節奏

本章開頭的一連串問題之下，有一個力量貫穿其中，塑造了我們的二十四小時節奏，每個人都有這種節奏，稱為近日節律（也稱為晝夜節律；原文是circadian rhythm，circa的意思是「近似」，dian衍生自diam，意思是「一日」）。

地球上壽命超過幾天的每個物種，都會產生這種自然的韻律循環。每一天，我們腦中的二十四小時內在時鐘會把近日節律訊號傳遞給腦的不同部位，也傳遞給體內的每個器官。

這個二十四小時週期幫助你決定何時想醒來、何時想去睡覺，還控制其他節律模式，包括你偏好的飲食時間、你的心情和情緒、產生的尿量[1]、身體的核心溫度、代謝速率，以及各種激素的釋放。

運動競賽的成績與很顯然與一天中的時間有關，這並非巧合；最可能破奧運紀錄的時間落在人類近日節律的自然高峰，也就是下午稍早的時候。

甚至出生和死亡的時間也反映出近日節律，因為生命所仰賴的代謝、心血管、體溫、內分泌等過程的高低變化也受近日節律控制。

含羞草有自己的時鐘

早在我們發現這個生物節拍器之前很久，就有一項絕妙的實驗，雖然研究的是植物的時間。那是在1729年，法國地球物理學家德梅洪（Jean-Jacques d’Ortous de Mairan）找到了植物會產生自己內在時間的第一項證據。

德梅洪當時在研究展現「向日性」的植物的葉片運動；那些植物的葉子或花朵會追隨一天之中太陽跨越天空的軌跡而生長。德梅洪對一種植物特別感興趣，那就是含羞草（Mimosa pudica）[2]。它的葉片不只在白天會追蹤太陽跨越天空的那條弧線，在夜裡還會整片下垂，幾乎像枯萎了一般，但是第二天一早，葉片又像把傘一樣撐開，健康如昔。這種行為每天早晚重複，著名的演化生物學家達爾文（Charles Darwin）因此稱它為「睡覺的葉子」。

在德梅洪的實驗之前，許多人相信植物葉片的張開或下垂完全由日升日落決定。這個假定有其道理：日光（即使是多雲的日子）刺激葉片張開，而隨後的黑暗指示葉片打烊收攤，不再營業。但德梅洪破解了這種看法。首先，他把植物放在戶外接受白天的光與黑夜的暗。如同預期，葉片在白天有光時展開，在夜間的黑暗裡閉合。

然後是個聰明的轉折。德梅洪把植物放入密閉的箱子裡二十四小時，讓它不管白天或黑夜都處於完全的黑暗中。在這二十四小時的黑暗中，德梅洪偶爾在控制下的黑暗環境裡觀察葉片狀態。儘管得不到白天的光照，植物卻仍表現出沐浴在陽光下的樣子，葉子完全伸展；然後在一天結束時，即使沒有日落的訊號，又準時地收起了葉子，然後整夜維持葉子下垂的狀態。

這是革命性的發現：德梅洪證實了生物自己可以遵守時間，而不是個只聽命於陽光節律的奴隸。在植物體內某處，有個二十四小時節律的產生器，不需要外界的線索（例如日光）就可以知道時間的進行。植物不僅有近日節律，還有「內生的」（endogenous）節奏，也就是體內自主產生的節奏。這就像我們的心臟會以自己產生的節奏跳動。不同的是，我們心臟的節奏快得多，通常至少一秒鐘一下，不同於以二十四小時為一個週期的近日時鐘。

猛獁洞中的黑暗實驗

不過，要證實我們人類也擁有類似的內在近日節律，還得再等兩百年，然而這次的實驗讓我們對內在計時器有了未曾預料到的了解。那是在1938年，美國芝加哥大學的克萊德門（Nathaniel Kleitman）教授和助理李查生（Bruce Richardson）進行了更徹底的科學研究。這項研究需要特別的投入與奉獻，或許直到今天還沒有別的研究可與之比擬。

克萊德門和李查生當自己實驗的天竺鼠。他們準備了六天份的食物和飲水，以及兩張醫院用的高腳病床，然後進入肯塔基州的猛獁洞（Mammoth Cave）中。這是地球上最深的洞穴之一，深到在洞穴最內部偵測不到任何穿透進來的日光。就在這黑暗之中，克萊德門和李查生將帶來科學發現的驚人光芒，告訴我們：人類的生物節奏近似一天（也就是circadian），而非正好一天。

除了食物和飲水，兩人還帶了許多測量工具，為了測量體溫，以及清醒和睡眠的節奏。這個紀錄區是他們生活空間的核心，兩側則是他們的床。高腳床的每根床腳各自安置在一個水桶中，水桶就像護城河，防止猛獁洞中大大小小的無數生物潛入床上，成為他們的枕邊人。

克萊德門和李查生面對的問題其實很單純：他們和每日的白天與黑夜循環完全隔絕之後，睡眠與清醒的生物節律及體溫變化，是會變得不穩定，還是維持與外面世界暴露於日夜規律的人相同？

最後，他們在全然黑暗中待了三十二天。在這過程中，他們不僅累積了一大堆鬍子，也有兩項突破性的發現。首先，和德梅洪的植物一樣，在完全阻絕外界日光的情況下，人類具有內生的近日節律。也就是說，克萊德門和李查生並不會在隨便的時間忽然清醒或睡著，而表現出可預測且重複的模式：一段長時間的清醒（約十五個小時），穩定伴隨著一段穩約九小時的睡眠。

第二項結果出人意料，而且含義更為深遠：他們規律反覆的清醒與睡眠週期長度，並不是準確的二十四小時，卻比二十四小時長，而且十分穩定、不容否認。李查生當時二十多歲，展現出來的睡眠清醒循環在二十六到二十八小時之間。而四十多歲的克萊德門產生的週期較接近二十四小時，但還是比二十四小時長。由此得知，當移除外在的日光影響時，每個人內在產生的「一天」並不是正好二十四小時，而是比二十四小時稍微長一點。就像是一只不十分準確、走得稍微慢一點的手錶，隨著外界一天天過去，克萊德門和李查生根據內部計時器產生的每一天，長度都會拉長一點。

既然我們先天的生物節律並非正好二十四小時，而是大約二十四小時，於是需要一個新的術語：近日節律；意思是「近似」一日的長度，而非正好一日。[3]克萊德門和李查生進行這項開創性實驗的七十多年後，現在我們已經確認，成人的內生近日時鐘長度，大約落在二十四小時又十五分鐘。與地球的二十四小時自轉週期相去不遠，但還不到任何有職業自尊的瑞士鐘錶匠能接受的程度。

日光為我們校準時鐘

幸好，我們多數人並不住在猛獁洞中，也不生活在完全的黑暗裡。我們日常感受到來自太陽的光，這光線挽救了我們不精確而拖延的內在近日時鐘。日光就像轉動旋鈕的手指，每天有條不紊的重新設定我們不精準的內在時鐘，調回準確（而非約略）的二十四小時週期。[4]

腦利用日光進行重設，並非偶然。日光是環境中最可靠的重複訊號。自從地球誕生以來，太陽在早晨升起，在夜間落下，沒有一天例外。事實上，生物擁有近日節律的理由，很可能就是為了讓自己與地球每天自轉的機制同步，讓自己不管是內在活動（如體溫）或外在活動（如攝食），都能協調於地球自轉造成的規律明亮（面對太陽）與黑暗（背對太陽）。

不過，腦為了校正生物時鐘所使用的訊號，並不是只有日光；雖然當日光存在時，它的確是最主要也最優先的訊號。腦也可以運用其他外界線索，只要那些線索能可靠重複，例如食物、運動、溫度變化，甚至時間固定的社會互動。這些線索都能夠校準生物時鐘，讓它維持精準的二十四小時節奏。這也是為什麼某些類型的盲人並不會完全失去近日節律，儘管他們因缺乏視覺而無法接收光的線索，仍有其他現象可以作為校正的刺激。

腦用來校準內在時鐘的訊號，我們稱之為授時因子（zeitgeber），這個詞彙來自德文，意思是「報時者」或「同步器」。雖然光是最可靠且最主要的授時因子，但也有很多其他因子可以成為額外的授時因子，或在缺乏日光時作為替代的授時因子。

我們的生物時鐘在哪裡？控制哪些作用？

我們的二十四小時生物時鐘座落在腦中央一處稱為視交叉上核（suprachiasmatic nucleus）的地方。和許多解剖學用語一樣，這個詞雖然難唸，卻有其意義：supra的意思是「在上方」，chiam意為「交叉點」。這個交叉點是指來自兩個眼球的視神經，到此處發生交會，然後巧妙的換邊行進。

視交叉上核就位在這個交叉處的上方，有很好的理由。光從眼睛進入後，沿著視神經往腦後方傳送，因此視交叉上核可以在這裡進行光訊號的「採樣」，用可靠的光訊號來校正不準確的內在時間，達成精準的二十四小時循環，防止任何偏差。

當你聽到視交叉上核由兩萬個腦細胞（神經元）組成，可能會以為它在你的頭殼中占據很大的空間，但它其實很小。整個腦大約由一千億個神經元組成，視交叉上核在整個腦袋中顯得微不足道。不過，儘管視交叉上核身型嬌小，對腦袋其他部分和身體的影響，卻是一點都不微弱。這個小時鐘是生命韻律交響曲的中央指揮，對人類和所有現存生物都是如此。視交叉上核調控的行為很多，包括本章的主軸：你會在什麼時候想入睡和醒來。

對於白天活動的晝行性動物來說，例如人類，近日節律在白天啟動腦部和身體的許多機能，這些機能讓你得以保持清醒和警覺。然後這些過程在夜間變得低落，也去除警覺效果。圖1顯示人的體溫變化，是近日節律的一個例子。圖中呈現一群成年人的平均核心體溫（肛溫）。最左邊由中午十二點開始，體溫開始上升，在下午抵達高峰，然後改變方向，溫度開始下降，大約到了睡覺時間，會掉到比中午還低。

你的生物近日節律會協調核心體溫，讓體溫在接近一般就寢時間時下降（圖1），且在睡著後約兩小時達到最低點。然而，這個體溫週期變化和你是否真正睡著無關。如果讓你整晚不睡，你的核心體溫仍會呈現同樣的模式。雖然體溫下降有助於啟動睡眠，但不管你有沒有睡著，體溫本身仍會在二十四小時期間重複升降。這是近日節律的經典範例，像個節拍器一樣，不斷重複，從不出錯。

體溫只是視交叉上核掌管的許多項目之一，清醒和睡眠又是另一項。近日節律控制清醒和睡眠，而非清醒和睡眠控制近日節律。也就是說，不管你有沒有睡覺，你的近日節律每二十四小時都會循環一次。近日節律從不間斷。不過，我們觀察許多人之後，會發現每個人的時鐘不盡相同。

你是早鳥，還是夜貓子？

雖然人類表現出穩定的二十四小時作息週期，每個人的波峰和波谷卻有著明確的差異。對某些人來說，清醒的高峰在一天之中早早到來，睏倦的低谷在入夜後不久就降臨。這是所謂的「晨型人」，占人口比例約40%。晨型人比較喜歡黎明即起，一點都不覺得勉強，也在此時有最佳的工作表現。另一種是「夜型人」，占人口比例約30%。這些人自然而然偏好晚睡，也因此第二天會晚起，甚至過了中午才醒來。剩下的30%，則介於這兩型之間的不同地帶，稍微往夜型人的方向偏，我自己就是如此。

我們一般常用「早鳥」或「夜貓子」來形容這兩型人。和早鳥不同的是，夜貓子不管如何努力，就是無法早睡，往往要到凌晨時分才能睡去。因為晚睡，夜貓子自然不喜歡早起。他們在早晨的表現不佳，原因是儘管人「醒著」，大腦在整個早晨仍處於類似睡眠的狀態，特別在一個叫做前額葉皮質的區域更是如此。

前額葉皮質位於眼睛上方，可以視為大腦總部所在地，掌管高層次的思考與邏輯推理，並幫助掌控情緒。當夜貓子被迫早起時，他們的前額葉皮質仍處於無法工作的「離線」狀態。就好像在清晨發動汽車引擎時，得花很久的時間才能讓它熱到適合運作的溫度，車子在還沒暖起來時，無法有效率地運作。

別再誤解夜貓子

成年人的作息型態（chronotype）是晨型或是夜型，很大程度上是受到遺傳決定的。如果你是夜貓子，很有可能你的雙親之一或甚至兩人都是夜貓子。

遺憾的是，社會在兩個面向上給予夜貓子不平等的待遇。

首先是為夜貓子貼上懶惰的標籤，因為他們習慣晚起，而晚起又是因為要到凌晨才能入睡。其他人（多半是早鳥）基於錯誤的假設責備他們，認為喜歡晚睡晚起是出於選擇，只要不這麼懶散，他們一定也能夠早起。然而，夜貓子並不是自願成為夜貓子的。他們的日程表之所以注定拖延，是因為體內無法改變的DNA。這不是他們有意犯下的錯誤，而是遺傳賦予的命運。

第二點則是整個社會運作的工作時間表，這份時間表有根深柢固的偏頗，要求大家從一早就開始工作，讓早鳥受惠，卻讓夜貓子受到懲罰。雖然情況正在改善，但標準的工作時程仍強迫夜貓子進行不自然的作息。因此，夜貓子族群不僅必須在表現不理想的早上開始工作，他們真正的潛力又無法在傍晚及剛入夜時發揮，因為標準的工作時間在那之前早已經結束了。最慘的是，夜貓子在夜裡要很晚才能入睡，卻又必須與早鳥同時起床，於是睡眠長期受到剝奪，成為名副其實的蠟燭兩頭燒。然後，因睡眠不足而導致的健康問題就會降臨在夜貓子身上，包括罹患憂鬱、焦慮、糖尿病、癌症、心臟病發，以及中風的比例較高。

從這個觀點來看，社會需要改變和妥協，這和我們為其他生理差異（例如視障人士）所做的調整不無相似。我們需要較有彈性的工作時間，可以更加適合各種作息型態，不只是偏向其中一個極端。

為什麼所有的人不在相同時間作息？

你可能會想：為何大自然不讓所有人更加一致？我們身為社會性的生物，難道不該全體同步運作，同時醒來，以促進最高程度的人際互動？這樣不見得比較好。在本書稍後我們會看到，人類並不是以個人或夫妻為單位，而是以家庭或甚至整個部落為基礎，演化出共同睡眠的模式。認識了這項演化背景後，對於睡覺時間的遺傳多樣性，我們便可以了解其中的好處。

一群人中的夜貓子不到凌晨一、兩點不會去睡覺，而要到上午九、十點才醒來。相對的，早鳥到了晚上九點左右就去休息了，早上五點便醒過來。於是整個團體完全缺乏防禦的時間（也就是每個成員都睡著的時間）只有四小時，而不是八小時，而且每個人仍有機會獲得八小時的睡眠。這相當於提升了50%的生存適應潛能。能如此有效加強安全存活、進而提升物種適應性的生物特徵（在睡眠的例子中，也就是整個部落裡每個人作息時間的多樣性），大自然絕不會錯過，所以特別保留了下來。

黑暗的信使：褪黑激素

視交叉上核反覆把日夜訊號傳送到腦及身體，是透過一種在體內循環的信差，稱為褪黑激素（melatonin）。褪黑激素還有其他名字，包括「黑暗的激素」和「吸血鬼激素」。倒不是這種激素有何邪惡之處，單純因為褪黑激素釋放的時間是在夜晚。

受到視交叉上核的指揮，褪黑激素在黃昏之後很快大量增加，從松果腺（一個深藏在腦袋中的腺體）釋放到血流中，這激素作用就像強有力的擴音器，對腦和身體大聲宣告這個清楚的訊息：「天黑了！天黑了！」此時，我們就像收到一張夜晚抵達的令狀，隨著這紙令狀的到來，生物學指令下達，於是睡眠開始。[5]

由此，褪黑激素整個生物體發出黑夜的全身性訊號，幫助調節睡眠發生的時機。但褪黑激素對造成睡眠本身的影響力不大，這是許多人誤解的地方。

為了區分這之中的不同，讓我們把睡眠想像為奧運一百公尺賽跑。褪黑激素是計時官，發出「選手請就定位」的聲音，然後對空鳴槍，讓競賽展開。計時官（褪黑激素）掌管比賽（睡眠）何時開始，但不參與競賽。在這個比喻中，跑者是腦中的其他區域和過程，它們才會主動「造成」睡眠。褪黑激素讓那些腦部區域站上睡覺的起跑線，純粹正式發號施令，宣布睡眠開始，但是卻不參加睡覺競賽。

由於上述理由，褪黑激素本身並不是強力的助眠劑，至少對沒有時差的健康人來說不是（我們稍後會探討時差，還有褪黑激素的助益）。而且在褪黑激素藥丸中，品質達標的褪黑激素其實很少（如果有的話）。話雖如此，褪黑激素對睡眠有明顯的安慰劑效應，不應低估，畢竟安慰劑效應是整個藥理學中最可靠的效應。

我們也應該了解，全世界各政府單位（例如美國的食品藥物管理局）不太規範非處方用藥的褪黑激素。對褪黑激素非處方藥進行科學檢驗，發現褪黑激素的實際濃度，可以從比標示少83%，到比標示多478% 。[6]

睡眠過程一旦啟動，褪黑激素的濃度從夜間到凌晨時分會慢慢降低。黎明時，日光透過眼睛（即使閉著眼）進入腦部，為松果腺踩下煞車，停止褪黑激素的釋放。現在血液中不再有褪黑激素循環，這種情況告訴腦和身體：睡眠的終點線已經到了。現在可以宣布睡眠競賽結束，讓這天的其餘時間回到清醒活躍的狀態。從這個角度來說，我們人類也算是由「太陽能」驅動運轉的。

然後，當光線轉弱，阻擋褪黑激素的太陽能煞車也會減弱。隨著褪黑激素上升，再次傳達黑夜來臨的訊號，再次招喚參與睡眠的選手到起跑線上。

圖2是褪黑激素分泌的典型圖示。褪黑激素在日落後幾小時開始分泌，然後快速上升，在清晨四點左右達到高峰，之後隨著黎明來臨而掉落，到了早晨至上午之間，已經落至偵測不到的程度。

旅行造成時差

噴射引擎的誕生，帶來了大眾運輸革命，讓人類能在地球各處之間快速移動。不過它也製造了沒人預見的生物災難：噴射機提供快速穿越時區的能力，但我們的二十四小時內在時鐘跟不上或者來不及調整。噴射機導致了生物時間的遲滯，也就是時差。因此，我們在遙遠時區的白天會覺得又睏又倦，因為內在時鐘仍然以為是晚上，還沒趕上實際的時間。如果這還不夠糟，到了晚上，我們通常無法啟動或維持睡眠，因為內在時鐘認為現在是白天。

以我最近從美國舊金山飛回故鄉英格蘭為例。倫敦比舊金山快八小時，我抵達英格蘭時，儘管倫敦希斯洛機場的電子鐘說現在是上午九點，我體內近日時鐘認定的時間卻非常不同，它覺得是加州時間的凌晨一點，我應當正在呼呼大睡。我必須在超級想睡的狀態下，拖著有時間差的腦和身體度過倫敦的白天。我的所有生物機能都想要睡覺，那是加州多數人此刻正沉浸其中的狀態。

然而，更糟的狀況還沒來。到了倫敦的半夜，我躺在床上，非常疲憊，希望能入睡。但異於多數在倫敦的人，我就是睡不著。儘管現在是倫敦的半夜，我的內在生物時鐘相信自己處於下午四點，和加州相同。此時在加州的我通常十分清醒，所以此刻躺在倫敦床上的我也同樣清醒。距離我自然而然睡著的時間還要五到六小時……到那時也正是倫敦開始甦醒的時間，然後我必須給一場公開演講。真是亂七八糟。

這就是時差：在新時區的白天，你既疲倦又想睡，因為你身體的時鐘及相關生理運作仍「認為」自己處於晚上。到了晚上，你通常無法好好睡一覺，因為你的生物節律仍相信自己處於白天。

往東飛比往西飛的時差更難調適

幸好，我的腦和身體不會永久停留在這種渾渾噩噩的不協調狀態裡。我會因為倫敦的陽光訊號而適應新地點的時間。只是這過程很慢，只要處於不同時區，每一天你的視交叉上核只能大約調整一小時。由於倫敦比舊金山快了八小時，因此我離開舊金山後花了大約七天才調整到倫敦的時間。可惜的是，我的二十四小時視交叉上核時鐘經過無比的努力、加快腳步趕上倫敦時間之後，又得面對悲慘的消息：在過了九天之後，我現在必須飛回舊金山。我可憐的生物時鐘必須以相反方向再次經歷這番掙扎！

你可能注意到，往東飛比往西飛的時差感覺更難調適。這有兩個理由。首先，往東時你必須提前睡覺，這在生物學上來說是非常艱巨的任務；相對的，往西時要把睡覺時間延後，這在意識上和實行上都比較容易。其次，前文提過，在隔絕外界所有影響的情況下，我們天生的近日節律比一天要長，約為二十四小時又十五分鐘。雖然看起來只比一天長了一點點，仍使我們用人為方式延長一天的時間比縮短容易。當我們往西飛時，「那天」對你而言比二十四小時要長，改變的方向和先天較長的內在時鐘一致，因此感覺比較容易適應。然而往東飛時，「那天」對你而言比二十四小時短，根本上就和天生較長的內在韻律相衝突，因此較難適應。

頻繁經歷時差可能會傷腦

不管往東或往西，時差都為腦部帶來生理折磨，令人難以消受，也對細胞、器官和身體的主要系統帶來強大的生物壓力，這會引來一些後果。科學家研究那些經常飛遠程航線、少有機會休息的客機機艙組員，發現了兩個令人憂心的結果。

首先，他們有些腦區縮小了，尤其是與學習和記憶有關的部分，顯示跨時區旅行的生物壓力破壞了腦細胞。其次，他們的短期記憶明顯受損。和年齡與背景相似，但不用經常跨越時區的其他人比起來，他們顯然較為健忘。關於飛行員、機艙組員及輪班職員的其他研究，也指出更多令人不安的後果，包括比一般大眾有更高的癌症和第二型糖尿病罹患率；甚至當比較對象的條件更為精確，也就是和各方面都與他們相當、只是沒有跨時區旅行得那麼頻繁的人比起來，跨時區旅行者還是有較高的發病率。

褪黑激素可以幫上忙

從這些有害的效應，你可以了解為何有些必須經常跨越時區的人，包括飛機機長和組員，會想要減少時差的痛苦。他們應付這個問題的方法，常是服用褪黑激素。

試想我從舊金山到倫敦的旅程。那天抵達倫敦後，我幾乎沒辦法入睡，也難以維持睡眠。有部分原因在於我當時沒有釋放褪黑激素之故，我的褪黑激素和加州時間同步，還要好幾小時才會開始上升。但假設我在抵達倫敦後，想要服用經過許可的褪黑激素藥物，以下是它的運作方式：大約在倫敦的晚上七、八點，我服用一顆褪黑激素藥丸，以人為方式造成血液中的褪黑激素濃度上升，模仿同一時間在倫敦的人自然發生的褪黑激素高峰。我的腦因而相信現在是夜晚，在這種化學物質引發的小伎倆下，傳來睡眠競賽開始的訊號。

雖然要在這不規律的時間啟動睡眠，仍然不是那麼容易（對我來說），但這個訊號確實能使我們在時差狀況下睡著的可能性大為提升。

睡眠壓力讓你想睡覺

你的二十四小時近日節律是決定清醒或睡眠的兩個因素之一，另一個因素則是睡眠壓力。

就在此時，你的腦中有一種叫做腺苷（adenosine）的化學物質正在累積。你沒睡覺的每一分鐘，它的濃度都在持續上升。如果你愈久沒睡，就會累積愈多腺苷。我們可以把腺苷想像成一種化學壓力計，一直顯示著從今天早上醒來之後經過的時間。

腺苷在腦中持續增加，會引發一項效應，就是會讓人愈來愈想睡。這就是所謂的睡眠壓力，而且是決定你什麼時候會感到愛睏、應該上床的第二種力量。透過聰明的雙效設計，高濃度的腺苷一方面把腦中促進清醒的區域的「聲量」調低，同時也把促進睡眠的區域的「聲量」調高一點。當腺苷的濃度抬升到高峰時，由於這種化學睡眠壓力，令人無法抗拒的睏意就會占上風。對大部分人來說，這會發生在醒來後的十二到十六小時之間。[7]

咖啡因會遮蓋睡眠訊號

不過，有一種人為方式能遮蓋腺苷的睡眠訊號，你可以用一種化學物質來讓自己覺得較為清醒，那就是咖啡因。咖啡因並不是一種食物補充品，而是世界上最廣為使用（和濫用）的精神作用興奮劑。咖啡因也是全球交易量第二大的商品，第一名是石油。咖啡因的攝取就像是在人類身上進行最久、規模最大且不受監督的藥物實驗，能與之相比的，或許只有酒精，而且到今天還是如此。

咖啡因的作用在於搶奪了腦中本該接收腺苷的位置（受體）。咖啡因一旦占據了這些受體後，並不會像腺苷一樣讓你想睡，相反的，咖啡因擋住這些受體，並有效的使受體不活躍，發揮掩蓋劑的作用，就好像你把手指插入耳朵中，把聲音隔絕掉的情形一樣。咖啡因藉由占領、綁架這些受體，阻擋了平常由腺苷對腦發送的想睡訊號。結果就是你被咖啡因欺騙，覺得清醒警覺，而不管腦中其實有高濃度的腺苷存在，你本來應該會覺得很想睡覺。

我們喝下咖啡後的三十分鐘左右，在體內循環的咖啡因濃度達到高峰；不過，問題出在咖啡因持續存在於你體內的時間長度。在藥理學中，我們用半衰期來討論藥物的效力，那是指身體去除藥物一半濃度所需的時間。咖啡因的半衰期平均為五到七小時。假設你在晚餐後喝了一杯咖啡，時間約為晚間七點半，這表示到了凌晨一點半，還有約50%的咖啡因在你的腦部組織中循環作用。換句話說，到了凌晨一點半，你飯後喝下的咖啡因，在腦中只清除了一半。

雖然只剩下50%，也不可小看。半杯份的咖啡因仍然十分強而有力，而且在咖啡因完全消失前，還有許多分解工作必須在接下來的時間進行。因為你的腦持續與咖啡因的力量抗爭，於是這個晚上你會難以入眠或睡不安穩。多數人不明白克服一份咖啡因的時間有多久，因此早晨醒來後覺得睡得不好，卻無法和十小時前晚餐喝的咖啡連結在一起。

咖啡因不僅在咖啡裡很多，某些茶、許多能量飲量，甚至一些食物（如黑巧克力和冰淇淋），還有一些藥物（如減重藥和止痛劑）中都有；它是許多人無法順利入眠並睡個好覺的罪魁禍首，卻讓人誤以為自己遇到了醫學上的失眠症。我們更要知道，「低咖啡因」並不是「無咖啡因」。一杯低因咖啡通常含有普通咖啡15%到30%的咖啡因量，離無咖啡因還很遠。如果你某晚喝了三到四杯低因咖啡，對於睡眠的破壞力跟喝了一杯普通咖啡是一樣的。

咖啡因帶來的振奮感確實會逐漸消失。肝臟中的酵素會消除身體系統中的咖啡因[8]，隨著時間把咖啡因慢慢降解掉。有些人降解咖啡因的酵素版本效率較高，因此他們的肝臟可以快速消除血流中的咖啡因。而酵素的版本在相當程度上是由遺傳決定的[9]，這種體質特殊的人很希罕，他們在晚餐喝下一杯濃縮咖啡，到半夜仍然可以迅速入睡。然而其他人的酵素版本作用速度慢得多，要花很多時間才能消除同樣分量的咖啡因，因此這些人對咖啡的效果非常敏感。早晨喝一杯茶或咖啡，效果會維持一整天，而如果他們還喝下第二杯咖啡，即使是下午較早的時間喝下，晚上也會較難入睡。

年齡也會改變咖啡因清除的速度：年紀愈大，要從腦中和身體裡去除咖啡因愈花時間，因此隨著年紀增加，咖啡因對睡眠的干擾也會變得愈明顯。

「咖啡因崩潰」是怎麼一回事？

如果你試圖用咖啡讓自己維持清醒到夜深，就要有心理準備，面對肝臟把咖啡因從你體內驅逐時的麻煩後果，也就是一般稱為「咖啡因崩潰」（caffeine crash）的現象。這時你的能量水平會驟降，像電力不足的玩具機器人；你會覺得自己很難專注，無法做事，而且會再度覺得非常愛睏。

現在，我們已經知道個中原因。咖啡因存在你體內的這段時期，它所阻擋的想睡化學物質（腺苷）仍然持續增加，但是你的腦並不知道鼓勵睡眠的腺苷正在提高，因為腺苷被咖啡因築起來的牆擋住了。一旦肝臟把這道咖啡因障礙拆除後，就會發生嚴重的反彈：你這時感受到的想睡程度，不只有喝掉那杯咖啡之前兩三個小時的腺苷濃度，還要再加上喝了咖啡之後累積起來的腺苷。這些腺苷正不耐煩的等著咖啡因離去，當咖啡因被分解、受體空出來時，腺苷立刻衝過來遞補，把受體團團圍住。此時，你等於受到腺苷睡眠慾望的強大攻擊，這也就是所謂的咖啡因崩潰。

你可以喝下更多咖啡因來抵抗腺苷的力量，但這樣一來就開始了依賴的循環，你會發現自己變得非常非常難以維持清醒。

蜘蛛的咖啡因實驗

為了讓你對咖啡因的效應印象更深，我在注解中列了一項1980年代由美國航空暨太空總署（NASA）進行的一項怪奇研究。他們的科學家讓蜘蛛接觸不同藥物，然後觀察結出的蛛網。[10] 這些藥物包括迷幻藥（LSD）、安非他命、大麻，以及咖啡因，結果可以直接看圖3。研究者注意到，接觸咖啡因的蜘蛛所結出的網迥異於一般蛛網，毫無邏輯，而且完全無法發揮功能，非常驚人，就算和接觸其他三種毒品的蜘蛛比起來，也好不到哪裡去。

值得指出的是，咖啡因是一種興奮劑，也是唯一一種我們很爽快給予孩童和青少年的成癮物質，在本書較稍後，我們會討論這麼做帶來的後果。

並行卻互相不理的兩個系統

讓我們暫且放下咖啡因的話題。你可能認為掌管睡眠的兩股力量（也就是視交叉上核的二十四小時近日節律，以及腺苷的睡眠壓力訊號）會相互溝通，讓彼此的影響力結合。但事實上不會。這是兩個不同且分離的系統，彼此互相忽視。它們雖然經常是並行的，其實不會互相搭配。

圖4從左到右橫跨四十八小時，也就是兩天兩夜的時間。圖中的虛線是近日節律，也有人稱為「C歷程」。它很規律的重複上升、下降，然後又再上升、下降，和正弦波一樣。在圖的左側之外，就在你醒來前數小時，近日節律開始提高活動，帶來讓腦和身體警醒的能量訊號。我們可以把近日節律想像成一個敲鑼打鼓的樂隊，從遠處漸漸接近：一開始，訊號微弱，但逐漸加強、加強、再加強。多數健康成人的近日節律，到了下午較早時達到高峰。

現在讓我們來看看另一個控制睡眠的因子：腺苷。腺苷製造了想睡的壓力，也有人稱為「S歷程」，在圖4中以實線表示。你愈久沒睡，就會累積愈多腺苷，造成想睡的感覺（壓力）提高。

上午過了一半時，距離你早上醒來只過了幾小時，所以腺苷只累積了一點。而且此時近日節律正處於強有力的警覺性提升階段。來自近日節律的強力活躍效果加上低水平的腺苷，共同達成十分清醒的愉悅感覺（至少在你前一晚睡眠良好時應該如此。如果你覺得自己在上午才過了一半時就好像快要睡著，很可能是睡得不夠，或睡眠品質不佳）。

兩條曲線之間的距離直接反映出你想睡的程度，也就是說，兩條線間的距離愈大，代表你想睡覺的慾望愈強。

舉例來說，早上八點醒來後，在上午十一點時，虛線（近日節律）和實線（睡眠壓力）之間的距離很小，在圖5中以垂直的雙箭頭表示。這個差異很小，表示睡眠驅力很微弱，也表示讓人覺得清醒、警覺的力量很強。

然而，到了晚上十一點，情況就不同了，顯示於圖6。此時你已經醒來有十五小時了，腦袋正浸泡於高濃度的腺苷中（注意圖中的實線很明確上升）。再者，近日節律的虛線正在下降，讓你的活動力和警醒程度降低。

於是兩條線之間的距離變大，反映在圖6較長的垂直雙箭頭上。大量腺苷（高度睡眠壓力）和正在下降的近日節律（較低的活動量）兩者強力結合，促成了讓人想睡的強大慾望。

那麼，當你晚上睡去之後，那些累積起來的腺苷會發生什麼事？睡覺時，因為腦有了機會降解、去除當天的腺苷，於是開始了一場龐大的疏散行動。經過一夜的睡眠，舒緩了沉重的睡眠壓力，減少腺苷的量。成人在經過大約八小時的健康睡眠後，腺苷清除完畢。就在這個過程結束時，近日節律的樂隊回來了，它的活力又開始影響我們。

早晨時分，兩股力量換手，腺苷已經去除，而近日節律激奮人心的樂聲愈來愈響亮（圖6的兩條線相交之處），於是我們自然醒來（在這個例子為第二天早上七點）。睡了一整夜之後，你現在已經準備好，以充滿活力的身體和清晰的頭腦，面對下一段十六小時的清醒時光。

為什麼熬夜後精神會更好？

你是否曾一夜沒睡，也就是通宵達旦，維持醒著的狀態直到第二天？如果有過，而且還有印象，可能記得你有某段時間覺得非常疲累想睡，但也會有一段時間反而覺得更有精神，儘管醒著的時間比平常久？為什麼會這樣？

我不建議任何人在自己身上進行這個實驗，但測量一個人在二十四小時期間完全不睡的警覺程度，卻讓科學家證實：決定清醒或想睡的兩股力量（也就是二十四小時近日節律，以及腺苷帶來的想睡訊號）是互相獨立的，而且還可以從平常的同步狀態解套，分離開來。

讓我們來看看圖7，圖中同樣顯示了四十八小時，以及我們關心的兩個因子（二十四小時近日節律、腺苷的睡眠壓力訊號），加上兩者間的距離。在這個設計中，志願者要維持整夜整日不睡。無眠的夜持續進行，腺苷的睡眠壓力（上方實線）持續上升，就好像水槽的出水口被塞住，而水龍頭一直開著，因此水位持續上升一樣。因為沒有睡覺，這條線整晚都不會下降。

因為持續不睡，阻礙了由睡眠開啟的腺苷排除過程，導致腦無法去除這股化學睡眠壓力，讓已經很高的腺苷水位持續上升。這應該表示，維持不睡的時間愈久，你就愈覺得想睡，但事實又非如此。雖然整夜你會覺得愈來愈想睡，到早晨五、六點時清醒程度最低，但之後，卻有一股清醒的助力發生。

在腺苷及相對應的睡眠壓力持續升高的情況下，這又是怎麼一回事呢？答案就在你的二十四小時近日節律，為昏昏欲睡帶來短暫的救援。和睡眠壓力不同，近日節律並不理會你實際上有沒有睡覺。這個緩慢的規律週期，嚴格依照晝夜變化而持續升降。不管腦中由腺苷帶來的睡眠壓力處於什麼狀態，這個二十四小時近日節律照樣循環，不理會你一直沒睡的事實。

再看一次圖7，早上六點左右，腺苷睡眠壓力很高，而近日節律正在最低點附近，兩者結合的效果可以解釋為何你會感覺到超級難受。清晨三點時，兩條線之間的垂直距離很大，由圖中左邊數來的第一個垂直箭頭表示。但如果你能撐過這個清醒程度的低潮就得救了。近日節律在早上開始提升並持續整個上午，警醒程度的提高暫時抵消腺苷睡眠壓力的上升。上午十一點左右，近日節律達到高峰，圖7兩條線之間的垂直距離變得比較小。

這造成的結果就是，你在上午十一點會覺得比凌晨三點時清醒，儘管維持不睡的時間更久。可惜的是，這份助力無法維持，隨著下午來臨，近日節律開始下滑，而逐步累積的腺苷使得睡眠壓力更加龐大。從傍晚到晚上，暫時幫助你清醒的助力逐漸消散，你現在受到龐大腺苷睡眠壓力的無情攻擊。到了晚上九點，圖7中兩條線的垂直距離變得遙遠。在沒有咖啡因或安非他命的情況下，睡眠即將得逞，把勉強維持清醒的腦擊垮，讓你倒在睡眠的籠罩之下。

我的睡眠足夠嗎？

現在把剝奪睡眠的極端例子放一邊，你又如何知道自己平時的睡眠是否足夠？臨床上的睡眠評估才能為這個問題做出完整的回答，不過你也可以問自己以下兩個簡單的問題。

首先，早上起床後，你是否能在上午十點或十一點左右回頭繼續睡覺？如果答案是肯定的，那你很可能睡不夠或睡眠品質不佳，或兩種情況都有。其次，你是否可以在沒有咖啡因的情況下，在中午前以理想狀態運作？如果答案是否定的，那你很可能是靠著咖啡因之類的藥物，來應付自己長期睡眠不足的狀態。

你應該認真看待這兩種跡象，並著手處理睡眠缺乏的問題。這是第13、14章會深入探討的主題，屆時我們會談到妨礙和損害睡眠的因子，也會提到失眠和有效療法。一般來說，這些讓人會在上午十點或十一點想睡回籠覺的不清醒感覺，或者需要用咖啡因來提振精神的情形，通常是因為沒有給自己適當的睡眠機會，待在床上至少八到九小時。

當你睡不夠，其中一個後果就是腺苷濃度仍然太高。就像一筆沒償清的債務，早晨來臨時，昨天的腺苷還有一部分在那裡，於是你帶著這份想睡的債務度過一整天。和拖欠金錢債款一樣，這筆睡眠債會持續累積，躲也躲不掉。這筆債會延到下一個付款週期，繼續拖，就再延到下個、下下個週期……一天天持續累積成長期慢性的睡眠剝奪。這份逾期未繳的睡眠債造成長期疲憊的感覺，顯現為許多身體和精神疾病，正在各個工業化國家大為盛行。

還有其他問題可以作為判斷睡眠不足的訊號，例如：如果不設鬧鐘，你會睡過頭嗎？（如果是的話，那麼你需要更多的睡眠量，比你實際睡的時間更多。）你發現自己坐在電腦螢幕前，會重讀或甚至再三讀過同一個句子嗎？（這通常表示腦部疲勞、睡眠不足。）你有時會忘記剛才經過的幾個紅綠燈是什麼顏色嗎？（雖然被別的事情干擾是常見的原因，但睡眠不足也往往是罪魁禍首。）

當然，即使你給自己很多時間，得到整夜閉眼的機會，第二天還是有可能疲勞想睡，這就可能是因為你有沒診斷出來的睡眠障礙。現在醫學已經確認的睡眠障礙超過一百種，最常見的是失眠症，其次是導致睡眠障礙的呼吸，也就是睡眠呼吸中止症，症狀包括嚴重打鼾。如果你懷疑自己或家人有睡眠障礙，導致日間的疲勞、障礙或困擾，請立刻與你的醫師聯繫，並尋求轉介到睡眠專科醫師。最重要的是，不要把安眠藥當作第一選項。到了第14章，你就會明白我這麼說的理由，但如果你已經在服用安眠藥，或正在考慮服用，那麼請直接跳到討論安眠藥的章節吧。

為了幫助讀者，我提供一項網路連結，那是睡眠研究者設計的一份問卷，讓你可以評估自己睡飽的程度。[11] 這份研究稱為SATED，只有五個簡單的問題，很容易完成。

1. 這裡可以稍微一提的是，從個人經驗來說，這是從晚會、家族聚會或類似交際場合逃脫的最佳話題。幾乎可以保證當晚沒有人會再靠過來跟你聊天，未來也不再有人會邀請你回來參加聚會。
2. 含羞草的種小名pudica在拉丁文的意思是「害羞」，如果你觸摸這種葉子，也會讓葉子垂下。
3. 這種內在生物時鐘不精準的現象，已經持續在多種不同生物身上觀察到。然而，並不是所有物種都和人類一樣有偏長的生物時鐘。某些生物的內在近日節律較短，如果待在全然的黑暗中，會短於二十四小時，例如倉鼠和松鼠。而其他生物，包括人類，則比二十四小時長。
4. 即使是雨天，穿越厚厚雲層透出的陽光，也已足夠幫助重設生物時鐘。
5. 對於夜行性動物（如蝙蝠、蟋蟀、螢火蟲、狐狸等）來說，這個指令發生在早晨。
6. L. A. Erland and P. K. Saxena, “Melatonin natural health products and supplements: presence of serotonin and significant variability of melatonin content,” Journal of Clinical Sleep Medicine 2017; 13(2):275-81.
7. 這是假定你有穩定的近日節律，且最近沒有進行跨越很多時區的飛行，否則即使你醒來超過十六小時，要入睡還是可能有困難。
8. 還有其他因素也會影響人對咖啡因的敏感度，例如年齡、正在服用的藥物，以及之前的睡眠品質和睡眠量。A. Yang, A. A. Palmer, and H. de Wit, “Genetics of caffeine consumption and responses to caffeine,” Psychopharmacology 311, no. 3 (2010): 245-57, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4242593/.
9. 肝臟代謝咖啡因的主要酵素，稱為細胞色素P450 1A2。
10. R. Noever, J. Cronise, and R. A. Relwani, “Using spider-web patterns to determine toxicity,” NASA Tech Briefs 19, no. 4 (1995): 82; and Peter N. Witt and Jerome S. Rovner, Spider Communication: Mechanisms and Ecological Significance (Princeton University Press, 1982).
11. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3902880/bin/aasm.37.1.9s1.tif.（來源：D. J. Buysse, “Sleep Health: Can we define it? Does it matter?” SLEEP 37, no. 1 [2014]: 9–17.）