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睡觉时不能睁着眼,否则大脑也会忙不过来

Discussion in '知乎日报' started by 漂亮的石头, 2016-01-29.

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 Staff Member

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    为什么绝大部分人都要闭眼睡觉?

    [​IMG] Owl of Minerva,Hic Rhodus, hic salta

    这个问题脑洞略大。个人觉得至少有三个方面因素,欢迎指正和补充。

    1. 保护眼睛结构

    [​IMG]

    每次眨眼时间约十分之一秒,在该过程中,眼睑(眼皮)带动各结构运动,使得眼部腺体分泌的油性粘液涂抹于角膜上[1]。合理频度的眨眼能清除眼睛表面的脏物,同时防止眼睛干涩,保护眼睛暴露的组织结构[2]。

    如果人睡眠时候不闭眼,那 TA 要么一直睁着眼睛,要么得一直以合适的频度眨眼(这种情况下要一直保持大脑的高唤醒水平,显然无法入睡,下文会解释)。如若一直睁眼,除了上面提到的会导致眼睛干涩结构受损之外,还可能由于意外的异物接触角膜,触发人的反射性闭眼(Corneal reflex, 角膜反射)以保护眼睛结构[3],这将唤醒睁眼睡觉的人。

    [​IMG]

    这对睡眠质量是不利的。

    2. 神经系统节律控制

    在回答“为什么人熟睡时被强光照射后会醒? - Owl of Minerva 的回答” 提到,人眼视网膜有感光细胞 intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGC)[4].

    [​IMG]

    该细胞内含有黑视素 (Melanopsin), 对光线产生一系列的化学反应[5],使 ipRGC 细胞在光照下放电[6]. ipRGC 的信号通过视神经直接传到到下丘脑 (Hypothalamus) 的节律控制核团 suprachiasmatic nucleus(SCN)和其它神经核团。其中 SCN 是下丘脑中功能最为重要的核团之一,它是人体神经系统的节律发生器,间接控制我们的入眠和唤醒。

    [​IMG]

    SCN 这个节律控制器,在外界的光照下被调控,就像"对表"一样把人体的时间节律和外界的时间节律(一般来说,是地球自转的时间节律)来校准。如果人睁眼睡眠,可能的光照会被眼睛直接感知,从而扰乱 SCN 的节律控制机制,扰动神经系统的内分泌活动,使得相关激素分泌不足或紊乱,影响睡眠质量(有害的)。

    3. 保持神经系统的低唤醒水平

    人脑的枕叶区域直接跟视觉相关,这是人脑组织中最早被了解的功能区域,也是最大的基本功能区域。可见视觉信息处理对人脑来说是一个资源消耗很大的任务。

    此外,一般情况下的人眼的眨眼神经调控,是不同于心跳完全由自主神经系统控制,也不同于呼吸既可由意识控制(大脑皮层高唤醒状态)又可由自主神经系统控制(大脑皮层低唤醒状态)的,而是只能由大脑皮质直接控制,这需要保持高唤醒状态[7]。

    [​IMG]

    闭眼之后就避免了眨眼调控的需要,使神经系统能够进入睡眠状态。

    扩展讲,有些人有梦游 (Sleepwalking/somnambulism/noctambulism) 这样的异常睡眠状态。梦游期间一般会保持睁眼。这样的情况下由于以上因素导致神经系统的紊乱和高唤醒水平,其人不会有好的睡眠质量[8]。

    End.


    [1] Standring, Susan. "Gray’s anatomy." The anatomical basis of clinical practice 39 (2008).

    [2] Holly, F. J., and M. A. Lemp. "Tear physiology and dry eyes." Survey of ophthalmology 22.2 (1977): 69-87.

    [3] Accornero, N., et al. "Corneal reflex elicited by electrical stimulation of the human cornea." Neurology 30.7 (1980): 782-782.

    [4] Hattar, Samer, et al. "Melanopsin-containing retinal ganglion cells: architecture, projections, and intrinsic photosensitivity." Science 295.5557 (2002): 1065-1070.

    [5] Schmidt, Tiffany M., Shih-Kuo Chen, and Samer Hattar. "Intrinsically photosensitive retinal ganglion cells: many subtypes, diverse functions."Trends in neurosciences 34.11 (2011): 572-580.

    [6] Qiu, Xudong, et al. "Induction of photosensitivity by heterologous expression of melanopsin."Nature 433.7027 (2005): 745-749.

    [7] TSUBOTA, KAZUO, et al. "Functional MRI of brain activation by eye blinking." Experimental eye research 69.1 (1999): 1-7.

    [8] Guilleminault, Christian, et al. "Sleepwalking, a disorder of NREM sleep instability." Sleep medicine 7.2 (2006): 163-170.

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