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睡眠是每日必不可少的活动，睡眠时间不足不仅会使个体精神萎靡，还会导致大脑处理任务的效率下降，认知行为出现衰退，大脑感觉就像“宕机”了一样。但是你可能曾发现，当自己昏昏沉沉时，只要在中午经历短暂的小憩，醒来后大脑的表现就能有着明显改善。
事实上，一些研究结果也印证了这一现象，比如有试验让部分志愿者参与短暂的日间小睡，结果发现他们在处理各种感官相关的认知任务时，表现要比那些没有小睡的人明显更好，并且日间小睡通常与非快速眼动期（NREM）密切相关。
图片来源： 123RF
在一个完整的睡眠周期里，NREM和快速眼动期（REM）会交替出现，而在NREM中又有约一半的时间为浅睡眠阶段，午睡常常就是这类浅睡眠。在最新一期《科学》杂志的一篇论文中，美国莱斯大学和威尔康奈尔医学院的研究人员借助猕猴模型发现，30分钟的短暂睡眠就能显著改善个体的认知行为。在睡眠期间，神经元之间的放电活动趋于同步，清醒之后这种同步模式会迅速改变，变为相对独立放电。这种模式的迅速转变与睡眠后的认知能力提升具有密切联系。
研究中，作者重点关注了三个皮层区域，包括视觉皮层V1和V4区，以及背外侧前额叶皮层，这些脑区积极参与了视觉处理和执行功能任务等相关活动。为了模拟人类的短暂睡眠，作者会让猕猴处于头部固定且身体受限的状态，论文指出这种条件能更好地训练它们经历30分钟的短暂睡眠状态，且不足以产生一个完整的睡眠周期。
为了确认猕猴真实地入睡而不是假寐，作者额外使用了多导睡眠监测（Polysomnography）对它们的大脑和肌肉活动进行了观察，同时借助人工智能对视频进行分析来判断它们的睁眼或闭眼状态，下巴是否松弛。在这种背景下，作者记录了猕猴的神经尖峰活动，并确定哪些个体产生了NREM。随着睡眠状态发生，作者观察到猕猴大脑中低频率的delta波活动（0.5Hz~4Hz）开始增加。
▲30分钟的睡眠可以改变个体的神经活动（图片来源：参考资料[1]）
30分钟睡眠结束后，猕猴会被指派进行一系列的视觉处理任务，比如分辨前后闪过的图片是否为同一张，这些图片除了出现时间上有间隔，还会经过一定角度旋转来提升难度。与一直清醒的个体相比，30分钟短暂睡眠可以极大地提升视觉分析和角度区分的表现，并且任务难度越大这种优势就越明显。
而在神经活动方面，短暂睡眠可以明显改变神经元活动模式。与对照组相比，进入睡眠状态后神经元的同步性活动提升了57.1%，这种同步性会在清醒之后降低，并且神经元的信息编码精度，放电频率会得到提升。而对照组的神经元活动在整个实验期间没有明显变化。作者认为这种神经元同步性和非同步性的转变，是认知行为得到提升的关键。
作者发现除了真实地进行短暂睡眠，还可以通过电刺激来“欺骗”大脑，比如在视觉皮层使用4Hz的电刺激，也可以使大脑产生NREM中见到的低频delta波，同时猕猴也会获得与睡眠带来的认知改善。这表明通过模拟午睡的神经活动，就足以对认知功能产生积极影响，这种策略或许可以帮助那些认知受损的患者。但对于普通人来说并没有这么麻烦，想要获得这些好处，只需要在中午小睡30分钟就够了。
参考资料：
[1] NREM sleep improves behavioral performance by desynchronizing cortical circuits. Science (2024). DOI: 10.1126/science.adr3339
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