充足的睡眠有益健康，几乎是一个常识。但很多现代人都无法拥有高质量睡眠。每年“世界睡眠日”我们都会读到各种科普文章，下定决心好好睡觉，然后在余下的日子里继续受睡眠困扰。
睡个好觉为什么这么难？来自牛津大学的神经科学教授罗素·在《绝佳时间》中分享了他的研究，用令人信服的科学事实展示了一天中的不同时间对我们的健康可能产生的惊人影响，提出顺应生物钟的“绝佳时间”，事半功倍收获健康的理念。生物钟科学不仅关乎睡眠，还影响着人类的认知能力、记忆力、免疫力、新陈代谢、精神疾病等。
本文节选自《绝佳时间》第九章，经出版社授权刊发，受篇幅限制较原文有删节。
《绝佳时间：如何利用生物钟活得更健康》，[英]罗素·福斯特 著，王岑卉 译，未读·生活家|海峡书局，2023年11月。
大脑如冷掉的麦片粥般稠密，我们对这个事实并不感兴趣。—— 艾伦·图灵（Alan Turing）， 英国逻辑学家、数学家
阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）是天才与睡眠这两个话题的教科书式人物。我经常在讲座中举他的例子，以说明有规律的长时间睡眠对智力有益。爱因斯坦每晚要睡10小时，然后度过井井有条的一天，结果提出了广义相对论，获得了诺贝尔物理学奖。通常我讲到这里的时候，都会有人举手发问：“那西班牙画家萨尔瓦多·达利（Salvador Daíl）呢？他根本不睡觉。你总不能说他不是天才吧？”我的回答是：“说得好！”
据说，达利会坐在椅子上，一只手拿着一把钥匙或勺子，正下方的地板上放一只金属盘子。他睡着后手一松，钥匙或勺子掉下来砸到盘子上，他就会被撞击声吵醒。达利觉得睡觉纯属浪费时间。对他来说，尤其是对他的艺术创作来说，事实可能如此，因为持续睡眠不足会诱发妄想症，让人产生幻觉，出现意识障碍。发作时，患者通常可以感知到生动的抽象画面或声音（也可能是气味或味道）。
幻觉让患者进入幻想的世界，达利声称自己的名画《记忆的永恒》（The Persistence of Memory）中融化的钟表就来自睡眠不足诱发的幻觉。与达利相反，爱因斯坦需要以批判性思维、鉴别性思维来理解宇宙的本质，睡眠有助于他清晰明了地认识现实。达利想要拥有超现实主义的宇宙观，睡眠剥夺和意识障碍的扭曲透镜让他拥有了独特的视角。
纪录片《科学睡眠》（2006）画面。
意识的定义相当宽泛，包括我们对自身独特思想、记忆、感受、感觉和环境的觉察。从本质上来说，意识就是我们对自己和周遭世界的觉察。爱因斯坦和达利在意识层面是两个极端，我们大多数人的意识都处于两者中间。更确切地说，我们的意识在极大程度上受昼夜时间和睡眠及昼夜节律紊乱的影响。
认知能力在一天中会变化
“认知”这个词使用相当广泛（例如用在“你的认知能力”这个短语里），但人们对此知之甚少。就让我们从这个词的定义说起吧。 当然，认知对我们的意识颇有贡献。认知指大脑运作的众多过程，包括收集、理解、存储信息并做出适当的反应。
许多情况下，我们的行为会借鉴记忆和过往经验。认知有三个关键因素：一是注意力，也就是我们注意到环境中的关键特征并过滤掉“不相关”的信息；二是记忆力，它指我们存储和检索信息的能力，短期记忆最先形成，随后“沉淀”为长期记忆；三是执行功能，它与大脑计划、监控并控制复杂行为的能力有关，这些复杂行为是为了实现特定目标，或者完成特定任务。
总的来说，认知过程可以是有意识的，例如刻意解决某个问题；也可以是无意识的，例如大脑关注环境特征或利用记忆解决问题，而我们却没有意识到，直到解决方案以“灵光乍现”或“洞见”的形式突然浮现。
首先要说明的是，我们的整体认知能力（可以用一大堆不同的测试加以评估）在一天24小时内存在明显变化。这种每日变化取决于昼夜节律系统、睡眠时型、睡眠需求与年龄等因素之间的相互作用。这些因素各自发挥了什么作用通常很难区分，但最终结果是确切无疑的：大多数成年人的认知能力在醒来后迅速提升，在中午前后达到高峰。
澳大利亚研究者德鲁·道森（Drew Dawson）进行的一项著名研究显示，在凌晨4点到6点，我们的认知能力比醉酒后出现认知障碍时还要糟糕。这种时间效应使得人们在清晨进行任何活动（尤其是驾车）都极为危险——要知道，酒驾已经违法了。但对青少年和青年人来说，这种认知能力在一天中的变化略有不同。
青少年和青年人的睡眠时型往往偏晚，认知能力通常在晚些时候上升并达到顶峰。它们平均推迟了两个小时，在下午达到高峰。上述发现被用来论证“青少年（尤其是睡眠时型特别晚的青少年）的考试应安排在下午，而不是大清早”。
不过，种种发现也让一个有趣的问题浮出水面：鉴于年龄对认知能力的影响，青少年的老师通常在上午认知能力最强，而那时青少年学生的警觉性却差得多；到了下午，老师的认知能力会下降，学生的认知能力则会达到顶峰。这种不匹配现象导致大多数老师和学生无法取得最佳课堂体验，除非老师的年纪特别轻，或者睡眠时型比较晚。
纪录片《科学睡眠》（2006）画面。
这一切都说明了一个问题：我们的认知能力并不固定，在一天之中会发生变化。更要紧的是，我们在生活中有时需要动用大脑能调动的全部认知资源。每个人都必须做出选择，成年人可能更适合在上午做出选择，而不是在傍晚。
说完了认知能力在一天中的变化，接下来我们把重点转移到睡眠及昼夜节律紊乱对认知三大关键因素（注意力、记忆力和执行功能）的影响上来。
注意力与睡眠及昼夜节律紊乱
注意力特别容易受到睡眠不足的影响。1986年的切尔诺贝利核电站泄漏事故发生在凌晨1点23分，完全是人为失误引起的。事后发现，操作人员在工作时睡眠严重不足，没有意识到核电站即将面临的灾难。随着时间的推移，睡眠不足会使我们的注意力、警觉性和“执行任务”的能力大大降低。
例如，连续一周每晚都能睡满9个小时的人在随后的研究期间没有出现注意力下降的问题；连续一周每晚睡7个小时的人出现了5次注意力不集中；连续一周每晚睡5个小时的人出现了7次注意力不集中；连续一周每晚睡3个小时的人则出现了17次注意力不集中。上述发现表明，睡眠时间哪怕只比最佳睡眠时间略有减少，也会随着时间推移导致注意力出现问题。
1986年“挑战者号”航天飞机爆炸就是“难以集中注意力解决复杂问题”的典型案例。灾难发生后的调查表明，夜班工作造成的累积性睡眠不足和睡眠剥夺（引起注意力不集中和执行功能受损）导致工作人员在航天飞机升空时误判。
“埃克森·瓦尔迪兹号”油轮泄漏事故也是一系列类似问题导致的。阿拉斯加石油泄漏委员会1990年发布的最终报告指出，工作人员过度疲乏和长期睡眠不足是1989年“埃克森·瓦尔迪兹号”油轮在威廉王子湾搁浅的主要原因，这次搁浅导致了大规模的石油泄漏。
睡眠不足会严重影响需要持续保持警觉的简单重复工作。多项研究表明，与执行较为复杂的任务相比，人们在执行单调任务时更常出现注意力不集中。这种警觉性降低可能源于不自觉的短暂“微睡眠”发作，也就是持续3到30秒的意识中断。在此期间，当事者基本毫无反应，也意识不到自己经历了微睡眠。
纪录片《科学睡眠》（2006）画面。
大脑的注意力机制与我们的警觉性密切相关，警觉性源于大脑分泌的兴奋性神经递质。警觉性是衡量大脑清醒程度的一大标准。通常情况下，昼夜节律系统在白天会让大脑分泌更多兴奋性神经递质，为机体在一天中保持清醒提供越来越强的。与这种让人保持清醒的昼夜节律驱动力相对的，是睡眠驱动力和逐渐累积的睡眠压力，而睡眠压力本身就会降低警觉性并促进睡眠。
正常情况下，上述两种驱动力保持平衡，促使形成睡眠/觉醒周期。然而，失眠会增加睡眠压力，使睡眠压力不断累积，“抵消”让人保持清醒的昼夜节律驱动力，导致警觉性明显下降。总而言之，睡眠不足会使注意力下降、警觉性降低，还会引起认知障碍。
除了降低注意力、警觉性和整体警惕性，睡眠不足还会使认知表现变得不稳定。而越接近夜晚和正常睡眠时间，认知表现越不稳定。机体感到困倦，试图激活应激中枢，同时增加脑内兴奋性神经递质的分泌，以保持警觉性。然而，晚上的睡眠压力很大，机体会更快地从清醒状态进入睡眠状态，这种不稳定十分危险。我们在上一刻注意力似乎还很集中，自欺欺人地认为能熬过去，下一刻注意力却突然涣散了，这可能会酿成灾难。
睡眠不足让人
更易记住负面信息
记忆力是大脑识记并在一段时间内（几天、几个月、几年）存储信息的能力。睡眠对于巩固新记忆至关重要，而研究证明，大脑中的海马体对新记忆最初的形成极为重要。大脑获取信息后， 海马体出现神经活动；睡眠期间，海马体神经活动的模式和顺序发生部分“回放”。这种回放能增强神经元之间的连接，巩固记忆。睡眠不足会使海马体活动减弱，这与次日回想不起新记忆有直接关系。相比之下，睡眠会促进海马体活动和记忆形成。
记忆分三个阶段：第一阶段是编码，即获取信息后形成新记忆，但这种记忆很容易被遗忘；第二阶段是巩固，也就是新记忆逐渐“沉淀”为稳定的长期记忆；第三阶段是检索，也就是回忆起巩固后的记忆。巩固后的记忆称为长期记忆，分为两类。第一类是陈述性记忆，指受意识控制的记忆，可以作为事实和概念被回忆起来。它们通常被称为“常识”，例如了解猫狗的区别，或者知道歌剧《尼伯龙根的指环》（Der Ring des Nibelungen）的作者是德国浪漫主义作曲家理 查德·瓦格纳（Richard Wagner）。
第二类是程序性记忆，指与采取行动和发挥技能有关的记忆。简单来说就是关于如何做某事的记忆，例如骑自行车、系鞋带或烹饪惠灵顿牛排。陈述性记忆与程序性记忆的 区别可能有些模糊，但这种区别不仅仅是语义层面上的。
在睡眠过程中，两类不同记忆的编码方式似乎也不一样。多项研究表明，陈述性记忆与慢波睡眠有关，长期储存在大脑颞叶中；程序性记忆则与快速眼动睡眠有关，储存在小脑内。需要说明的是，快速眼动睡眠不仅与程序性记忆有关，还与情绪记忆有关，尤其是与创伤后应 激障碍有关的记忆。
睡眠的一大关键作用就是在有过新经历后获取和巩固新记忆。有趣的是，我们已经得知睡眠不足与大脑的睡眠状态会影响储存在颞叶的陈述性记忆类型。
纪录片《睡眠十律》（2010）画面。
一项经典研究曾将受试者分为两组，一组正常睡觉，另一组36小时内不许睡觉，两组受试者要分别记住情感色彩不同的一连串词语。这些词语有负面的（例如仇恨、战争、谋杀），有正面的（例如快乐、幸福、爱），还有中性的（例如棉花）。两个晚上之后，两组受试者被问到能回忆起哪些词。睡眠不足的一组回忆起的词语总量减少了40%，这表明睡眠剥夺会大大阻碍记忆获取。
研究人员又把睡眠不足的受试者回忆起的词语按正面、负面和中性分为三类，结果得到了惊人的发现：睡眠不足的受试者能记起的正面词语数量大大减少，而负面和中性词语极少被遗忘。这表明疲乏的大脑更有可能记住负面而非正面的联想词。上述数据和其他研究数据显然都支持以下观点：睡眠不足会促进大脑获取和存储负面记忆，而不是正面记忆。也就是说，睡眠不足会使人更关注世间的负面信息。
那么，为什么人们会忘记正面联想词，却会记住负面联想词呢？总的来说，从思维模式上来讲，人类似乎期待与他人相遇，且默认会获得愉快的体验，最坏情况也是中性体验。相比之下，负面行为或经历更出人意料，因此更值得关注。因此，我们通常会给予负面经历更多关注。
关键是，疲乏的大脑更倾向于记住负面经验而非正面经验，这意味着我们在做判断的过程中负面记忆会发挥更大的作用。通常情 况下这可能很有用，因为负面经历更可能对我们造成伤害，所以值得牢牢记住。不过，当负面经历支配了我们的世界观，问题就出现了。事实上，许多精神疾病的一大关键特征就是负面偏见严重。
还有充分的证据表明，睡眠不但有助于获取陈述性记忆（回忆事实），还会参与获取程序性记忆，例如学习完成某项特定任务。许多研究都证明了这一点。在一项研究中，研究人员请受试者记住键盘上特定的按键顺序，每个按键都对应一种特定的声音。学习期结束后，实验进入记忆巩固期，研究人员将受试者分为两组，一组睡觉，另一组保持清醒。在巩固记忆的过程中，研究人员为受试者播放与正确按键顺序有关的声音，以便激活大脑中的新记忆。
结果显示，睡觉的受试者更容易回忆起学过的按键顺序。许多研究都表明睡眠不足会抑制程序性记忆的形成，使任务学习能力下降。
最近的一项研究显示，受试者在学习执行一项任务后睡眠若完全被剥夺，执行任务的表现就会变差，即使下午小睡或加强练习也无法提升表现。这强调了一个事实：熬夜不睡会极大损害任务学习能力，就连小睡或额外复习也无法弥补。
先睡一觉，明天再想
除了注意力和记忆力，认知还有第三个要素：执行功能，也就是解决问题的能力。睡眠不仅有助于形成记忆，还能帮我们找出解决复杂问题的新方法。经常有人告诫我们：“先睡一觉，明天再想。”奶奶就常常对我这么说，而她的直觉总是很正确。还记得吗，罗丝奶奶对睡袜的看法就很对……“睡一觉再解决问题”不但备受推崇，还被誉为获得“洞见”的良方。许多著名的案例都证明了这一点。
诺贝尔奖得主、药理学家奥托·勒维（Otto Loewi）表示，他一觉醒来后突然想明白了如何通过实验验证大脑神经系统会释放化学递质；俄国科学家德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）说过，他是在睡了一觉后才总结出了化学元素周期表；德国化学家奥古斯特·凯库勒（August Kekulé）为苯分子的原子排列方式冥思苦想，他怀着疑问睡了一觉，醒来后回想起梦中的衔尾蛇，意识到苯分子是由碳原子组成的环。
纪录片《睡眠十律》（2010）画面。
睡醒后“灵光乍现”不仅仅发生在科学领域。1964年，披头士乐队的传奇人物保罗·麦卡特尼爵士（Sir Paul McCartney）一觉醒来，《昨日》（Yesterday）的旋律已在脑海中成形。《昨日》是有史以来被翻唱得最多的歌曲，迄今为止已有2000多个版本。我不禁好奇，这个梦究竟带来了多少经济效益……
因此，总的来说，认知能力使我们能够收集信息、存储信息并做出适当的反应。再强调一遍，认知包含注意力（可过滤掉次要信息）、记忆力（记忆形成）和适当的执行功能。睡眠对于大脑中的上述过程必不可少，而各类睡眠及昼夜节律紊乱会严重损害认知能力。显然， 睡眠才是人类最好、最安全的“健脑药”。
原文作者/[英]罗素·福斯特
摘编/荷花