06/16/2015 Update
更新了神经递质的中文翻译
------------------------------------原答案------------------------------------------
首先我想说的是,这个问题仍然没有确切的答案。科学家通过一些方式,能知道大脑在睡着时候的表现,但是出于技术&伦理的限制,我们还不能回答 人是怎么睡着的这个问题。 这篇回答从过程表象入手,试图解释一下问题。
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睡着的过程,专业的名词叫做 Sleep Onset Process/ Period (SOP). 学界对于SOP的研究很早就已经开始,但是却一直没有很大的进展。曾经人们一度认为,醒或睡的关系就像点灯开关一样()。但是进来的研究显示,SOP是一个缓慢进展的过程。
通过EEG(脑电波图像)的分析,人们很早就知道睡眠分为 REM(快速眼动睡眠)和N1-N3(近来从N4修改成N3)的睡眠阶段。但是从清醒到入睡的阶段,人们一直缺乏认识。
1994年的时候,Hori, Hayashi 和Morikawa对的最开始的“清醒,N1, N2部分”进行了细致的研究,根据脑电波的不同波形,将这个区域细分为了9个小类。对应EEG如下(下文中用H1-H9表示)
通俗的说,H1-H9这九个阶段就代表了人从清醒到睡着的过程。H1是清醒,H9是入睡。
H1-H2属于清醒, H3-H8属于N1睡眠,H9属于N2睡眠。那么,睡着的过程就是在H2-H3之间咯?
并不。
最近的研究将SOP的H1-H9分为了三个阶段。H1-H4,H5-H8,H8-H9 (没错就是有重叠)
图表如下
以下是通俗“易懂”版:
H1-H4阶段,入睡的开始,从清醒进入N1睡眠,Alpha波消失
H5-H8阶段,入睡程度加深,逐渐丧失对外接刺激的反应能力
H8-H9 进入N2睡眠,自我真正意识到睡着
简单来说,在入睡的时候,Alpha波活动逐渐减小,Theta波逐渐增强。我们的意识逐渐模糊,对外界的刺激反应减小,呼吸速率,心跳速率都减小。Spindles出现后,人类就“丧失意识”,真正睡着了。
研究发现,人们定义睡着和科学家根据EEG定义的睡眠阶段有一些区别。如果只经历H1-H8(对应N1阶段),就被叫醒,只有10%的人会认为自己已经睡着了。于此相对的是,经历过H9 (N2) 阶段后,大部分人都会认为自己刚刚已经入睡。换句话说,N1阶段,大多数人还不会认为自己睡着,但是其实,科学角度来讲,已经算睡眠了。
可能有人要问了,为什么我们会进入这个阶段呢?为什么我们到晚上会困,到白天会醒呢?
请参考
@Owl of Minerva的回答"
为什么人熟睡时被强光照射后会醒? - Owl of Minerva 的回答"
及“
为什么有人会在半睡半醒的状态下,幻听到从来没有听过的但非常流畅悦耳的音乐声? - Owl of Minerva 的回答”
那现在高票回答,
Ju Jeep,提到的VLPO--TMN的激素抑制关系又是什么呢?
这是一个大脑的横切面,左侧是目视方向,右侧是后背方向。我们知道下丘脑就像军队里的政委一样,负责调节方方面面的事情,从体温,睡眠到性行为无所不包。而
Ju Jeep答案中提到的VLPO和TMN是下丘脑里的”两团神经组织“。VLPO靠前,TMN相对靠后。
以下是下丘脑相对位置的动图:
看过
@Owl of Minerva答案的知友们应该了解了,VLPO和TMN就像跷跷板两端的小孩一样,谁“重要”一些,谁就占据先机,把我们带入到睡眠、 清醒的状态里。
这里我用一个更通俗的比喻来解释。
(e)VLPO----TMN/DR/LC就像两个斗地主的老大爷。如图:
VLPO/eVLPO是迷糊老大爷,TMN/LC/DR是精神老大爷。每个人手里都有一把牌。
VLPO迷糊老大爷手里有
TMN/LC/DR精神老大爷手里的牌多一些,有
白天的时候,因为”牌多“,精神老大爷占据上风。晚上的时候,迷糊老大爷会得到一些神秘力量的帮助,比如褪黑色素Melatonin,一般情况下就会战胜精神老大爷,带我们去见他的好朋友周公。
但是打牌的过程,往往都不会按照理论的方向走:
比如前一天晚上没有睡好,那迷糊老大爷手里的牌就会多一些。
比如喝了咖啡,那迷糊老大爷就会发现牌怎么都打不出去...
比如生成去肾上腺素的神经元出现了问题,精神老大爷就拿不到这张牌..
所以每天早起的过程,都是脑内两个老牌友互相厮杀的过程呢 :)
Reference:
Ogilvie RD (2001) The process of falling asleep. Sleep Med Rev 5: 247–270doi:
10.1053/smrv.2001.0145[
PubMed]