為什么嬰兒時期的睡眠時間比成年人多？

為什么嬰兒時期的睡眠時間比成年人多：

　　據(jù)國外媒體報道，人類一生中大約三分之一的時間在睡覺，科學(xué)家一直在討論為什么睡眠占據(jù)我們?nèi)绱硕嗟臅r間，目前，最新一項研究表明，人類在特定年齡不同階段，睡眠狀況會存在差異。

　　關(guān)于為什么我們睡眠時主要集中在腦力活動的問題有兩個主流解釋理論：一種理論認(rèn)為，大腦利用睡眠來重組細(xì)胞之間的聯(lián)系，構(gòu)建支持我們記憶和學(xué)習(xí)能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);另一種理論認(rèn)為，大腦需要時間來清理一天累積的代謝廢物。神經(jīng)科學(xué)家一直在爭論這些解釋哪些是人類需要睡眠的主要原因，但是最新研究表明，對于嬰兒和成年人來說，年齡不同，他們睡眠的主要原因也不一樣。

　　這項研究發(fā)表在9月18日出版的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，研究人員使用數(shù)學(xué)模型表明，嬰兒大部分睡眠時間處于“深度睡眠”，也被稱為隨機(jī)眼動睡眠(REM)。與此同時，我們的大腦細(xì)胞之間迅速建立新的連接，并不斷地擴(kuò)大，然后當(dāng)蹣跚學(xué)步的嬰兒接近兩歲半的時候，他們的快速眼動睡眠時間快速減少，因為他們的大腦轉(zhuǎn)換至“維護(hù)模式”，大部分睡眠時間用于清潔大腦代謝廢物，并進(jìn)行修復(fù)。

　　研究報告作者、美國加州大學(xué)洛杉磯分校圣菲研究所生態(tài)學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)和計算醫(yī)學(xué)教授范·薩維奇稱，這絕對是令人震驚的事情，這種大腦模式轉(zhuǎn)換如此快速。

　　同時，研究人員還收集了其他哺乳動物的相關(guān)數(shù)據(jù)，其中包括：兔子、老鼠和豚鼠，發(fā)現(xiàn)它們的睡眠可能經(jīng)歷類似的轉(zhuǎn)變，然而，現(xiàn)在判斷這些模式在許多物種中是否一致還為時過早。

　　瑞士伯爾尼大學(xué)兒童與青少年精神病學(xué)和心理治療大學(xué)醫(yī)院的神經(jīng)學(xué)家萊拉·塔魯赫說：“我認(rèn)為實際上這種大腦模式轉(zhuǎn)換可能并沒有那么明顯，而是更平穩(wěn)，或者個體之間轉(zhuǎn)換的年齡會有所不同，大腦發(fā)育的速度因人而異，我們發(fā)現(xiàn)2-3歲之間的數(shù)據(jù)點非常‘稀疏’?！?/p>

　　新興的假說理論

　　2007年發(fā)表在《美國國家科學(xué)院學(xué)報》的一篇研究報告指出，薩維奇和理論物理學(xué)家杰弗里·韋斯特發(fā)現(xiàn)動物大腦體積與腦代謝率能準(zhǔn)確預(yù)測動物睡覺的時間，這比基于動物整體大小進(jìn)行的預(yù)測更準(zhǔn)確。一般而言，擁有較大體積大腦和較低腦代謝率的大型動物比擁有相反特征的小型動物睡眠時間更少。

　　這一規(guī)律普通存在于不同物種之間以及同一物種不同年齡階段，例如：老鼠比大象的每天睡眠時間更長，新生嬰兒每天睡眠時間比成年人更長。然而，睡眠時間隨著大腦體積變大而逐漸減少，研究人員希望知道這種變化在不同動物身體上發(fā)生的有多快，以及隨著時間推移這種變化與睡眠功能是否有關(guān)。

　　為了開始回答這些問題，研究人員收集了關(guān)于人類睡眠時間的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，收集了從新生兒至15歲兒童的數(shù)百個數(shù)據(jù)點，他們還收集了大腦體積和代謝率、腦細(xì)胞聯(lián)系密度、身體大小和代謝率、不同年齡階段快速眼動睡眠時間比率等數(shù)據(jù)，研究人員從60多項研究中得出獲得這些數(shù)據(jù)點。

　　嬰兒每天睡眠時間大約是成年人的兩倍，他們的睡眠時間中較多地處于快速眼動狀態(tài)，但長期以來，人們一直不清楚這種狀態(tài)到底起什么作用。

　　研究報告作者建立了一個數(shù)學(xué)模型來跟蹤分析所有這些隨時間變化的數(shù)據(jù)點，觀察這些數(shù)據(jù)點出現(xiàn)怎樣的模式變化。嬰兒大腦代謝率很高，因為大腦細(xì)胞建立了許多新的連接，這與嬰兒較多的快速眼動睡眠狀態(tài)有關(guān)。因此，他們得出結(jié)論稱，嬰兒時期較長時間的快速眼動有助于大腦快速重構(gòu)，因為新的大腦網(wǎng)絡(luò)形成，嬰兒學(xué)習(xí)新的技能。薩維奇說：“這種關(guān)聯(lián)性并不會很快發(fā)生改變，當(dāng)嬰兒進(jìn)入2-3歲，逐漸地他們快速眼動時間將減少?！?/p>

　　與此同時，大腦皮層(大腦褶皺表面)的細(xì)胞代謝率也發(fā)生了變化，在嬰兒時期，代謝率與腦細(xì)胞之間現(xiàn)有連接數(shù)量和大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立新連接所需能量成正比，隨著大腦重構(gòu)速率減緩，相應(yīng)的代謝率也會減慢。

　　塔魯赫稱，在人類生命的最初幾年里，大腦正在建立大量新連接，其發(fā)展速度很快，這就是為什么我們看到人類的技能學(xué)習(xí)速度很快的原因。發(fā)展心理學(xué)家將這稱為神經(jīng)可塑性的“關(guān)鍵時期”——大腦細(xì)胞之間建立新連接的能力。在那個關(guān)鍵時期之后，神經(jīng)可塑性并沒有消失，但正如新的數(shù)學(xué)模型所預(yù)測的那樣，新連接的構(gòu)建速度顯著減緩，非快速眼動睡眠與快速眼動睡眠的比例也在增加，這支持了非快速眼動對大腦維持比神經(jīng)可塑性更重要的觀點。

　　薩維奇稱，展望未來，研究人員計劃將該睡眠數(shù)學(xué)模型應(yīng)用至其他動物，觀察在動物發(fā)育早期是否也會發(fā)生類似的重構(gòu)至修復(fù)的轉(zhuǎn)變。

　　研究報告第一作者、美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校信息、風(fēng)險和運營管理系副教授曹俊宇(音譯)稱，我們知道人類大腦發(fā)育在出生之后是不同尋常的，因此可以想象這里描述的人類相變可能比其他物種出現(xiàn)得更早，甚至這種變化是在出生之前。

　　就人類睡眠而言，塔魯赫指出，在快速眼動睡眠和非快速眼動睡眠期間，腦電波活動模式是不同的，考慮到快速眼動時間的變化，未來的研究可能揭示特定的腦電波活動是否會隨著年齡增長而塑造大腦。從理論上講，這些模式的中斷破壞可能會導(dǎo)致嬰兒和幼兒時期出現(xiàn)發(fā)育障礙，但這僅是一種假設(shè)。(葉傾城)

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