果蝇不睡觉居然不会死,人为什么不可以不睡觉呢?

对于人类来说,睡眠就是人生的必须品,大多数人一生的睡眠时间超过生命的1/3。

图源:Wikipedia

如果失去一宿的睡眠,第二天也许只是浑浑噩噩的,感觉浑身乏力,如果失去好几天的睡眠,认知功能下降。人类最长的不睡觉时间是264小时,是由一个17岁的美国高中生创造的,至今无人打破。毋庸置疑,睡眠对人而言是非常重要的,你根本无法想象失去睡眠,整个人还能怎么活下去。

虽说大家都觉得不睡觉会死,科学方面相关领域也一直认为如此,但越来越多的证据对这一假设提出了质疑。


人们之前一直人为动物是离不开睡眠的,就像人不能不吃饭不喝水一样,不睡觉是不可能的。

在这个神奇的地球上,哪怕是睡眠再少的动物,一天下来也得睡上一小会儿。皮糙肉厚的大象,一天得睡3~4个小时,会反刍的长颈鹿也要睡上2个小时。

图源:pixabay

科学家曾经对军舰鸟(Fregata minor)做过研究,在军舰鸟飞行10天的过程中对其脑电图进行记录,发现军舰鸟可以只用半脑进行工作,半脑来休息,而且出乎意料的是,军舰鸟每天只睡了一个小时。

头上戴了记录仪器的军舰鸟记下了相关的脑电图 图源: Evidence that birds sleep in mid-flight

虽然自然界中没有完全不睡觉的动物,但人类可以通过剥夺睡眠研究睡眠的重要性。现代社会不可能长期对人类做睡眠剥夺实验,毕竟这样太不人性(剥夺睡眠进行刑事逼供),前面介绍的实验也是观察得差不多了就结束实验了,一般来说完全睡眠剥夺都是动物试验,这个后面会讲到。

从1896年Patrick等首次研究睡眠剥(Sleep Deprivation, SD)夺对人体的影响以来,睡眠剥夺在军事、交通、医疗等领域受到很大关注。

睡眠剥夺对认知功能的损害是明显的,并且呈阶梯性下降,不同的认知功能下降的水平不同。根据睡眠剥夺对认知功能的影响程度,将完全睡眠剥夺分为以下几个阶段:

1、睡眠剥夺24小时,在日常生活中最为常见,对认知功能带来部分影响;

2、睡眠剥夺24到48小时,认知功能出现第一次低谷,以及随后的平台期,认知功能平均下降约20-30%;

3、睡眠剥夺48到72小时,认知功能出现第二次低谷及随后的平台期,认知功能下降约40-50%;

4、睡眠剥夺多于72小时,日常生活中较为少见,认知功能损害严重。

睡眠不足对健康的影响 图源:Wikipedia

由此可见,睡眠确实对人来说非常重要,睡眠剥夺会造成认知功能下降,这是可以肯定的,但完全剥夺睡眠会不会致死并没有定论。


什么是睡眠剥夺实验?

虽然自然界中没有完全不睡觉的动物,但人类可以通过剥夺睡眠研究睡眠的重要性。现代社会不可能长期对人类做睡眠剥夺实验,毕竟这样太不人性(剥夺睡眠进行刑事逼供),前面介绍的实验也是观察得差不多了就结束实验了,一般来说完全睡眠剥夺都是动物试验。

那么要如何剥夺睡眠呢?主要有以下几种方式:

平台睡眠剥夺技术:把动物(比如小鼠)丢到水里,因为小鼠害怕水而且无法在水里休息,就剥夺了睡眠。

强迫运动睡眠剥夺法:顾名思义,通过动力装置迫使小鼠不停地运动,同时监控脑电。

轻柔刺激法:这也是最简单的刺激方法,如果看到小鼠要睡觉了,就轻轻拍拍笼子把它弄醒,因为研究人员不可能长时间地盯着笼子看,所以只适合短时间的睡眠剥夺。

其他的还有药物睡眠剥夺法和剥夺杆睡眠剥夺法,在这里就不多做描述了,感兴趣的可以去搜索一下。


不睡觉到底会不会死?

对动物进行睡眠剥夺实验在过去是有的,但结果并不是很完美。比如在剥夺大鼠睡眠的实验中,发现大鼠被剥夺睡眠后,相对于可以睡觉的大鼠死得比较早。这个实验结果是符合大家的常识和预期的。

大鼠 图源:Wikipedia

但导致其死亡的根本原因是不确定的,因为在这项实验中,主要是通过惊吓的方式剥夺睡眠,被剥夺了睡眠的大鼠由于精神压力过大,出现了严重的全身适应综合征(GAS),综合症伴随着各种痛苦的症状,也就是致死的可能性可能死来自保持清醒的精神压力,而不是单纯的睡眠不足,因此很难得到致死的原因是否和睡眠不足有直接关联。

以往的实验并不是不科学,只是实验做得还不够完美,导致了结论也不是确定的。要完善剥夺睡眠的实验,就得消除精神压力的因素,变成单因素实验,纯粹靠失去睡眠这一条件进行实验。


那该如何消除剥夺睡眠带来的压力影响呢?

伦敦帝国学院的生物学家Giorgio Gilestro和他的研究团队设计了一个实验仪器,把果蝇关在一个管子里,基于人工学习的实时视频目标跟踪技术,对果蝇进行高通量分析,一旦一只果蝇不出现活动超过20s,仪器就会轻微地旋动果蝇所在的管子,把温柔地它叫醒。

通过这种实验方式可以观测到果蝇轻微的一举一动,哪怕只是微微地用脚弹动了一下,也会被视为清醒状态,减小误判,再刚想进入睡眠的时候就温柔地把果蝇叫醒,这样就可以消除惊吓带来的压力。

实验结果发现,失去睡眠基本对于果蝇来说基本不致命 图源:Science

实验发现,睡眠不足的雄性果蝇寿命和正常果蝇一样长,而睡眠不足的雌性果蝇寿命也虽然比正常果蝇短,但平均只有三天,平常生活也是该吃吃,该喝喝,该交配交配。要知道,三天对于果蝇来说,也就是一生寿命(40~50天)的6%~8%左右。


不睡觉的研究有什么意义?

最重要的意义莫过于,挑战了目前对于睡眠重要性的认知:动物不会因睡眠不足而死亡。

不过,这一结果是一个单因素实验,实验变量控制得很好,只是一个“实验”结果,而非“现实”的后果。

什么意思呢?就是果蝇它在实验室里只是单纯失去了睡眠,但其他都是照样吃吃喝喝,没什么生存压力,而且实验环境给果蝇提供了一个较安全的生存环境,不用想其他太多的事情,换句话说,如果把果蝇丢到野外,让它们在险恶的大自然里失去睡眠,也许就会因为困倦不活那么长的时间了。


充足的睡眠依旧很重要

哪怕睡眠对于生命的延续不是不可或缺的,但它在现实生活中还是必不可少的。毕竟我们可不是活在实验室的培育箱里,我们要活下去得靠睡眠获取足够的精力,以此来完成各种学习和工作,赚到钱才能生存下去,而且你也不是一只军舰鸟,也不是果蝇。

所以对于人类来说还是老老实实每天睡上8个小时吧。

出品:科普中国

监制:中国科学院计算机网络信息中心

参考文献:

每天平均睡眠时间少于4小时的动物:和它们相比人类太懒了

Rechtschaffen A, Gilliland M A, Bergmann B M, et al. Physiological correlates of prolonged sleep deprivation in rats[J]. Science, 1983, 221(4606): 182-184.

Rechtschaffen A, Bergmann B M. Sleep deprivation in the rat by the disk-over-water method[J]. Behavioural brain research, 1995, 69(1-2): 55-63.

Rattenborg N C, Voirin B, Cruz S M, et al. Evidence that birds sleep in mid-flight[J]. Nature communications, 2016, 7: 12468.

Most sleep does not serve a vital function: Evidence from Drosophila melanogaster

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:苏澄宇

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