本文来源于公众号：神经病学思辨

人的生命状态无非是觉醒和睡眠两种,觉醒状态下可以保证高效的学习和工作，而良好的睡眠又是维持长期清醒的必备条件，睡眠是大脑功能活动的另一种状态，大脑在睡眠中并不是“关机”了，而是“切换了工作模式”。睡眠的发生是生物昼夜节律驱动的结果，它是一个复杂的、精确的调节过程。

睡眠的双进程理论模型是睡眠医学界最为广泛接受的理论并一直沿用至今。双进程模型认为睡眠是内稳态系统（Process S – Sleep-wake homeostasis）与昼夜节律系统（Process C - Circadian rhythm）相互作用,调控的结果。

昼夜节律是人体生物钟的一部分，在体内许多生物过程中发挥核心作用(包括睡眠)，当外部环境和内部生物钟出现不匹配，就可能出现紊乱，比较典型的就是当我们旅行穿越多个时区而产生“时差”的感觉。

生物钟不仅影响着我们什么时候睡觉和醒来，还影响着我们日常的生活节奏，从新陈代谢到肌肉生长。大脑的"主时钟"（位于下丘脑的神经元-视交叉上核）会发出工作的信号（分泌激素、调节体温等），设定有规律的生活节奏，让身体机能保持在最佳状态上。

人体复杂的昼夜节律系统还依赖"授时因子"运行。授时因子是外源性环境因子（比如光、温度、社会交互作用、运动、饮食模式等。生活方式），可以使生物体的内部时钟与地球的24小时光明、黑暗周期和12个月周期同步，应用不当也会扰乱生物钟，我们还可以利用"授时因子"来重置生物钟或引导生物钟调整回来。

对睡眠来说，自然光是一种重要的授时因子。眼睛接收到自然光后，会不断地测量光线强度，并将这些信息传递给身体的"主时钟"。然后，大脑会相应地控制身体增加或减少褪黑素的分泌，进而影响我们的睡眠。

饮食也是对睡眠影响很大的一种授时因子，因为人体在24小时的周期内对食物的代谢能力是不同的。研究表明，吃饭的时间会改变我们睡觉或醒来的时间，经常吃零食会打乱睡眠规律，导致体重增加、精神萎靡、新陈代谢减慢等问题。甚至有一些研究表明，对于某些身体系统和功能来说，进餐时间可能比光线更重要。

外部温度也是一种授时因子，它可以影响睡眠觉醒周期。

运动也是一种授时因子。研究发现，早上或下午早些时候运动能够使生物钟"提前"，让我们提前入睡。而在睡前一两个小时内运动可能会推迟入睡时间。

遗传机制也参与生物钟的运作，基因也会影响昼夜节律系统。有研究显示，所有人都有着自己独特的昼夜节律表型。粗略而看，人群中大约 40% 是“晨鸟”，30% 是“夜猫子”，30% 介于两者之间。年龄、性别和外界环境（光线强度等）会影响我们每个人独特的昼夜节律表明，而基因也是一个重要的决定因素。

图1，生物钟调节分布模式

昼夜节律具有极强的韧性以及可塑性。改善睡眠卫生的一项核心理念便是根据你的昼夜节律，保持一致的就寝和起床时间。昼夜节律对机体的影响是获取优质睡眠的第一步，规律的作息是保持生物钟平稳、规律的关键。有规律地入睡、起床，在早上尽可能多地接触自然光，保持稳定的运动时间和吃饭时间，都可以保持生物钟的稳定。同时，我们还可以围绕着当天的能量高峰与低谷时间来制定工作学习计划，从而提升我们的工作效率。

睡眠除了受昼夜节律（生物钟）的驱动外，还存在一种稳态机制，它接受体内的生物钟控制。睡眠稳态是睡眠-觉醒周期最重要的特征，描述了睡眠-觉醒之间的动态平衡。通俗地讲，睡眠稳态主要与睡眠压力密切相关，睡眠内稳态系统的睡眠压力，会在每天早晨醒来后开始累积，即“睡眠压力”增加，直到你的入睡时间。随着睡眠的进行，其睡眠压力被逐渐清除。我们将这种白天睡眠压力积累与夜间重制的过程称为睡眠内稳态系统。内稳态系统是否正常，关键在于白天与黑夜间睡眠压力的平衡，在这期间睡眠-唤醒这两者相互遏制，相互促进。如果在入睡前，睡眠压力达不到既定水平，就会产生入睡困难等问题，因此强调“无睡意，不上床”的睡眠习惯其原理就是源于此。

目前认为，包括腺苷在内的一些代谢分子和蛋白磷酸化等胞内生化过程介导了觉醒期间睡眠压力的升高，认为腺苷是我们困意的重要来源（咖啡因是是一种非选择性腺苷受体拮抗剂,是广泛使用的促觉醒精神刺激剂）。这种有机化合物与睡眠压力息息相关，从早晨觉醒后便开始在大脑中积累。随着腺苷水平的升高，觉醒力下降，困倦感加强。而在睡眠状态下，大脑会开始清除自身的腺苷，从而有效地重制第二天的睡眠压力水平。在睡眠内稳态系统内，觉醒和睡眠这两种状态的“跷跷板”，会无间断的平衡自己。如果睡眠不足，就无法完全清除腺苷，会加重失眠的负面影响。研究发现，在连续17个小时不睡觉后，人的专注力受到损害，其警觉性水平将等同于0.05%的血液酒精浓度；在缺乏睡眠24个小时后，人体的状态就等同于醉驾水平（血液酒精浓度的0.1%），出现反应时间延长、运动控制力减弱，也会降低人的判断力、注意力、思考和记忆能力，还容易激发人的负面情绪如暴怒和敌意等状况。超过三成的致命车祸都涉及睡眠负债（内稳态系统的睡眠压力）问题。

熬夜与补觉或许可以调节睡眠压力问题，而通过专业的睡眠监测，睡眠日志等临床科学手段可以精准描绘出我们独特睡眠压力特点，并通过良好睡眠习惯的养成，持续保持觉醒或睡眠这两种状态的“跷跷板”的平衡将会帮助我们收获优质的睡眠，以及健康的生活与工作状态。

图2，理想情况下，昼夜节律和睡眠稳态，这两大系统协同引发睡意，是获取优质睡眠的关键所在

目前，睡眠稳态和睡眠节律的调控的研究主要可以分成两个“学派”：一个是从基因分子等入手，研究睡眠稳态的调控。另一个是从神经环路角度入手，研究不同脑区对睡眠觉醒的调控。

睡眠调控的神经机制非常复杂，近年来，得益于研究手段的进步，揭示了睡眠-觉醒行为的调控涉及大脑内多个不同脑区中特定种类神经元, 睡眠-觉醒其实是一个多脑区协同作用的结果，而非某一个特定脑区调控的结果。

其中基底前脑是关键的脑区之一，丘脑是掌管睡眠的重要部位，是人类最早发现影响睡眠的重要脑区。下丘脑外侧中有一组γ-氨基丁酸（GABA）能神经元细胞。该神经元细胞的激活和睡眠行为存在关联，其有调节睡眠-觉醒循环的功能，与睡眠时长、睡眠深度息息相关。研究人员还指出，在长时间清醒而积累困意的过程中，大脑基底前脑区的谷氨酸能神经元，也扮演了重要的角色。这些神经元既维持和促进了觉醒，又通过刺激腺苷释放导致了困意增加，从而形成从觉醒到睡眠的转换。

此外，除了神经元可以作用于睡眠过程，星形胶质细胞等神经支撑系统同样在视交叉上核（SCN）节律形成过程中起着不可忽视的作用，星形胶质细胞可以通过释放腺苷促进睡眠，并在睡眠期间，通过淋巴途径清洁大脑。

目前我们对于大多数睡眠障碍并没有特效疗法，一个主要的原因就是我们对大脑调控睡眠-觉醒机制的理解还不够透彻。比如，对睡眠的内稳态系统起到了调节作用的腺苷，虽然已知其和多个脑区有关，包括基底前脑、乳头结节核、下丘脑外侧核和伏隔核在内的许多脑区，但参与腺苷促睡眠作用的脑内完整神经回路仍不清楚。从这个角度上讲，研究“睡眠-觉醒是如何被调控的”这一问题。具有重要的临床意义和社会价值。