文：張芳嘉（台灣大學獸醫學院院長、約睡台灣大學神經生物與認知科學研究中心主任、掉年的時台灣睡眠醫學學會常務監事）
Take Home Message
- 睡眠是麼們麼長眠上維持生存的必要生理狀態。然而，花這台灣慢性失眠症的間睡盛行率卻高達10.7％。
- 目前已有多個理論說明睡眠的約睡功能和重要性，例如幫助大腦皮質的掉年的時發展、強化記憶、麼們麼長眠上改善免疫功能等。花這
- 透過改變睡眠相關神經傳遞物質的間睡濃度，能調控我們進入睡眠各階段和清醒的約睡時間；而光線則會影響睡眠的節律。
近年來睡眠相關問題逐漸受到重視，掉年的時主要的麼們麼長眠上理由是深受睡眠障礙困擾的人愈來愈多。根據台灣醫學學會在2019年的花這調查，全台灣慢性失眠症（insomnia）的間睡盛行率約為10.7％，在美國甚至有高達一半以上的人抱怨過睡不著覺，至少有3000萬的美國成年人受到嚴重的長期失眠所苦。
另外，有超過1000萬名美國人患有睡眠呼吸中止症（sleep apnea），遺傳性睡眠疾病猝睡症（narcolepsy）病人的盛行率則約為1/2000，甚至許多人有睡眠障礙卻不自知。
其實，睡眠問題或睡眠障礙的情形通常伴隨年紀增加，並且與日夜節律紊亂、生活壓力增加有關。
為什麼我們需要睡覺？
睡眠是怎麼發生、又是如何調控的呢？睡眠的產生最主要由大腦－中樞神經系統控制，而周邊神經系統或周邊構造對於睡眠的影響則微乎其微。不能說沒有但相當少，主要的調控機制仍在大腦裡面。
睡眠幾乎占據我們一天1/3以上的時間，讀者可以思考人生總共花了多少時間在睡眠上。人一天大概需要至少8小時的睡眠，假如活了60歲，總共有20年在睡覺。試想，20年的時間可以做多少事情，為什麼我們要花這麼長的時間在一個看似沒有作用的睡眠行為上？
事實上，睡眠一定有它的功能，但是為什麼需要睡眠？睡眠的功能是什麼？目前有許多研究睡眠的學者提出關於睡眠功能的假說和驗證，不過都如瞎子摸象一般。研究發現的都是睡眠的部分功能，無法完全得知睡眠真正完整的功能。
若要研究睡眠，就必須定義什麼是睡眠。睡眠的原始定義是：「一種可逆的行為狀態，在睡眠時感官脫離對於環境的刺激，且反應變得遲鈍。」這是從行為學上定義的睡眠行為。不過目前已經知道這種定義不太正確，雖然我們在睡覺時傳到中樞系統的外在感覺刺激確實減少了，但這些感覺刺激還是可以傳送到我們大腦中，只是會因為被抑制而減少。
而睡眠也並不單只是一種行為，它其實是一種基本的生理需求，跟人們會口渴、飢餓一樣，屬於生物體維持生存及生命必須的生理狀態。讀者應該有這樣的經驗：當前一晚熬夜後，隔天就有很強的驅動力量驅使我們補眠，這是無法抗拒的。如果將一隻大白鼠完全的睡眠剝奪，將會造成這隻老鼠死亡，代表著睡眠是生存中一項非常重要、不可或缺的行為，也是維持生存的必要生理狀態。
睡著時發生了什麼事？睡眠各階段的生理狀態
睡眠主要可以分成兩種不同的類型，第一種稱作「快速動眼期睡眠」（rapid eye movement sleep, REM sleep），另一個階段則是「非快速動眼期睡眠」（non-rapid eye movement sleep, NREM sleep）。非快速動眼期睡眠由淺層睡眠到深層睡眠分別為N1、N2、N3階段，其中深層睡眠N3階段也被稱為慢波睡眠（slow wave sleep）。
睡眠結構主要如圖一所示，正常人從清醒階段進入睡眠，一定是進到非快速動眼期睡眠的N1階段，不會直接進入快速動眼期睡眠，否則就是猝睡症。N1階段是在醒睡之間的階段，也就是似醒似睡之間，在這個階段最容易被喚醒。N1階段所占比例大約只有整體睡眠的2～5％，而在失眠病患身上可以觀察到N1的比例顯著增加，代表失眠病患被喚醒的機率增加。
N1階段維持約1～5分鐘後，接著進入N2階段，N2占整體睡眠的比例最多，大約是45～60％，所以此階段又被稱為基礎睡眠（baseline of sleep）。之後就進入深層睡眠的N3階段，在此階段的睡眠難以被喚醒，維持約15～30分鐘後就會回復到N2階段，接著進入快速動眼期睡眠，形成一個睡眠週期（sleep cycle）。
每一個睡眠週期大約90分鐘，整個8小時的睡眠大約會歷經4～6個週期，前2個週期（大約剛入眠的前3個小時）會進入到N3階段，而後面幾個週期主要是由N2以及快速動眼期睡眠構成，兩者的比例會在清晨時段增加。從睡眠中清醒則可以由N2階段或是快速動眼期睡眠醒來。
Photo Credit: 科學月刊人體在各睡眠階段呈現出的生理現象皆不相同，如圖二所示，在清醒階段主要呈現非同步化的腦波（desynchronized electroencephalograms,EEGs），由高頻率、低震幅的α波（8～13赫茲，Hz）及β波（13～30Hz）主導，此時的呼吸速率、心跳、血壓等生理數值都較高，肌肉張力較大。睡眠N1的腦波是由頻率較慢一點的θ波（4～7Hz）及α波組成，在這個階段的腦波頻率、呼吸速率、心跳、血壓、肌肉張力都會隨著睡眠深度的增加而逐漸減低。
進入N2階段時，腦波及生理數值的變化與N1階段類似，但在N2腦波會出現13Hz的睡眠紡錘波（sleep spindle）及1～2Hz的K複成波（K-complex），目前已知睡眠紡錘波與記憶固化（memory consolidation）及記憶活化（memory reactivation）有關。
在N3的慢波睡眠中會呈現同步化的腦波（synchronized EEGs），主要是由低頻率、高震幅的δ波（0.5～4Hz）主導，腦波頻率、呼吸速率、心跳、血壓、肌肉張力都降到最低，但是肌肉張力仍然存在。
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