你可能不記得，但你昨晚至少醒來了 100 次。這些自發性覺醒每次持續不到 15 秒，大約每五分鐘發生一次，似乎並不影響你的休息程度。它們與從噩夢中醒來或你的伴侶輾轉反側無關。相反，它們似乎與某些內在的生物機制有關。
夜晚頻繁醒來可能透過提高早期人類在睡眠期間對周圍環境的感知，從而保護他們免受掠食者的侵害。以色列巴伊蘭大學的物理學家 Ronny Bartsch 說：“如果某人更頻繁地醒來，他們注意到動物的可能性就更高。當你醒來時，你更容易聽到聲音。在深度睡眠中，你完全與世隔絕。”
然而，睡眠科學家一直困惑於是什麼觸發了這些夜間中斷。在新的Science Advances論文中，Bartsch 提出了一個創新的假設，即自發性覺醒是由於大腦中一組特定神經元（恰如其分地命名為促醒神經元）的隨機電活動引起的。
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即使在你睡覺時，你的腦細胞也會持續以低水平的電活動嗡嗡作響，類似於收音機上的白噪聲。偶爾，這種電噪聲會達到一個閾值，觸發神經元的放電。新的論文表明，當促醒神經元中發生隨機放電時，人會短暫地驚醒。但這會被一組促睡眠神經元所抵消，這些神經元有助於人快速重新入睡。
神經元中的低水平電活動在較冷的溫度下會增加，而較溫暖的溫度會使其變平緩。因此，在炎熱的天氣中，自發性覺醒應該會減少。為了驗證這一理論，研究人員建立了計算機模型，模擬神經元噪聲在不同溫度下的行為方式，以及變化的電活動如何影響自發性覺醒。他們還測量了斑馬魚的睡眠，斑馬魚的晝夜節律與人類相似，但它們是外溫動物，這意味著它們的體溫受環境控制，而不是由內部過程控制。
研究人員比較了斑馬魚在四種不同水溫下的睡眠率：77、82（斑馬魚的理想溫度）、84 和 93 華氏度。總體而言，水越冷，斑馬魚醒來的頻率越高，保持清醒的時間也越長。來自斑馬魚的資料以及溫度、神經元噪聲和覺醒的模型完美匹配。“我認為他們的理論非常好，甚至可能是正確的，”哈佛醫學院睡眠醫學部的神經科學家、貝斯以色列女執事醫療中心神經內科主任 Clifford Saper 說，他沒有參與這項研究。“但他們所做的實驗並沒有驗證那個假設。”
斑馬魚實驗表明，魚在較冷的溫度下醒來的頻率更高，保持清醒的時間也更長，但並沒有揭示這些動物的神經元噪聲——或者人類的神經元噪聲。Bartsch 說，到目前為止，還沒有研究弄清楚如何測量睡眠動物的神經元噪聲。
溫暖的溫度導致夜間中斷減少的觀點，似乎也與傳統觀念（較冷的臥室有助於更好的睡眠）相悖。但是，因感到炎熱和不適而醒來與這些短暫的自發性覺醒是不同的。事實上，我們的身體非常擅長調節其核心大腦和體溫，因此外部幾度的差異不會改變神經元活動。相比之下，斑馬魚的溫度變化很大。Saper 說，正因為如此，斑馬魚“可能是我會用來試圖說明這一點的最後一種動物”。
Bartsch 強調，這項研究並非試圖對成人的體溫調節提出主張，但他表示，這可能對新生嬰兒有影響。“因為非常小的嬰兒比恆溫動物更像是變溫動物，所以他們在不同環境溫度下的易覺醒性可能與魚類相似。”
嬰兒不像成人那樣擅長調節自己的體溫，因此更容易受到環境變化的影響。（這就是為什麼早產兒必須放在保溫箱中。）因此，研究人員認為，新生兒可能更容易受到與熱相關的神經元噪聲波動的影響。
該理論可能對嬰兒睡眠具有重要意義。雖然自發性覺醒可能對父母造成干擾，但它們可能有助於挽救嬰兒的生命。嬰兒猝死綜合徵 (SIDS) 一直是出生後一個月到一歲兒童死亡的主要原因，但很大程度上仍然是一個謎。一種觀點認為，SIDS 是由呼吸停止引起的，通常是由於意外窒息。夜間醒來可以促使嬰兒移動或哭喊，從而幫助確保他們的呼吸道沒有被任何東西阻塞並且仍在呼吸。“我們再次提出了一個理論，即患有 SIDS 的嬰兒神經元噪聲較低，因此他們的覺醒程度也較低，”巴伊蘭大學的物理學家 Hila Dvir 說，他是該論文的合著者。“由於他們的覺醒程度較低，他們不太能免受任何缺氧事件（缺氧）的影響。”
然而，並非所有人都信服。“多年來，人們提出了各種解釋 SIDS 的想法，例如對它的一種單一解釋，但他們一直碰壁，因為它可能是一種複雜、異質的情況，”斯坦福大學睡眠科學與醫學中心的臨床教授 Rafael Pelayo 說。“神經元噪聲解釋了覺醒，這是一個很酷的想法。我只是認為他們在談到 SIDS 時有點跳躍了。情況肯定比這更復雜。”