睡眠 Sleep
生物為什麼要睡覺
地球上壽命超過天的物種，身體都受所謂的生理時鐘（circadian rhythm）在運作。大腦有個主時鐘，在24小時內會把近日節律的訊號傳遞到全身。
早在1729年，法國科學家德梅洪發現放進密閉黑暗的箱子，含羞草仍然會隨著24小時的日夜週期開合伸展葉子，最早證實了生物自己可以遵守時間，而不是個只聽命於陽光的奴隸。
我們大腦的主時鐘位於視交叉上核（SCN），因為光從眼睛進入後，沿著視神經會先在這裡交匯採樣。它是全身生影時鐘樂團的總指揮，調控包括了你什麼時候想睡和醒來、警覺程度、核心體溫等機能，日復一日。
Circadian biology的清醒驅力 vs Adenosine系統的睡眠驅力，各自獨立運作。
睡著後，外在各種感覺匯集到視丘（thalamus）後就不再前進了。
能量保存與恢復理論（energy conservation & restoration theory），都在解釋睡眠對生存和繁衍的重要性。
睡覺的時候在幹嘛
生物會利用睡眠，讓全身代謝率降低，讓細胞能夠修復，並且儲備醒來後活動的能量。尤其是大腦，不僅是清理修復、也包括了重組和學習。
睡眠初期比例較高的深度NREM睡眠，是在淘汰清除不需要的神經連結。相對的，後半夜的REM睡眠，則有加強連結的功能。這個優美來回的過程，可以妥善管理大腦有限的儲存空間，清除不需要的資料。
大腦活化區域的擺盪
- NREM → REM：從以代謝恢復為主的狀態（低頻腦波活動）轉向高頻的夢境生成與情緒加工。
- REM → NREM：大腦逐漸恢復到低能耗的深睡模式。
每個 NREM-REM週期 約為 90分鐘，一晚會重複約4~6次，隨著睡眠進程，REM期逐漸增長。這種交替過程是為了兼顧大腦的物理修復（NREM）和心理整合（REM），使整體睡眠達到恢復和平衡的目的。
NREM（N1, N2, N3）：皮質（PFC）、丘腦等低活性，高階認知功能與外界感官輸入的抑制，使大腦進入休息。海馬體（Hippocampus）和新皮質（Neocortex）雖然活性低，但此時進行與記憶的鞏固過程有間歇性同步化（睡眠紡錘波的出現）。腦波活動變慢（特別是深層的慢波睡眠），減少外界刺激，專注於修復身體和鞏固記憶。
清理大腦代謝廢物
- 睡眠期間，腦脊髓液流速增加，清除白天活動中累積的代謝廢物（如 β-類澱粉蛋白，這些與阿茲海默症相關）。
- 這一過程稱為「腦淋巴系統活動」，像是給大腦進行大掃除。
膠淋巴系統（glymphatic system），由大腦膠細胞（glia）組成，這支團隊在白天也會活動，但只有在睡眠時才是最高效能工作的時候。隨著睡眠深度NREM的慢波，排除廢物的效率可以提高十倍到二十倍，透過浸泡整顆腦在腦脊髓液，膠淋巴系統才得以完成大腦淨化的工作。
在非快速動眼期，腦中膠細胞會縮小體積達60％，使得神經元周遭空間變大，讓腦脊髓液可以有效沖刷垃圾。感謝這支清潔小隊，我們得以在一覺醒來得以清明。
大腦重置
- 神經元在睡眠時減少活動，恢復敏感性，避免因持續興奮而耗損能量或導致功能下降（稱為「突觸重塑」）。
REM：邊緣系統（如杏仁核、海馬體）、視覺皮質，活性顯著提高，與情緒處理和記憶整合有關，視覺內容讓夢境更生動。
- NREM睡眠：將短期記憶從海馬體傳送到新皮質，幫助形成長期記憶。
- REM睡眠：將情緒性記憶與白天經驗重新排列，整合成更全面的知識基礎。
slow wave synchronized rhythmic active inactive
腦細胞是真的隨著slow wave漲縮 腦脊髓液將細胞廢物沖刷帶走
slow wave sleep is anit-anxiety drug
if you sleep deprived, brain would be like forget about REM, let's just focus on the slow wave sleep, unless you are high anxiety individual
REM 越來越長 20~25% of the night 大腦的活動跟awake很像 尤其時情緒腦 最大的差別是PFC在白天是active但REM是take a break
REM 時情緒腦會進行 emotional processing, amygdala參與其中，這時PFC 白天的wise friend休息 容易失控 這也是為何panic attack容易發生在此時期 半夜1點到4點
less slow wave sleep more anxiety, more anxiety less slow wave sleep, due to increase cortisol and HPA activity
只有鳥類、哺乳類等演化較晚出現的物種，擁有發展完全的快速動眼期，顯示作夢是較新的功能，支援非快速動眼睡眠較弱的部分。
進入快速動眼，腦幹會發出訊號讓全身肌肉鬆弛，肌肉張力最低。防止你把夢中的經歷表現出來，水中的哺乳類動物沒有快速動眼期。
睡眠記憶法是真的
記憶力與較淺的非快速動眼第二期有關，特別是其中的睡眠紡錘波。如果在小睡時有越多的睡眠紡錘波，醒來後學習能力的恢復也越好。代表學習能力的補充程度。這個脈衝波在海馬迴（短期記憶體RAM）和皮質（長期記憶大型硬碟）之間來回。讓學習者行來，海馬迴才能夠再次容納新資訊。
年長者的睡眠紡錘波減少程度大約40％。非快速動眼的睡眠紡錘波密度，在睡眠後其的早晨階段特別豐富，夾在兩次較長的快速動眼之間。所以睡的飽考的好事絕對的，熬夜唸書的學生QQ
睡眠紡錘波和慢波並非獨立運作，而是有緊密的互動。在深層睡眠中，慢波的下降相位（down-phase）會誘發睡眠紡錘波的生成，形成所謂的 慢波-紡錘波複合活動 (Slow Wave-Spindle Coupling)。
慢波提供記憶鞏固所需的大腦環境，促進訊號傳遞；而 紡錘波 則負責具體的訊息處理和傳遞。因此，這兩種腦波的協同作用對於將短期記憶轉移至長期記憶的過程極為重要。
睡眠週期分成非快速動眼期跟快速動眼期
在非快速動眼期（nREM sleep） 海馬迴會向新皮質（neocortex）發送訊號 這有助於將白天發生所學的記憶穩固 也就是所謂的"consolidation"
所以為什麼睡眠充足的學生 統計上明顯成績更好（花一樣的時間讀書）。
而快速動眼期（REM sleep）是藍班核整天唯一關閉的時期
因為海馬迴已經將重要的資料存檔成長期記憶 （long-term memory, 想成Hard-drive）大腦會趁藍班核關閉時期把暫存記憶體（novelty encoding pathway, 想成RAM）清空 幫助大腦隔天繼續學習新事物。
海馬迴跟藍班核在睡眠週期 會共同去影響突觸的強化或削弱（所謂的突觸可塑性 Synaptic Plasticity） 完成記憶的儲存和精細調整。
作夢
當腦無法再創傷事件發生後的第一晚把情緒和記憶分離，反覆夢魘，定二次失敗，PTSD，NE在睡眠時
佛洛伊德 日間遺失 研究顯示可預測的日間訊號：情緒，白天的情緒主題或情緒關注焦點，35～55％出現在夜間作的夢。是的，夢有功能！
你沒有忘掉事件，但已經卸掉其中的情緒負荷一大半。
強烈情緒連結的人事物 容易出現在我們的夢中
是因為大腦有一個叫做Locus coeruleus的地方 藍班核
透過分泌正腎上腺素（norepinephrine）
白天引導我們的注意力 強化記憶連結
晚上則負責睡眠時的記憶調節
作夢發生在快速動眼期 REM sleep
藍班核在快速動眼期是一整天唯一關閉的時期
所以在睡夢中 白天的記憶跟情緒腦的連結會被調和減弱
你只需要保有這個情節記憶 但不需要保留這麼強的情緒連結
這可以幫助大腦長期的運作效能
這也是為何 充足有品質的睡眠 對小朋友消除阿撒不魯的經驗很重要
如果小孩在睡前太亢奮 抑或晚上睡的不安穩 晚上快速動眼期 藍班核沒有正常關閉（持續分泌正腎上腺素）就沒辦法達成有效的情緒調和 甚至還會頻繁做惡夢嚇醒
那如果是創傷經歷（PTSD） 也會使藍班核在REM sleep保持開啟 長期影響大腦的恢復
所有有大腦的動物 都有藍班核這個構造 作夢在演化上一直是一個保護機制
睡眠週期分成非快速動眼期跟快速動眼期
在非快速動眼期（nREM sleep） 海馬迴會向新皮質（neocortex）發送訊號 這有助於將白天發生所學的記憶穩固 也就是所謂的"consolidation"
所以為什麼睡眠充足的學生 統計上明顯成績更好（花一樣的時間讀書）。
而快速動眼期（REM sleep）是藍班核整天唯一關閉的時期
因為海馬迴已經將重要的資料存檔成長期記憶 （long-term memory, 想成Hard-drive）大腦會趁藍班核關閉時期把暫存記憶體（novelty encoding pathway, 想成RAM）清空 幫助大腦隔天繼續學習新事物。
海馬迴跟藍班核在睡眠週期 會共同去影響突觸的強化或削弱（所謂的突觸可塑性 Synaptic Plasticity） 完成記憶的儲存和精細調整。
睡覺的需求
When Sleep Deprivation Becomes an Epidemic
by Matthew Walker（睡眠大神）
不同年紀的睡眠需求量不同
睡眠需求隨年齡變化：
- 新生兒每天需要 14-17 小時的睡眠。
- 青少年需要 8-10 小時。
- 成年人一般需要 7-9 小時。
- 老年人仍需要 7-8 小時，但深睡眠的時間可能減少。
兒童睡的多 成績好
快速動眼睡眠在生命佔比最高的時期，也是腦部努力建構網絡的時期，Synaptogenesis突觸新生，
睡眠看似浪費時間，但它的演化目的和功能揭示了其不可或缺的生存價值。良好的睡眠習慣不僅提升身心健康，也能延緩衰老、提高生命質量。
早上起床後，是否睡回籠覺，是否需要依賴咖啡因才能讓大腦在中午前正常運作。
中老年後睡眠質與量都衰退
中老年後睡眠質與量的衰退 是自然老化過程的一部分，對健康與大腦功能有顯著影響。研究顯示，隨著年齡增長，深層慢波睡眠（slow-wave sleep） 的比例逐漸下降。到了60歲以上，中老年人的深層睡眠時間僅約為年輕時期的50-60%，甚至更低，這導致大腦在夜間的修復和代謝廢物清除效率大幅減弱。深沉睡眠的減少直接影響腦內β-類澱粉蛋白（β-amyloid）和tau蛋白的清除，而這些代謝廢物的堆積是阿茲海默症等神經退行性疾病的重要風險因素。
另外，隨著年齡增長，松果體（pineal gland） 的退化會導致褪黑激素（melatonin） 的分泌顯著減少，減幅可達50%以上。褪黑激素是調節生理時鐘的重要激素，其減少會導致入睡困難和生理節律紊亂，使中老年人更容易經歷夜間覺醒和睡眠片段化。這些變化加劇了睡眠效率的下降，並可能引發日間嗜睡、疲憊和認知功能下降。
需要注意的是，儘管中老年人的深層睡眠和褪黑激素分泌減少，他們對睡眠的需求量並未因此降低。充足且高品質的睡眠對維持記憶鞏固、情緒穩定和神經健康至關重要。因此，年長者應重視睡眠健康，將睡眠質量的衰退視為老化過程中需要密切關注的問題，以減少對日常生活與健康的長期影響。
睡不好的可怕
一晚4個小時的睡眠 就會減少身體正常的免疫功能（NK cell number）提升癌症風險
這篇研究探討了「睡眠剝奪」如何加劇小膠質細胞的反應性並增加阿茲海默症相關的β-澱粉樣蛋白（Aβ）沉積。研究顯示，小膠質細胞在睡眠剝奪後反應性增加，並與Aβ沉積有直接關聯，這一過程是依賴於TREM2基因的作用。
圖A展示了在睡眠剝奪（SD）組別中小膠質細胞的活化情況，相較於對照組（Ctl），睡眠剝奪會增加小膠質細胞的反應，顯示出更多的活化區域（紅色）。圖B則展示了SD組別的小膠質細胞內X34染色區域顯著增加，這與Aβ沉積有關。
圖C展示了實驗流程：小鼠從2.5月齡起進行睡眠剝奪處理，並於4月齡注射Aβ488纖維，持續兩天後再進行腦組織分析。圖D和圖E則展示了Aβ纖維的顯微影像，顯示其纖維結構的特徵。
此研究表明，睡眠不足可能通過增加腦部炎症和Aβ沉積來增加阿茲海默症的風險。
研究發現，睡眠不足時，杏仁核的活性可能增加高達 60%
睡眠不足會讓大腦的情緒調節系統失衡，導致情緒在極端間擺盪。這是因為情緒處理中心 杏仁核 過度活化，對刺激反應放大，而負責理性控制的 前額葉皮質 功能減弱，無法有效抑制情緒反應。此外，睡眠不足還影響神經遞質和壓力荷爾蒙的平衡，加劇情緒不穩。充足睡眠是恢復情緒穩定的關鍵。
睡眠不足不僅影響精神和情緒，還對基因體的穩定性造成顯著影響。研究顯示，長期睡眠不足會導致 DNA損傷累積 和 修復能力下降，特別是在細胞分裂活躍的組織中。此外，睡眠不足會促使氧化壓力增加，加速染色體端粒縮短，進一步損害細胞壽命與再生能力。這些變化可能提高罹患慢性疾病與癌症的風險，顯示充足睡眠對維持基因體穩定的至關重要性。
時差
時差（Jet Lag） 是快速跨越多個時區後，生理時鐘（circadian rhythm）與目的地時間不一致所導致的現象，可能引發疲憊、失眠、腸胃不適及注意力不集中等問題。調整時差需要利用多種生理系統的互相作用，逐漸適應新時區。
首先，逐漸調整睡眠時間（gradual adjustment of sleep schedule）是核心策略之一。在出發前幾天，根據目的地時間，每天提前或延後15~30分鐘的睡眠和起床時間，避免突然的節律改變對身體造成負擔。進食窗口（meal timing） 也是影響生理時鐘的重要因素，根據目的地時間調整用餐時間，例如模擬當地的早餐與晚餐時間，有助於腸胃與整體節律同步。
白天的社交活動（daytime social interaction） 同樣能幫助身體適應新時區。社交刺激是一種非光線的時間訊號（zeitgeber），尤其在白天參與戶外或群體活動，可以加速大腦時鐘的調整。運動時間（exercise timing） 也應配合當地節律進行，白天進行適度的有氧運動（如散步或慢跑）能提高清醒驅力，避免夜間運動因交感神經過度活化影響入睡。
此外，光線暴露（light exposure） 是調整時差最強的工具。在早晨多接觸自然光有助於向西旅行時的適應，而晚上避免藍光則能幫助向東旅行時的節律調整。必要時，可以使用低劑量褪黑激素（melatonin） 幫助夜間睡眠，尤其在向東跨越多個時區時效果顯著。
根據科學研究，一般建議每天調整1~2小時的時差（adjust 1-2 hours per day）較為理想，避免過於激烈的變化導致更嚴重的不適。透過睡眠、進食、社交、運動與光線暴露等多重方法協同作用，可以更高效地讓生理時鐘與當地時間同步，減少時差對身體的負面影響。
研究顯示，頻繁經歷時差或跨時區旅行對大腦和身體健康有顯著影響，尤其是對涉及學習與記憶的腦區（如海馬迴，hippocampus）造成損傷。反覆的生理時鐘（circadian rhythm）紊亂可能導致腦細胞實質性萎縮，使短期記憶和認知功能明顯受損。這是因為大腦需要穩定的睡眠和生理節律來支持神經元的修復和突觸的重塑，而時差紊亂打亂了這一過程，長期影響記憶和學習能力。
除了對腦部的影響，頻繁跨時區旅行者還有更高的健康風險。研究指出，這群人患癌症、糖尿病和其他代謝性疾病的機率顯著升高。這可能與長期的生理時鐘紊亂導致的慢性炎症反應（chronic inflammation）、胰島素敏感性降低以及免疫系統功能下降有關。
因此，長期需要跨時區工作的職業（如機組人員、商務旅行者）應格外重視健康管理。除了採用科學方法減輕時差影響（如調整光線暴露、飲食和運動時間），還需定期進行健康檢查，監測代謝和免疫指標，以降低長期健康風險。
怎麼樣提升睡眠品質
退黑激素可以幫忙調時差，但研究顯示，規律服用退黑激素睡面品質凡而不好。
咖啡因半衰期6個小時，肝臟p450 1A2酵素代謝，遺傳、藥物、年齡，都會影響人對咖啡因的敏感度。
caffeine crash，adenosine腺苷仍然持續增加，受器被咖啡因佔據，肝臟消除後，反彈
這張圖顯示了不同含咖啡因飲料對睡眠時間的影響，根據攝取時間的不同可能會縮短總睡眠時間：
- 黑茶（47毫克）：幾乎不影響睡眠時間，即使接近睡前飲用也相對安全。
- 咖啡（107毫克）：需在睡前至少 8.8 小時前（下午1:12前）飲用，否則會影響睡眠時間。
- 運動前補充劑（217.5毫克）：需在睡前至少 13.2 小時前（上午8:50前）飲用，以避免顯著影響睡眠。
酒精對睡眠的影響看似有助於入睡，但實際上會顯著降低睡眠品質。酒精是一種中樞神經系統的抑制劑，能幫助人快速入睡，但這種效果是短暫的，隨著酒精在體內代謝，其影響會反轉，導致睡眠分段或早醒的情況。研究顯示，酒精最顯著的影響是抑制快速動眼期（REM） 的睡眠，特別是在睡眠的前半段。
長期飲酒對睡眠週期的干擾，可能導致慢性疲勞、免疫力下降以及更高的情緒障礙風險。因此，雖然酒精看似能短暫幫助入睡，但從健康角度來看，它對整體睡眠結構的負面影響遠超其助眠效果。
自然深度睡眠幫助固定腦中新獲得的記憶，加強突觸間的連結程度，以形成記憶迴路。但長期使用stilnox，引發的睡眠，無法得到相同的鞏固效果，甚至學習時腦細胞連結弱化了50％。服用stilnox睡眠無法加深記憶，學習能力也變慢。
服用安眠藥，有較高的死亡率。
Daniel F. Kripke, M.D.
Daniel F Kripke
睡眠衛生（Sleep Hygiene）
睡眠衛生是促進健康睡眠的重要原則，以下是基於科學角度對各項建議的說明：
- 白天日照暴露（Daytime Sunlight Exposure）
日間接觸足夠的自然光有助於調整生理時鐘（circadian rhythm），並增強夜間對螢幕藍光的耐受性，減少其對睡眠的干擾。 - 運動（Exercise）
運動是最簡單也最有效提升睡眠的方式。一天內任何時間的運動都對睡眠有益，但一般太靠近就寢時間避免劇烈運動（exercise above 1 hour before sleep），以避免運動後的交感神經活性干擾入睡。 - 避免下午咖啡因與小睡（Avoid Naps and Caffeine after 2PM）
下午2點後飲用咖啡或小睡可能導致夜間入睡困難，因為咖啡因抑制腺苷（adenosine）的作用，而小睡可能減少晚間的睡意驅力（sleep drive）。 - 無壓力時間窗（Stress-Free Window）
晚上避免壓力源（avoid cortisol elevation after 6PM）有助於降低皮質醇（cortisol）水平，為身體進入睡眠模式做準備。 - 藍光減少（Blue Light Break）
睡前一小時避免螢幕使用（1 hour before sleep for melatonin rise），以促進褪黑激素（melatonin）的自然分泌，幫助入睡。 - 睡前放鬆習慣（Wind Down Routine）
建立一套讓身心平靜的睡前儀式（enter sleep as calm as possible），例如冥想、閱讀或泡澡，有助於從忙碌中過渡到放鬆狀態。 - 睡前少量飲水（Sipping Before Sleep）
睡前適量飲水有助於減少夜間頻尿（decrease nocturnal urgency），但避免過量以免干擾睡眠連續性。 - 固定就寢時間（Consistent Bedtime）
保持固定的睡覺時間（circadian biology, first two cycle once missed, it's gone）有助於穩定生理時鐘，尤其前兩個深睡眠週期對身體修復尤為重要，一旦錯過無法補回。 - 睡眠環境控制（Environment Control）
創造理想的睡眠環境（dark, cool, quiet, bedding），包括確保臥室黑暗、涼爽、安靜，以及使用舒適的寢具，能有效提高睡眠品質。 - 半夜避免看時間（Avoid Time Checking at Midnight Awake）
若半夜醒來，避免查看時間（avoid time checking at midnight awake），因為這可能增加焦慮感，影響再次入睡的能力。
透過遵守這些睡眠衛生原則，我們可以更好地支持生理時鐘的運作，進一步提高睡眠質量與身心健康。
“The best bridge between despair and hope is a good night’s sleep.”
– E. Joseph Cossman