我们总是简单地理解成人的精神头就跟手机电量一样，醒着的时候就掉电，睡着了就充电。但如果你用这个理论，就没办法解释题目里的问题：为什么很困的时候你熬过去，突然就不困了呢？
所以手机电量这个单一思路是不能解释的。现实中，犯困和清醒这件事情，其实更像是一场拔河比赛。
然后我们来欢迎比赛双方入场，分别是左侧的睡眠压力系统 Process S，和右侧的昼夜节律系统 Process C。[1]
先看左边。
Process S 其实比较符合我们简单理解的充电理论，就是早晨刚睡醒的时候，睡眠压力比较低。随着清醒时间越来越长，它会不断累积，等真正睡着以后再逐渐下降。
但这个充电理论没办法解释为啥你中午困的不行，结果熬过去以后反而不困了。
其中一个大问题是，睡眠压力背后的生物学机制现在还没有完全搞清楚。
目前腺苷是其中研究得比较多的一部分。人在持续清醒过程中，脑内腺苷信号会发生变化，并通过腺苷受体促进睡意。咖啡因之所以能提神，其中一个重要机制就是占住这些受体，让腺苷暂时没那么容易发挥作用。
注意，是暂时没那么容易发挥作用。咖啡因并不是真的给大脑充电了，喝咖啡本质上更接近把困意信号给压下去了，一旦代谢掉这个信号就又跳回来了。
这时候我们就要介绍另一位重磅选手，昼夜节律 Process C了。Process C 和你今天已经醒了多久关系没什么直接关系，它只看一张表来工作。
什么表呢？时间表。
对，所以它更多的被称之为，昼夜节律。
人体的核心生物钟位于下丘脑的视交叉上核，也就是 SCN。光照每天不断给它校准时间，它再通过一系列神经和内分泌信号，让整个身体知道现在应该偏向活动，还是偏向休息。
而这个系统最有意思的地方就在于，它维持清醒的力量并不是从早到晚一路下降的。
很多人在下午两三点本来就存在一个比较明显的低谷。
睡眠研究里把这个现象叫 post-lunch dip，也就是午后低谷。我相信山西人对这个有最直观的认知。
当然中午犯困并不全是因为吃饭，实验发现，即使不给人吃午饭，甚至不让他们知道现在几点，下午仍然会出现一轮睡意增加和注意力下降。[2]
也就是说，下午两三点犯困，本来就是人类一天节律的一部分。
所以这时候，我们来把双方选手的情况综合到一起看，就能解释题目里的问题了。
到了下午两三点，左边的 Process S 已经积累了大半天，睡眠压力不低；与此同时，右边 Process C 给你的清醒支持恰好又处在一天中的一个相对低谷。
结果就是左边突然占了上风。
于是你开始打哈欠，眼皮越来越沉，困的不行。
但如果这个时候你没有睡，你继续靠着极大的毅力撑下去，这时候，Process S还在继续发力，睡眠压力仍在累加，但是，我说但是啊朋友们，昼夜节律，也就是Process C发力了。
有一个神奇的现象，人一天中昼夜节律提供的清醒力量会在接近晚上的时候变得非常强。
1994年，Dijk 和 Czeisler 用强制去同步实验把睡眠压力和昼夜节律的作用尽量分开研究，发现人类的昼夜节律性清醒驱动力会在生物学夜晚开始前达到很高的水平。[3]
睡眠研究甚至把傍晚这一小段特别不容易睡着的时间叫做 wake maintenance zone，也就是清醒维持区。更早的研究还有一个非常形象的名字：forbidden zone for sleep，睡眠禁区。[4]
虽然我不理解，我大脑也不理解，但我们的昼夜节律系统就是这么干的，明明你已经醒了一天，睡眠压力极大，但生物钟就让你在这个时间努力的清醒。
那到底是什么东西让你清醒的呢？有一个很重要的成员，就是食欲素。
食欲素英文叫 orexin，也叫 hypocretin。名字听起来特别像是管吃饭的，但它现在更著名的功能之一其实是帮助大脑维持稳定清醒。
产生食欲素的神经元数量并不算多，主要分布在下丘脑，却会把轴突伸到很多负责觉醒的脑区，包括使用去甲肾上腺素的蓝斑、使用组胺的结节乳头体核，以及基底前脑等区域。[5]
所以它并不是自己一个人负责让你清醒，而更像是清醒这一队里负责把大家组织起来一起发力的。
食欲素到底有多重要，从1型发作性睡病身上就能看得很清楚。患者脑内产生食欲素的神经元大量丢失后，最直接的后果就是维持清醒的能力明显下降，白天会出现难以控制的嗜睡。
而食欲素最有意思的地方，是它恰好和我们前面讲的这场拔河联系上了。
2003年，Stanford 的 Jamie Zeitzer、Emmanuel Mignot 等人连续检测松鼠猴脑脊液里的 hypocretin-1。松鼠猴和我们一样属于昼行性灵长类，主要在白天保持连续清醒。[6]
结果研究人员发现，食欲素水平并不是早晨最高。
恰恰相反，它在白天逐渐升高，在一天清醒期最后大约三分之一的时间达到最高水平，也就是快到傍晚的时候。
Zeitzer 等人当时就在论文里提出，食欲素很可能参与了昼夜节律清醒信号的表达，在白天后半段对抗越来越大的睡眠压力，从而帮助灵长类把清醒维持成一整个连续的白天。
所以最后给你的答案就是，早晨刚起床，Process S 很弱，所以很容易保持清醒。
到了下午两三点，Process S 已经积累了不少，而 Process C 又刚好出现一个相对低谷，两边一叠加，于是产生了那阵特别明显的午后困意。
如果这时候睡个午觉，Process S 会下降一点。
但如果没睡，Process S 会继续增加，只不过再往后到了傍晚，Process C 开始明显加强，包括食欲素在内的觉醒系统帮助右边重新占据优势，于是你会觉得自己把困意熬过去了。
但有一点要记得，你欠下的觉并没有消失，只是被更强的清醒信号压住了。
在接下来呢？到晚上的时候，Process C的清醒力量下降，褪黑素上升，然后加上攒了一整天的Process S ，这个拔河比赛就彻底结束了。
所以大家的犯困周期，就是拔河比赛的互有胜负的结果。
但如果两个拔河选手任何一个除了问题，我们就会出现睡不醒和睡不着的毛病了……
顺便一提，我今年也压了食欲素orexin拿诺奖呢，期待一下吧。
参考
- ^Borbély AA. The two-process model of sleep regulation: Beginnings and outlook. Journal of Sleep Research. 2022;31.
- ^Monk TH. The post-lunch dip in performance. Clinics in Sports Medicine. 2005;24.
- ^Dijk DJ, Czeisler CA. Paradoxical timing of the circadian rhythm of sleep propensity serves to consolidate sleep and wakefulness in humans. Neuroscience Letters. 1994;166:63-68.
- ^Lavie P. Ultrashort sleep-waking schedule. III. Gates and forbidden zones for sleep. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 1986;63:414-425.
- ^Scammell TE, Arrigoni E, Lipton JO. Neural circuitry of wakefulness and sleep. Neuron. 2017;93:747-765.
- ^Zeitzer JM, Buckmaster CL, Parker KJ, Hauck CM, Lyons DM, Mignot E. Circadian and homeostatic regulation of hypocretin in a primate model: implications for the consolidation of wakefulness. Journal of Neuroscience. 2003;23:3555-3560.
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