Science最新研究：午睡可重启大脑，攻打山西最佳时间是中午？|山西省|电刺激|皮层|神经元

你的朋友里有没有山西人呢，在山西，午睡不仅仅是一种习惯，更是一种文化。无论是上班族还是学生，午休时间都是雷打不动的。公司普遍有午休文化，甚至有些公司还会专门配备午休房。

近日，顶刊Science发表的最新研究给出了答案。研究人员通过在猕猴大脑中进行多电极记录实验，观察视觉皮层和背外侧前额皮层在睡眠前后的神经活动变化。仅30分钟的短时间睡眠就能使大脑皮层的神经活动去同步化，提升了信息编码能力，从而改善了认知表现。并且，这一过程可以通过低频电刺激模拟，其原理是睡眠促使大脑局部突触连接重新调整，形成非对称性抑制机制，从而帮助大脑“重启”，优化信息处理。

Science午睡研究：来自猕猴的真相

其实关于午睡既往研究不少，但局限性比较明显，之前的人类研究靠脑电图和功能磁共振成像观察大脑活动，分辨率不够高，看不清单个神经元或神经网络层面细微变化。而且针对小型哺乳动物研究大多停留在睡眠后记忆再激活层面，很少探究睡眠对行为表现的直接影响。

本次则是通过在猕猴大脑中装多电极记录设备，追踪视觉皮层、背外侧前额皮层中 4422 个神经元活动，观察其在睡眠前、中、后动态变化，重点探究短时睡眠（30 分钟）对大脑信息处理和编码能力的影响。

实验设置睡觉组和不睡觉组，前者是猕猴先完成视觉定向任务，再睡 30 分钟，然后再次测试任务表现。不睡觉组的猕猴先完成任务，然后在暗室里静坐 30 分钟，再测一次表现。

监测手段上采样用多导睡眠图（PSG）监测睡眠特征（脑电图 EEG、眼动图 EOG、肌电图 EMG）确保猕猴达到非快速眼动睡眠（NREM）1 和 2 期，还通过深度神经网络分析猕猴面部视频（闭眼、下颌放松等特征）区分 “睡眠” 和 “清醒” 状态。

实验结果显示在任务表现方面，睡过觉的猕猴任务完成表现更好，总体表现提高，辨别小角度旋转（5° 到 20°）图片时，睡眠后的表现优于睡眠前，未睡觉的对照组无类似改善，表明睡眠对感知任务优化作用体现在复杂或具挑战性情境中。

猕猴睡眠期间大脑 “慢波活动”（δ 波）越活跃，醒来后任物表现越好（相关系数高达 0.72，P =0.0009），提示其在记忆巩固和感知能力提升中起关键作用。且睡眠前后猕猴的瞳孔大小、伽马波功率等反映清醒程度和注意力的指标未变，说明是睡眠让大脑 “后台升级” 导致任务表现变好。

大脑活动模式方面，清醒时大脑以处理信息为主，伽马波（30 - 80Hz）功率显著提升，δ 波（0.5 - 4Hz）功率较低。

睡眠时切换到 “修复模式”，以低频活动为主，δ 波功率增加了 125.2%（P <0.001），进入同步休整状态利于记忆巩固和信息整理。且 δ 波的增强和神经元群体同步性指数（PSI）的提升紧密相关（相关系数 r = 0.74，P = 0.007），如在视觉相关的 V4 区域，睡眠期间 PSI 显著高于清醒任务期（P <0.001）。
睡眠后执行任务时神经元群体同步性比睡眠前低（“去同步化”），在视觉皮层（V1 和 V4）和前额叶区域（dlPFC）等区域的 PSI 显著下降，未睡觉的猕猴任务前后 PSI 几乎无变化，表明睡眠后的 PSI 下降是独特效应，可让大脑更灵活分工合作。

睡眠还降低大脑不同区域之间的 PSI 相关性（P <0.01），全局去同步化让大脑在任务中更具灵活性，同时局部区域完成高效 “同步”（如记忆巩固），最终睡眠提升了对任务刺激的解码能力（P <0.001），且在不同脑区效果一致（P = 0.31）。

低频电刺激模拟睡眠实验

为了更好地理解睡眠对大脑的影响，我们可以把大脑比作一台复杂的机器，它需要定期的“重启”来提高工作效率。

研究发现，睡眠中的低频同步活动，尤其是δ波（大约4Hz），在大脑的自我调整和优化中扮演了重要角色。这个过程不仅帮助神经元重新同步，提高信息处理效率，还能让大脑更加灵活地应对后续的任务表现。这就像是给大脑做了一次深度“系统升级”，让它在“修复模式”下整理和巩固信息，为更高效的工作做准备。

研究人员不仅仅停留在睡眠的作用上，他们还大胆地提出了一个假设：如果在猕猴清醒时，通过低频电刺激模拟睡眠中的δ波同步活动，是否也能达到类似的效果？

在猕猴清醒时用 4Hz 的低频电刺激模拟睡眠中的 δ 波同步活动，持续 20 - 30 分钟后对比任务表现，发现低频电刺激能模拟睡眠效果，使猕猴在清醒时表现出更高感知能力和灵活性，排除睡眠干扰验证了其在清醒状态下的作用。

通过建立视觉皮层的神经网络模型（包含 1008 个兴奋性神经元和 252 个抑制性神经元）模拟发现，当局部皮层的抑制性突触 “减弱”（抑制性突触减少幅度大于兴奋性突触）时，大脑表现出任务后神经元放电频率增加、神经元之间同步性下降等特征，利于大脑活动变得更灵活、高效，可能是睡眠后大脑 “调整” 提高工作效率的关键因素。

结论是NREM 睡眠通过去同步化皮层电路改善行为表现，睡眠期间皮层区域间同步波动增加，睡眠后皮层活动更去同步化，这与各区域信息编码增加及行为表现改善密切相关；4Hz 低频电刺激可模拟睡眠对神经网络和知觉表现的有益效果，局部皮层突触的不对称性抑制与睡眠后神经活动变化高度一致。

（这个附加实验，大家偷偷看就可以了，千万不要发给老板，老板看见了说既然低频电刺激可模拟睡眠，那你们别午睡了，我给你们都电一下子效果也一样。）

攻打山西最佳时机果然是中午？

在我们身边有雷打不动爱午睡的山西人是很常见的现象，山西人从小就养成了午睡习惯可能和气候因素与饮食因素都有关。

山西地处中国北方，昼夜温差较大，中午时分阳光强烈，气温较高，人体在经过上午的活动后，容易感到疲倦，此时午睡可以让身体得到充分休息，恢复精力，以更好地适应下午的活动。

冬季的山西较为寒冷，人们需要消耗更多的能量来维持体温，而中午适当午睡可以帮助恢复体力，缓解因寒冷天气带来的身体不适，同时也能让身体在下午保持温暖。