จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อคุณดึง All-nighter?

เคยสงสัยหรือไม่ว่าเกิดอะไรขึ้นในสมองของคุณเมื่อคุณตื่นอยู่หนึ่งวัน หนึ่งคืน และอีกวันหนึ่งก่อนที่คุณจะเข้านอนในที่สุด? ก็เราเพิ่งรู้

มันเคยเป็น รู้จักกันมาหลายปี ว่าเราจะง่วงแค่ไหน เราจะบวกเลข ใส่ใจ หรือทำงานเกี่ยวกับความจำได้ดีเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับว่าเราตื่นมานานแค่ไหนและช่วงเวลาของวัน โดยปกติ หากเราตื่นอยู่ตลอดสองวัน (หนึ่งวัน คืนหนึ่ง และอีกวันถัดไป) ในช่วง 16 ชั่วโมงแรกหรือประมาณนั้นคือความตื่นตัว การแสดงจะดีและไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก

แต่แล้ว เมื่อเราเข้าสู่ "เวลากลางคืนทางชีวภาพ" ตามที่ระบุโดยการเพิ่มขึ้นของฮอร์โมนเมลาโทนิน ประสิทธิภาพการทำงานจะลดลงอย่างรวดเร็วและไปถึงขั้นต่ำในเวลาประมาณ 6-8 โมงเช้าของวันรุ่งขึ้น ในวันที่สอง การแสดงจะดีขึ้นเล็กน้อย (แต่ยังต่ำกว่าวันแรก) และกลับสู่ระดับปกติหลังจากนอนหลับสนิทแล้วเท่านั้น

ลักษณะสำคัญของไทม์ไลน์ประสิทธิภาพนี้คือไม่ลดลงเชิงเส้นตามระยะเวลาที่คุณตื่น แต่จะถูกปรับตามเวลาของวัน อันที่จริง ตอนนี้เรารู้แล้วว่าไม่ใช่ "ช่วงเวลาของวัน" แต่เป็น "เวลาทางชีวภาพภายในของวัน" ที่ทำให้เกิดผลจากการสูญเสียการนอนหลับ ในระดับพฤติกรรม การทำงานของสมองจะถูกกำหนดโดยผลรวมของจังหวะการเต้นของหัวใจและสภาวะสมดุลของการนอนหลับ ซึ่งเป็นแรงกดดันในการนอนหลับที่สร้างขึ้นระหว่างการตื่นนอนและสลายไปในระหว่างการนอนหลับ

จังหวะเวียน

จังหวะการเต้นของหัวใจสามารถสังเกตได้ในหลาย ๆ ด้านของพฤติกรรมและสรีรวิทยา และถูกสร้างขึ้นโดยนาฬิกาชีวิตในเกือบทุกเซลล์ในสมองและร่างกาย ในท้องถิ่น จังหวะเหล่านี้ ถูกสร้างขึ้น โดยวงจรป้อนกลับของโปรตีนนาฬิกาบนยีนนาฬิกาที่แสดงข้อมูลทางพันธุกรรมที่แปลเป็นโปรตีนแล้ว


กราฟิกสมัครสมาชิกภายในตัวเอง


นาฬิกาทั้งหมดเหล่านี้ รวมถึงนาฬิกาสมอง ถูกซิงโครไนซ์โดยผู้อำนวยการ/ตัวนำกลางที่อยู่ในบริเวณสมองที่เรียกว่านิวเคลียสซูปราเคียสมาติกในไฮโปทาลามัส บริเวณนี้ของสมองยังขับจังหวะของเมลาโทนินในเลือดและน้ำลาย

ดังนั้นการกระทำที่รวมกันของจังหวะการเต้นของหัวใจและสภาวะสมดุลของการนอนหลับทำงานอย่างไร? ในระหว่างวันทางชีวภาพ นาฬิกาชีวิตจะสร้างสัญญาณการเตือนหรือความตื่นตัวซึ่งจะแรงขึ้นเมื่อกลางวันดำเนินไปและถึงระดับความแรงสูงสุดในตอนเย็น สิ่งนี้อาจดูขัดแย้งกันเล็กน้อย แต่สัญญาณนี้จำเป็นต้องแข็งแกร่งขึ้นเมื่อวันดำเนินไปเพราะความกดดันในการนอนหลับยังเพิ่มขึ้นเมื่อเราตื่นนานขึ้นด้วย - บางสิ่งจึงต้องทำให้เราตื่นตัว

แต่เมื่อเราเข้าสู่ค่ำคืนแห่งชีวิต ความตื่นตัวที่ส่งเสริมสัญญาณ circadian จะหายไปและกลายเป็นสัญญาณส่งเสริมการนอนหลับที่มีความแรงสูงสุดในเวลาประมาณ 6-8 น. อีกครั้งนี้อาจดูเหมือนขัดแย้งเล็กน้อย แต่ภายใต้สภาวะปกติเมื่อเรานอนหลับตอนกลางคืน สิ่งนี้มีประโยชน์เพราะสัญญาณส่งเสริมการนอนหลับช่วยให้เรานอนหลับได้ดีต่อไปแม้หลังจากหกหรือเจ็ดชั่วโมงเมื่อความกดดันในการนอนลดลง

ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อเราตื่นนอนตอนกลางคืนและวันรุ่งขึ้น ในช่วงกลางคืน ความกดดันในการนอนยังคงสูงและเพิ่มขึ้นเพราะเราตื่นอยู่ สัญญาณ circadian จะไม่ต่อต้านแรงกดดันนี้อีกต่อไป และเราพยายามดิ้นรนที่จะตื่นตัวและดำเนินการ วันรุ่งขึ้น นาฬิกาชีวิตซึ่งยังคงเดินอยู่ไม่ว่าเราจะหลับหรือไม่ จะเริ่มส่งสัญญาณการตื่นอีกครั้ง ซึ่งจะทำให้การทำงานและตื่นอยู่ง่ายขึ้นเล็กน้อย

สิ่งนี้มีลักษณะอย่างไรในสมอง?

ทั้งหมดนี้ดีและดีและสมเหตุสมผล อันที่จริง โมเดลการทำงานนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากสิ่งที่เราเคยเห็นมาเมื่อพูดถึงพฤติกรรม แต่การกระทำที่รวมกันของจังหวะชีวิตและสภาวะสมดุลของการนอนหลับนี้มีลักษณะอย่างไรภายในสมองของมนุษย์

ทีมนักวิจัยของเราจาก University of Liege และ University of Surrey ได้สแกนสมองของคน 33 คนโดยใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงฟังก์ชัน (fMRI) ซึ่งให้ภาพโดยละเอียดของระดับของกิจกรรมของเซลล์ประสาททั่วสมอง ผู้ที่นอนหลับไม่เพียงพอ สองวันและหลังจากช่วงการนอนหลับพักฟื้น นอกจากนี้เรายังวัดระดับเมลาโทนินเพื่อให้มีตัวบ่งชี้ที่ดีของเวลาทางชีวภาพภายใน ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล ผลลัพธ์ของเราคือ ตีพิมพ์ในวิทยาศาสตร์.

สำหรับผู้เข้าร่วมแต่ละคน จะได้รับภาพสมอง 13 ภาพในขณะที่พวกเขากำลังทำภารกิจเวลาตอบสนองอย่างง่าย ภาพสมองสิบสองภาพถูกเก็บรวบรวมในระหว่างการอดนอนในบางครั้ง โดยสังเกตจากการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วที่สังเกตได้ก่อนหน้านี้สำหรับประสิทธิภาพการทำงานในตอนเย็นและตอนเช้า ภาพที่สิบสามถ่ายหลังจากนอนหลับพักผ่อน

กิจกรรมในพื้นที่สมองหลายแห่ง และโดยเฉพาะบริเวณ subcortical (เช่นฐานดอกซึ่งเป็นศูนย์กลางสำคัญในการถ่ายทอดข้อมูลไปยังเยื่อหุ้มสมอง) เป็นไปตามรูปแบบจังหวะ (circadian) ตลอด 24 ชั่วโมงซึ่งแตกต่างกันไปตามภูมิภาคของสมองอย่างน่าประหลาดใจ บริเวณสมองอื่น ๆ – โดยเฉพาะบริเวณสมองส่วนหน้า ได้แก่ พื้นที่สมาคมระดับสูง – แสดงกิจกรรมที่ลดลงตามเวลาตื่น ตามด้วยกลับไปสู่ระดับการอดหลับอดนอนหลังการนอนพักฟื้น บริเวณสมองบางส่วนแสดงรูปแบบที่เป็นการผสมผสานระหว่างรูปแบบจังหวะและการเสื่อมถอยที่เกี่ยวข้องกับเวลาตื่น

ที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่าคือ ผลกระทบของการสูญเสียการนอนหลับต่อการทำงานของสมองนั้นแพร่หลายมากขึ้นเมื่อผู้เข้าร่วมทำภารกิจเวลาตอบสนองง่ายๆ เมื่อเทียบกับงานที่ต้องอาศัยหน่วยความจำที่ซับซ้อนมากขึ้น

ความหมายทั้งหมดนี้คือบริเวณต่างๆ ของสมองดูเหมือนจะได้รับผลกระทบจากการสูญเสียการนอนและจังหวะการเต้นของหัวใจแตกต่างกัน และผลโดยรวมก็แสดงให้เห็นทั้งความแพร่หลายของผลกระทบเหล่านี้ แต่ยังรวมถึงความคล้ายคลึงกันและธรรมชาติของอิทธิพลเหล่านี้ด้วย

ความหลากหลายของการตอบสนองของสมองแสดงให้เห็นว่ากลไกดังกล่าวซับซ้อนเพียงใดโดยที่สมองตอบสนองต่อการสูญเสียการนอนหลับ ช่วยให้เราเข้าใจว่าสมองจะรักษาประสิทธิภาพการทำงานในช่วงกลางวันและกลางคืนได้อย่างไร ผลลัพธ์เหล่านี้อาจสร้างความมั่นใจให้กับคนทำงานเป็นกะและคนที่ทำงานเป็นเวลานานๆ ที่ต้องดิ้นรนเพื่อให้ความสนใจและมีสมาธิกับงานของตน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเช้าตรู่ ใช่ สมองของคุณจะแตกต่างออกไปในตอนกลางคืนมากกว่าตอนกลางวัน พวกเขายังแนะนำด้วยว่าถ้าคุณทำงานดึก มันอาจจะดีกว่าที่จะห่อมัน เข้านอนแล้วเริ่มใหม่ในตอนเช้า

มันอาจจะช่วยให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าทำไมอาการหลายอย่างในสภาพจิตเวชและระบบประสาทเสื่อมจึงเสื่อมลง และทำไมในช่วงเช้าตรู่หลังจากคืนหนึ่งโดยไม่ได้นอน เราจึงต้องพยายามรักษาสมาธิ ในขณะที่ในตอนเย็นก็ไม่ใช่ปัญหา

เกี่ยวกับผู้เขียน

Derk-Jan Dijk ศาสตราจารย์ด้านการนอนหลับและสรีรวิทยา และผู้อำนวยการ Surrey Sleep Research Center มหาวิทยาลัย Surrey

Pierre Maquet ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัย Cyclotron Research Université de Liège

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน