睡眠影响儿童青少年脑发育与行为健康

日期: 2021-07-14
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来源: 教育在线
作者: 儿童健康
时间: 2021-07-14
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中加枫华国际学校 儿童健康

鉴于睡眠在儿童青少年脑发育与行为健康中发挥重要作用,本刊特邀专家着重介绍睡眠对儿童青少年记忆力、注意力、自制力、社会情绪功能等方面带来的影响。希望引起读者的关注,做好自己或者孩子的睡眠管理。

——编者

儿童青少年身心发展处于疾风骤雨的快速变化阶段,除了我们可以明显观察到的外部生理特征外,其认知能力、情绪调控能力、社会交往能力,以及潜在的大脑结构和功能,都经历了显著的发育变化。无论是大脑的发育,还是行为的发展都离不开健康的睡眠,而睡眠不足和睡眠紊乱会干扰大脑正常的发育过程和功能的发挥,进而对儿童青少年的身心健康和学业发展造成损害。

睡眠影响儿童青少年脑发育与行为健康

令人担忧的是,全球数据显示,大约有25%的儿童青少年存在睡眠问题,且在过去100年间该群体的睡眠时间持续下降,整体上减少一个多小时。儿童青少年的睡眠面临双重挑战,首先是随着手机等电子产品广泛应用,过度的屏幕暴露直接侵占了儿童青少年的睡眠时间,损害睡眠质量;同时社会竞争的日趋激烈使儿童青少年学业压力也与日俱增,加剧了睡眠缺损的危机。一个普遍的现象是,儿童青少年上学日入睡较晚,但为了上早课又不得不很早起床,睡眠处于慢性剥夺状态。再者,上学日欠下的“睡眠债”往往需要在周末或假期进行补偿,也就是“补偿睡眠”。儿童青少年的睡眠模式不仅在周末和平时差异大,在每一天之间可能也存在很大的变异性。睡眠不规律或睡眠节律的紊乱会进一步损害儿童青少年大脑功能的发挥,使其无法有效应对学业和情绪调节的需要。除了广泛的睡眠不足,睡眠不规律外,青少年还容易出现各种睡眠障碍,其中常见的是失眠和睡眠时相延迟障碍。

1 睡眠与睡眠发育

我们有必要先了解睡眠结构和睡眠周期的基本知识。睡眠分为非快速眼动(non-rapid eye movement, NREM)睡眠和快速眼动(rapid eye movement, REM)睡眠。两种睡眠状态都有其独有的特征和功能。非快速眼动睡眠主要对人体起到恢复性的作用,在这一阶段,大脑的活动显著降低。根据脑电图的特征,非快速眼动睡眠可以划分为3期,从第1期到第3期,睡眠深度逐步增加,唤醒阈值也在逐步增高,其中第3期又被称为深度睡眠或慢波睡眠(slow-wave sleep,SWS)。而快速眼动睡眠则是梦境开始出现的睡眠阶段,在这一阶段人们可能会做梦,但身体却无法运动。对于大脑尚处于发育阶段的儿童青少年来说,快速眼动睡眠尤其关键,具有巩固和整合记忆,维持和建立神经连接的功能。在夜晚,快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠交替出现,前1/3夜晚以非快速眼动睡眠为主,而后1/3夜晚则以快速眼动睡眠为主。

睡眠周期的出现并非与生俱来。新生儿的睡眠状态可以分为活跃睡眠、安静睡眠和不确定态睡眠。在生命的最初几年,婴儿的睡眠特征会随着年龄的增长而发生变化。生命第一年的下半年,婴儿的安静态睡眠逐渐转变为非快速眼动睡眠,并逐步分化为三个阶段;同时,活跃睡眠则逐渐转变为快速眼动睡眠。从第6个月开始,婴儿睡眠的脑电图特征就已经和成人很接近了。

儿童期是睡眠快速发展的阶段,睡眠时间随着年龄增长逐渐下降,昼夜节律则逐渐建立,同时睡眠结构和睡眠周期也存在快速变化:非快速眼动睡眠占总睡眠时间的比例从出生时的50%下降为成年后的25%,深度睡眠占总睡眠时间的比例在儿童早期达到顶峰后逐渐下降,睡眠周期也从婴儿期的约50分钟逐渐增加为成人期的90-110分钟。而进入青春期后,一个最为典型的特征是睡眠时相延迟,这与性激素水平和褪黑素周期的生理性变化密切相关。同时,青春期特有的社会性因素也发挥重要作用,例如这一阶段愈加丰富的夜间社交活动、学业压力增大,及过度的屏幕暴露等会导致青少年就寝延迟。研究发现,与青春期后期相比,在青春期早期褪黑素水平受夜间屏幕暴露影响而降低的幅度更大,也就是说,青春期早期青少年的睡眠时相对夜间屏幕暴露更敏感。

从婴幼儿阶段开始,睡眠就对学习记忆、情绪调节、认知能力等产生着重要作用。有研究发现,在学习语言后4小时内小睡过的婴儿比没有小睡过的婴儿能记得更多的语法知识,而且也可以将语言记忆保持更长的时间,这提示在婴儿期,睡眠就在记忆强化与记忆保持发挥着重要作用。同时,睡眠质量和睡眠效率越高,婴儿的自我调节能力也越高。在整体认知能力方面,研究发现夜间睡眠效率越高,睡眠比例越长的婴儿,其认知能力与解决问题的能力更强。

睡眠不仅促进婴幼儿更好的发育行为表现,对其脑发育也产生重要影响。一项研究发现,从2岁开始有睡眠障碍的儿童相比于正常儿童,在7岁时的脑灰质体积更小,在背外侧前额叶区域的皮层较薄,提示了睡眠障碍对大脑发育的影响。由于在非镇静状态下对婴幼儿进行影像检查比较困难,睡眠在生命早期脑发育中的作用还远远未被揭示。但我们相信,随着技术的进步与科研工具的发展,未来这一领域会涌现出更多的创新发现。

2 睡眠与青春期脑发育

对正处于快速生长发育阶段的青少年来说,睡眠剥夺、生物节律紊乱不仅会引起短期注意力不集中、学业成绩下降等后果,长期来看还会损害脑功能,导致青少年记忆力下降、注意力缺陷、抑郁焦虑、行为冲动等情绪/行为问题,损害身心健康与学业发展。

睡眠与记忆

睡眠是记忆巩固的关键阶段。在白天通过与人及周围环境的交互作用,青少年不断接受新的刺激,获取新的知识,建立新的知识连接,这一切都是日后认知进一步发展的前提与关键。而这些思维连接的巩固与发展同样发生在睡眠中。

多项研究发现,日间小睡时青少年的大脑前额叶,也就是大脑高级功能的主要区域存在着显著活动。而另一项研究发现,在完成动作序列学习的训练任务后约10小时进行测试,经过睡眠的青少年比保持清醒的青少年掌握更多的动作序列规则,并且在测试过程中海马体的激活程度更强,这可能与深睡眠阶段海马体对记忆表征的加工有关。还有研究发现,在持续一周的睡眠剥夺状态下,青少年在记忆相关的任务中表现更差,同时大脑功能也存在代偿。这些都体现了在青少年中睡眠对于记忆的重要性。

睡眠与注意力

青少年时期,注意力处在一个快速发展的阶段。青少年的注意持续时间不断延长,注意的集中能力不断变强,可以同时注意的客体不断变多,这些是青少年进行各种复杂抽象推理与数理运算的“地基”,而牢固的“地基”方可承载高耸的建筑,保障优异的学业表现。

大量的脑科学研究发现,睡眠不足会严重阻碍青少年注意力的发展,损害注意加工过程。例如,研究者发现,睡眠不足会影响到背侧前额叶皮层、顶叶下叶、内侧额回和后扣带回的脑功能,而这些区域的脑功能恰恰与注意力密切相关。而运用脑电波的测量方法,在诸如P3波的潜伏期和波峰对比中,研究者也发现了睡眠不足对大脑的负面影响。

因此,青少年持久而稳定的注意力,不仅仅需要训练,还需要良好睡眠的保驾护航。培养注意力要在睡眠上下功夫,否则可能适得其反。

睡眠与冲动行为

在大量研究中,青少年有一个凸显的问题就是较强的冲动性。冲动性指的是,青少年为了获得某些奖励或者感觉刺激,在未进行充分考虑与计划的情况下,就鲁莽行事,难以抑制这些行为,导致成瘾问题或违法犯罪问题等,如游戏成瘾、网络成瘾等,甚至盗窃、斗殴,以及故意伤害。尤其需要注意的是,在更严重的情况下,冲动性会引发儿童青少年的自伤及自杀行为。有研究发现,中学生睡眠不足,尤其是睡眠时间少于7小时与风险行为的增加密切相关,而推荐睡眠时间8-9小时是一个重要的保护因素,与风险行为的降低有关。脑科学的实验研究揭示,青少年睡眠不足会影响到边缘系统和默认网络系统的功能连接,包括后扣带皮层和背外侧前额叶皮层,而这些脑区及功能连接正是与冲动、冒险行为紧密相关。

青少年要抑制问题或风险行为,成长为成熟稳重的成年人,相关脑区的良好发育是基础条件。然而睡眠不足可能威胁或限制了这些脑区的发育和功能发挥,使得部分儿童青少年的冲动问题持续存在。

睡眠与情绪障碍

儿童青少年是抑郁、焦虑等情绪障碍的高发群体。抑郁的青少年表现为情绪低落消沉,从闷闷不乐到悲痛欲绝,经常伴随较低的自我效能感,以及各种悲观厌世的想法与观念,严重的会出现自杀倾向和行为。有研究表明,睡眠不足与青少年抑郁等情绪问题密切相关。睡眠不足或睡眠剥夺会损害青少年的情绪调节功能,导致情绪反应性增强,而对情绪刺激的识别能力下降,容易把非威胁性刺激理解为威胁性刺激。在脑功能层面,睡眠不足和睡眠剥夺会增加杏仁核这一情绪脑关键区域在呈现负性刺激时的激活程度,且损害前额叶对杏仁核的调节抑制作用。大量研究显示,情绪相关脑功能连接异常与抑郁症状乃至重度抑郁症有密切关联,而长期睡眠不足,可能会使儿童青少年在人际交往方面情绪反应常常失衡,社交退缩,孤独感增加,并容易形成孤僻阴郁的性格。

因此,在中小学阶段社会-情感脑发育和功能发挥,以及建立良好人际关系网络,保持健康阳光的心态,塑造积极的人格,均离不开充足而良好睡眠的滋养灌溉。

 


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