醫學

剝奪睡眠,也剝奪注意力

現代人生活忙碌,經常處於睡眠不足的狀態,睡眠不足的大腦是怎麼樣的情況?會發生什麼問題呢?睡眠缺乏能否藉由個人意志力來彌補呢?讓我們透過大腦生理的證據來了解睡眠不足如何影響注意力。

撰文/柯政宏、蔡玲玲、謝淑蘭

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剝奪睡眠,也剝奪注意力

現代人生活忙碌,經常處於睡眠不足的狀態,睡眠不足的大腦是怎麼樣的情況?會發生什麼問題呢?睡眠缺乏能否藉由個人意志力來彌補呢?讓我們透過大腦生理的證據來了解睡眠不足如何影響注意力。

撰文/柯政宏、蔡玲玲、謝淑蘭


重點提要
■研究發現,連續一星期每晚僅睡約五小時會使個體白天睏睡程度逐日增加,活力則逐日降低。
■心理學及神經科學研究顯示,睡眠不足將同時弱化個體外顯注意力行為及大腦注意力相關機制。
■透過大腦生理的證據,可了解睡眠不足所弱化的認知功能無法藉由個人意志力來彌補,避免睡眠不足才是解決問題的根本之道。


1997年澳洲科學家發現:當人維持清醒超過17個小時,其行為表現相當於血液酒精濃度達0.05%,而持續清醒超過24小時後,行為表現更相當於血液酒精濃度達0.10%。台灣目前法規已將血液酒精濃度達0.03%視為酒醉駕駛,達0.05%則符合公共危險罪,由此可知睡眠不足對人的影響應如同酒駕一般被重視。


缺乏睡眠及睏睡情況將使人注意力降低、犯錯的機會增加,同時也降低犯錯後的補救能力,導致一些重大意外事故的發生。這類失誤在職場上佔有相當高的比例,例如1979年美國三哩島核外洩事故,1985年中華航空006號班機事故,因機長未補足睡眠,造成操作飛機時發生錯誤,且無法即時專注解決因失誤所引發的問題。這些事件引起科學家關注睡眠不足對注意力影響,進一步了解這兩者的關係。


大腦何處先罷工?


睡眠剝奪將對認知功能(如注意力)造成的負面影響,包括使人無法持續注意某特定刺激一段時間、失去對某刺激的偵測能力、對環境刺激失去偵測警覺能力。研究發現在行為上,睡眠被剝奪者對刺激的反應時間變長,或無法於某時限範圍內偵測到刺激。此外,無法即時對目標刺激產生正確反應,也是睡眠被剝奪者另一個明顯的特徵,隨著被剝奪時間的增長,犯錯或發生失誤將更加頻繁。


功能性磁共振造影(fMRI)的研究顯示,睡眠剝奪達35小時會將工作記憶(working memory)所引發的腦部活動區域,由顳葉(temporal lobe)改變至頂葉(parietal lobe),而額葉(frontal lobe)與工作記憶相關區域的活動量,於整夜睡眠剝奪後也會降低。工作記憶是指短暫儲存和操弄資訊的能力,注意力控制則是工作記憶的核心。腦波頻譜分析研究也支持上述結果,發現睡眠不足者在注意目標刺激時,額葉區域特定腦波會變弱,但頂葉特定腦波卻增加,表示大腦補償機制嘗試補強因睡眠不足而變弱的注意力。頂葉溝下緣區域(inferior parietal sulcus)於睡眠剝奪後在調節注意力機制中扮演關鍵的角色,頂葉皮質下緣雙側區域(bilateral inferior parietal cortex)的活動量在24小時不睡之後明顯降低。整體而言,熬夜不睡覺可能降低腦部頂葉與額葉相關區域的活動量,進而減化高層次認知功能的表現。


大腦補償機制雖可以暫時性維持個體注意力,來彌補因睡眠不足而減弱的認知功能,但補償效果並非可以持續性地補強變弱的注意力。睡眠不足者注意目標反應時間的變異性,明顯高於正常睡眠者,顯示睡眠不足者有時注意目標刺激的反應時間雖未減緩,但整體反應時間仍較正常睡眠者緩慢,依靠補償機制或個人意志力是無法克服睡眠不足的不良後果。

無法從錯誤中學習

  缺乏睡眠者的犯錯率會增加。犯錯在日常生活中特別是新手情境不可避免,從錯誤中學習則是由新手轉為老手的必經途徑。錯誤監控能力是決定人是否會再犯錯的關鍵因素,錯誤監控能力意指人在不一致干擾的訊息出現或錯誤發生時,能即時且正確的偵測到問題。其運作方式包含錯誤偵測、立即補救措施,以及隨後的行為反應策略調整,策略調整包含改變反應速度(錯誤後反應變慢),或以他策略來提高正確率或降低錯誤率(即降低一錯再錯的發生率)。
  大腦的前扣帶回區域為與錯誤監控有關的神經結構。筆者實驗室的一系列事件相關電生理研究顯示:睡眠被剝奪,與錯誤監控有關之特定腦波活動,顯著弱於正常夜晚睡眠後,行為上也可觀察人犯錯後的錯誤率未降反上升。研究結果反應出睡眠剝奪使人的錯誤偵測能力變弱,使犯錯後的行為調整完全失效。
  綜合這一系列睡眠的生理研究顯示:缺乏睡眠會減弱人的注意力與錯誤監控能力。這樣的研究發現提供職場管理者大腦生理的證據,有助於職場主管了解職場工作者缺乏睡眠或睡眠不足情況下,可能導致重大意外事故。為避免此問題發生,職場主管在工作安排上應該盡可能避免影響員工睡眠,考量合理的工作時間長度或提升工作安全的有效措施。


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