▲ 利用弥散张量成像（如图）和弥散加权成像，科学家可以对脑结构进行各种研究。 （资料图/图）
全文共2611字，阅读大约需要5分钟
  • 利用脑成像研究方法，科学家发现，由于脑结构方面的差异，不同的人在剥夺睡眠后确实会表现出较大的情绪差异，有的人更容易产生负面情绪。
本文首发于南方周末 未经授权 不得转载
文 | 南方周末特约撰稿 陈彬
责任编辑 | 朱力远
你是否有过这样的经历：由于工作或者学习熬夜到很晚，到第二天时情绪非常低落，有可能觉得心累，有可能觉得伤感，也有可能容易发脾气？但同样是熬夜，你的某位同学或者同事，第二天却仍然活力四射，乐观开朗？
为什么不同的人在缺乏睡眠的时候会有这么大的差异？在情绪方面，真的有天生就抗“缺觉”的人吗？利用脑成像研究方法，美国亚利桑那大学的科学家近日发现，由于脑结构方面的一些差异，不同的人在睡眠剥夺（缺觉）后，确实在情绪上会表现出比较大的差异，有的人更容易产生负面的情绪。这项研究发表在专于神经系统成像的学术期刊《神经影像》（NeuroImage）上。
1
睡眠、认知能力和情绪
睡眠是人体一项重要的生理活动，在这期间人体会发生很多生理变化，比如清除掉一些身体的代谢废物、使我们的免疫系统和内分泌系统更加有效地工作等等。在睡眠的过程中，我们的脑也没有闲着，比如很多研究都发现，睡眠时脑内仍然存在神经活动，并在巩固我们白天学习后产生的记忆（在神经科学领域，学习和记忆的概念更加宽泛，并不只是我们日常生活中所说的学习）。
有关睡眠对人认知能力的影响，利用神经成像技术，科学家已经有了不少的发现，比如在睡眠剥夺后，人的注意力或者说在做某个事情的时候的专注力会降低。这些研究还发现，睡眠剥夺对认知能力的这种影响具有区域特异性，也就是说，脑中某个或者某几个特定脑区与这种影响有关。
对于睡眠对情绪的影响，科学家早就发现，睡眠剥夺会让人产生负面情绪，但不同的人受影响的程度却可能存在很大的差异。至于这种差异是否与不同的人在脑结构上的差异有关，研究人员仍然知之不多。
在这项新的研究中，利用先进的神经成像技术，科学家发现不同的人的脑中三个神经网络的结构差异与睡眠对情绪的影响有关。
2
通过水寻找答案
此前的神经科学研究发现，大脑中有三个神经网络的活动与情绪有比较密切的关系（在非睡眠剥夺的情况下），这三个神经网络分别叫默认网络（default-mode network，又被称作默认模式网络或者预设模式网络）、控制执行网络（control-execution network）和突显网络（salience network）。
人的脑组织（其他动物的脑组织也一样）大致可以分为两种。一种叫灰质（但灰质并不是灰色的，而是粉色的），构成灰质的主要是神经细胞的细胞体；另一种叫白质，颜色非常浅，构成白质的主要是神经细胞长长的纤维。白质中的这些纤维就像传输信息的光缆一样，把不同的神经细胞联系起来，以便神经信息在神经细胞间传递。
既然有证据表明默认网络、控制执行网络和突显网络与情绪有关，因此这项研究的科学家猜测，睡眠剥夺后，在是否容易产生负面情绪方面，不同的人之间的差异可能与他们脑中这三个网络的差异有关，并且猜测灰质和白质中都存在导致这种差异的因素。
为了对这个猜想进行研究，亚利桑那大学的科学家使用了一种叫做磁共振弥散成像（diffusion MRI）的技术来探究这三个网络的结构。而这种成像技术所依赖的，是一种在我们的体内广泛存在，在日常生活中也随处可见的物质：水。
在一个均质的系统中，不难想象，水在不同区域的扩散能力都是一样的，在每一个区域中向各个方向的扩散能力也是一样的。但人脑并不是一个均质的系统，不仅不同区域的构成和密度有所不同，在一个特定的区域中，各个方向的周边环境的构成和密度也可能存在差异，因此水在不同的区域以及同一区域的各个方向上的扩散能力都有所不同。磁共振弥散成像就是通过检测这种差异并通过复杂的计算，来对脑结构进行成像的。
这项研究使用了两种磁共振弥散成像技术，一种叫做弥散加权成像（diffusion weighted imaging），另一种叫做弥散张量成像（diffusion tensor imaging）。两者都通过分析水的扩散能力来进行成像，但弥散张量成像更适用于成束的纤维，因此几乎总是被用于对白质中的神经“光缆”进行成像：如果把细胞内外的水看作“信息”，那么很显然，“信息”沿着光缆的方向传递的能力要远远强于沿着垂直于光缆的方向传递的能力。基于这种差异，弥散张量成像能够得到清晰的神经纤维束的影像。
3
致密的脑和负面情绪
这项研究的科学家总共招募了45名健康的被试者，并用弥散加权成像和弥散张量成像记录下了他们脑结构的影像。随后研究人员对这些被试者进行了睡眠剥夺，让他们一个通宵不睡觉，并且从晚上7点15分到第二天上午11点15分每一个小时就对他们的情绪状态进行一次评估。评估包括8个指标，包括快乐（happy）和活力四射（energetic）2个积极的指标以及精神紧张（tense）、疲劳（tired）、愤怒（angry）、悲伤（sad）、忧虑（afraid）和困惑（confused）6个负面的指标。把这些指标综合到一起，并分析其随时间的变化，科学家就能评估每一名被试者在睡眠剥夺时情绪是否容易发生变化，或者说是不是比较容易产生负面的情绪。
通过将这一结果与被试者的脑结构影像进行比较，科学家发现，在睡眠剥夺后，不同的人容易产生负面情绪的程度确实与脑的结构存在相关性。他们发现无论是在默认网络、控制执行网络还是突显网络中，都有子区域与被试者是否容易产生负面情绪有关。由于此前的研究就表明这三个神经网络与情绪存在相关性（在没有睡眠剥夺的情况下），因此这或许并不足为奇。
让人感到惊奇的是，在这些存在相关性的区域中，只有白质的结构才与是否容易产生负面情绪存在相关性，灰质则没有表现出相关性。分析结果发现，脑白质的致密程度与睡眠剥夺后是否容易产生负面情绪有关，一个人的脑白质越致密，他/她在睡眠剥夺后就更不容易产生负面的情绪。
虽然做出了这个有趣的发现，但研究论文的作者仍然很清醒，在论文中讨论了这项研究的局限性。一方面，研究中使用的成像技术的分辨率不是非常高，未来如果能够使用分辨率更高的成像技术进行类似的实验，也许科学家还能解读出更多的信息；另一方面，研究中测量的一部分指标对其他的一些因素也比较敏感，因此不能排除实验结果存在其他更为复杂的解释的可能性。另外，相关性并不等同于因果性，因此不能简单地认为脑白质结构上的这些差异，决定了不同的人在睡眠剥夺后产生负面情绪的难易程度，比如也许两者都是第三个因素导致的结果。所有的这些局限，都有待更精细、角度更多样的研究来进行验证。不过就目前来看，如果你在熬夜之后变得易怒或者产生其他的负面情绪，那么尽快把觉补回来一定不会是坏事。
其他人都在看：
继续阅读
阅读原文