在這個快節(jié)奏、高壓力的時代，青少年們似乎總是在與時間賽跑，熬夜苦讀、沉浸游戲、刷屏社交……在這場無盡的追逐中，人們往往會忽略一個至關(guān)重要的因素——睡眠。

殊不知，每晚幾小時的睡眠看似稀松平常，實則是青少年成長征途上的“隱秘加速器”。它不僅是讓身體得以休憩與恢復(fù)的港灣，更是大腦發(fā)育和認知提升的神奇鑰匙。

熬夜學(xué)習(xí)。圖片來源：AI 生成

認知能力是指個體在信息處理、思維運作、知識獲取與應(yīng)用等方面所展現(xiàn)出的綜合能力，與人腦加工、儲存和提取信息的能力息息相關(guān)。它是評價學(xué)生智力水平與適應(yīng)能力的重要指標，在學(xué)習(xí)中起著至關(guān)重要的作用。近期，發(fā)表在《細胞報告》（Cell Reports）雜志上的一項成果揭開了青少年睡眠與認知能力發(fā)展的秘密！

3222 名青少年的科學(xué)數(shù)據(jù)證實：

睡眠質(zhì)量影響認知能力

研究者選取 3222 名 11 至 12 歲的青少年作為發(fā)現(xiàn)樣本，并進行為期兩年的隨訪。同時選取 1190 名 13 至 14 歲的青少年作為驗證樣本，進行兩次重復(fù)研究即四年的隨訪，以獲取高可信度的多項認知表現(xiàn)和學(xué)業(yè)成績等信息數(shù)據(jù)。在研究期間，研究者通過讓受試者佩戴智能化設(shè)備來采集包括睡眠周期、生理信號及行為模式等多個維度在內(nèi)的客觀睡眠特征信息。同時，利用磁共振成像技術(shù)分析不同腦區(qū)體積及不同區(qū)域之間的連接性。

大腦皮質(zhì)、皮質(zhì)下體積的變化以及大腦網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接方式（控制不同腦區(qū)之間的功能協(xié)同與信息交互關(guān)系）與認知功能、記憶等密切相關(guān)。在本次研究中，研究者基于獲取的數(shù)據(jù)將腦劃分為 85 個大腦體積指標，其中包括 68 個皮質(zhì)體積指標和 17 個皮質(zhì)下體積指標。同時，充分考慮不同腦區(qū)之間的連接性，共得到 282 個大腦網(wǎng)絡(luò)功能性連接指標以用于腦功能分析。

研究設(shè)計與分析概述（左圖：研究者將腦劃分為 85 個大腦體積指標，其中包括 68 個皮質(zhì)體積指標和 17 個皮質(zhì)下體積指標；中圖：282 個大腦網(wǎng)絡(luò)功能性連接指標，其中包括 78 個皮質(zhì)-皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)功能性連接和 204 個皮質(zhì)-下皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)功能性連接；右圖：基于設(shè)備監(jiān)測睡眠特征）圖片來源：參考文獻[1]

研究者利用機器學(xué)習(xí)算法，應(yīng)用稀疏典型相關(guān)分析方法（稀疏典型相關(guān)分析是一種通過引入稀疏約束優(yōu)化傳統(tǒng)典型相關(guān)分析的方法，旨在從高維數(shù)據(jù)中提取具有最大相關(guān)性且僅含少量非零系數(shù)的線性組合，以增強結(jié)果可解釋性并降低計算復(fù)雜度），將智能化設(shè)備采集到的青少年睡眠特征與腦多模態(tài)成像數(shù)據(jù)相結(jié)合展開分析，建立了睡眠特征與腦發(fā)育的定量關(guān)聯(lián)模型。結(jié)果顯示，入睡時間較晚、總睡眠時間較短、夜間覺醒次數(shù)較多的青少年，他們大腦皮層網(wǎng)絡(luò)與皮層下區(qū)域之間的廣泛功能連接減弱。同時，睡眠期間心率較高，淺睡眠時長較短的青少年，睡眠質(zhì)量較差,這與大腦體積的減小以及功能性連接的降低顯著相關(guān)。以上表明不良的睡眠特征可能通過影響大腦結(jié)構(gòu)和功能對認知功能產(chǎn)生負面影響。

腦容量模式和功能網(wǎng)絡(luò)連接性與睡眠相關(guān)維度之間的關(guān)聯(lián)（Brain volume：腦體積；loadings for first brain dimension:腦的第一個關(guān)聯(lián)維度；loadings for second brain dimension:腦的第二個關(guān)聯(lián)維度；Functional network connectivity:功能網(wǎng)絡(luò)連接性；Top 20 loadings:變量之間相關(guān)程度最大的 20 個指標）圖片來源：參考文獻[1]

別再當(dāng)“夜貓子”了！

勸你早睡的科學(xué)依據(jù)來了！

在本研究中，研究者根據(jù)睡眠特征和大腦結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，將青少年分為三種類型。第一種類型的青少年入睡時間最晚，醒來時間最早，平均睡眠時間最短，整個睡眠階段的心率較高。第二種類型的青少年各項睡眠指標接近總樣本的平均水平，睡眠時長居中。第三種類型的青少年與第一種類型的相反，他們?nèi)胨瘯r間最早，在整個睡眠階段的心率最低，平均睡眠時間最長，平均睡眠時間比第一種類型青少年多了約 15 分鐘。

研究者對三種青少年認知表現(xiàn)進行分析。盡管各組青少年在學(xué)業(yè)成績上未顯示出顯著的區(qū)別，但是在晶體智力，即在實踐中以習(xí)得的經(jīng)驗為基礎(chǔ)的認知能力、圖片詞匯量、口頭閱讀識別能力的測試中，第三種類型的青少年表現(xiàn)明顯最好，第二種居中，第一種最差。對青少年大腦體積和功能網(wǎng)絡(luò)連接性的發(fā)育情況分析發(fā)現(xiàn)，第三種青少年的腦體積最大，皮層-皮層下平均功能連接強度最強。而第一種青少年腦體積最小，皮層-皮層下平均功能連接強度最弱。可見，通過優(yōu)化青少年的睡眠習(xí)慣，改善睡眠質(zhì)量來促進其認知發(fā)展是有理可依的！

三種年齡層青少年認知表現(xiàn)的縱向變化以及大腦體積和功能網(wǎng)絡(luò)連接性的發(fā)育情況（Longitudinal changes of cognitive performance in three biotypes：三種年齡層青少年認知能力的縱向變化情況；crystallized intelligence：晶體智力；Longitudinal development of brain volume and functional network connectivities：大腦體積的縱向發(fā)育及功能網(wǎng)絡(luò)連接性；averaged cortical volume：平均腦皮質(zhì)體積）圖片來源：參考文獻[1]

如何提高睡眠質(zhì)量？小妙招請收好

1.保持規(guī)律的睡眠時間

規(guī)律的睡眠時間對于維持高質(zhì)量的睡眠至關(guān)重要。人體內(nèi)存在一個自然的生物鐘，調(diào)控每天的睡眠與覺醒周期，確保人們在合適的時間進入睡眠狀態(tài)，并在需要時保持清醒。當(dāng)我們的睡眠時間保持規(guī)律時，這個生物鐘能夠得到有效的同步和維持，從而對睡眠質(zhì)量產(chǎn)生多方面的積極影響。

圖片來源：AI 生成

2.進行規(guī)律的運動

運動通過影響體溫、心臟及自主神經(jīng)功能、內(nèi)分泌系統(tǒng)等多種途徑影響睡眠。長期規(guī)律的中等強度有氧運動能夠提高深度睡眠時間，幫助身體更好地恢復(fù)和修復(fù)，這對于鞏固記憶、調(diào)節(jié)情緒以及增強免疫系統(tǒng)功能都至關(guān)重要。然而，也需要注意運動的時間與強度，合理安排運動計劃。

圖片來源：AI 生成

3.減少睡眠環(huán)境的光照

褪黑素對調(diào)節(jié)睡眠起著至關(guān)重要的作用。它在夜間分泌增加，幫助人們?nèi)胨⒕S持睡眠狀態(tài),而光照則會抑制褪黑素的分泌。因此，當(dāng)眼睛暴露在光線下時，視網(wǎng)膜會將這一信號傳遞給松果體，抑制褪黑素的產(chǎn)生，從而使人保持清醒狀態(tài)。因此，通過減少夜間電子設(shè)備使用時間等方法來減少環(huán)境光照有利于睡眠。

圖片來源：AI 生成

4.注意睡前飲食

進食較晚可能會導(dǎo)致睡眠時間縮短以及體重增加。因此，在期望入睡時間前后兩小時內(nèi)最好避免進食。同時，咖啡因、尼古丁和酒精等刺激性物質(zhì)均可能影響睡眠質(zhì)量，在睡前應(yīng)盡量避免攝入。

結(jié)語

充足的、高質(zhì)量的睡眠對于維持大腦的正常功能和提升認知能力至關(guān)重要。通過優(yōu)化睡眠環(huán)境、保持規(guī)律的睡眠時間、減少睡前刺激等方式，我們可以有效改善睡眠質(zhì)量。讓我們從今晚開始，共同關(guān)注睡眠健康，為大腦充上足足的電！

參考文獻

[1]Ma Q, Sahakian BJ, Zhang B, Li Z, Yu JT, Li F, Feng J, Cheng W. Neural correlates of device-based sleep characteristics in adolescents. Cell Rep. 2025 Apr 16;44(5):115565.

[2]Galván A. The Need for Sleep in the Adolescent Brain. Trends Cogn Sci. 2020 Jan;24(1):79-89.

[3]高葆清. 小學(xué)一年級數(shù)學(xué)認知能力訓(xùn)練研究[J]. 教育現(xiàn)代化(電子版),2018,(42): 230.

[4]Chennaoui M, Arnal PJ, Sauvet F, Léger D. Sleep and exercise: a reciprocal issue? Sleep Med Rev. 2015 Apr;20:59-72.

[5]Baranwal N, Yu PK, Siegel NS. Sleep physiology, pathophysiology, and sleep hygiene. Prog Cardiovasc Dis. 2023 Mar-Apr;77:59-69.

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