【科普金華】少睡 15 分鐘，就會影響青少年大腦，導致認知水平降低！

在這個快節奏、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的港灣，更是大腦發育和認知提升的神奇鑰匙。

熬夜學習。圖片來源：AI 生成

認知能力是指個體在信息處理、思維運作、知識獲取與應用等方面所展現出的綜合能力，與人腦加工、儲存和提取信息的能力息息相關。它是評價學生智力水平與適應能力的重要指標，在學習中起著至關重要的作用。 近期，發表在《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展的秘密！

3222 名青少年的科學數據證實：

睡眠質量影響認知能力

研究者選取 3222 名 11 至 12 歲的 青少年 作為發現樣本，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，進行兩次重復研究即四年的隨訪，以獲取高可信度的多項認知表現和學業成績等信息數據。在研究期間，研究者通過讓受試者佩戴 智能化設備來采集 包括睡眠周期、生理信號及行為模式等多個維度在內 的客觀睡眠特征信息。同時，利用磁共振成像技術分析不同腦區體積及不同區域之間的連接性。

大腦皮質、皮質下體積的變化以及大腦網絡內部連接方式（控制不同腦區之間的功能協同與信息交互關系）與認知功能、記憶等密切相關。在本次研究中， 研究者基于獲取的數據將腦 劃分為 85 個大腦體積指標， 其中包括 68 個皮質體積指標和 17 個皮質下體積指標。 同時， 充分考慮不同腦區之間的連接性，共得到 282 個大腦網絡功能性連接指標 以用于腦功能分析。

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

研究者利用機器學習算法，應用 稀疏典型相關分析方法 （ 稀疏典型相關分析是一種通過引入稀疏約束優化傳統典型相關分析的方法，旨在從高維數據中提取具有最大相關性且僅含少量非零系數的線性組合，以增強結果可解釋性并降低計算復雜度 ） ，將智能化設備采集 到的青少年睡眠特征與腦多模態成像數據相結合展開分析，建立了睡眠特征與腦發育的定量關聯模型。結果顯示， 入睡時間較晚、總睡眠時間較短、夜間覺醒次數較多的青少年，他們大腦皮層網絡與皮層下區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 。以上表明不良的睡眠特征可能通過影響大腦結構和功能對認知功能產生負面影響。

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

別再當“夜貓子”了！

勸你早睡的科學依據來了！

在本研究中，研究者根據睡眠特征和大腦結構的關聯數據，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，他們入睡時間最早，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進行分析。盡管各組青少年在學業成績上未顯示出顯著的區別，但是 在晶體智力 ，即在實踐中以習得的經驗為基礎的認知能力、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絡連接性的發育情況分析發現，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，通過優化青少年的睡眠習慣，改善睡眠質量來促進其認知發展是有理可依的！

三種 年齡層 青少年 認知表現的縱向變化以及大腦體積和功能網絡連接性的發育情況 （ 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 ： 大腦體積的縱向發育及功能網絡連接性 ；averaged cortical volume：平均腦皮質體積 ）圖片來源：參考文獻[1]

如何提高睡眠質量？小妙招請收好

1

保持規律的睡眠時間

規律的睡眠時間對于維持高質量的睡眠至關重要。人體內存在一個自然的生物鐘，調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，并在需要時保持清醒。當我們的睡眠時間保持規律時，這個生物鐘能夠得到有效的同步和維持，從而對睡眠質量產生多方面的積極影響。

圖片來源：AI 生成

2

進行規律的運動

運動通過影響體溫、心臟及自主神經功能、內分泌系統等多種途徑影響睡眠。長期規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和修復，這對于鞏固記憶、調節情緒以及增強免 疫系統功能都至關重要。然而，也需要注意運動的時間與強度，合理安排運動計劃。

3

減少睡眠環境的光照

褪黑素對調節睡眠起著至關重要的作用。它在夜間分泌增加，幫助人們入睡并維持睡眠狀態,而光照則會抑制褪黑素的分泌。因此，當眼睛暴露在光線下時，視網膜會將這一信號傳遞給松果體，抑制褪黑素的產生，從而使人保持清醒狀態。因此，通過減少夜間電子設備使用時間等方法來減少環境光照有利于睡眠。

4

注意睡前飲食

進食較晚可能會導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最好避免進食。同時，咖啡因、尼古丁和酒精等刺激性物質均可能影響睡眠質量，在睡前應盡量避免攝入。

結語

充足的、高質量的睡眠對于維持大腦的正常功能和提升認知能力至關重要。通過優化睡眠環境、保持規律的睡眠時間、減少睡前刺激等方式，我們可以有效改善睡眠質量。讓我們從今晚開始， 共同 關注睡眠健康，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. 小學一年級數學認知能力訓練研究[J]. 教育現代化(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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出品丨科普中國

作者丨一言科普團隊

監制丨中國科普博覽

責編丨一諾

審校丨徐來、林林

本文經授權轉自“科普中國”（id：Science_China）公眾號

編輯：吳裕慧

一審：施新杭

二審：盧立明

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