20130427科博館研習：從古生物學展示中認識演化學 劉德祥博士

從古生物學展示中認識演化學
by劉德祥博士

簡單的把筆記整理一下，不是心得......^^""

上圖為現行哺乳動物分類支序圖
另根據J David Archibald於2012發表的paper
鼩鼱目(以往的食蟲目) 可再分為鼩形目及蝟形目...(分類一直在變啊 ^^"")

此外，鯨目與偶蹄目現已合併為鯨偶蹄目(Cetartiodactyia)
原因是因為所有的哺乳動物中，僅鯨與偶蹄動物的腳踝多一塊小骨頭 XD

學生萬萬睡 小論文第 1011115梯次 生物類得獎作品)

文章原始連結 (中學生網站)

學生萬萬睡 (小論文第 1011115梯次 生物類特優作品)

國立武陵高中 320班 吳佳靜 蔡佳宣 邱珮綺

壹●前言

自就學階段以來，打瞌睡一直是學生上課時常見的現象，不論年齡或性別，這種情形處處可見，因而引起我們對睡眠這門學問的好奇心，希望藉由這次小論文的研究，能夠深入探討睡眠和生活的關係，以及各方面的影響，進而找出「打瞌睡」的主因，並且提出我們的看法和解決的方式。而我們的小論文討論方向以「昏睡方面」的問題為主，先從網路以及書籍中閱讀，以了解有關睡眠的相關資料和影響因素，再對「昏睡」此一主題做進一步的研究，統整出其導因，並且討論出具體可行的解決方案。

貳●正文

一、影響因素：

(一)、褪黑激素：

談到睡眠不可不提及褪黑激素。生物體會利用一種名為色胺酸 (tryptophan)的胺基酸，經由色胺酸羥化酶(TPH)等酵素的催化下，轉變為血清素，而這些扮演神經傳導物質的血清素就是形成褪黑激素的原料。夜間，人類活動量低，多餘的血清素轉化為褪黑素，開啟了睡眠機制。到了早晨，人類活動量大，血清素大量提供以利訊息的傳遞，而剩餘的褪黑激素則經血液送至肝臟進行代謝，最後隨尿液排出體外。(註一) 在動物體內，褪黑激素扮演著抑制性腺發育與性激素分泌的角色。藉由抑制下視丘分泌促性腺素釋放激素(GnRH)，可影響腦垂腺的作用，以及控制卵巢內黃體素的合成與分泌，使性腺的效用降低，對性的欲望也隨之下降，但此效應在人體內並不明顯，反而對其他動物的性成熟影響較大(註二)；而在人體內，褪黑激素可以降低體溫，啟動睡眠。褪黑激素主要是由腦幹上方的松果腺所分泌，並呈現日律動，即隨每日晝夜變化的規律性變動─褪黑激素於入夜後開始分泌，深夜時刻到達最高濃度，而白天的光線則會抑制褪黑激素的分泌(圖一)。(註三)

(圖一) 褪黑素的分泌量受日夜週期的調控

除了松果腺，視網膜、晶狀體以及胃腸亦可分泌部分的褪黑激素，調控褪黑激素的指揮中心位於間腦處下視丘的「視叉上核(Suprachiasmatic nucleus，SCN)」，大略位於眼睛的後方。視叉上核相當於人類的生理時鐘，它會從眼睛接受日光的刺激，進而控制褪黑激素的分泌。因此，褪黑激素的分泌量會呈現日夜週期性的變化，也會受到日照常短的不同而產生差異(圖二)。(註四)

(圖二) 日照長短對褪黑素分泌量的影響

除了自然光線外，來自電燈、電視和電腦螢幕等光源的光線進入人體眼睛時，也同樣會刺激視叉上核，影響褪黑激素的分泌及生理時鐘的調控。所以若在深夜時依然處於燈火通明的環境之中，褪黑激素的分泌會受到抑制而影響睡眠品質。褪黑激素的分泌量也因年齡不同而有所差異。一般而言年齡越大，松果體的體積隨之萎縮，血漿內的褪黑激素濃度就越低。因此在老人身上常有睡眠週期失調的症狀發生，就是因為褪黑激素的缺乏造成，可適量的服用褪黑激素藥物來改善睡眠問題。有些食物也含有褪黑激素，例如：酸櫻桃、香蕉、鳳梨、燕麥、甜玉米、糙米、番茄、螺旋藻等等。(註五) 由於褪黑激素的前驅物質為色胺酸，因此，食用富含色胺酸的食物，例如：牛奶、花生、蛋、杏仁、黃豆等，將有助於褪黑激素的合成及分泌。(註六) 反之，若色胺酸攝取不足，則會影響褪黑激素的合成及分泌，進而影響睡眠與生理時鐘。

(二)、 腦波(electroencephalogram,EEG)：

1、腦波的種類：

腦波是睡眠的一大因素，主要可分為四種──α 波、β 波、θ 波和δ 波，如(表一)所示：

(表一) 腦波的種類(註七)

種類	頻率	振幅	對應的身體狀
α 波	8~12Hz	50μV	休息養神、放鬆狀態
β 波	>14Hz	低振幅	注意力集中、清醒
θ 波	4~7Hz		欲睡、淺睡
δ 波	<4Hz	高振幅	熟睡

2、腦波對睡眠的引響：

依據睡眠時腦波的變化，可將人的睡眠可分為非快速動眼睡眠及快速動眼睡眠：

(1)、非快速動眼睡眠(non-rapid eye movememt sleep 簡稱 NREM)，或稱慢波睡眠(slow wave sleep 簡稱 SWS)：此階段則占整個睡眠的 75%，可在被細分為四個階段：

1.第一階段：為淺睡期，此時β 波減弱而α 波增強，精神開始不集中，肌肉放鬆，約占 5%

2.第二階段：為深睡期，此一階段的腦波主要由紡錘波(spindles)和 K 複合波(k complexs)所 
                      組成，占整個睡眠時間的一半以上，此時心跳漸慢、體溫下降，除了傳遞感
                      受給大腦的視丘開始休息外，大腦其他部位也跟著放鬆了，為深睡期，約占 
                              50%。

3.第三和第四階段：分別是熟睡期和沉睡期，此時的腦波以δ 波為主，是修復人類組織

和清除無用資訊的重要時刻，約占 20%。

(2)、快速動眼睡眠(rapid eye movememt sleep 簡稱 REM)：此階段約占整個睡眠週期的 25%，有心跳加速、呼吸頻率不規則等現象，處於警覺狀態，但肌肉則呈現放鬆狀態。此階段最明顯的特徵為眼球會快速轉動，也伴隨著做夢，而夢中所見的物體若呈縱向運動時，眼球將呈現垂直運動；相反的，若夢中物體成橫向運動時，眼球將成水平運動。(註八)

由此可知，腦波主要為α 波的第一、二階段是處於進入休息、放鬆的狀態，較容易被喚醒，稱為「淺睡期」；而腦波主要為δ 波的第三、四階段，是屬於沉睡的階段，稱為「熟睡期」(深度睡眠)。正常來說，睡眠會先進入非快速動眼的第一期，接著進入第二期至快速動眼睡眠，而後再次進入非快速動眼的第二期，依序循環(NREM1、2、3、4 階段REMNREM2、3、4 階段REM2、3、4階段……)，每次的循環週期為 1.5 小時，大略進行四至五次循環後，逐漸走向清醒。整個睡眠的過程中第一階段僅出現一次，而深沉睡眠主要發生在整個睡眠的前 1/3，REM 則是越靠近清晨越明顯。(註九)

3、不同年齡的腦波對睡眠的影響不同：

隨著年紀越大，年長者 N-REM 睡眠的第三和第四階段會漸漸減少到幾乎沒有，因此較為不容易進入熟睡的狀態，也較容易在睡眠中驚醒。(註十)

(圖三) 年輕者和年老者睡眠過程的變化圖

二、促使昏睡的原因：

(一)、夜間睡眠不足：

睡眠不足是現今大多數人的病因之一，而「昏睡」常常是由於夜晚睡眠時間缺乏，使得身心和大腦無法進入休息模式所造成的現象。造成睡眠不足的原因有許多，包括：個人生活方式、生活環境、飲食、壓力或健康狀況等等，但大多歸咎於「睡眠環境」的影響。其中光線對於睡眠影響最甚，光線對大腦是一種強烈的信號，能夠使大腦的視覺感知相關區域不斷運作、抑制睡眠，而視交叉上核也會受到光線刺激，因此當環境光照過於明亮時，會使睡眠的品質下降，不易進入熟睡狀態。另外，亦有研究指出噪音和溫度也會對睡眠產生影響：當環境音量介於 40~70 分貝時，以及溫度在 32°C 以上或 12°C 以下時，都會阻礙睡眠，這些能夠共同影響睡眠的因子我們稱之為「同調因子」。(註十一)

(二)、睡眠品質不佳：

人的睡眠如果打斷，就必須從 NREM 睡眠的第一期(淺睡期)從新開始進入睡眠週期，尤以第四階段被打斷，影響睡眠品更甚。當人的睡眠遭受剝奪時，例如：晚睡早起、睡眠剝奪(刻意喚醒或限制睡眠)、頻繁使用安眠藥或酒精(壓制中樞神經系統)，皆會使 REM 睡眠不足，造成快速動眼反彈(REMrebound)可能產生反應時間變慢、損害記憶、影響代謝、加速老化等生理反應，以及疲倦、機動、焦慮不安、情緒失控等心理狀況。(註十二)

(三)、腦部氧氣供應不足：

大腦在經過一夜的深層修復與重整後，早上起床便可開始工作，協助處理大量的資訊。一般而言，腦細胞的活躍狀態大概可以維持 4~5 小時，而缺乏氧氣則會使腦細胞的工作效率降低，大腦缺乏氧氣的供應量常見於進食後，食物進入了消化道準備進行消化，因為消化過程需要大量的血液，全身大部分的血液都往消化道集中，使得流通大腦的血液量減少，造成暫時性的氧氣供應不足，因而讓人有昏昏欲睡的感覺。若是吃了容易消化或是容易使血糖上升的食物，就更容易使人疲倦。(註十三)

(四)、睡眠規律錯亂：

人的生理時鐘具有一定的規律性，若常在外通宵達旦、工作時間不穩定或是生活不規律，就會造成生理時鐘錯亂，進而形成慢性的睡眠不足。另外，若睡眠時間過長或活動量太小，會使夜晚時褪黑激素的分泌不足，睡意薄弱而影響到睡眠品質。(註十四)

三、睡眠的相關疾病：

「昏睡」也有可能是某些疾病所導致的，需要醫生從旁協助或施以藥物治療，以下介紹兩大類相關的睡眠疾病：

(一)、睡眠障礙：

美國精神醫學會 DSM-IV 將睡眠障礙定義為：此症狀已連續維持一個月以上且足以造成疲累、焦躁、工作效率降低和角色功能損傷。比較常見的睡眠障礙又分為三種：

1、失眠 (insomnia)：

當覺得睡不飽，或者是因為緊張、焦慮而難以入眠、睡眠中斷、過度早起等，都有可能是失眠的症狀。每週失眠超過三次以上將會影響你的生活品質，如果持續沒有改善，則有可能變成長期性的失眠。失眠可以依照持續的時間長短分成三類：

(1)、短暫性失眠 (transient insomnia)：

當身處於以下情況：1.情緒興奮、高亢；2.感到緊張、壓力；3.生病；4.身處高海拔的地方；5.跨越時區；及 6.睡眠規律改變時，便容易發生短暫性失眠。幾乎每一個人都有短暫失眠的經驗，且大部分會在一個星期之內消失，只有少部分的人未經適當處理與調適，而進一步惡化成長期性失眠。

(2)、短期性失眠 (short term insomnia)：

此種失眠和嚴重或持續性的壓力有明顯的關係，病因和短暫性失眠有重疊，但通常需要恢復的時間較長，大概是一個星期至一個月的時間，如果沒有經過適當的處理也有可能會形成長期性失眠。短期性失眠與短暫性失眠合稱「急性失眠」，失眠的原因也較容易被發現。

(3)、長期性失眠 (long term insomnia)：

患者通常已有數年至數十年的病史，引起長期性失眠的原因通常較多且較複雜，也較難被發現。此類型的失眠是睡眠門診中最常遇到的臨床病例，需要以更仔細且複雜的檢驗方式找出潛在的原因才有辦法根治。(註十五)

2、嗜睡 (Hypersomnia)：

睡眠時間已充裕，但是該清醒的時後卻還是處在睡眠狀態，稱為嗜睡症，其嚴重程度可以由日間嗜睡症評估表進行評估。造成嗜睡的原因約有 20％因為睡眠不足；35％因為罹患呼吸中止症；20％為猝睡症；5％為中樞神經過眠；剩餘 20％則是因為其他原因。臨床上依據並因可將嗜睡區分為：睡眠不足症候群 (Insufficient sleep syndrome)、發作性睡病 (Narcolepsy)、特發性中樞嗜睡症(Idiopathic CNS hypersomnia)、及反覆性嗜睡症 (Recurrent hypersomnia)。(註十六)

3、睡眠清醒週期失調 (Sleep-Wake schedule disorders)：

這種病徵最常見於跨越多個時區的遊客和大夜班的工作人員身上，造成日常作息與腦中生理時鐘不同步調，而導致睡眠週期失調，通常可以經由日光補償或服用褪黑激素等方式調整過來。睡眠清醒週期失調還有其他兩種類型：

(1)、延遲型睡眠週期症候群 (Delayed Sleep Phase Syndrome)：

通常這類人睡眠生理時鐘比正常人延後數小時，晚上難以入睡，早上爬不起來，在年輕人身上常常可以見到。目前可採用時相治療法、光療法或服用退黑激素，將其作息漸漸調整至正常。

(2)、提前型睡眠週期症候群 (Advanced Sleep Phase Syndrome)：

通常這類人睡眠生理時鐘比正常人提前數小時，晚上早早上床，清晨就已起床，在老年人身上常常可以見到，也就是所謂的「雲雀族」。這對健康沒有壞處，不過會令人困擾，目前可採取的療法和延遲型睡眠週期症候群相同。(註十七)

(二)、類睡症：

此種病症並不會使患者的睡眠時間延期或縮短，但是會使病人的生理方面產生不適。以下舉幾個例子：

1、夢魘 (nightmare)：

患者可能會在睡眠中突然坐起來、尖叫、冒冷汗但卻無法叫醒，事後一點印象都沒有，通常在睡眠的第三和第四周期發生。

2、睡眠癱瘓 (sleep paralysis)：

也稱作昏睡症 (Narcolepsy)，患者會不自覺的睡著，而且直接進入 REM 睡眠，通常是因為遺傳，但也可能會因為情緒或吃太飽而引起。

3、睡眠窒息 (sleep apnea)：

患者會在睡眠中暫停呼吸，通常是因為喉嚨裡的肌肉鬆弛而阻礙了氣管，常伴隨著打呼，讓人無法深睡。

4、磨牙 (sleep bruxism)：

患者通常在睡眠的第二期時產生下顎肌肉會等張性收縮的現象，造成牙齒重複的磨動，就像是規律地咀嚼一樣。磨牙不僅會造成對於同睡者的困擾，也可能會造成牙齒的損壞或顳顎關節痛等現象，若有此症狀可以找牙醫師製作牙套以保護牙齒。(註十八)

四、解決/避免昏睡的方法：

(一)、改善睡眠環境：

優良的睡眠環境能提供較完善的睡眠品質，也能夠使褪黑激素正常分泌。因此，除了考量到棉被和枕頭的柔軟度和蓬鬆度之外，光線的調控必須特別注意，黑暗的環境中褪黑激素的分泌量較為正常，也較能夠維持良好的睡眠品質，而環境背景和溫度也應當調適到最佳的狀態。(註十九)

(二)、 飲食的篩選：

避免睡前進食過量，或食用升糖指數(GI)較高的食物(即較容易被消化吸收而使血糖濃度快速上升的食物)。升糖指數指的是服用某藥物後兩小時內血糖增加的程度，為一比較值，通常用兩種實務作為基準，第一個是服用純葡萄糖，其 GI 值定為 100，第二個是以白麵包作基準，GI 值=100，每兩級數相差 1.4 倍。一般而言，食物分子的結構越複雜，越不容易被分解，GI 值也就越低，例如：五穀雜糧的升糖指數大於一般的白米飯。而升糖指數高的食物會導致迅速被分解，並且將葡萄糖輸往血液，以及身體代謝機能持續高運作，高代謝率使人不容易進入深沉睡眠。(註二十)參照(表二)。

(表二) 食物與升糖指數

指標	升糖指數	代表性食物
低	<55	纖維素高、油多、顆粒粗、不熟的水果，例如：牛奶、雜糧麵包
中	56~69	全麥麵包、糙米
高	>70	羊角麵包、白麵包、玉米片

不同烹調方式破壞纖維的程度也不盡相同，升糖指數自然會隨之改變。不過蛋白質和脂肪的多寡和升糖指數的高低無關，所以像牛奶、起司等等高蛋白、低醣的食物也包含在升糖指數低的食物內。

(三)、生理時鐘的調控：

「睡眠節律錯亂者」應該盡量減少晚上的活動量，維持良好的生活習慣和正常的規律。

「睡眠相位後移症候群」指的是生理時鐘較他人晚的人，簡單來說就是：白天想睡覺，而晚上精神旺盛。這類患者必須設法把生理時鐘向前推移，首先，應養成早起的習慣，即使想睡覺也必須在固定時間出去曬太陽，讓陽光刺激視交叉上核，減少褪黑激素的分泌。在夜晚時也可以服用褪黑激素，促使腦部進入休息模式。睡前應避免大吃大喝或飲用含咖啡因的飲料，例如：咖啡、紅茶、可樂等，也應該避免刺激性的食物，例如：辛辣的食物容易導致胃部不舒適；鹽分太高的食物會使血壓上升，和情緒緊繃；含有酒精的飲料會抑制快速動眼的時間，而使得大多數時間處於淺睡狀態，睡眠品質也就相對變差。另外，也避免在早上食用可促使褪黑激素分泌的食物。(註二十一)

參●結論

現在的學生時常因為課業繁重，使得睡眠時間越來越少，也常常熬夜，到假日才補眠睡到八九點，生活變得極不規律，因此打瞌睡的情形越加嚴重。在我們的研究過程中，藉由了解睡眠的本質及探討影響睡眠的相關因素，找出造成昏睡的可能原因，提供可行的方法以避免此現象的發生。這些睡眠不足、作息不正常或睡眠品質不佳的現象，若能試著以腦波、運動、燈光、環境音量、飲食等的整體調整，來達到最佳的睡眠環境、狀態，如：

1. 藉由燈光來控制褪黑激素的分泌量

2. 選擇正確的食物以防止血糖快速升高

3. 維持良好且舒適的睡眠環境

4. 使睡眠過程及生活作息能與腦中的生理時鐘相互配合

若能夠建構最佳的睡眠環境，則可以使最短時間的睡眠達到最佳的效果，讓人起床之後感到精神飽滿，讓我們能夠以更充足的精力、更愉快的心情與更高的效率去面對每一天的挑戰。

肆●引註資料

註一、        林興中。褪黑激素(Melatonin)。2012 年 2 月 16 日，取自http://www.vghks.gov.tw/meta/melatoni.htm

註二、        Chapter49 生物報告(1)

註三、        林金盾(主編)(2006)生理心理學──神經與行為。臺北縣新店市：藝軒。

註四、        林金盾(主編)(2006)生理心理學──神經與行為。臺北縣新店市：藝軒。

註五、        食物中哪些含有 Melatonin。2012 年 2 月 16 日，取自http://www.liverx.net/2007/06/09/%E9%A3%9F%E7%89%A9%E4%B8%AD%E5%93%AA%E4%BA%9B%E5%90%AB%E6%9C%89melatonin/

註六、        改善失眠、促進睡眠的好幫手。2012 年 3 月 7 日，取自http://blog.udn.com/vocalhigh/3462353

註七、        林金盾(主編)(2006)生理心理學──神經與行為。臺北縣新店市：藝軒。

註八、        謝靜雯(譯)(2008)。你今天小睡了嗎？台北市：商周出版。

註九、        龔毅珊。睡眠養生~如何一夜好眠~，P.5、6。2012 年 2 月 28 日，取自http://codec.ee.ncku.edu.tw/course/2011F_EEE/12_19.pdf

註十、        林金盾(主編)(2006)生理心理學──神經與行為。臺北縣新店市：藝軒。

註十一、    林金盾(主編)(2006)生理心理學──神經與行為。臺北縣新店市：藝軒。

註十二、    休息與睡眠之需要。P.30、31。2012 年 2 月 28 日，取自www.cjcu.edu.tw/~health/download/health/20.PPT

註十三、    朱麗真(譯)(2004)3 小時熟睡法：用深沉睡眠讓每天多出 3~5 個小時。台北市：商周出版。

註十四、    郭玉梅(譯)(2009)睡眠圖解事典。臺北縣中和市：瑞昇文化。

註十五、    休息與睡眠之需要。P.32。2012 年 2 月 28 日，取自www.cjcu.edu.tw/~health/download/health/20.PPT

註十六、    暗藏的危機──嗜睡症。2012 年 3 月 5 日，取自www.shs.edu.tw/works/essay/2007/03/2007033106363300.pdf

註十七、    馬偕醫院家庭醫學科。2012 年 2 月 28 日，取自http://www.mmh.org.tw/taitam/famme/famme77_8.asp

註十八、    休息與睡眠之需要。P.33。2012 年 2 月 28 日，取自www.cjcu.edu.tw/~health/download/health/20.PPT

註十九、    郭玉梅(譯)(2009)睡眠圖解事典。臺北縣中和市：瑞昇文化。

註二十、    升糖指數-維基百科，自由的百科全書。2012 年 3 月 25 日http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%87%E7%B3%96%E6%8C%87%E6%95%B0

註二十一、郭玉梅(譯)(2009)睡眠圖解事典。臺北縣中和市：瑞昇文化。