理論8小時實際5小時 宇航員睡不好可能會致命

在德國科隆市的一個地下實驗室中，科學家和志願者們正探索應對太空旅行中的最大挑戰之一，即如何幫助宇航員睡得更香。這個實驗室的牆壁都是白色的，沒有任何窗戶或海報，燈光被嚴密遮住。房間里只有一張單人床、一台電腦、一張令人感到不安的外星風景畫，上面繪製著巨大的開花植物以及怪異的未來太空列車。

天花板上固定著攝像頭，可以監控室內志願者的每個動作。這裡似乎與外部世界隔絕了，無法知道外面到底是白天還是黑夜。裡面的人會覺得與現實脫節，甚至讓人覺得彷彿置身於地球之外。

然而，這恰是德國航天局DLR的設計人員想要達到的目的。對於科學家和物理學家來說，這個名為Envihab的實驗室是測試太空飛行對人體影響的完美環境。這裡的最新實驗包括研究缺少睡眠對人體的反應。對於國際空間站上的宇航員來說，睡眠的確是個大問題。研究員愛娃-瑪利亞·埃爾門霍斯特（Eva-Maria Elmenhorst）說：「從原則上說，宇航員們可以獲得充足睡眠，每晚約睡8個小時。但實際上，大多數宇航員每晚只能睡五六個小時，這是不夠的。」

圖1：志願者們待在這間沒有窗戶、被粉刷成白色的房間中

若是沒有充足睡眠，許多人白天會打不起精神，只能依賴於咖啡等飲料。巧合的是，在我（本文作者理查德·霍林漢姆（Richard Hollingham））與埃爾門霍斯特聊天時，為了趕上當然前往德國的航班，我是早上4點15分起床的。但我的工作相對輕鬆，只需詢問她幾個簡單問題，並記錄答案。而宇航員們則不同，他們以時速2.7萬公里的速度圍繞地球飛行，生活在距離寒冷真空只有幾厘米的空間中。任何錯誤的決定、疏忽或者走神都可能攸關著他們自己和其他宇航員的生死。想像下，他們需要精確對接數噸中的航天器，但卻每天只能睡5個小時。

然而要想在太空中睡個好覺並不容易，那裡沒有床和枕頭，宇航員只能被綁在牆上睡在睡袋裡。埃爾門霍斯特稱，還有很多因素影響宇航員睡眠，比如孤獨感、每隔90分鐘1次日出以及國際空間站中喧囂的通風系統等。很多時候，宇航員們必須輪班監測實驗或應對來訪的補給船。

為了調查缺少睡眠會對宇航員的表現造成何種影響，埃爾門霍斯特的團隊對部分有償志願者進行了睡眠剝奪實驗。她說：「我們想要找到缺少睡眠對認知功能的影響，以及為何有些人能夠更好地應對。」除了宇航員外，埃爾門霍斯特還希望這項研究能幫助地球上的輪班工人或其他人，比如醫生和護士，他們經常存在睡眠不足的問題，同時需要長時間工作，並需要做出生死攸關的決定。埃爾門霍斯特表示，僅在德國，大約有16%的人需要定期輪班工作，他們往往從事非常關鍵的工作，根本無法獲得8個小時的充足睡眠。

圖2：像盧卡斯這樣的志願者需要始終保持清醒，並嘗試執行複雜的任務

參加埃爾門霍斯特實驗的志願者需要執行一系列日常任務，包括記憶訓練、反應時間測試以及重複性的電腦遊戲。在連續5天晚上，他們只被允許睡5個小時。其次，在不得不保持清醒的情況下連續煎熬38個小時後，他們可以得到8個小時的恢復時間。醫生會利用特定的帽子監控志願者們的大腦活動，這個帽子上有許多電極，可以採集血液樣本，並進行MRI掃描等。

埃爾門霍斯特說：「我們對大腦中控制睡眠的機制很感興趣。即使1晚上沒有睡覺，我們也可以看到人體內的荷爾蒙發生變化。」對於這些志願者來說，參加試驗的主要動機就是為了獲得金錢補助。在為期2周的試驗中，他們需要坐著看電視和聊天，但這顯然比他們想像的更加困難。

參加試驗的學生盧卡斯（Lucas）說：「保持清醒很困難，總是有人在阻止你入睡。」另一名志願者馬格達萊納（Magdalena）表示：「我們唯一能做的事情就是互相交談、看電視或玩電腦。總是有人在說：馬格達萊納，你醒了嗎？馬格達萊納，醒醒！」

圖3：在國際空間站上，宇航員們必須被綁在牆上入睡，而且沒有枕頭可用

為了確保志願者們不打瞌睡，他們時刻受到研究小組成員的監控，這些人坐在閉路監視器後面觀察他們。如果有志願者的眼睛閉上太久，研究人員就會嘗試喚醒他們。隨著時間流逝，盧卡斯開始意識到，自己的記憶和敏捷性都受到影響。他說：「我注意到，我們在測試中的表現越來越糟。我現在正嘗試儘可能多地獲得睡眠，可能不會再熬夜複習功課。」

研究人員發現，在精神表現像預期那樣下降的同時，志願者們身上更是出現了令人不安的生物學變化。埃爾門霍斯特說：「我們已經證明，連續5天、每天只睡5個小時，會導致體內葡萄糖代謝變慢，荷爾蒙水平也會發生變化。」這與其他類似研究結論差不多，定期輪班工人患糖尿病和高血壓的比例更高。

埃爾門霍斯特實驗的終極目標是為宇航員制定更合理的日常時間表，以防他們感覺太累。由於長期持續性的任務變得越來越普遍，人類走向太空文明過程中，確保宇航員獲得足夠睡眠變得比以往更重要。

當我與埃爾門霍斯特聊天時，最新的志願者團隊剛剛離開Envihab實驗室。具有諷刺意味的是，埃爾門霍斯特自己也受到缺少睡眠的困擾。她承認：「大多數時候，我不得不在早上5點起床開始研究，而且這對我的認知功能也產生了負面影響。」

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