Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu, lý do chính xác tại sao chúng ta ngủ vẫn là một trong những bí ẩn lâu dài và hấp dẫn nhất của khoa học sức khỏe. Để cố gắng đi đến tận cùng câu hỏi này, các chuyên gia đã phân tích cách thức hoạt động của giấc ngủ và điều gì xảy ra khi chúng ta không ngủ đủ giấc.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng giấc ngủ cực kỳ phức tạp và có ảnh hưởng đến hầu hết các hệ thống của cơ thể. Nhiều bộ phận của não tham gia vào quá trình sản xuất hormone và các chất điều tiết giữa ngủ và sự tỉnh táo.
Mặc dù vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu về sự phức tạp trong cách thức hoạt động của giấc ngủ, nhưng nghiên cứu hiện tại đã làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của những gì xảy ra trong não và cơ thể trong khi ngủ. Kiến thức này tiết lộ giấc ngủ được kết nối như thế nào với nhiều yếu tố của sức khỏe thể chất, cảm xúc và tinh thần, đồng thời cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách mọi người có thể ngủ ngon hơn.
Điều gì xảy ra khi bạn ngủ?
Trong vòng một phút sau khi chìm vào giấc ngủ, những thay đổi đáng chú ý bắt đầu ảnh hưởng đến cả não bộ và cơ thể. Nhiệt độ cơ thể giảm xuống, hoạt động của não giảm sút, nhịp tim và hô hấp cũng chậm lại. Không có gì đáng ngạc nhiên khi mức tiêu hao năng lượng của cơ thể thấp hơn trong khi ngủ
Tuy nhiên, điều quan trọng là phải nhận ra rằng những gì xảy ra trong khi ngủ là động. Trong suốt một đêm, bạn thực sự trải qua nhiều chu kỳ ngủ, mỗi chu kỳ kéo dài từ 70 đến 120 phút và bao gồm các giai đoạn ngủ riêng biệt. Những giai đoạn ngủ này là nền tảng cho cách thức hoạt động của giấc ngủ.
Các giai đoạn giấc ngủ bao gồm những gì?
Có bốn giai đoạn của giấc ngủ được chia thành hai loại. Ba giai đoạn đầu tiên thuộc loại giấc ngủ không REM (chuyển động mắt nhanh). Giai đoạn thứ tư là giấc ngủ REM.
| Giai đoạn | Loại | Còn được gọi là | Độ dài của giai đoạn |
| Giai đoạn 1 | NREM | N1: ngủ nông | 1 – 5 phút |
| Giai đoạn 2 | NREM | N2: ngủ sâu | 10 – 60 phút |
| Giai đoạn 3 | NREM | N3: ngủ rất sâu | 20 – 40 phút |
| Giai đoạn 4 | REM | Giấc ngủ REM hay Ngủ mơ | 10 – 60 phút |
Ở giai đoạn 1, bạn vừa mới bước vào giấc ngủ và bắt đầu chuyển sang giai đoạn 2, giai đoạn này liên quan đến việc hoạt động của não và cơ thể sẽ chậm lại hơn nữa. Bạn sẽ dễ bị đánh thức hơn nhiều trong những giai đoạn đầu của chu kỳ giấc ngủ.
Giai đoạn 3 là phần sâu nhất của giấc ngủ NREM. Trong giai đoạn này, cơ bắp và cơ thể của bạn thậm chí còn thư giãn hơn và sóng não cho thấy một mô hình hoạt động chậm lại rõ ràng, khác biệt rõ rệt với hoạt động não lúc thức. Người ta tin rằng giấc ngủ sâu đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi cơ thể cũng như tư duy và trí nhớ hiệu quả.
Giai đoạn 4 là giai đoạn duy nhất của giấc ngủ REM. Trong thời gian này, hoạt động của não tăng lên đáng kể và hầu hết cơ thể – ngoại trừ mắt và các cơ hô hấp – bị tê liệt tạm thời. Mặc dù giấc mơ có thể xảy ra ở bất kỳ giai đoạn nào, nhưng giấc mơ mãnh liệt nhất diễn ra trong giấc ngủ REM.
Giai đoạn ngủ REM được cho là cần thiết cho não, hỗ trợ các chức năng chính như trí nhớ và học tập. Khi màn đêm buông xuống, việc dành nhiều thời gian hơn cho giấc ngủ REM là điều bình thường và phần lớn thời gian xảy ra vào nửa sau của đêm.
Cấu trúc các giai đoạn và chu kỳ giấc ngủ của một người được gọi là cấu trúc giấc ngủ của họ. Trong khi giấc ngủ sâu và giấc ngủ REM liên quan đến những thay đổi sâu sắc hơn về mức độ hoạt động, các chuyên gia tin rằng mỗi giai đoạn đóng một vai trò trong cấu trúc giấc ngủ lành mạnh giúp tạo ra giấc ngủ chất lượng.
Cơ thể điều tiết giấc ngủ như thế nào?
Cơ thể điều chỉnh giấc ngủ với hai động lực chính: cân bằng nội môi khi ngủ-thức và hệ thống cảnh báo sinh học.
- Cân bằng nội môi khi ngủ-thức: thuật ngữ kỹ thuật này mô tả một điều mà hầu hết chúng ta đều ngầm hiểu qua kinh nghiệm thực tiễn: bạn thức càng lâu thì bạn càng cảm thấy cần ngủ. Điều này là do cơ chế điều hòa giấc ngủ cân bằng nội môi, hệ thống tự điều chỉnh của cơ thể, trong đó áp lực đi ngủ sẽ tăng lên dựa trên thời gian bạn thức. Động lực này cũng khiến bạn ngủ lâu hơn hoặc sâu hơn sau một thời gian ngủ không đủ giấc.
- Hệ thống cảnh báo sinh học: là một phần của đồng hồ sinh học của cơ thể, nhịp sinh học kéo dài khoảng 24 giờ và đóng vai trò trung tâm trong nhiều quá trình sinh học, bao gồm cả giấc ngủ. Tiếp xúc với ánh sáng có ảnh hưởng lớn nhất đến nhịp sinh học, khuyến khích sự tỉnh táo vào ban ngày và buồn ngủ vào ban đêm.
Hai yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ cơ thể bạn cảm thấy cần ngủ, phản ánh đồng hồ sinh học, thời gian trong ngày, mức độ tiếp xúc với ánh sáng và thời gian bạn thức.
Ngoài ra, một loạt các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến cân bằng nội môi khi ngủ và thức và hệ thống cảnh báo sinh học. Ví dụ, căng thẳng hoặc đói có thể làm gián đoạn quá trình điều hòa giấc ngủ bình thường của bạn. Lượng caffeine hấp thụ hoặc tiếp xúc với ánh sáng từ các thiết bị điện tử là những ví dụ khác về cách các lựa chọn hành vi có thể thay đổi hệ thống quản lý giấc ngủ cơ bản của cơ thể.
Các quá trình nhiều khía cạnh này được quản lý bởi một số bộ phận của não bao gồm vùng dưới đồi, đồi thị, tuyến tùng, não trước, não giữa, thân não, hạch hạnh nhân và vỏ não. Thực tế là rất nhiều bộ phận của não liên quan đến việc thức và ngủ, bao gồm cả các giai đoạn ngủ, là một minh chứng rõ ràng hơn về tính phức tạp sinh học của giấc ngủ.
Hóa chất và nội tiết tố nào điều hòa giấc ngủ?
Nhiều hóa chất và hormone có liên quan đến cơ chế cân bằng nội môi khi ngủ-thức và hệ thống cảnh báo sinh học. Việc chuyển đổi giữa trạng thái thức và ngủ tạo ra những thay đổi ở hàng nghìn tế bào thần kinh trong não và hệ thống tín hiệu phức tạp tạo ra những phản ứng cụ thể trong cơ thể.
Cho đến nay, vẫn còn nhiều điều chưa biết về các quá trình phức tạp kiểm soát giấc ngủ, nhưng các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một số chất dường như là bánh răng quan trọng trong bộ máy của giấc ngủ.
Một chất hóa học gọi là adenosine được cho là đóng vai trò trung tâm trong cân bằng nội môi khi ngủ và thức. Adenosine tích tụ khi chúng ta thức và dường như làm tăng áp lực giấc ngủ. Mặt khác, caffeine ức chế adenosine, điều này có thể giải thích một phần lý do tại sao nó thúc đẩy sự tỉnh táo.
Chất dẫn truyền thần kinh là các chất hóa học gửi tín hiệu trong hệ thần kinh để kích hoạt hoặc vô hiệu hóa một số tế bào nhất định. Ví dụ về các chất dẫn truyền thần kinh liên quan đến việc thúc đẩy sự tỉnh táo hoặc ngủ bao gồm GABA, acetylcholine, orexin và serotonin.
Nội tiết tố cũng đóng một vai trò không thể tách rời trong việc truyền tín hiệu và điều chỉnh trạng thái ngủ-thức. Melatonin, chất giúp thúc đẩy giấc ngủ và được sản xuất tự nhiên khi giảm tiếp xúc với ánh sáng, là một trong những hormone được biết đến nhiều nhất liên quan đến giấc ngủ. Các hormone quan trọng khác liên quan đến giấc ngủ bao gồm adrenaline, cortisol và norepinephrine. Giấc ngủ cũng có thể ảnh hưởng đến việc sản xuất các hormone quan trọng, chẳng hạn như hormone tăng trưởng cũng như leptin và ghrelin điều chỉnh sự thèm ăn, có thể ảnh hưởng đến cân bằng nội môi khi ngủ và thức giấc.
Chức năng của các hóa chất và hormone này có thể khác nhau ở một số người dựa trên di truyền của họ, đó là lý do tại sao một số chứng rối loạn giấc ngủ như ngưng thở khi ngủ có thể di truyền trong gia đình. Lựa chọn môi trường và lối sống cũng có thể ảnh hưởng đến tín hiệu hóa học và nội tiết tố chịu trách nhiệm cho giấc ngủ.
Tại sao giấc ngủ lại quan trọng?
Mặc dù ngay cả các chuyên gia cũng chưa đạt được lời giải thích đồng thuận về lý do tại sao chúng ta ngủ, nhưng nhiều chỉ số ủng hộ quan điểm rằng nó phục vụ một chức năng sinh học thiết yếu.
Theo quan điểm tiến hóa, giấc ngủ là một tính năng tồn tại ở hầu hết các loài động vật. Dù việc ngủ có thể gây ra sự dễ bị tổn thương hoặc làm mất thời gian cho việc sinh sản và nghỉ ngơi, nhưng nó cho thấy rằng giấc ngủ là căn cứ cho sức khỏe mạnh mẽ.
Giấc ngủ rất quan trọng đối với sự phát triển cả về thể chất và tinh thần của trẻ sơ sinh, trẻ nhỏ và thanh niên. Thiếu ngủ ở người lớn liên quan đến nhiều hậu quả tiêu cực về sức khỏe, bao gồm các vấn đề về tim mạch, miễn dịch suy yếu, nguy cơ béo phì và tiểu đường loại II cao hơn, suy nghĩ kém và trí nhớ cũng như các vấn đề về sức khỏe tâm thần như trầm cảm và lo lắng.
Những tác hại khác nhau của thiếu ngủ này cho thấy giấc ngủ không chỉ có mục đích sinh học đơn giản mà thông qua tính phức tạp của nó, giấc ngủ góp phần quan trọng vào hoạt động bình thường của hầu hết các hệ thống trong cơ thể.