一、正常睡眠週期
A. 依據腦波活動與眼睛快速移動與否，睡眠大致可分為「快速動眼期」(rapid eye movement stage, REM)及「非快速動眼期」(non-rapid eye movement stage, NREM)兩階段 。REM期時，全身肌肉張力會降至最低，心跳及呼吸變的不規則，男性可能會勃起，並常有夢的產生。正常的睡眠是由NREM與REM交替循環出現，其中NREM的淺睡第1、2期，以及熟睡期第3期，約佔所有睡眠時間的75-80% (第1期約佔5-10%、第2期佔45-50%，第3(3+4)期共佔20-25%) 。而REM期約佔所有睡眠時間的20-25%。正常睡眠週期由NREM第1期循序進入第3期，睡眠由淺進到深度，再從深度回到淺度之後進入REM，如此週而復始，約90至120分鐘循環一次(如下圖)。
上圖：人在整個晚上可經歷四到五個睡眠週期
儘管每個人每天都要睡覺，但專家們對睡眠的瞭解還不是很透徹，雖然有科學儀器可以輔助紀錄，但睡眠品質到底如何，還是必須根據個人感受而定。透過各種科學儀器的檢測，睡眠研究人員已經知道有兩種主要的睡眠類型，即REM睡眠與NREM。NREM睡眠佔了整個睡眠時間的75%，NREM由三個階段組成，稱為N1，N2和N3。
1. NREM1(N1)睡眠狀態
N1是淺睡期，也有人叫恍神期，此時仍有部分意識存在，N1時間比較短，約10分鐘，人很容易從這個階段中醒來，並且可能不認為剛剛已經睡著。N1時期的腦波會由清醒時的Beta(β)波(13-30Hz)變成放鬆Alpha(α)波(8-12Hz)。正常成年人在N1階段睡眠中花費的時間最少，佔睡眠總時間的5％左右。
2. NREM2，(N2)睡眠狀態
N2期的眼球運動停止，呼吸心跳變慢，體溫下降，腦波由放鬆α波變成睡眠Theta(θ)波(4-7 Hz)。N2被視為腦部跟外界環境完全隔絕前的一個中間階段，雖然N2比N1睡眠更深，但N1與N2兩者，同樣只算是輕度睡眠(light sleep stage)的淺眠階段，此時仍很容易被喚醒。
根據美國國立衛生研究所(NIH)的數據，由於睡眠週期循環在整個晚上週而復始進行，因此一個人在N2階段的時間，比任何其他睡眠階段都多，正常成年人在N2睡眠的時間約佔總睡眠時間的55%。
3. NREM3，N3 (N3+N4)睡眠狀態
N3階段睡眠的腦波為最低頻的深度Delta(δ)波(1-3Hz)，一個人若要能在一覺醒來感到精神煥發，所最需要的就是N3睡眠期。
N3通常持續20到40分鐘，N3睡眠時，大腦對外部刺激的反應較少，也因此最難從這個階段喚醒一個人。從N3睡眠中被叫醒來的人時常感覺昏昏沉沉、迷失方向。N3期間，心率和呼吸緩慢降至最低水平、肌肉活動減少、沒有眼球運動，體溫及血壓皆下降。
N3與REM也是說夢話和夢遊最有可能發生的階段，夢魘和夜驚也是N3及REM睡眠異常現象。根據梅奧診所(Mayo Clinic)的說法，夜驚嚇，也稱為睡眠恐怖，較常發生在兒童身上，孩子會在睡覺期間坐在床上尖叫。N3睡眠在嬰幼兒階段的時間較長，並隨著年齡的增長而穩定下降，原因尚不清楚，而成人的N3階段大約佔15%的總睡眠時間。
4. REM睡眠狀態
一個人在入睡約90分鐘，並經歷所有N1、N2、N3三個NREM睡眠階段後，就開始進入REM睡眠，第一個REM週期通常持續約10分鐘左右，隨後每個REM週期都會隨著睡眠的進行而逐漸變長。REM睡眠的特徵，是在閉合的眼瞼下方，眼珠會從一側快速移動到另一側，至於眼球為何會快速移動的原因尚不清楚。
REM睡眠是大多數夢境發生的階段，我們常常不記得夢的內容，但也有些人從REM睡眠中醒來後，可以回想起夢境的一些內容。
與NREM睡眠相比，REM睡眠時，大腦中多數神經元的放電率增加，事實上，REM睡眠中的大腦，甚至比我們清醒時更加活躍。在REM睡眠時，大腦活動的模式更為隨機，這種大腦活動模式，很可能是基於在此狀態下所發生的強烈夢境。
在REM睡眠期間，心率及血壓與N1睡眠相比略有上升，呼吸變得快而淺，體溫則降至最低點，人會蜷縮在被子中，以確保在沒有體溫調節功能的潛在危險時間內，不會消散太多的熱量到環境中，此時全身肌肉深深地放鬆到幾乎不動的程度。
根據美國國家睡眠基金會（National Sleep Foundation）的說法，大腦會在REM睡眠時，處理白天收集的訊息，將訊息強化後儲在長期記憶裡。新生兒的REM睡眠時間可能達到其睡眠時間的80％左右，而大多數成年人的REM睡眠則佔總睡眠時間的20~25％。
REM睡眠佔總睡眠時間的比例，在整個成年期保持相對穩定，但在65歲以上的人可能會下降，老年人的睡眠往往更淺，會經歷更多的清醒或是“微清醒”，但是這些短暫的清醒並不影響他們起床後的精神。
上圖 : 睡眠狀態差或良好之N1-3及REM狀態
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新生嬰幼兒青少成年老人 |
年齡範圍 |
建議睡眠時間 |
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新生兒 Newborn |
0-3歲 |
14-17小時 |
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嬰兒 Infant |
4-11歲 |
12-15小時 |
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幼兒 Toddler |
1-2歲 |
11-14小時 |
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學齡前 Preschool |
3-5歲 |
10-13小時 |
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學齡兒童 School-age |
6-13歲 |
9-11小時 |
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青少年 Teen |
14-17歲 |
8-10小時 |
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青年 Young Adult |
18-25歲 |
7-9小時 |
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成人 Adult |
26-64歲 |
7-9小時 |
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65歲以上老人Older Adult |
65歲以上 |
7-8小時 |
上圖 : 各年齡層所需睡眠時間
二、快速動眼期睡眠行為障礙
讀者在瞭解了NREM可提供身體休息，以及細胞修復的最主要的功能後，你一定會問，那REM又是在做什麼呢? 研究人員為了想要了解REM對人類睡眠的重要性及意義，於是做了以下的實驗。
這人體實驗就是在受測者入睡後，正要進入REM時，就把他叫醒。不讓受測者得到REM的睡眠，結果受測者因為得不到REM的睡眠，就會自行縮短NREM的睡眠時間，渴望能快一點進入REM。受測者從實驗剛開始時，每晚被叫醒四到五次，到實驗後期，變成每晚會被叫醒七、八次，甚至十次。受測者在無法得到REM睡眠時，極度渴望得到REM的睡眠狀態。因此受測者主觀上白天會感覺到睡眠不足及疲倦、焦慮等症狀。更令人驚奇的是完全沒有作夢。
REM是人類睡眠中所不能缺少的部分，因為這時候腦中正在進行訊息整理及儲存的功能。REM的腦電波和清醒時很像，是以α波或是β波為主，但人卻仍然在睡眠狀態下，所以又稱之為活化的睡眠（active sleep）。
REM時期，全身肌肉張力會降至最低，心跳及呼吸變得不規則，男性可能會勃起，並常有夢的產生。正常的睡眠是由NREM與REM交替循環出現。
「快速動眼期睡眠行為障礙」是睡眠障礙的一種，人在此時失去了抑制身體動作的能力，因此常出現夢什麼就演什麼的動作。患者如果出現很鮮明、可怕的夢境(例如被人或動物攻擊)，人在沉睡不清醒的狀態下，會出現手揮舞、拳打腳踢、或大聲喊叫、甚至主動採取攻擊敵人的動作，仿佛夢在現實中出現，有時還會傷到枕邊人，也曾有患者夢到家中來了竊賊而起床抓小偷，因而打斷了自己的手臂骨頭。
這些REM睡眠行為障礙，通常都是多種腦神經退化性疾病(如巴金森、阿茲海默等)的前兆，千萬不能不把它當一回事。
有ADD、ADHD等狀況的兒童少年，在睡眠中發生說夢話、夜驚、夜哭、夢遊、尿床等廣泛性REM睡眠行為障礙的比例也非常高，只要能在自家做72小時的「360生理監測檢測」，就可以徹底全方位瞭解睡眠障礙的程度。
三、為何深度睡眠可促進腦神經健康
2020年9月2日，來自美國紐約羅徹斯特大學醫學中心的研究人員在《Nature Communications》上發表了研究(Circadian control of brain glymphatic and Iymphatic fluid flow)，研究了生理時鐘對於腦脊液的影響。團隊使用螢光追蹤劑，觀察麻醉小鼠的腦脊液分佈情形。
他們發現，與夜晚相比，老鼠大腦中的腦脊液在白天流入增加了約53％。此外，腦脊液流入在中午時達到頂峰。這些實驗結果表明，無論麻醉狀態如何，腦脊液向腦部的淋巴流入均表現出晝夜變化，並在小鼠最容易入睡的中午左右出現峰值流入。
接下來，研究人員又測試了清醒狀態、白天和夜晚的差別，是否影響腦脊液。結果顯示，與動物行為活躍階段相比，休息階段的腦脊液流入量增加，對於腦內廢棄物的清除率，比活動階段顯著提高了55％。
除此之外，研究人員還發現，腦脊液排出的每日變化，也受生理時鐘控制。不過，這種控制與流入變化相反。總之，這項研究告訴我們，高品質的睡眠，有助於更多的腦脊液進入大腦，清理新陳代謝垃圾廢棄物，促進大腦的健康。
不過，因為老鼠是夜行性動物的關係，因此人類的中午時分是牠的半夜，也就是老鼠休息期。而人類則相反，是日行性動物，休息期是在晚上。因此套用該研究的概念，人類在凌晨時要睡覺、不要熬夜，對大腦健康才有幫助。
科學家們做了個實驗，讓13個人帶上腦電帽，在核磁共振 (MRI) 機器裡睡覺。腦電圖會顯示，一個人處在哪個睡眠狀態；而MRI會測量血氧水平，顯示有多少腦脊液流進流出。實驗結果發現了奇妙的現象：
大腦裡的血氧濃度，出現了明顯的大周期變化。也就是說，血液會大規模、週期性地流出大腦。這個時候，腦脊液就會趁機衝進大腦，把留給它的空間都填滿：
上圖 : 睡眠期間血氧及腦脊液的變化
醒來之後，大周期不見了，腦脊液就沒辦法再大量衝進大腦。現代醫學研究已經證明，若長期睡眠品質不佳，得到阿茲海默症的機率較大，病理解剖阿茲海默症患者腦部，發現有大量類澱粉(β-amyloid protein)的堆積，這可能與腦脊液無法清洗排除類澱粉廢棄物有關。
上圖 : 人清醒時，腦脊液不再大量衝入腦內
論文的通訊作者Laura Lewis (簡稱“劉易斯”) 認為，這是因為睡眠過程中，大腦裡的神經元們會開始同步活動，一起開，一起關。
之所以有這樣的推測，是因為腦電圖的數據顯示，有神經節律出現後，才發生了血液和腦脊液的流轉。
四、睡眠品質的科學鑑定:「睡眠多項生理功能檢測」
許多大醫院都會附設睡眠中心，在睡眠中心可做「整夜睡眠多項生理功能檢測」(polysomography，PSG)。PSG的準確度雖然很高，但是受測者必須在睡眠中心睡一整個晚上。
睡眠多項生理監測檢查
(見下二圖)
以上二圖: PSG睡眠多項生理功能檢測
資料來源 : https://www1.cgmh.org.tw/sleepcenterkel/uploads/2/5/5/0/25509189/psg.pdf
做PSG的缺點是 :
1. 需要在睡眠中心夜宿一晚，約6-8小時。換了一個新的環境及床，睡眠品質可能會更差。
2. 身上貼滿了各種有線檢測貼片，使人更難以入睡，因此所做出來的報告往往失真。
3. 睡眠中心往往人滿為患，經常常要等5-6個月才能排到。
五、台灣獨步全球的新創睡眠鑑定裝置
坊間有許多電子廠商，推出聲稱可以監測睡眠品質的手環，但是作者發現其品質大都良莠不齊，且無醫療認證字號。客氣的說，所測量到的數據只能參考而已，如果嚴格說大真話，那些睡眠手環只能說是「玩具」罷了。
台灣的電子產業研發人才濟濟，在睡眠品質鑑測儀器方面，也出現了兩個全球領域隱形冠軍的居家無線睡眠檢測裝置。
這兩種睡眠品質檢測裝置，均已得到了歐美加台等地FDA第二類醫療品質認證，接近可以完全取代傳統的PSG裝置。
茲將這兩種睡眠品質檢測裝置介紹下。
A、以腕錶測量晚上Spo2血氧濃度(醫療儀器)
只要睡前戴上特製腕錶(如下圖)，翌日交回醫療機構，醫療人員將腕錶所記錄到的資料上傳至總公司雲端判讀，就可以得知下列情況:
1.昨晚您血氧濃度(Spo2)最高值、最低值、平均值為多少%。
2.您的缺氧指數(Oxygen Desaturated Indx，ODI)是否正常，正常人的ODI為5%以下，但也有人得ODI高達70%，為睡眠中重度缺氧。
3.ODI指數小於30為輕中度缺氧，ODI若大於30，則為睡眠中重度缺氧。
睡眠中的缺氧依嚴重程度分為 : 正常、輕中度缺氧及重度缺氧三種狀況
睡眠Spo2檢測報告之一: 正常，無睡眠中缺氧ODI: 3%
睡眠中缺氧裝置的臨床應用途:
1. 對於有打鼾或有睡眠中止症(睡醒累、睡不飽)患者，治療前先做此檢測。
2. 治療數月或半年後再做第二次檢測，前後數據比較，就可以得知其改善程度。
72小時「360睡眠生理全監測」(醫療儀器)
1. 拜電子科技發達之賜，睡眠中心傳統的PSG設備，已經被濃成食指般大小的無線裝置。
上圖: 「360生理檢測儀」
2. 由醫護人協助將它貼在胸前，因有防水功能，洗澡也不必取下，三天後再取下用雲端傳輸到總公司判讀，就可以得到3天(24小時 x 3)內的完整生理檢測數據。
上圖: 將「360生理檢測儀」貼在胸前
此「360生理檢測」測裝置可提供以下訊息
a. 有無睡眠呼吸中止症? 為初、中或重度?
b. 有無心律不整
c. 每日自律神經(HRV)變化
d. 每日最快、最低及平均心跳
e. 血壓變化狀況
f. 睡眠品質總評分 ? 合格與否
g. 淺眠、REM及深眠各佔多少%
h. 每天行走步數及時間
i. 每天能量消耗卡路里
j. 每天每時分呼吸次數變化
六、睡眠障礙門診經驗談
很少兒童少年會因為睡眠障礙而來求診，這點跟成人是不同的，但是在臨床上我發現妥瑞症、注意力不足過動症(ADHD)、注意力無法集中(ADD)、亞斯伯格症(AS)、創傷後症候群等兒少患者，許多人都有程度不一的睡眠障礙。就算父母親認為小孩睡得很好，其觀察也不見得可靠，仍需以做「360睡眠檢測」才能得到可信度高的科學證據。
根據某媒體專題報導，北台灣約60%的兒童有入睡困難或夜間易驚醒的困擾，不過由於此報導並沒有標明詳細出處，不知其正確性如何。
A.對於有睡不好的門診患者，都會詳細詢問下列狀況:
1. 上床後，能不能很快睡著? 有些人需要1-2小時或更久才能入睡。
2. 睡眠中會不會一直翻來翻去? 由床頭翻到床尾的次數多或少? 會不會掉到床下?
3. 有沒有包尿布? 若沒有包尿布會不會尿床? 正常狀況是5歲以後就不該尿床。
4. 會不會磨牙? 有些人磨牙聲音很大，甚至弄到牙齒磨損。
5. 常不常講夢話? 夢遊? 大哭大叫夜驚?
6. 睡眠中會不會拳打腳踢? 或者肌肉抽動?
7. 早上起床氣會不會很重，叫不醒，或者醒來倒頭又睡，睡眼惺忪?
8. 在室內溫度並不過高的情況下，是否會一直流冷汗(盜汗)? 如果會盜汗，需要換幾次衣服?
9. 會不會打鼾? 有沒有睡眠呼吸中止症(可做居家檢測)?
10. 上課容易打瞌睡? 白天很沒精神。
11. 會不會很淺眠? 就是有人走動，出聲音他都會驚醒。
12. 有沒有把頭鼻用布或被子蓋住或躲在被子中睡覺的壞習慣(腦易缺氧及二氧化碳過高。)
13. 作惡夢(夢魘)
「夜驚」就只是大哭，「夢魘」是小朋友會清楚記得所作惡夢的內容。
14. 有無猝睡症?
a. 白天過度愛睏超過三個月。
b. 忽然倒地就睡著(馬路、學校、任何場合)，突然失去四肢的肌肉張力。
c. 剛入睡就出現幻覺 (不包含視雪症)。
d. 睡眠癱瘓，在睡眠中感到無法動彈，事後說當時聽得家人叫他，但就是動不。
睡眠障礙是許多潛在不利因素所導致的最終結果，其可能原因及自然療法如下:
1. 腦是一團如豆腐般柔軟的神經組織，其組成有60%是來自油脂，因此，不論成人或小孩，都必須按照「常醣常油常蛋白」(見本書的O章)來攝取足夠的油脂，尤其是必需脂肪酸omega-36，否則，腦神經細胞一直處於飢餓的狀態，人就不可能好睡。
2. 所攝取食物中，碳水化合物，葡萄糖如果吃過多，會引發腦細胞酸中毒，做正子掃描(PET)核子醫學檢測，注射入葡萄糖同位素時，就可以顯示出本來有病變的腦部位變成紅色，表示葡萄糖攝取過多，人會較為亢奮。因此睡前應儘量減少食用會轉化成葡萄糖的碳水化合物、澱粉(應做減醣飲食)。
3. 抽血檢測食物IgG及IgE抗體，應避食高抗體食物(前五名食物為牛奶、蛋、小麥、黃豆、花生)，因為食物中的過敏原會穿透受損的血腦障壁(見本書的O章)進入腦內。多服用omega-36必需脂肪酸，也可促進進腸腦漏、血腦障壁及腦神經細胞的修復。
4. 腦細胞內過酸(酸中毒)。腦細胞內液的酸鹼值應維持在恆定的pH7.2(弱鹼性)，若尿液呈現鹼性，表示體內(腦內)的酸沒有被順利排到體外、尿液中，若吸入氫氧氣，可解除腦細胞酸及自由基中毒危機，而睡得較好(見本書第O章)有些較嚴重者必須考慮在睡覺時也吸入氫氧氣。
5. 服用助眠劑
a. 維他命B3可促進排出腦細胞內的酸與自由基廢棄物，因此對於助促進睡眠品質有正面效果。
b. 鎂離子 : 鎂離子(Mg+)有穩定神經細胞的作用。
c. GABA : 適量的GABA可抑制神經躁動，降低交感(LF)，提升副交感(HF)神經活性。
d. CBD : CBD乃是一種安全性很高，無副作用，亦無成癮性的天然植物萃取物(見本書第O章)，成人兒少均可使用，兒少劑量可按體重來計算。其助眠作用為舉世所公認。
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