現如今，缺乏睡眠是一個相當普遍的問題。上夜班、倒時差、睡眠障礙和衰老都會影響我們的睡眠時間，而睡眠不足會導致健康情況惡化。在熬夜的時候，我們大腦的認知能力也會快速大幅下降。

為了揭示缺乏睡眠與晝夜節律之間的關系，Liege大學和Surrey大學的研究人員招募了33名志愿者。他們讓志愿者連續兩晚不睡，在睡眠剝奪和隨后的恢復性睡眠中掃描他們的大腦。這項研究最近發表在Science雜志上，揭示了大腦應答睡眠缺失的復雜機制。

研究人員對每個志愿者進行13次大腦掃描，其中12次在睡眠剝奪階段，1次在恢復性睡眠階段。隨后，他們將掃描數據與褪黑素節律進行對比。褪黑素是人腦晝夜節律的一種激素指標。

研究顯示，一些大腦區域（尤其是亞皮層區域）的活性遵循24小時節律。另一些大腦區域（尤其frontal brain）的活性隨著清醒時間的延長而降低，不過會在恢復性睡眠之后回到睡眠剝奪前的水平。還有一些大腦區域的活性表現為上述兩種模式的結合。此外，掃描大腦的時間對掃描結果有很大的影響。

從人類行為上看，大腦功能同時受到清醒時間和晝夜節律的影響。在睡眠剝奪階段，大腦性能惡化與清醒時間并不是線性關系。大腦性能一般在白天保持穩定，在晚上快速惡化，到第二天又稍有改善。

研究人員通過檢測大腦活性的功能性磁共振成像（fMRI）觀察到了這一現象。他們的研究指出，在大腦應答的水平上檢測到了這一現象。而且研究顯示，清醒時間和晝夜節律對大腦功能有顯著影響，不過這兩個因素對各個大腦區域的影響并不相同。

頭一天晚上睡得越晚，起床的時候就越發艱難。那么，為什么熬夜會讓人昏昏欲睡呢？Johns Hopkins大學的研究人員最近解決了這個問題，相關論文發表在Cell雜志上。文章指出，如果我們硬要跟生物鐘對著干，大腦就會產生一種難以遏制的睡眠沖動（sleep drive）。研究人員找到了負責調節睡眠沖動的神經元。果蠅越長時間不睡，這些神經元就越活躍。

我們都知道，熬夜會令人頭昏腦脹反應遲鈍。為何睡眠不足會帶來這么糟糕的體驗呢？麻省理工MIT的科學家們最近解開了這個謎題，相關論文發表在eLife雜志上。緩慢振蕩的腦波是深度睡眠的一大特征，也出現在昏迷和全身麻醉的時候，與意識喪失有關。研究人員發現，始于丘腦網狀核（TRN）的一個大腦回路能夠誘導這種緩慢振蕩，在其他部分保持清醒的情況下催眠局部大腦區域。如果TRN活性足夠強，這種腦波甚至會接管整個大腦。

科學家們還發現，睡眠質量差會加速癌細胞的生長，提高腫瘤的侵襲能力，抑制免疫系統控制和清除早期癌細胞的能力。Cancer Research雜志發表的這篇文章，首次在動物模型中展示了片斷化睡眠對腫瘤生長和侵襲能力的影響。此外，研究還為人們提供了這種影響背后的生物學機制，鑒定了癌癥治療的潛在靶標。