科学家首次精确定位了大脑进入睡眠的确切时刻，并能实时精准描绘这一过程的展开细节。
在最新研究中，科研人员证实人类大脑入睡是突变过程而非渐进过渡，存在标记清醒状态向睡眠转变的明确“临界点”。凭借这一发现，研究团队得以以前所未有的精确度预测睡眠进程的瞬时变化。
该成果有望开发睡眠障碍（如失眠）的新型诊疗方法，并作为衰老及神经退行性疾病背景下的脑健康指标，甚至可优化外科手术中的麻醉监测流程。
本研究由帝国理工学院英国痴呆症研究所（UK DRI）和萨里大学UK DRI护理研究与技术中心主导，发表于《自然·神经科学》期刊。团队分析了逾千名受试者夜间佩戴电极记录的脑电图（EEG），这些受试者通过电极持续监测睡眠中的脑活动。
研究人员采用创新计算方法，将脑部变化表征为多维空间（称为特征空间）中的运动轨迹，精准绘制出个体从就寝到入睡的动态路径。
研究发现，无论受试者卧床时长如何，清醒状态向睡眠的转变均发生在最后几分钟内，以清晰临界点呈现突变式过渡。此类动态被称为“分岔”，其典型范例如同逐渐弯曲的木棍直至突然折断。该过程亦类似物体下坠运动，从而印证了“入睡”这一主观感受的物理基础。
在另一项多夜连续记录实验中，团队发现每位受试者的睡眠起始点在多维空间中具有独特且稳定的定位，该定位在多晚睡眠中保持一致。
基于分岔模型，研究人员证明可实现98%准确率的秒级睡眠进程预测——精确到每位受试者入睡的具体时刻。
既往睡眠起始定义依赖脑电图读数的主观离散标注，或心率、呼吸频率、肢体动作等间接测量指标。此次新方法首次使科学家能够客观推断大脑入睡的瞬时进程及精确临界点。
睡眠是人类生命的基础环节，入睡过程作为获取关键生理与认知效益的门户，其机制一直是神经科学领域最持久的谜题之一。
“本研究提出的方法首次实现对大脑睡眠过渡过程的实时追踪，精度前所未有。我们发现入睡本质是分岔现象而非渐进过程，存在可实时预测的明确临界点。”英国痴呆症研究所帝国理工学院分所研究组长内尔·格罗斯曼博士指出，“精准追踪个体大脑入睡模式，将深刻影响我们对睡眠过程的理解，并作为脑部变化的健康指标——这些变化源于衰老或阿尔茨海默病等脑部疾病。更重要的是，这将推动针对入睡困难人群的新型疗法开发。”
萨里睡眠研究中心主任、睡眠与生理学教授德克-扬·迪克强调：“我们的实验表明，通过‘动力系统’视角分析脑电波，能获取远超传统睡眠评分的全新认知。该研究有望彻底改变临床睡眠起始的定义标准。尽管普遍认为入睡是渐进连续过程，但我们证实其本质是存在临界点的突变过渡。理解并利用这一机制，将助力深入探索入睡生物学基础，并指导新型诊断工具与疗法的开发。”
英国医学研究理事会神经科学与心理健康主管凯伦·布拉克斯皮尔博士补充道：“睡眠障碍日益被确认为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的高危因素。通过深化对大脑睡眠过渡机制的认知，我们得以逐步破解睡眠与痴呆症的复杂关联，进而开发促进健康睡眠的创新策略。”
本研究由英国痴呆症研究所资助，该机构主要由医学研究理事会提供资金支持。
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