Science Focus (issue 022)

* 呵欠 * 不得了,老師盯著你還未趕及合起的嘴。你擦了擦眼 睛,竭力把專注力放回老師叫你解的那道微分題目上。 你開始想:是不是中午吃的那碗麵在作祟?為甚麼每 次午餐後都必然飯氣攻心? 對於飯氣攻心的常見誤解 傳統上,人們相信餐後嗜睡是由於血流重新分配所 致,血液被認為會流向胃部及腸道以幫助消化,因此分 薄了供應至腦部的血液和氧,引發餐後嗜睡的現象 [1]。 然而這是錯誤的。血流改變理論不成立的原因是因為 身體已知會在大部分生理狀況下優先維持通往大腦的血 流和供氧量 [2],即使是運動期間當大部分血液都被送至 肌肉時,大腦的血流和供氧仍然會被嚴密地保持在適當 水平;而事實上,有研究指出在攝食後經頸動脈通往腦 部的血流並沒有錄得可量度的變化 [2],因此攝食並不太 可能會影響腦部供氧和大腦血流 [2]。 飯後的激素改變與飯氣攻心 那麼,我們又可以怎樣解釋飯氣攻心呢?以餐後胰島 素水平增加為例,進食可以增加或抑制體內一系列激素的 分泌,以維持體內平衡。這些激素水平的改變也可以透 過帶來飽足的感覺,減低我們對食物的慾望。有研究指 出當中涉及的激素可能同時影響腦部的睡眠中樞,導致飯 氣攻心的情況(註一)[1, 2]。以下我們會檢視(許多激 素當中的)兩個例子:褪黑激素(melatonin)和食慾素 (orexin)。 除了參與腸胃蠕動外 [3],褪黑激素亦眾所周知是一 種調節睡眠清醒周期(sleep-wake cycle)的激素,對 動物和人類施以褪黑激素的多項研究中已證明高褪黑激 素水平能引發睡意 [2]。事實上,餐後腸道會增加褪黑激 素的合成,這被認為是餐後嗜睡的成因之一 [2]。 至於食慾素,它是一種能同時引發飢餓感和令人保持 清醒的激素。據科學家推測,食慾素能增加下丘腦醒覺中 樞裡神經元的放電頻率 [2],使醒覺中樞能有效地抑制睡 眠中樞而令我們保持清醒 [1]。因此,餐後食慾素減少可 能會使睡眠中樞失去原來的抑制而引發睡意 [2]。 從宏觀角度看腦部中樞間的相互作用 有些科學家傾向把飯氣攻心的成因歸咎於某些激素的 作用,但亦有科學家退後一步從宏觀的角度看待這個問題 [1]。在飢餓—飽足軸(hunger-satiety axis)能調節睡 眠—清醒軸(sleep-wake axis)的概念之上,這種觀點 強調下丘腦裡面不同中樞間的相互作用,而激素的角色僅 被看成器官之間的訊息傳遞者而已。 正如上面食慾素的例子提及過,下丘腦裡面有四個影 響飽足感和睡意的主要中樞,簡單來說它們可以分為飢 餓、飽食、醒覺和睡眠中樞。飢餓通常伴隨著清醒;科學 家推測飢餓中樞能刺激醒覺中樞和抑制睡眠中樞,而醒覺 中樞本身亦能抑制睡眠中樞。可是當飽足時,飽食中樞會 抑制飢餓中樞,令機制內的相互作用都呈現相反效果而引 發睡意。圖一總結了以上提及的相互作用。 因此,了解甚麼會引起飽足感非常重要,因為它與餐後 嗜睡息息相關。事實上,我們身體會透過偵測我們的能量水 平和胃部的物理狀況來判斷我們是否應該感到飽足 [1]。 要知道我們在進食後能量是否得到補充,下丘腦內的弓 狀核(註二)會探測血液中代謝物丙二酰輔酶 A(malonylCoA)濃度的增加,而丙二酰輔酶 A 的水平正正與 ATP(即 「能量」)的水平相關。在同時考慮其他代謝訊號後,弓狀 核便能透過激素調節的方式刺激飽食中樞及抑制飢餓中 樞,給予我們飽足和睏倦的感覺。 與此同時,我們的胃部在飯後好一段時間都會被 食物填滿。迷走神經的分支能感覺到胃膨脹(gastric distension)和比平時所需時間較長的胃排空(gastric emptying),這會令身體分泌其他胃腸激素以直接或透過 迷走神經刺激的方式刺激飽食中樞,最終也會帶來飽足和 睏倦的感覺。除此之外,這也能解釋為甚麼固體食物比流質 食物更能引發睡意,這是因為固體食物能令胃部膨脹得更 大和逗留在胃部更久。 餐後嗜睡在進化上的意義 現在,你們也許在想:真的有必要把飽腹感連繫到睡意 “concentrate” on digestion by reducing energy and effort demands [2]. This could be the reason why we suddenly lose the vigor to hunt for extra calories. Another plaus ible reason i s that pos t -meal sleepiness may help consolidate what we learned from the circumstances that led to energy acquisition [2]. The brain is known to be plastic, or flexible, as neurons can rewi re themselves to enable more ef fect ive communication. This serves as the basis of learning and memory. It has been proposed that neuronal connections can be remodeled and strengthened during sleep [5], so sleep is long suspected to be a process that facilitates learning. With this concept in mind, post-meal sleep was suggested to subconsciously reinforce what you learn from the energy-acquiring experience before the meal – say, hunting. It prepares you for future opportunities to acquire energy [2]. So, food coma could actually give us an edge in natural selection! Unravel ing the Mystery Between Feeding Biology and Sleep Research studies on physiology and neuroscience have unveiled layers of mysteries of food coma by deciphering the functions of different hormones and brain parts. However, to this day, we are still unable to confirm why or how we get food coma confidently. Simi lar to many other scientific topics, l ike why we sleep, there are sti l l many unanswered questions regarding the potential link between feeding biology and sleep. 1 Editor’s note: Recall that one hormone can target multiple organs in hormonal coordination (cf. nervous coordination), so it is common for a hormone to performmultiple functions in different organs. 2 Nucleus: In the central nervous system, the word “nucleus” is used to describe a group of neurons that are located in a defined anatomical position.

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