標籤彙整: 實驗

睡眠剝奪與分段睡眠

睡眠剝奪(sleep deprivation)是指自願不睡或到了該睡眠時間不能睡。所產生的症狀有:工作效率降低、身心不健康、容易發生意外事件、疲勞、煩躁、注意力不集中。連續四天不睡覺,會產生錯覺或幻覺。
如果是在一段時間內睡眠時間減少,稱為部分睡眠剝奪,下下面會提到我的經驗。
與睡眠剝奪相關的實驗有不少,其中著名的便是心理學家讓受試者幾天不睡覺,測試各類參數的變化等等。相同的睡眠剝奪亦有被用在拷問與刑求上,據說美國曾以剝奪犯人的睡眠時間來虐待他,強迫他站著、製造噪音使他無法入睡等,因此可見缺乏睡眠對人體所造成的影響不容小覷。

分段睡眠是指中斷睡眠時間後再繼續補足,有某少部分研究認為分段睡眠對人體較有幫助,但我個人認為不太可信,下面再分享我的經驗。
所謂的睡眠可以分成許多階段:初睡、淺睡、深睡、沉睡、快速動眼睡眠,此為一個週期約九十分鐘,而正常人的睡眠則會經歷五個小有異同的周期。

以上皆是理論與知識部分,接下來是介紹我個人之前的人體實驗,雖然並不是正統可靠的實驗但也是有一定的可信度。

睡眠剝奪:大約是在2009年2.3月左右(確切日期不可考),實驗期間一周,實驗者是我,每天皆上午7點整起床,入睡時間每天不同,大約是3到5點睡,其他時間沒有睡眠,計算後發現若以正常人一天8小時的睡眠來算,一周後我少睡了40個小時,也就是說多出了40個小時的空閒。而這多出來的時間我全數拿來看書,並沒有任何疲憊或效率不好的現象,事後詢問其他人也沒有人察覺異狀,但之後卻有感受到睡眠比較不容易睡飽,這段時間共喝了1.5公升的咖啡,宵夜每天一餐,其他飲食一切正常,無運動,無疾病,沒有明顯情緒起伏或任何無法理解之現象。
這個實驗的目的最初是為了測試我個人的極限,但並沒有繼續持續下去因此並沒有達到極限,但因為每人體質的不同應該會有所差別,僅供參考,歡迎其他人做出類似實驗後上來分享結果。

分段睡眠:實驗日期大約在2009年1.2月左右,實驗期間約一至二月,實驗者也是我,每天上午7點起床後上學,放學後下午6點回到家便直接睡覺到晚上10點,起床後吃晚餐看書到凌晨4點睡覺至7點,一共睡眠7小時,沒有無法入睡或其他睡眠疾病的現象,在實驗進行一個月左右便可以明顯感受到身體的不適,不管什麼時候睡醒都不會覺得飽,隨時都想睡覺但卻不一定睡得著,看書效率沒有感受到差別,詢問他人後有發現到皮膚變得比較蒼白,沒有感冒或疾病,無運動等。
結束後大約在4.5月便改變成晚上10點睡到早上4點,一共6小時,持續兩個月,可以明顯感受到身體的改善,雖然睡眠時間較少但卻證實分段睡眠較沒有效率。

以上是蠻久之前的實驗,雖然還有其他實驗的因素也完全沒有紀錄清楚,但是對我個人或其他人還是會有一些參考的價值。
接下來要介紹我正在進行的實驗,查過資料以後沒有發現類似的實驗,也不清楚會產生什麼現象或什麼後遺症,敬請期待。

這個實驗結合了睡眠剝奪與分段睡眠。
首先前置作業是保持清醒50個小時(睡眠剝奪)。
實驗日期:前置:2010/9/10 AM 7:00 至2010/9/12 AM 9:00,這段時間保持清醒。
2010/9/12 AM 9:00後開始進行分段睡眠
實驗對象:還是我
實驗地點:社辦
當時狀況:普通感冒(症狀:咳嗽)、無運動、飲食正常、9/8與9/9皆睡5個小時與平日接近。
在保持50個小時不睡後開始進行分段睡眠,目前暫定是睡五分鐘後保持清醒五分鐘再睡五分鐘如此循環,直到受試者無法承受。
目前所知初睡時期是大約20分鐘,這段時間內腦波非常不規律、意識昏迷。
實驗前推測可能會產生的症狀有意識不清、胡言亂語、幻覺、無法保持平衡、記憶力降低。

—以上是實驗前 2010/9/12 3:00
—以下是實驗後 2010/9/12 22:40

天氣晴,室溫30.1度。實驗結果乎意料。
實驗開始,2010/9/21上午10:00,一共51小時保持不睡,之後每隔五分鐘醒來後五分鐘再繼續睡,每次五分鐘,每十分鐘一循環。在進行到第5次左右以後開始出現四肢無力、頭痛之症狀,之後一直到第18次(190分鐘)前意識皆是半昏迷狀態,在第20次(200分鐘)時清醒,所有疲累感瞬間消失。
這次的實驗完全在預料之外,不但沒有出現任何不適的症狀,還補足了不足的睡眠時間(51小時),在19次之前眼睛都睜不開、感到眼皮沉重,第20次卻瞬間清醒,除了眼睛疲勞、咳嗽沒有減輕外,其餘缺乏睡眠可能出現的症狀全部消失了。

根據這次的實驗,我建立了一個理論原型,描述人體對於中斷睡眠所產生的補償機制:人類在演化的過程中為了可以應付即時的危險而產生了此機制,在正常睡眠期間並不會啟動,但一旦睡眠遭到分斷(遇到危險等),為了能夠在逃脫危險後仍保持注意力,儘管睡眠遭到分段,在精神上依然會持續亢奮。也就是說,分段睡眠的睡眠方式仍然會讓人感受到睡眠的飽足感,但在生理上對於睡眠的需求其實仍然沒有滿足,這便是為了在面對危險時能夠加以應付而產生的補償機制

以上只是純理論,沒有任何證據或其他人研究支持。
有另一說法為生理時鐘在經過半睡眠、半清醒的狀態結束後已無法分辨現在為何種狀態,因此只好繼續保持清醒。

實驗結束。
感謝 與 的支持與協助叫醒我。感謝 提供的另一種詮釋方式。
歡迎其他人做出類似實驗或找到相關資料後提出分享。

—20131016
找到大量資料,目前正在整理文獻、設計實驗,預計會在半年內進行長時的實驗。
目前處理問題有:如何測量精神情況、健康等指標。
預計進行4次30分鐘小睡。如圖

維基百科:多階段睡眠
他人的實驗:Sleep cycle experience
敬請期待,歡迎提供建議,有興趣者請聯絡我。

胰島素與睡眠對記憶之影響實驗探討

前言
        此篇是富有實驗精神並含有少量價值之紀錄性學術文章,旨在分析「飯前」、「飯後」、「睡前」對於記憶力之影響,建議首次觀看者直接跳至文末之「實驗結論之結論」,內文敘述複雜且白話,若對結論之由來有興趣請繼續觀賞內文,謝謝。
摘要與動機
目前新興研究證實胰島素對記憶力有幫助,有望用於治療阿茲海默症,但相關的研究仍非常少皆處於起步階段,是否對人體的記憶有有效幫助仍不可確定,因此本人決定利用被單字的同時實驗是否胰島素對記憶力真有幫助。且睡前記憶一向被強調為是最有效的學習方式,是否有實驗證實也無從得知,因此我設計了這個實驗,希望可以得到有效的結論。
實驗設計
將部分單字分成三等分,每日於晚餐前(19:00),晚餐後(20:00),睡前(21:00)30分鐘,記憶的方式則是將英文單字寫在單字卡上,背面寫上中文。因許多因素無法取得大量吸入用胰島素,因此用飯前代表較少量的胰島素,飯後代表較大量的胰島素,且每個時段開始背單字前皆先記錄血糖濃度,並持續至完全背完所有單字為止。
實驗過程
為了讓背單字較有效率,我使用個人較常採用的不斷複習的方式,簡單說明如下,因單字寫在單字卡上,三疊同樣高度基本上表示三等分同樣分量的單字,且事先已完整打亂,且內容皆為確定尚未背過且不熟悉的單字,單字程度大約是高中七千單字依難度分六級制的第六級。
完整背完所花時間分上下半部,上半部首日為將第一疊全部完整背過,對照後面的中文,已背起來的留在原來那一疊,未背起來的放到下一疊。第二日將前一天未背起來的繼續全數背過一遍,依照相同方法再分為兩疊,持續10天分成12(因時間因素,第10天連續重複3天份),進入下半部分。下半部分首日先將12疊兩兩合成一疊變為6疊,第一天將6疊全部背過一次,已背起來的放到上一疊(較前面的),未背熟的放到後一疊,相當於重整全部6疊。第二天依相同方法處理,但因第一疊皆為較熟的單字故忽略,第三天忽略第二疊以前,第四天忽略第三疊以前,而後第五天又改為忽略第二疊以前,類推,看圖較能了解。
實驗結果與解釋
血糖變化較為浮動,但多數皆在平均值正負兩個標準差之內,且忽略會影響數據判讀,故採原數據使用。如圖

因平均值仍符合飯後>睡前>飯前,故對應成胰島素應有一定的準確性及參考價值。

Start」、「Final」表示開始、結束時的總單字量,「Start 2」表示下半部開始且將531日的12疊合成6疊。614日至73日間仍有記憶然頻率較高且不規則故忽略數據,73日為記憶完成之數據,僅剩餘兩疊,第二疊表是較晚背熟之單字。縱軸表單字量(相當於每一疊的高度),右側數字表示第幾疊。
10’’’則表示8’’’9’’’10’’’之總和,因飯前無9’’’10’’’,且數量皆不多,為方面統計與分析累加計算。

實驗結論
一、因數據及實驗進行的方式較複雜,個人認為沒有完全正確的解釋方式,故以下以不同觀點解釋以上實驗結果。
1.     單看最後一疊如10’’’:飯前明顯最好。
2.     以任意位置分割為已背或未背:飯前效果最好。
3.     討論每日記憶量: 如上圖,飯前效果最佳。
4.     討論每日記憶量之穩定度:如上同,飯前最佳。
5.     單看記憶完成之數據(7/3):飯前等同於飯後最佳。
二、總結論為飯前效果最好。
三、理論解釋:
極有可能為正增強所產生之效果,而造成此增強作用之來源便為食物。換句話說,背完單字後的進食鼓勵了背單字的行為,或無形中增加了心理上對單字的吸收度。然此種結果無法由生理上解釋。
此結果亦不可解釋為胰島素對記憶毫無幫助,而應解釋為正增強之效果遠大於胰島素所產生之效果,而這有可能起因於胰島素量不足或個人因素等。
而睡前之記憶效果雖幾乎為最差,但亦不能解釋為睡前記憶是不明智的選擇。
個人認為此實驗非常不完善,沒有完善的對照組及大量數據,個人心態對於實驗結果影響會特別的大,且解釋方式過多,因此僅供參考。
實驗結論之結論
主觀來說,記憶效果飯前>飯後>睡前,僅供參考。
文獻、參考與感謝
感謝 提供正增強之靈感來源
增強 維基百科 
大腦也會得糖尿病? – 科學人
 

後記
此次實驗並不是很成功,但結果確實出乎一開始意料且差異頗為明顯,而此文中之數據分析則異常的複雜,約花費八小時整理、計算與轉換成表格。且由結果推至結論花費許多時間,雖然結論能簡單從圖中得知,但仍有許多不同的切入方式,所幸各種切入方是所得之結論十分統一。
期待有下次機會讓我設計更完整的實驗,也歡迎各位提供類似資訊或親身體驗。

—20140417 

糖吃太多會變笨?

小朋友可不可以吃糖?糖吃太多會不會變笨?大人也會嗎?

西方的典型垃圾食物會不會讓人越吃越笨呢?為了解答這個問題,UCLA 的科學家讓老鼠喝高果糖水、然後吃缺乏 omega-3 脂肪酸的食物,結果發現,老鼠在迷宮表現上明顯變差。

但是,為什麼喝糖水會變笨呢?

因為喝了太多高果糖水後,身體必須分泌大量胰島素來把葡萄糖運送至肝臟、脂肪和肌肉細胞中。在長期喝高果糖水的情況下,身體中胰島素可能就會長期過量,並出現胰島素抵抗現象 (也就是說,細胞對胰島素不再敏感啦!就跟吸毒最後得越吸越多才有感覺一樣)。

而好死不死,胰島素剛好跟學習與記憶也有關係。(胰島素和記憶的關聯是最近才找到的。例如,在記憶力退化的阿茲海默症病人腦中,胰島素和受體數量都比正常人少很多。而且,一般人在吸入胰島素後,記憶能力也會馬上增強!)-— 咦!那以後考試前不用抱佛腳了,改吸胰島素?(誤)

總而言之,就是糖吃太多會導致身體出現胰島素抵抗現象,而當海馬迴(腦中與記憶有關的區域)中的細胞也產生胰島素抵抗現象時,就無法再正常學習記憶,下場就是變笨。

唯一的一絲希望是,在飲食中補充 omega-3 脂肪酸,可以稍微補救喝太多糖水所造成的傷害(但無法完全彌補)。所以,還是別給小朋友吃太多甜食,尤其是用高果糖漿調味的垃圾甜食,若小朋友硬要吃,記得補充 omega-3 (如魚油和堅果)喔!

註一:Agrawal R, Gomez-Pinilla F. (2012). ‘Metabolic syndrome’ in the brain: deficiency in omega-3 fatty acid exacerbates dysfunctions in insulin receptor signalling and cognition. J Physiol. 590(Pt 10): 2485-99.

註二:Benedict C, Hallschmid M, Hatke A, Schultes B, Fehm HL, Born J, Kern W. (November 2004). “Intranasal insulin improves memory in humans”. Psychoneuroendocrinology 29 (10): 1326–34.

from 謝伯讓的腦科學世界

家屋斑蠊之近距離狙擊實驗

前言

這個實驗的由來純粹是剛好捉到一隻蟑螂且最近剛好買了把狙擊槍,實驗內容不是非常豐富,附圖。

射擊目標

家屋斑蠊,學名:Neostylopyga rhombifolia。

將蟑螂放在紙杯內,避免彈飛蓋上保鮮膜。

射擊武器

AWP,初速約160m/s。

實驗過程

一開始花了些時間瞄準,為增加臨場感,附上第一人稱視角,狙擊距離大約為6~7m。

射擊影片,經過剪接,0:02時第一次射擊,1:13第一次特寫,1:47第二次射擊,2:07第二次特寫。
忘了開麥克風。

 
實驗結果
第一次射擊將他右側炸掉約1/4,第二次炸掉下半部1/3後不再掙扎。
結果圖,點圖可放大。
後記
狙擊槍很重,手很酸
它一直趴在杯子邊緣,瞄準面積很小,加上要攝影,非常難瞄準。
射到很爽。 
-20130815
這次狙擊目標為較常見的澳洲蜚蠊。
射擊場景如圖,將蟑螂放在塑膠袋內,用膠帶固定在白紙上,以便觀察,將白紙固定在紙箱中間,後方是沙包緩衝。
射擊距離540cm。
完整射擊影片,有聲音,請直接跳到2:14第一次射擊,之後連續射擊n發,中間的雜音是上膛聲,射擊到目標時的是沙包緩衝的聲音,命中率約9成。
噁心碎片照
結束後的第一視角
外傳
單純提供初速可能無法理解沖擊力道,因此附上椅子受損照片,厚度約1.5cm塑膠,射擊距離7m。
正面(撞擊面)

背面

特別的是正面並沒有凹洞,撞擊點一樣平整,只是變薄透光或破洞,背面則有同樣大小的凹洞,像隕石坑一樣。估計是沒有材質可以吸收力道的緣故。點圖可放大。