Khoa học giấc ngủ hiện đại thật ra còn rất trẻ: phải tới năm 1929 người ta mới ghi được sóng não người, năm 1938 mới có thí nghiệm sống trong hang Mammoth để thử nhịp ngày đêm, năm 1953 mới tìm ra giấc ngủ REM, và năm 1970 mới có phòng khám rối loạn giấc ngủ đầu tiên. Trước đó, suốt hơn hai nghìn năm, giấc ngủ chủ yếu được coi là trạng thái não "tắt" thụ động.
Bài này đi theo những mốc chính, từ triết học Hy Lạp tới phòng đo đa ký giấc ngủ ngày nay — kèm những con người đã đặt viên gạch, và những ý tưởng từng được tin rồi bị bỏ.
Thời cổ: giấc ngủ như hơi bốc lên từ dạ dày
Aristotle viết hẳn một khảo luận Về giấc ngủ và sự thức (thế kỷ 4 trước Công nguyên). Ông cho rằng sau bữa ăn, hơi nóng từ thức ăn bốc lên đầu, gặp lạnh thì ngưng tụ rồi chảy xuống, làm các giác quan chìm vào nghỉ ngơi. Giải thích sai, nhưng quan sát thì đúng: ăn no hay buồn ngủ, và giấc ngủ là chuyện của cơ thể chứ không do thần thánh ban.
Trong nhiều thế kỷ sau, y học châu Âu và Trung Đông vẫn theo hướng "hơi", "dịch" của Aristotle và Galen. Ở phương Đông, y học cổ truyền nhìn giấc ngủ qua âm dương: ngày dương, đêm âm, ngủ là lúc khí trở về bên trong. Những khung nghĩ ấy khác nhau nhưng giống ở một điểm: chưa có cách nào đo được giấc ngủ.
Đầu thế kỷ 20: chất độc ngủ và trung tâm ngủ
Henri Piéron và "chất gây ngủ"
Năm 1913, nhà sinh lý học Pháp Henri Piéron xuất bản cuốn Le problème physiologique du sommeil (Bài toán sinh lý của giấc ngủ). Ông giữ chó thức nhiều ngày, rồi lấy dịch não tuỷ của chúng tiêm vào chó khác đang tỉnh — con nhận dịch ngủ thiếp đi. Piéron cho rằng thức lâu sinh ra một "chất gây ngủ" tích tụ trong não. Chi tiết của thí nghiệm không còn đứng vững, nhưng ý tưởng một chất tích tụ khi thức là tiền thân của khái niệm áp lực ngủ ngày nay (với adenosine là một ứng viên).
Von Economo và bệnh ngủ lịm
Khoảng năm 1917 đến giữa thập niên 1920, một dịch bệnh kỳ lạ lan khắp châu Âu và nhiều nơi khác: viêm não ngủ lịm (encephalitis lethargica). Nhiều bệnh nhân ngủ triền miên, số khác lại mất ngủ hoàn toàn. Bác sĩ thần kinh người Áo Constantin von Economo khám nghiệm não người bệnh và nhận ra: ai ngủ lịm thì tổn thương ở phần sau vùng dưới đồi, ai mất ngủ thì tổn thương ở phần trước. Ông kết luận não có những "trung tâm" riêng điều khiển ngủ và thức. Gần một thế kỷ sau, các nghiên cứu xác nhận vị trí ông chỉ ra là đúng đáng kinh ngạc.
1929: lần đầu nhìn thấy sóng não
Bác sĩ tâm thần người Đức Hans Berger ghi được điện não của người qua da đầu, công bố năm 1929. Ông mô tả sóng alpha khi nhắm mắt thư giãn. Lần đầu tiên, người ta có một cửa sổ nhìn vào não đang làm việc mà không cần mổ.
Năm 1937, Alfred Loomis, E. Newton Harvey và Garret Hobart ở Mỹ ghi điện não suốt đêm và thấy sóng não thay đổi qua nhiều kiểu khác nhau trong lúc ngủ. Họ chia thành các giai đoạn từ A đến E. Giấc ngủ không còn là một khối đồng nhất.
1938: 32 ngày trong hang Mammoth
Nathaniel Kleitman, nhà sinh lý học ở Đại học Chicago, thường được gọi là "cha đẻ của nghiên cứu giấc ngủ hiện đại". Tháng 6 năm 1938, ông cùng học trò Bruce Richardson xuống sống 32 ngày trong một khoang của hang Mammoth, bang Kentucky. Trong hang tối, nhiệt độ gần như không đổi quanh năm — nơi lý tưởng để tách cơ thể khỏi ánh mặt trời.
Mục tiêu: thử sống theo ngày 28 giờ (19 giờ thức, 9 giờ ngủ) để xem nhịp cơ thể có theo được không. Họ đo thân nhiệt đều đặn. Kết quả: Richardson, trẻ hơn, có thân nhiệt dần theo nhịp 28 giờ; còn nhịp của Kleitman phần lớn vẫn bám khoảng 24 giờ. Thí nghiệm nhỏ, chỉ hai người, nhưng gợi ý mạnh rằng cơ thể có nhịp nội tại không dễ uốn theo lịch tuỳ ý.
Năm 1939, Kleitman xuất bản cuốn Sleep and Wakefulness, tổng hợp mọi điều đã biết về giấc ngủ thời đó — một cuốn sách gối đầu giường của ngành trong nhiều thập niên.
Từ REM tới chu kỳ giấc ngủ
Năm 1953, Eugene Aserinsky, nghiên cứu sinh của Kleitman, phát hiện những đợt mắt đảo nhanh trong khi ngủ — giấc ngủ REM. Câu chuyện phát hiện và mối liên hệ với giấc mơ đã được kể ở wiki khác trong hệ.
Năm 1957, William Dement và Kleitman ghi điện não suốt đêm có hệ thống và mô tả các đợt REM trở lại theo chu kỳ, xen với các giai đoạn không REM — hình ảnh đêm ngủ gồm nhiều chu kỳ nối nhau, khoảng 90 phút trung bình, mà ta dùng đến ngày nay.
Năm 1959, nhà khoa học Pháp Michel Jouvet ở Lyon chỉ ra ở mèo rằng REM đi kèm tình trạng mất trương lực cơ toàn thân, và điều khiển nó nằm ở vùng cầu não. Ông gọi REM là "giấc ngủ nghịch lý" vì não hoạt động như thức trong khi cơ thể nằm bất động.
Dòng thời gian khoa học giấc ngủ
| Năm | Mốc |
|---|---|
| Thế kỷ 4 TCN | Aristotle viết khảo luận Về giấc ngủ và sự thức |
| 1913 | Henri Piéron đưa ra ý tưởng chất gây ngủ tích tụ khi thức |
| Khoảng 1917–1930 | Von Economo nghiên cứu bệnh viêm não ngủ lịm, chỉ ra trung tâm ngủ – thức ở vùng dưới đồi |
| 1929 | Hans Berger công bố điện não đồ người |
| 1937 | Loomis, Harvey, Hobart mô tả các giai đoạn ngủ trên điện não |
| 1938 | Kleitman và Richardson sống 32 ngày trong hang Mammoth |
| 1949 | Moruzzi và Magoun mô tả hệ lưới hoạt hoá ở thân não giữ trạng thái tỉnh |
| 1953 | Aserinsky và Kleitman phát hiện giấc ngủ REM |
| 1957 | Dement và Kleitman mô tả chu kỳ giấc ngủ |
| 1962 | Michel Siffre sống khoảng hai tháng dưới hang băng ở dãy Alps, theo dõi nhịp ngủ không đồng hồ |
| 1968 | Rechtschaffen và Kales ban hành cẩm nang chấm điểm giai đoạn ngủ |
| 1970 | Phòng khám rối loạn giấc ngủ đầu tiên ở Đại học Stanford, do Dement khởi xướng |
| 1981 | Colin Sullivan (Úc) công bố máy thở áp lực dương liên tục (CPAP) điều trị ngưng thở khi ngủ |
| 1982 | Alexander Borbély công bố mô hình hai quá trình |
| 1998 | Phát hiện orexin/hypocretin, sau đó gắn với bệnh ngủ rũ |
| 2007 | AASM ban hành chuẩn chấm điểm mới: N1, N2, N3, REM |
| 2013 | Nghiên cứu về hệ glymphatic khi ngủ (Xie và cs., Science) |
| 2017 | Nobel Y sinh cho Hall, Rosbash, Young về cơ chế đồng hồ sinh học |
Phòng đo giấc ngủ: từ thí nghiệm thành xét nghiệm
Đến thập niên 1970, ghi điện não, điện mắt, điện cơ cùng với nhịp thở, oxy máu suốt đêm đã thành một quy trình chuẩn, gọi là đa ký giấc ngủ (polysomnography). Từ công cụ nghiên cứu, nó trở thành xét nghiệm chẩn đoán: phát hiện ngưng thở khi ngủ, ngủ rũ, cử động chân bất thường, rối loạn hành vi trong giấc REM.
Ngày nay, một đêm đo điển hình: người bệnh tới bệnh viện buổi tối, được gắn điện cực lên đầu, quanh mắt, cằm, chân, kèm dây đo luồng thở ở mũi, đai ở ngực bụng, kẹp đo oxy ở ngón tay, rồi ngủ trong phòng riêng có camera hồng ngoại. Sáng hôm sau, kỹ thuật viên chấm từng đoạn 30 giây, bác sĩ đọc kết quả. Bên cạnh đó còn có thiết bị đo tại nhà gọn hơn, dùng cho một số trường hợp nghi ngưng thở khi ngủ.
Những ý tưởng từng được tin rồi bị bỏ
- Ngủ là não tắt thụ động: bị bác bỏ bởi phát hiện REM và các trung tâm ngủ chủ động như vùng VLPO.
- Chất độc ngủ đơn lẻ: thay bằng hiểu biết rằng nhiều chất (adenosine và các chất khác) cùng góp phần vào áp lực ngủ.
- Bốn giai đoạn NREM: không sai, nhưng từ 2007 được gộp thành ba vì giai đoạn 3 và 4 khó tách.
Góc nhìn hôm nay
- Khoa học giấc ngủ còn trẻ, nhiều câu hỏi lớn — như vì sao phải ngủ — vẫn mở. Đọc tin "phát hiện mới" thì xem đó là nghiên cứu trên người hay động vật, bao nhiêu người, có được nhóm khác xác nhận chưa.
- Hang Mammoth nay là vườn quốc gia ở Kentucky, được UNESCO công nhận di sản thế giới năm 1981, có các tuyến tham quan cho du khách.
- Sách nên đọc: Sleep and Wakefulness của Kleitman (sách chuyên môn cổ điển); The Promise of Sleep của William Dement (1999) cho người đọc phổ thông, kể nhiều chuyện hậu trường của ngành.
- Nếu được chỉ định đo đa ký giấc ngủ, đừng lo lắng: đó là xét nghiệm không đau, chỉ hơi vướng víu vì dây điện cực. Đêm đầu ở chỗ lạ ngủ kém hơn bình thường là chuyện thường gặp, bác sĩ biết điều đó khi đọc kết quả.
Câu hỏi thường gặp
Ai là cha đẻ của nghiên cứu giấc ngủ hiện đại?
Nathaniel Kleitman, nhà sinh lý học ở Đại học Chicago, thường được gọi như vậy. Ông thực hiện thí nghiệm hang Mammoth năm 1938, viết cuốn Sleep and Wakefulness năm 1939 và hướng dẫn các học trò phát hiện giấc ngủ REM và chu kỳ giấc ngủ.
Thí nghiệm hang Mammoth năm 1938 là gì?
Năm 1938, Nathaniel Kleitman và Bruce Richardson sống 32 ngày trong hang Mammoth, Kentucky, để thử sống theo ngày 28 giờ. Nhịp thân nhiệt của Richardson dần theo lịch mới, còn của Kleitman phần lớn vẫn giữ khoảng 24 giờ, gợi ý cơ thể có đồng hồ nội tại.
Điện não đồ ra đời năm nào?
Hans Berger, bác sĩ tâm thần người Đức, công bố ghi được điện não người qua da đầu năm 1929. Đến năm 1937, nhóm Loomis ở Mỹ dùng điện não ghi suốt đêm và mô tả các giai đoạn khác nhau của giấc ngủ.
Đo đa ký giấc ngủ là gì?
Đó là xét nghiệm ghi cùng lúc sóng não, cử động mắt, trương lực cơ, nhịp thở, oxy máu và cử động chân trong suốt một đêm ngủ. Nó giúp bác sĩ chẩn đoán ngưng thở khi ngủ, ngủ rũ và nhiều rối loạn giấc ngủ khác.
Phòng khám giấc ngủ đầu tiên ra đời ở đâu?
Phòng khám rối loạn giấc ngủ đầu tiên được mở tại Đại học Stanford năm 1970, do William Dement khởi xướng. Từ đó đo đa ký giấc ngủ trở thành xét nghiệm chẩn đoán phổ biến.