來源：科技日報

斯坦福大學醫(yī)學院研究小組最近發(fā)表在《自然》的論文指出，斑馬魚在睡眠時的神經(jīng)活動特征與人類相似。這意味著睡眠活動至少在4.5 億年前就已經(jīng)進化，當時地球上的所有動物還生活在海洋中。

吃飯和睡覺是每個人每天都會做的事情。但誰曾想過人為什么睡覺呢？這似乎是一個極其簡單的問題，但答案卻比你想象的要復雜得多。多年來，科學家們做出了許多猜測和猜想來解釋人類為什么每晚都需要睡眠，但仍然沒有統(tǒng)一、明確的答案。

睡覺可以節(jié)省體力嗎？

關(guān)于睡眠原因的比較著名的推測是能量守恒理論，該理論認為睡眠只是保存能量的一種方式。對此，長期從事睡眠心理學基礎(chǔ)研究的國家萬人計劃青年拔尖人才、西南大學睡眠神經(jīng)影像中心主任徐雷教授告訴科技日報記者， 1975年，美國神經(jīng)科學家伯格提出，睡眠的目的是減少睡眠的基礎(chǔ)水平。新陳代謝率，可以保存獲得的能量并恢復白天損失的能量。動物也會從慢波睡眠進入冬眠。慢波睡眠的特征與人類睡眠高度相似，這表明睡眠和冬眠可能有保存能量的共同目的。但目前，反對這一觀點的聲音非常高。一種相反的觀點認為，睡眠大約可以節(jié)省5%-10%的能量，最多不超過15%。節(jié)省的能量非常有限，而且回收和維護的理論可能過于粗糙和簡單。徐雷說道。

誠然，睡眠確實可以幫助我們節(jié)省能量，這對于動物和為生存而掙扎的原始人類來說至關(guān)重要。在食物匱乏的季節(jié)，動物會通過延長睡眠時間甚至開始冬眠來保存能量。然而，隨著進化的進展，有些物種不再為了填飽肚子而整天奔波，比如人類。甚至有人說，一晚的睡眠只能為人類節(jié)省約110卡路里的熱量，僅相當于一個熱狗面包的熱量。那是不是說人只要每天多吃一個熱狗面包就可以不用睡覺了呢？顯然，答案是否定的。這說明睡眠除了有助于節(jié)省能量之外，對于人類還有其他更重要的意義。

睡眠有助于更好的學習和記憶嗎？

與能量守恒理論不同，有人還提出了睡眠功能理論。這一學派認為，睡眠是為了實現(xiàn)某些功能，比如鞏固記憶。許多睡眠剝奪實驗表明，睡眠會影響長期記憶的鞏固。不管是動物還是人類，如果在學習新知識、復習所學知識后小睡一會兒，你的記憶力就會好很多。

睡眠的功能理論已被廣泛認可?，F(xiàn)在學術(shù)界普遍認為，睡眠有利于神經(jīng)組織的修復和生長，保證第二天的正常運作。徐雷表示，睡眠可以保護和鞏固記憶，良好的睡眠對于第二天的重新學習也起著重要作用。通過神經(jīng)影像學等技術(shù)，人們發(fā)現(xiàn)了有關(guān)睡眠期間如何保護記憶的更多細節(jié)。在睡眠期間，白天編碼的記憶信息會被重新激活并再次播放。這些記憶信息的重新激活與睡眠時特有的腦電波密切相關(guān)，包括紡錘波、慢波等。

人們也逐漸意識到，不同類型的記憶在不同的睡眠時間得到鞏固。比如前半夜，慢波睡眠較多，主要鞏固陳述性記憶和空間記憶。我們建議青少年早點睡覺，少熬夜。其實這對于加強知識、公式等陳述性記憶很有幫助。徐雷說道。后半夜，快速動眼睡眠較多，這與程序記憶和情緒記憶的鞏固有關(guān)。這就是為什么一些情緒障礙患者經(jīng)常會在后半夜做更可怕的夢甚至噩夢。他說。

近年來，突觸穩(wěn)態(tài)理論異軍突起。突觸穩(wěn)態(tài)理論實際上是對睡眠學習記憶功能理論的解釋。它主要解釋了記憶鞏固過程中大腦到底發(fā)生了什么。徐雷表示，突觸穩(wěn)態(tài)理論認為，突觸充當神經(jīng)元之間的信息傳遞通道。當人清醒時，新的信息不斷輸入大腦。為了適應信息傳遞的需要，突觸活動不斷增強。但突觸不能無限期地活躍，否則就沒有空間形成新的記憶。睡眠期間，由于相對隔離外界刺激，突觸在此期間得到充分休息。突觸的相對回縮為它們在新的一天中接收信息輸入和學習新事物做好了準備。事實上，為了解釋睡眠與記憶鞏固的關(guān)系，有學者提出了系統(tǒng)鞏固假說。該假說認為，記憶鞏固主要依賴于前額葉和海馬體的配合。海馬體負責暫時存儲白天形成的新記憶，而在睡眠期間，前額葉將暫時存儲的記憶分配到整個大腦。這是與突觸穩(wěn)態(tài)完全不同的假設(shè)。

關(guān)于睡眠還有哪些其他假設(shè)？

除了上述假說外，對于人類為何睡眠還有一些推測，如恢復修復功能學說、機體免疫學說等。

徐雷解釋說，上述理論從新陳代謝和免疫的角度解釋了睡眠的功能?；謴托迯凸δ芾碚撜J為，睡眠可以讓大腦和身體在一天的工作后得到休息、修復和恢復；而機體免疫理論則發(fā)現(xiàn)睡眠可以增加血液中T淋巴細胞和B淋巴細胞的水平，并認為健康的睡眠有助于激活免疫系統(tǒng)、提高免疫力和再生免疫功能等。

徐雷表示，關(guān)于睡眠的原因，每種理論都有一些合理的方面，但目前的理解是每種理論都可能有偏差。這些理論可能都是正確的，但還需要進一步的研究來證實?？茖W探索的過程實際上就是一個不斷否定現(xiàn)有理論從而接近真理的過程。徐雷強調(diào)，目前關(guān)于睡眠的研究已經(jīng)取得了一些重要成果。例如，近年來的研究表明，不同的睡眠階段可能有不同的功能。慢波睡眠更多的是關(guān)于大腦的系統(tǒng)鞏固，而快波睡眠更多的是關(guān)于大腦的系統(tǒng)鞏固。眼動睡眠鞏固突觸；許多內(nèi)源性激素的合成和代謝都與睡眠周期有關(guān)。兒童入睡后生長激素水平升高，分泌在慢波睡眠時達到高峰。淋巴細胞和骨骼的有絲分裂在睡眠時生長速度最快；白天進行大量體力活動的人，慢波睡眠的比例會增加。

動物的奇怪睡眠方式

為了了解睡眠的原因，一些科學家觀察了自然界動物的睡眠模式。不過不觀察還好，但是一旦觀察，卻發(fā)現(xiàn)事情更加復雜。因為雖然睡眠在動物中很常見，但它們都有不同的睡眠方式。蝙蝠每天有20個小時在睡覺；馬似乎采取了所謂的達芬奇睡眠法，每天小睡幾次，加起來只有3個小時；即使是爬行動物、魚類、果蠅和線蟲也有安靜的休息時間，在這段時間內(nèi)它們對外部刺激的反應較弱，盡管科學界對于將其定義為睡眠猶豫不決。

睡眠是動物適應環(huán)境的重要結(jié)果，也受到進化的影響。徐雷表示，動物睡眠模式的多樣性主要體現(xiàn)在兩個方面：晝夜活動水平和睡眠時長。例如，貓頭鷹在白天和晚上都活躍，而云雀則在清晨很活躍。一般來說，處于食物鏈低端的食草動物睡眠時間較短，而處于食物鏈頂端的大型食肉動物，如老虎和獅子，睡眠時間較長。草食動物睡眠時間短，睡眠周期轉(zhuǎn)換快，有利于更長的食物攝入，避免被肉食動物捕獲的風險。大型食肉動物可以通過睡眠減少能量消耗，實現(xiàn)身體的有效恢復。

他說，動物睡眠中另一個有趣的現(xiàn)象是半球睡眠。一些生活在水中的哺乳動物和鳥類，例如海豚和軍艦鳥，可以用一半的大腦睡覺，而另一半則保持清醒。它們可以通過大腦的兩個半球交替睡眠，以滿足長途遷徙的需要，并避免被捕食。近年來，我們發(fā)現(xiàn)，在一些特殊條件下，比如進入陌生的睡眠環(huán)境，人腦也會表現(xiàn)出類似的半睡半醒的現(xiàn)象。徐雷說道。

睡眠如此多樣化的事實困擾著那些想要找到睡眠的普遍終極解釋的研究人員。不過，有專家指出，許多物種的睡眠都有一個共同的大腦變化。例如，睡眠期間會喪失全部或部分意識，睡眠不足會損害認知功能。要了解睡眠，我們必須研究大腦和神經(jīng)，但神經(jīng)科學領(lǐng)域還需要進一步的研究，一切仍然撲朔迷離。