斯坦福大學(xué)醫學(xué)院研究團隊最近一項發(fā)表在《自然》 上的論文指出，斑馬魚(yú)睡眠時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)特征與人類(lèi)相似。這意味著(zhù)睡眠活動(dòng)至少在4.5億年前已經(jīng)演化出來(lái)，此時(shí)地球上的動(dòng)物仍然全部生活在海中。

       吃飯、睡覺(jué)，這是每個(gè)人每天都要做的事情?？捎姓l(shuí)想過(guò)，人為什么要睡覺(jué)，這看起來(lái)是一個(gè)極其簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但是答案卻比你想象的要復雜得多。多年來(lái)，科學(xué)家進(jìn)行了很多推測和猜想來(lái)解釋為什么人類(lèi)每天晚上需要睡覺(jué)，但至今沒(méi)有一個(gè)統一的確切答案。

       睡眠是為了保存能量？

       在睡眠原因的推測中比較著(zhù)名的有能量保持理論，這種觀(guān)點(diǎn)認為睡眠只是用來(lái)保存能量的方式。對此，長(cháng)期從事睡眠心理學(xué)基礎研究的國家“萬(wàn)人計劃”青年拔尖人才、西南大學(xué)睡眠神經(jīng)影像中心主任雷旭教授告訴科技日報記者，1975年，美國神經(jīng)科學(xué)家伯格提出睡眠的目的是為了降低基礎代謝率,使獲得的能量得以保存,并且恢復白天丟失的能量。動(dòng)物也是從慢波睡眠中開(kāi)始進(jìn)入冬眠狀態(tài)的,其慢波睡眠的特點(diǎn)與人類(lèi)睡眠高度相似，提示睡眠可能和冬眠現象有著(zhù)共同的目的——保存能量。“但目前，反對這種觀(guān)點(diǎn)的呼聲非常高，一個(gè)相反的觀(guān)點(diǎn)認為睡眠大約可以節省5%—10%的能量,最多不超過(guò)15%，節約的能量非常有限，恢復和保養論可能過(guò)于粗糙和簡(jiǎn)單。”雷旭說(shuō)。

       誠然，睡眠的確可以幫助我們節約能量，這對在溫飽線(xiàn)掙扎的動(dòng)物和原始人類(lèi)來(lái)說(shuō)是性命攸關(guān)的。在食物匱乏的季節，動(dòng)物們會(huì )通過(guò)延長(cháng)睡眠時(shí)間，甚至開(kāi)始冬眠來(lái)保存能量。然而，隨著(zhù)進(jìn)化的推進(jìn)，某些物種不再終日為了填飽肚子而奔波，比如人類(lèi)。甚至有人說(shuō)睡一晚只能幫人類(lèi)節省約110卡路里，僅相當于一個(gè)熱狗面包的熱量。那是不是說(shuō)，人們每天只要多吃一個(gè)熱狗面包，就可以不用睡覺(jué)了？很顯然，答案是否定的。這說(shuō)明，除了幫助節約能量之外，睡眠對人類(lèi)還有其他更重要的意義。睡眠是為了更好的學(xué)習記憶？

       與能量保持理論不同，還有人提出了睡眠的功能論。這一派學(xué)說(shuō)認為，睡眠是為了實(shí)現某種功能，比如“記憶鞏固”，不少睡眠剝奪實(shí)驗顯示，睡眠會(huì )影響長(cháng)期記憶的鞏固。不管是動(dòng)物還是人，在學(xué)習新知識和復習已學(xué)知識后睡上一覺(jué)的話(huà)，記憶效果會(huì )好得多。

       “睡眠的功能論得到了廣泛認可?，F在學(xué)界普遍認為睡眠有利于神經(jīng)組織的修復和生長(cháng)，以保證次日白天功能的正常發(fā)揮。”雷旭說(shuō)，睡眠對記憶具有保護和鞏固的作用，良好的睡眠對于第二天的再學(xué)習也有重要的作用。通過(guò)神經(jīng)成像等技術(shù)手段，人們發(fā)現了記憶在睡眠中得到保護的更多細節。在睡眠過(guò)程中，白天編碼的記憶信息會(huì )進(jìn)行重激活，重新播放一遍。這些記憶信息的重激活與睡眠過(guò)程中特有的腦電波密切相關(guān)，包括紡錘波、慢波等。

       人們還逐漸認識到，不同的睡眠時(shí)間，鞏固的記憶類(lèi)型也不相同。比如在前半夜，慢波睡眠比較多，主要對陳述性記憶和空間記憶進(jìn)行鞏固，“我們建議青少年要早睡，少熬夜，其實(shí)這對加強知識、公式等陳述性記憶是非常有幫助的。”雷旭說(shuō)。而后半夜，快速眼動(dòng)睡眠比較多，這與程序性記憶和情緒記憶的鞏固有關(guān)。“這也就是為什么一些情緒障礙患者經(jīng)常在后半夜出現更多恐怖夢(mèng)境，甚至出現夢(mèng)魘的原因。”他說(shuō)。

       近幾年來(lái)，“突觸穩態(tài)說(shuō)”異軍突起。“突觸穩態(tài)說(shuō)其實(shí)是對睡眠學(xué)習和記憶功能論的一種解釋?zhuān)饕f(shuō)明記憶鞏固過(guò)程中，大腦究竟發(fā)生了什么。”雷旭說(shuō)，突觸穩態(tài)說(shuō)認為，突觸作為神經(jīng)元間信息的傳遞通道，在人清醒的時(shí)候，新信息不斷輸入大腦，為了適應信息傳遞的需求，突觸活動(dòng)不斷增強。但是突觸不能無(wú)限活躍，否則將再沒(méi)有空間來(lái)形成新的記憶。而睡眠期間由于和外界刺激的相對隔絕，突觸在這段時(shí)間得到充分休息，突觸的相對回縮為新一天接受信息的輸入，學(xué)習新事物做準備。其實(shí)，為了解釋睡眠和記憶鞏固之間的關(guān)系，也有學(xué)者提出了系統鞏固假說(shuō)。該假說(shuō)認為，記憶的鞏固，主要依靠前額葉和海馬區的配合來(lái)完成。海馬區負責臨時(shí)儲存白天形成的新記憶，而睡眠過(guò)程中，前額葉則把臨時(shí)儲存的記憶分配到全腦去。這是一個(gè)完全不同于突觸穩態(tài)的假說(shuō)。

       關(guān)于睡眠還有哪些假說(shuō)？

       除了以上提到的那些假說(shuō)之外，關(guān)于人類(lèi)為什么要睡覺(jué)，還有恢復與修整功能論、身體免疫論等推測。

       雷旭解釋?zhuān)鲜隼碚摲謩e從代謝、免疫等角度來(lái)闡述睡眠的功能?；謴团c修整功能論認為睡眠使得工作了一天的大腦和身體得到休息、修整和恢復；而身體免疫論發(fā)現，睡眠可以提高血液中T淋巴細胞和B淋巴細胞的水平，認為健康的睡眠可以幫助激活免疫系統，提高免疫和再生免疫功能等。

       雷旭表示，關(guān)于睡眠的原因，每個(gè)理論都有一些合理的地方，但目前的認識是，它們各自可能都有失偏頗。“這些理論可能都正確，但仍需要進(jìn)一步研究來(lái)進(jìn)行證實(shí)?？茖W(xué)探索的過(guò)程其實(shí)是一個(gè)不斷否定已有理論，從而接近真理的過(guò)程。”雷旭強調，目前對睡眠的研究取得了一些重要成果，例如近些年的研究顯示，不同的睡眠階段，功能或許還有所側重，慢波睡眠更多的是進(jìn)行大腦的系統鞏固，而快速眼動(dòng)睡眠則進(jìn)行突觸鞏固；不少內源性激素的合成和代謝都與睡眠周期相關(guān)，兒童的生長(cháng)激素水平在入睡后會(huì )升高，慢波睡眠期分泌達到頂峰，淋巴細胞的有絲分裂及骨骼增長(cháng)均在睡眠時(shí)最快；白天體力活動(dòng)量大者慢波睡眠的比例增加等。

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       動(dòng)物千奇百怪的睡眠方式

       有些科學(xué)家為了弄清睡眠的原因，觀(guān)察了自然界動(dòng)物的睡眠方式，但不觀(guān)察還好，一觀(guān)察發(fā)現更復雜了。因為雖然睡眠在動(dòng)物中也很常見(jiàn)，但它們睡覺(jué)的方式各有千秋。蝙蝠把一天內的20個(gè)小時(shí)都用來(lái)睡覺(jué)；而馬似乎采用了所謂的“達芬奇睡眠法”，一天內打幾個(gè)盹就夠了，加起來(lái)才3小時(shí)；甚至連爬行動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、果蠅和線(xiàn)蟲(chóng)也有對外界刺激反應降低的安靜休息階段，盡管科學(xué)界對于是否要將之定義為“睡眠”還頗為踟躕。

       “睡眠是動(dòng)物適應環(huán)境的重要結果，同時(shí)受到進(jìn)化的影響。”雷旭說(shuō)，動(dòng)物睡眠方式的多樣性主要體現在兩個(gè)方面：晝夜的活動(dòng)程度和睡眠的時(shí)長(cháng)。比如貓頭鷹是晝伏夜出，而百靈鳥(niǎo)則是清晨很早就出來(lái)活動(dòng)。通常來(lái)說(shuō)在食物鏈低端的草食性動(dòng)物，睡眠更短，而在食物鏈頂端的大型食肉動(dòng)物，如老虎、獅子等，睡眠時(shí)間比較長(cháng)。草食性動(dòng)物睡眠時(shí)間短、睡眠周期轉化快有利于更長(cháng)時(shí)間的食物攝取，逃避被肉食動(dòng)物捕獲的危險。而大型食肉動(dòng)物可以通過(guò)睡眠來(lái)減少對熱量的消耗，實(shí)現機體的有效恢復。

       他表示，動(dòng)物睡眠另一個(gè)有意思的現象是半球腦睡眠現象。一些生活在水中的哺乳動(dòng)物以及鳥(niǎo)類(lèi)，如海豚、軍艦鳥(niǎo)等，可以一半大腦睡眠而另一半大腦保持清醒。它們可以通過(guò)大腦兩個(gè)半球交替睡覺(jué)，滿(mǎn)足長(cháng)途遷徙和避免被捕食的需求。“近年來(lái)，我們發(fā)現人類(lèi)在一些特殊條件下，如進(jìn)入陌生的睡眠環(huán)境中，大腦也表現出類(lèi)似的一半睡眠一半清醒的現象。”雷旭說(shuō)。

       睡眠如此多態(tài)，讓那些想給睡眠找出一個(gè)通用的終極解釋的研究者們十分苦惱。不過(guò)，有專(zhuān)家指出，諸多物種的睡眠都有共同點(diǎn)——大腦的變化，例如睡眠中全部或部分意識會(huì )喪失，缺覺(jué)可損害認知功能。要搞清楚睡眠，必須研究大腦和神經(jīng)，但在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域還有待進(jìn)一步研究，一切仍是撲朔迷離。