探索生命的奧妙

★動物睡眠

為什麽要睡覺

幾乎每個人在忙碌了一天之後,都要香香地睡上一覺。當然也有活了一輩子不睡覺的人,但那是極個別的。人要睡覺是一種生理反應,是大腦神經活動的一部分,是大腦皮質內神經細胞繼續興奮之後產生了抑製的結果。當抑製作用在大腦皮質內占優勢的時候,人就會睡覺。人們在生活中,有工作,有休息,在神經活動中,有興奮,有抑製。抑製是為了保護神經細胞,以便讓它重新興奮,讓人們繼續工作。

睡覺同時是記憶細胞新陳代謝的過程,老化的細胞將每個記憶信息所使用的排列方式輸入新細胞內,以備儲存。

其中包括運動區、語言區、平衡鍵,以及日常生活中的一些往事和回憶。

他們都是物質的,所以也以物質的方式存在,如果一個人長期睡眠不足,導致記憶細胞無法健康生活,則容易發生錯誤,比如失語症、**、抽搐,或者強製性睡眠導致的休克和昏厥。久了也容易產生癌變。

所以,單純從自然科學的角度來看,睡覺睡到自然醒是最好不過了,不然都會折壽,規律生活是一個好的基礎,但是為了“規律”而長期疲勞,是危險的。科學家建議,有經濟能力的人最好順其自然,不要為了標榜道德而損害健康。

畢竟“早睡早起身體好”是和生產關係掛鉤的,因為農民不早起幹活,放牛、種地、就會沒有飯吃,長期沒有飯吃,身體怎麽可能會好呢?所以,如果你不是農民,或者為了混飯吃,那就完全沒有必要折磨虐待自己。

嗬欠是提醒我們睡眠不足的第一個標誌。如果18個小時沒有入睡,人類的反應時間將從0.25秒變為O.5秒並繼續變長。而普通人將開始體驗陣發性昏睡,不管在任何地方,大約持續2-20秒,之後你會發現需要重新讀一遍剛才讀過的東西。你的眼皮變得越來越重,到了20個小時時,你將開始打盹。而根據研究表明,這時正常人的反應速度基本等同於血液中酒精含量為0.08的人——若保持這個數值駕車,你將在很多國家遭到拘留。你還會忘記很多事情,例如二次檢查姓名的拚寫或在山坡上停車時設置刹車。

在動物王國中,睡眠是與食物、水和**同等重要的大事。從果蠅到現代人,大家都是如此。不過科學家們都不能確切地了解睡眠究竟是為了什麽。是為了使身體重新振作嗎?不完全。人們都知道,肌肉並不需要睡眠,隻是要間歇性地放鬆。是為了使頭腦保持清醒嗎?接近了。良好的睡眠將使大腦受益。但對於大腦如何從睡眠中受益,學者們目前還沒有統一的意見。

一種理論認為睡眠有助於使大腦保存人類在清醒時接受的一切信息。而另一種觀點則稱睡眠是為了恢複能量。還有一部分人提出睡眠往往利用一些神秘的形式幫助我們掌握各種技能。而睡眠到底是什麽?

在上世紀90年代中期發生了兩件事,將研究工作的重點引回了睡眠的實質目的。以色列魏茨曼科學院的科學家於1994年提出學者們的研究應著眼於關於錯誤的記憶處理問題上,而窺視睡眠狀態下的大腦的科技也在那時大大提高了。

魏茨曼科學院的科學家們發現人們獲取的速眼動睡眠量直接關係到他們在電腦屏幕上識別固定圖案的能力。這種技術被稱為程序記憶,需要重複操作和實踐。而記憶事實,例如記憶美國總統的名字,便是陳述性記憶——一種與速眼動睡眠無關的能力。哈佛大學醫藥學院的神經學專家羅博特·斯蒂克高德說:“關於記憶,我們的理解總是很天真的。”

睡眠的過程

目前我們缺少一個統一的公認的理論解釋我們為什麽要睡眠,科學家們便將重點集中於闡述睡眠究竟是什麽,並處理幹擾睡眠的情況,例如焦慮、下肢不寧人綜合症(忙腿症,症狀為不可控製地不停擺動小腿或整個大腿)以及睡眠呼吸暫停症。他們發現多數哺乳動物(海豚和鯨或許除外)的睡眠被清晰地劃分為兩個階段,其中之一表現為眼睛迅速轉動,也就是著名的速眼動睡眠(淺睡),而另一階段則直接被稱為非速眼動睡眠(深睡)。人類通常在90分鍾之內完成由速眼動睡眠過渡到非速眼動睡眠的過程。但根據某些觀察,我們實際上在速眼動睡眠過程中花費的時間遠大於這個時間。

如果你通過腦電圖觀察人類在速眼動睡眠過程中的狀態,你會發現儀器將顯示很多大腦的行為,如果你在這期間把睡眠者喚醒,他們會告訴你他們剛剛夢到了什麽。而在非速眼動睡眠過程中的夢的組成不會超過一兩幅簡單的畫麵。不理會那些關於夢的神話,那些試圖尋找夢境隱含意義的科學家們的工作進程卻不容樂觀。目前對於夢的解釋最普遍的觀點是夢境不過是重複了一小部分先前發生過的事。

腦電圖描記器將非速眼動睡眠由淺至深劃分為4個部分。第3、4部分表現為明顯的低頻率腦電波,被專家稱為慢波睡眠。而人類在夜晚的頭3個小時花在慢波睡眠狀態的時間遠大於起床前的1個小時。小孩最容易進入慢波睡眠狀態,因此在把他們從車裏抱到**去的時候他們總是睡得非常好。另一方麵,成年人擁有非常少的慢波睡眠,或許是因為他們在半夜起來的次數總是很多。

慢波睡眠

良好的儀器可以幫助研究者們更進一步了解慢波睡眠究竟為我們帶來什麽;在《自然》雜誌上發表的一篇文章中,威斯康星州立大學的神經病理學家及樣神病學家托諾尼表示大腦中那些在清醒時需要忙碌學習新技能的部分需要更長時間的慢波睡眠,這樣才能表現得更好。

托諾尼的實驗室有11名誌願者,他要求他們利用鼠標在電腦屏幕上點擊目標。但誌願者們並不知道研究人員利用改變鼠標光標的形式加大了操作難度,他們需要對鼠標進行修正才能成功點擊目標。誌願者被分成兩組,一組在練習與測試之間擁有充分的睡眠,而另一組則不睡覺。睡覺的一組大腦電波強度遠大於另一組人,而他們第二天的表現也出色很多。

這到底意味著什麽?托諾尼推測慢波睡眠其實削弱了所有神經之間的聯係。聽起來很有悖常理,但這其實隻是一種自我保存。“總的來說,大腦消耗整個身體20%的能量。”托諾尼解釋道。大多數能量用於神經元的連接,而你學習得越多便擁有越多的神經鍵。“因此最後,如果你的神經鍵非常強大,證明你運轉大腦將消耗更多的能量。”托諾尼說:“或許是另一個20%。”然而幾天後,大腦中一些新的神經鍵需要更多的能量而身體或許不能給予。因此其中一些神經線連接將會變弱——這被猜測是在慢波睡眠過程中發生的。這種解釋仍然是個假設,但托諾尼認為他已經擁有了證據。“在慢波行為中,所有的神經細胞都活躍半秒鍾再沉寂半秒鍾。”他說,或許睡眠隻是重複修剪並加固神經細胞之間的連接以確保我們在學習新東西的同時不至於忘掉以前學過的。當然,我還無法解釋為什麽這發生在我們不知覺的情況下。或許隻是因為在睡覺的時候比較容易操作。

動物睡眠的多樣性

學家們早已注意到,動物體積越大,睡覺越少。這個論點適用於馬、長頸鹿和牛,它們以吃草來消磨大量時間。馬通常睡3個小時就夠了,長頸鹿每天隻需睡2個小時,大象隻睡4~5個小時,也屬於睡覺少的動物。獅子雖然體積不小,但每天睡眠時間多達18個小時,是極其明顯的愛睡懶覺的動物。

動物睡覺的某些謎團已經解開。例如現在人們知道,為什麽睡著的鳥不會從樹枝上掉下來:它們睡得越熟,就會把樹枝抓得越緊。因為動物與人不同,人要抓住一些東西必須繃緊肌肉,而鳥要鬆開爪子必須繃緊肌肉。

海洋哺乳動物如何在水裏睡覺的謎團也已解開。盡管它們的大腦裏沒有可以本能地發出浮出水麵的指令的呼吸中樞,但它們在水裏睡覺不會被淹死。

鯨、海豚和一些海豹其實隻用一半大腦睡覺。如果它們進入深睡階段,一半大腦就關閉了,另一半大腦則操縱身體的遊動。

它們一隻眼睛閉上,另一隻眼睛睜開,側著身子兜圈子,經常浮出水麵呼吸。過了一段時間後它們就轉身,閉上另一隻眼睛,用另一半大腦睡覺。海豹在這個過程中也會變換方向。

許多動物有固定的入睡習慣:黑猩猩每天晚上都鋪“床”,把自己的“枕頭”拍鬆,還找一個依偎的夥伴;馬戲團裏的大象會兜圈子;狐狸、狗和貓則舔淨自己的皮毛;倉鼠和家鼠睡覺時把自己的“臥室”變暗。幼小動物的睡眠時間原則上要比成年動物長。

在馬普馬克斯·普朗克鳥類學研究所工作的美國鳥類學家尼爾斯·拉坦博格對候鳥的睡眠感興趣。

一種北美的鳴禽每年從其夏季棲息地阿拉斯加遷徙到加利福尼亞,長途飛行4500公裏。對這些動物在鳥籠裏的觀察表明,它們在受到“遷徙幹擾”時幾乎一直醒著。