人類為什麽睡覺

二年級的小學生也知道人為什麽需要水和食物。以鳥和蜜蜂為例，要了解**的奧妙也並不困難。然而，即便是這個世界上最能幹的科學家也無法解釋人為什麽需要睡眠。“它也許是生物學領域最大、最寬泛的問題。”芝加哥大學的睡眠專家阿蘭·赫希特夏蘇博士說。

20世紀70年代初，在一次科研會上誇口可在20世紀結束前揭開睡眠奧秘的研究者不得不更正他們的預言。法國裏昂克勞德·伯納德大學的邁克爾·幹維特說：“我們過於樂觀了。大腦比我們想像的要複雜得多。”

雖然如此，科學家們已經取得了相當大的進展。1953年發現的快速眼球運動REM使科學家意識到，睡眠不等於關閉大腦，而是一個活躍的、有組織的生理過程。50多年後，幾乎沒有科學家會否認睡眠具有多重要的生物作用。

所有哺乳動物、鳥類、爬行動物都有某種形式的睡眠。雖然它們睡覺的方式千奇百怪：鳥站在枝頭就能打盹，而海豚一邊遊泳一邊睡覺，而且一次隻有半個大腦進入睡眠狀態。更重要的是，經過數千萬年的進化，睡眠這一特性被保留下來，雖然它可能幹擾其他生存活動的進行。睡覺時無法保護照看孩子，不能賺錢，不能外出打獵，睡覺時還容易遭遇敵人攻擊。

同樣有意思的是，科學家還發現人和其他動物都會失眠，並且都會通過睡得更久、更沉來還上睡眠“債”。長期被剝奪睡眠可導致嚴重後果，至於後果究竟是什麽還存在爭論，因為很難把失眠造成的影響與壓力等其他因素的影響區分開來。

研究者們一度認為長期剝奪睡眠可能導致精神疾病。現在他們知道這一推論並不成立，雖然睡眠被多次打斷可能使實驗對象變得脾氣暴躁。同樣“失眠可導致死亡”這一觀點也缺乏支持證據。但實驗室裏被剝奪睡眠的老鼠在2—3周內便會死亡，如果它們隻被剝奪REM睡眠（快速眼球運動睡眠階段，此時的大腦活動與驚醒時一樣活躍），也會在5—6周內死亡。

睡眠究竟有問奧妙讓生命都離不開它?專家們說，人和動物需要睡眠，絕不是因為需要休息這麽簡單。

赫希特夏蘇博士說：“你可以一動不動地躺著，無論躺多久，你還是需要睡眠。”

還有理論認為，睡眠可以保護動物，讓它們在猛獸最活躍的夜晚悄悄躲藏起來。然而這一理論無法解釋為什麽睡眠不足需要補充，為什麽長期睡眠被剝奪會導致老鼠死亡。

哈佛大學的睡眠研究專家阿蘭·霍布森博士說：“顯然睡眠的目的不是讓你遠離夜晚危險的大街，或讓你節省幾大卡的熱量。”哈佛大學的另一位睡眠專家羅伯特·斯迪克戈爾德和其他一些專家相信，REM睡眠有鞏固記憶、幫助學習的作用。

但是這無法解釋為什麽一些服用有壓製REM睡眠作用的抗抑鬱劑的人並沒有表現出記憶力減退的症狀。同樣的，一些因大腦受傷無法進入REM睡眠的人也沒有出現記憶困難。還有一些動物，比如鴨嘴獸，每天REM睡眠時間長達8個小時，比較REM睡眠時間隻有2個小時的人類，它們並沒有因而特別聰明或記憶力超強。

目前最有說服力的觀點是由加州大學的精神病學和生物行為學教授羅米·西格爾提出的。在REM階段，正如在清醒時一樣，大腦中的神經元非常活躍。隻有那些與血清素、去甲腎上腺素、阻胺等傳導化學物質共同工作的神經細胞處於休息狀態。西格爾博士推測，這一類神經元工作特別繁忙，REM允許它們休息恢複它們的靈敏度；

研究還發現，體型越小的動物睡眠時間越長：馬每天隻需睡3個小時，雪貂需要睡15個小時。由於動物的新陳代謝速度隨體積增加而下降，科學家們因此提出另一個假說：睡眠也許能幫助修複自由基（在新陳代謝過程中釋放的化學物質）損壞的細胞。

還有專家相信，REM睡眠在大腦發育中扮演關鍵角色。新生兒的REM睡眠時間比成年人長。REM睡眠時間越長的動物，出生時越不成熟。

隨著睡眠研究的進展，專家說最終的答案可能在大家的預料之中，也可能讓所有的人大跌眼鏡。

解讀睡眠

大多數人覺得睡眠不夠，而對某些人來說，有常人睡眠的一半就可以了。海豚有時隻用半邊大腦睡覺。老鼠如果3個星期不睡覺就會死去，而雄性帝企鵝在整整3個月的孵卵期內可以不睡覺。睡眠在動物界中是一種無所不在的現象——甚至昆蟲也睡覺。我們一生有1／3的時間花在睡覺上。可沒人知道我們為什麽需要睡眠，睡眠又是如何發生的。

我們對於睡眠缺乏認識已經成了很讓人尷尬的事。

但我們的無知並非由於我們沒有努力研究。對於睡眠的作用，有幾十種說法。這些說法可分為4類：休息和複原，逃避捕食者，儲存能量以及信息處理。有很多研究人員更樂意承認睡眠有多種作用，這些說法可能都是正確的。但是它們無一得到證實或否定。

為什麽睡眠是個如此難解的問題?一個很大的障礙是它的雙重性質。我們睡覺時是在兩種不同的狀態之間切換。第一種稱為慢波睡眠，特征是整個大腦中同步發生的長而起伏緩慢的電波活動。另一種則是快速眼部活動睡眠（REM），特征是急劇的大腦活動，跟清醒時的腦電圖差不多。它的外部表現也很明顯：眼球快速活動，肌肉則處於幾近麻痹的狀態（據認為這是為了防止你做出夢中的舉動）。

REM看來在進化的早期階段就出現了——爬行動物、鳥類和哺乳動物都有這種睡眠狀態。它也是一種非常活躍和興奮的狀態。因此它的作用應該是很大的。任何關於睡眠的像樣的學說都不能忽視它的存在。事實上，解釋REM一直是睡眠研究的中心。

盡管大批研究人員還在忙於研究REM和夢，近幾年新出現的一些關於睡眠功能的理論卻把REM推到了後台，並認為非REM狀態才是真正的睡眠。這些理論認為，REM隻是非REM狀態的輔助。這些新觀點能否最終破解睡眠這個難題呢?

這些理論中有一個是由斯坦福大學的睡眠研究人員克雷格·赫勒提出的。多年前，他發現在非REM睡眠狀態中大腦的電波活動有些異常。在仔細觀察腦電圖時，他看到了一些短促而細微的活動，好像是向REM狀態轉換但沒有成功。他發現，這些現象的發生越來越頻繁，直到大腦最終完全轉入REM狀態。也就是說，進人REM狀態的壓力看來是在一段非REM睡眠狀態中積聚，直到大腦再也無法抑製它。

赫勒說，這有可能是一個突破性的發現。大多數關於睡眠狀態控製的理論都假設有一個外部開關根據預定的時間表（一般90分鍾為一個周期）讓處於睡眠中的大腦從一個狀態切換到另一個狀態。這兩種睡眠狀態都有足夠的時間來發揮各自的作用。但是向REM狀態一次次不成功的轉換表明，這種變化是由另外的機製來控製的。看起來好像是非REM狀態產生了進入REM狀態的需要——好比清醒狀態最終導致了打盹的壓力。進一步證實這一理論的是這樣一個事實：一段REM狀態的時間與前一段非REM狀態的時間是成正比的，你處於非REM狀態的時間越長，就可能需要越多的REM狀態來“恢複”。

根據這種觀點，REM狀態被降低到了一個次要的地位，隻是作為大腦在非REM狀態時做了艱難工作之後的恢複階段。

與此同時，還有一些觀點在肯定非REM狀態的關鍵地位的同時，也不完全把REM狀態推到次要的地位。加州索爾克研究所計算機神經生物學實驗室的特倫斯·謝諾夫斯基提出一個假設，認為非REM狀態也具有恢複和休整的作用，它進行與清醒狀態時的艱苦活動有關的“建設性項目”——補充蛋白質，加強突觸，將感受器嵌入細胞膜等。在此過程中你必須是無意識的，這樣才不會有神經活動阻礙它——就像是建築工人在屋裏工作時你需要搬出來一樣。當大腦完成了某些建設工作後，它就轉入REM狀態做一個臨時報告。實際上就是大腦在一個限定的環境中激活它的某些清醒係統，以測試工作成果，看看還有什麽需要做的。然後它再切換回非REM狀態，繼續沒有完成的建設工作。

這些“非REM規則”理論的妙處在於，它們有助於解釋為什麽大腦在一夜的睡眠中會經過幾個非REM狀態和REM狀態的切換，以及為什麽睡眠總是從非REM狀態開始。如果說兩種睡眠狀態都有各自獨立的功能，那就無法解釋它們怎麽會這樣交替進行。但如果是非REM狀態決定了REM狀態的作用，那麽睡眠狀態的切換一下子就有意義得多了。

另一些理論家的觀點則是，睡眠不僅僅是一個休整和恢複的過程。他們認為，睡眠——特別是REM狀態——在大腦處理信息、分類和存儲記憶甚至創造性思維中起著重要作用。

認為睡眠在學習和記憶中起著關鍵作用的觀點至少可以追溯到1983年。當時，DNA雙螺旋結構的發現者之一詹姆斯·沃森提出，REM狀態負責去除不需要的信息和經曆。自那以後，這一領域的研究得到了不斷開拓，並找到了不少證據，表明REM狀態與“程序記憶”（學習如何完成諸如騎自行車、彈鋼琴等複雜任務的過程）密切相關。

然而，由於測量發現非REM狀態的作用越來越大，而REM狀態的作用越來越小，研究人員開始認為非REM狀態在信息處理過程中發揮主要作用。這是一大逆轉。特倫特大學睡眠實驗室負責人、“加強記憶”派睡眠理論的倡導者卡萊爾·史密斯說：“以前REM狀態一直被認為是最重要的，而現在慢波睡眠的作用正在不斷被提升。”

尤其是，大腦在處於慢波睡眠狀態時處理空間記憶——比如，在一座陌生的城市裏認路。有一項實驗要求誌願者用方向盤在一個虛擬城市中認路，同時用正電發射電腦斷層顯像技術對他們的大腦進行顯像。斷層掃描的結果顯示大腦中的海馬區域活動積極，據以前實驗所知，它在空間知識學習中起著關鍵作用。

然後，受試者入睡，但大腦仍與正電發射電腦斷層顯像儀相連。在慢波睡眠狀態下，他們的海馬區域所顯示的大腦活動與學習狀態下的大腦活動是一樣的，而且次日早上他們的認路能力有了很大提高。進行這項測試的比利時列日大學的菲利普·佩尼厄說：“慢波睡眠確實與記憶有關。”

在睡眠過程中學習的觀點很吸引人，而且也比較容易為大眾所接受。但並不是所有人都認為它是正確的。就有那麽一小部分強烈的反對派認為睡眠與記憶沒有任何關係。看來，在有更多的證據出現之前，就連最有吸引力的睡眠功能理論也隻能算是“未經證實”的推論。

那麽，從現代睡眠研究開始到現在，半個世紀已經過去了，我們在解讀睡眠的作用方麵有沒有進展呢?至少，我們的認識是在進步。以前人們認為，睡眠不過是一種不活躍的形式，做夢則是窺探個人欲望的一種途徑。現在許多新興的技術可能有助於解決部分爭論。讓組織切片在實驗皿中“睡覺”的技術，越來越先進的腦部掃描儀，新的大規模基因測試法，有睡眠缺陷的突變蠅類，以及與生理節律和代謝控製等領域的聯係——這些新發展都可能是解決這一難題的關鍵。有一點共識是肯定的，那就是這個目標值得探索和追求。赫勒說：“如果我們真正了解了睡眠的作用，事情就會大為改觀。”