[转帖]我们为什么要睡觉？

我是浪子

（选自英国Nature杂志，2004年7月1日出版）

封面故事：我们为什么要睡觉？
Local sleep and learning
如果连续24小时不睡觉，你肯定感觉快要完蛋了。
　　
　　因为，昼出夜宿，从果蝇到人，几乎所有的动物都必须睡觉。但科学家除了证实其必要性外，至今也没找到睡眠的确切作用。
　　
　　睡眠是用来恢复身体吗？似乎并不是这样的。科学家知道的是，肌肉并不需要睡眠，只需要舒张的间歇期；身体其余部分按部就班地工作，也没有意识到大脑是否睡觉还是清醒。
　　
　　睡觉是为了恢复精神？回答似乎更进了一步。一宿好觉有利于大脑的工作。但是，研究人员对于睡眠带来的益处并没有一致的意见：一个理论认为，睡眠使大脑回顾和巩固清醒时搜集到的种种信息；另一个理论则认为大脑需要囤积燃料和清理废物；第三种理论现在比较流行，睡眠以某种神秘的途径运作并帮助大脑掌握各种技能，比如学习怎样弹钢琴、骑自行车。
　　
　　所有这些关于睡眠的科学发现都是新近的。但对于睡眠作用的无可奈何，使得很多科学家致力于描述睡眠是什么？利用更精密的脑成像神经制图技术，研究人员可以得到非常详细的睡眠大脑图像，甚至观察到大脑休息时单个神经元的精细状态。
　　
　　浅睡、深睡
　　
　　研究人员了解到，绝大多数哺乳动物，睡眠都被划分为两个独特的阶段——第一个阶段的特征是眼睛迅速转动，也就是著名的REM睡眠，即快眼动睡眠（浅睡）；而另一阶段则直接被称为non－REM睡眠，即非快眼动睡眠（深睡）。
　　
　　人类通常在90分钟之内完成浅睡到深睡的过程。一个研究显示，现在人们在浅睡过程中花费的时间越来越多。
　　
　　观察REM睡眠脑电图，你就会发现这个阶段展示出很多的大脑活动。这个时候，将睡觉的人唤醒，他们会说正在做梦。
　　
　　
　　很多年来，研究人员都在集中研究REM睡眠。最初，科学家试图把REM睡眠和学习基础联系起来，但是，实验证明，无论被试验的人有没有REM睡眠，他们都能记住很多新的单词和事情。
　　
　　一个有意思的问题是，REM是不是与各种动物的智力相关呢？科学家们发现，通常越聪明的动物，其REM睡眠时间越短，鲸鱼比其他任何陆生动物大脑都发达，它们每天只有几分钟的REM睡眠时间；而智慧迷人的海豚每天有不超过一个半小时的REM睡眠。人被假定为最智慧的动物，我们每天大约有90分钟的REM睡眠。
　　
　　而在non－REM睡眠阶段的梦境，通常不超过一两幅简单的图画。
　　
　　脑电图描记器将non－REM睡眠由浅至深划分为四个部分。第三四部分表现为明显的低频率脑电波，被专家称为慢波睡眠。人类在夜晚的头三个小时花在慢波睡眠状态的时间远大于起床前的一个小时。小孩儿拥有最多的慢波睡眠，这就是为什么他们总是睡得那么香。另一方面，随着年龄的增长，慢波睡眠会越来越少，这也是老年人起夜越来越频繁的原因。
　　
　　新观念的诞生
　　
　　1994年，以色列魏茨曼科学院发现，人类在计算机屏幕上认识某种造型的能力直接和获得的REM睡眠量有关，这种技艺叫程序记忆，需要重复操作和实践。而记忆事实，例如记忆美国首届总统的名字，便是陈述性记忆，它是一种不受REM影响的记忆能力。
　　
　　“关于记忆，我们的理解总是很天真的。”哈佛医学院神经学专家罗伯特·斯蒂克高德研究了睡眠对于程序记忆的影响。他让受试者用左手尽可能快地打一串数字。研究人员发现，如果受试者在早晨接受试验，12小时之后再重新测试一次，他们的精确度并没有什么大的提高。但在晚间，并在一夜好觉之后再接受测试，他们的速度提高15％－20％，精确度提高了30％－40％。
　　
　　最让斯蒂克高德吃惊的是，成绩提高幅度最大的都出现在花最多时间在non－REM睡眠上的人身上。有些时候，就算是合上眼睛一个小时也会有很大的不同。
　　
　　有关睡眠与其他有认知技能关系的研究仍在继续着。
　　
　　德国卢比克大学的JanBorn和他的同事们一项研究表明，为什么睡眠往往给人们思考难题带来非常好的结果。
　　
　　106名受试者将一串数字转换为另外一串数字，其中隐藏了计算诀窍。夜间良好睡眠的参与者发现诀窍几率从23％提高到了59％。换句话说，睡眠可能并不一定让人们直接获得解决问题的洞察力，但对人们的奇思妙想有很大的帮助作用。
　　
　　
　　睡眠作用之究
　　
　　如今，借助新的技术，神经科学家们可以把微小的电极植入到实验动物的大脑中，可以记录单个神经元的冲动。这类研究的目的是为了鉴别睡眠过程中神经元冲动模式的改变。研究表明，在白天的时候，小鼠学习走迷宫时冲动的神经细胞，同样也在夜晚时的REM睡眠中被再次激发，研究人员认为这是大脑在温习它最近储存的数据。
　　
　　可能睡眠就是这样一个重复循环的系列过程，既修剪和加强神经元的连接，使你在不忘记旧知识的同时，学习到新的技巧。当然，科学家们无法解释这一过程为什么发生在不知觉的情况下。或许只是睡觉时比清醒时更容易操作，这就好比我们会离开房子让工人来装修一样，嘈杂环境谁都不会喜欢。
　　
　　另一些人认为，睡眠没有那么复杂，不过是用来休息而已。还有人提出，与其说睡眠是额外信息的加工过程，还不如认为是为了那些磨损的大脑回路自我修复更有意义。我们每个人都有这样的体会，当我们带着一个难题上床后，经过一夜好觉，我们在清晨醒来后就有了很好的解决办法。
　　
　　大脑，像我们身体的其他部分一样是靠葡萄糖来运转的。采用计算机扫描仪提供大脑的现实图片，发现当一个人24小时不睡觉时，葡萄糖的应用力急剧下降，虽然那时脑区尚有足够的葡萄糖，但却表现为其大脑活动性的下降。大脑活动下降幅度最大的区域在参与、整合情感和理智的大脑皮层。
　　
　　除了为大脑补给能量，睡眠似乎还有解毒作用。那些代谢率高的动物，比如田鼠和蝙蝠，在消耗大量能量的同时，会产生一种叫做自由基的具有破坏性的分子。大脑对自由基特别敏感，因为大脑神经元细胞是不能再生的。所以，加利福尼亚大学洛杉矶分校的神经学家Jerome Siegel认为睡眠对大脑来说，是清除自由基必要的保养期。
　　
　　另外一些科学家提出，睡眠不仅仅是为了大脑自身的保养，也和身体的其他部分有关。几年前，科学家曾发现了一种天然的激素——瘦素。这种激素的作用是通知大脑机体已有足够的脂肪组织。有人曾测量过12名男性志愿者，每晚只允许他们睡4个小时，经过几天后，他们血液中的瘦素急剧下降，指示大脑机体需要大量热量。那么，会不会是这种内在激素长期的不平衡，改变了我们的代谢从而导致肥胖呢？很有可能，因为，这样的实验结果后来得到了重复，而且超重的人睡眠质量往往不佳是事实。

purplesky

长知识

greycat

多睡吧