来源：科技日报
斯坦福大学医学院研究小组最近发表在《自然》的论文指出，斑马鱼在睡眠时的神经活动特征与人类相似。这意味着睡眠活动至少在4.5 亿年前就已经进化，当时地球上的所有动物还生活在海洋中。
吃饭和睡觉是每个人每天都会做的事情。但谁曾想过人为什么睡觉呢？这似乎是一个极其简单的问题，但答案却比你想象的要复杂得多。多年来，科学家们做出了许多猜测和猜想来解释人类为什么每晚都需要睡眠，但仍然没有统一、明确的答案。
睡觉可以节省体力吗？
关于睡眠原因的比较著名的推测是能量守恒理论，该理论认为睡眠只是保存能量的一种方式。对此，长期从事睡眠心理学基础研究的国家万人计划青年拔尖人才、西南大学睡眠神经影像中心主任徐雷教授告诉科技日报记者， 1975年，美国神经科学家伯格提出，睡眠的目的是减少睡眠的基础水平。新陈代谢率，可以保存获得的能量并恢复白天损失的能量。动物也会从慢波睡眠进入冬眠。慢波睡眠的特征与人类睡眠高度相似，这表明睡眠和冬眠可能有保存能量的共同目的。但目前，反对这一观点的声音非常高。一种相反的观点认为，睡眠大约可以节省5%-10%的能量，最多不超过15%。节省的能量非常有限，而且回收和维护的理论可能过于粗糙和简单。徐雷说道。
诚然，睡眠确实可以帮助我们节省能量，这对于动物和为生存而挣扎的原始人类来说至关重要。在食物匮乏的季节，动物会通过延长睡眠时间甚至开始冬眠来保存能量。然而，随着进化的进展，有些物种不再为了填饱肚子而整天奔波，比如人类。甚至有人说，一晚的睡眠只能为人类节省约110卡路里的热量，仅相当于一个热狗面包的热量。那是不是说人只要每天多吃一个热狗面包就可以不用睡觉了呢？显然，答案是否定的。这说明睡眠除了有助于节省能量之外，对于人类还有其他更重要的意义。
睡眠有助于更好的学习和记忆吗？
与能量守恒理论不同，有人还提出了睡眠功能理论。这一学派认为，睡眠是为了实现某些功能，比如巩固记忆。许多睡眠剥夺实验表明，睡眠会影响长期记忆的巩固。不管是动物还是人类，如果在学习新知识、复习所学知识后小睡一会儿，你的记忆力就会好很多。
睡眠的功能理论已被广泛认可。现在学术界普遍认为，睡眠有利于神经组织的修复和生长，保证第二天的正常运作。徐雷表示，睡眠可以保护和巩固记忆，良好的睡眠对于第二天的重新学习也起着重要作用。通过神经影像学等技术，人们发现了有关睡眠期间如何保护记忆的更多细节。在睡眠期间，白天编码的记忆信息会被重新激活并再次播放。这些记忆信息的重新激活与睡眠时特有的脑电波密切相关，包括纺锤波、慢波等。
人们也逐渐意识到，不同类型的记忆在不同的睡眠时间得到巩固。比如前半夜，慢波睡眠较多，主要巩固陈述性记忆和空间记忆。我们建议青少年早点睡觉，少熬夜。其实这对于加强知识、公式等陈述性记忆很有帮助。徐雷说道。后半夜，快速动眼睡眠较多，这与程序记忆和情绪记忆的巩固有关。这就是为什么一些情绪障碍患者经常会在后半夜做更可怕的梦甚至噩梦。他说。
近年来，突触稳态理论异军突起。突触稳态理论实际上是对睡眠学习记忆功能理论的解释。它主要解释了记忆巩固过程中大脑到底发生了什么。徐雷表示，突触稳态理论认为，突触充当神经元之间的信息传递通道。当人清醒时，新的信息不断输入大脑。为了适应信息传递的需要，突触活动不断增强。但突触不能无限期地活跃，否则就没有空间形成新的记忆。睡眠期间，由于相对隔离外界刺激，突触在此期间得到充分休息。突触的相对回缩为它们在新的一天中接收信息输入和学习新事物做好了准备。事实上，为了解释睡眠与记忆巩固的关系，有学者提出了系统巩固假说。该假说认为，记忆巩固主要依赖于前额叶和海马体的配合。海马体负责暂时存储白天形成的新记忆，而在睡眠期间，前额叶将暂时存储的记忆分配到整个大脑。这是与突触稳态完全不同的假设。
关于睡眠还有哪些其他假设？
除了上述假说外，对于人类为何睡眠还有一些推测，如恢复修复功能学说、机体免疫学说等。
徐雷解释说，上述理论从新陈代谢和免疫的角度解释了睡眠的功能。恢复修复功能理论认为，睡眠可以让大脑和身体在一天的工作后得到休息、修复和恢复；而机体免疫理论则发现睡眠可以增加血液中T淋巴细胞和B淋巴细胞的水平，并认为健康的睡眠有助于激活免疫系统、提高免疫力和再生免疫功能等。
徐雷表示，关于睡眠的原因，每种理论都有一些合理的方面，但目前的理解是每种理论都可能有偏差。这些理论可能都是正确的，但还需要进一步的研究来证实。科学探索的过程实际上就是一个不断否定现有理论从而接近真理的过程。徐雷强调，目前关于睡眠的研究已经取得了一些重要成果。例如，近年来的研究表明，不同的睡眠阶段可能有不同的功能。慢波睡眠更多的是关于大脑的系统巩固，而快波睡眠更多的是关于大脑的系统巩固。眼动睡眠巩固突触；许多内源性激素的合成和代谢都与睡眠周期有关。儿童入睡后生长激素水平升高，分泌在慢波睡眠时达到高峰。淋巴细胞和骨骼的有丝分裂在睡眠时生长速度最快；白天进行大量体力活动的人，慢波睡眠的比例会增加。
动物的奇怪睡眠方式
为了了解睡眠的原因，一些科学家观察了自然界动物的睡眠模式。不过不观察还好，但是一旦观察，却发现事情更加复杂。因为虽然睡眠在动物中很常见，但它们都有不同的睡眠方式。蝙蝠每天有20个小时在睡觉；马似乎采取了所谓的达芬奇睡眠法，每天小睡几次，加起来只有3个小时；即使是爬行动物、鱼类、果蝇和线虫也有安静的休息时间，在这段时间内它们对外部刺激的反应较弱，尽管科学界对于将其定义为睡眠犹豫不决。
睡眠是动物适应环境的重要结果，也受到进化的影响。徐雷表示，动物睡眠模式的多样性主要体现在两个方面：昼夜活动水平和睡眠时长。例如，猫头鹰在白天和晚上都活跃，而云雀则在清晨很活跃。一般来说，处于食物链低端的食草动物睡眠时间较短，而处于食物链顶端的大型食肉动物，如老虎和狮子，睡眠时间较长。草食动物睡眠时间短，睡眠周期转换快，有利于更长的食物摄入，避免被肉食动物捕获的风险。大型食肉动物可以通过睡眠减少能量消耗，实现身体的有效恢复。
他说，动物睡眠中另一个有趣的现象是半球睡眠。一些生活在水中的哺乳动物和鸟类，例如海豚和军舰鸟，可以用一半的大脑睡觉，而另一半则保持清醒。它们可以通过大脑的两个半球交替睡眠，以满足长途迁徙的需要，并避免被捕食。近年来，我们发现，在一些特殊条件下，比如进入陌生的睡眠环境，人脑也会表现出类似的半睡半醒的现象。徐雷说道。
睡眠如此多样化的事实困扰着那些想要找到睡眠的普遍终极解释的研究人员。不过，有专家指出，许多物种的睡眠都有一个共同的大脑变化。例如，睡眠期间会丧失全部或部分意识，睡眠不足会损害认知功能。要了解睡眠，我们必须研究大脑和神经，但神经科学领域还需要进一步的研究，一切仍然扑朔迷离。
