人為什么需要睡覺？人睡覺的時(shí)候身體都在做什么？

人為什么需要睡覺？人睡覺的時(shí)候身體都在做什么？在實(shí)驗(yàn)室中的研究發(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)一些聲稱自己沒有睡眠的人的腦電時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)睡眠特異的腦電波，所以這些人的問題可能在于，他們并不記得自己曾經(jīng)睡過。在睡眠剝奪試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，睡眠缺失的人時(shí)常會(huì)有數(shù)秒鐘的昏睡，而他們并不記得這些昏睡的時(shí)候。歷史曾有報(bào)道可有人持續(xù)數(shù)年甚至數(shù)十年無需睡眠而健康生存的。ThaiNgoc，越南人，1942年生，他自從1973年經(jīng)歷一場(chǎng)發(fā)燒之后，持續(xù)33年未睡，期間除了輕度的肝功能下降之外，沒有明顯的健康損傷。在2005年1月份，RIANovosti發(fā)表了一篇關(guān)于烏克蘭人FyodorNesterchuk的文章，F(xiàn)yodorNesterchuk宣稱自己二十多年來從未入睡。當(dāng)?shù)氐尼t(yī)生FyodorKoshel為他做了多項(xiàng)的檢查，但未能使他入睡，而且Koshel沒有發(fā)現(xiàn)Nesterchuk有睡眠剝奪中常見的癥狀反應(yīng)。但是在實(shí)驗(yàn)室中的研究發(fā)現(xiàn)，在檢測(cè)一些聲稱自己沒有睡眠的人的腦電時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)睡眠特異的腦電波，所以這些人的問題可能在于，他們并不記得自己曾經(jīng)睡過。在睡眠剝奪試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，睡眠缺失的人時(shí)常會(huì)有數(shù)秒鐘的昏睡，而他們并不記得這些昏睡的時(shí)候。這可能也是對(duì)ThaiNgoc或Nesterchuk等人現(xiàn)象的一種解釋。睡覺是個(gè)很神奇的事情,一種自然而然失去意識(shí)的狀態(tài)(做夢(mèng)期間除外),常常被稱作是TheMysteriousThirdofOurLives.第一個(gè)問題不好回答,第二個(gè)問題倒是相對(duì)清楚一些.Ok,先試圖回答第一個(gè)問題:人為什么需要睡覺,或者說,睡眠有什么功能?關(guān)于睡眠的功能有許多種理論，這也反映了我們對(duì)睡眠功能的了解相當(dāng)有限。有很多種生理機(jī)能需要在睡眠狀態(tài)下進(jìn)行,至于其原因并不清楚,這些機(jī)能究竟應(yīng)該算作睡眠本身的功能,還是一種和睡眠同時(shí)發(fā)生的伴隨現(xiàn)象,現(xiàn)在還無解.一種看法是，睡眠最初只是為了滿足一種原始的功能(可是這種最原始的功能是什么,沒有定論)，而在進(jìn)化中，慢慢獲得了更多的功能。這就像喉，喉有很多的功能，包括控制食物的進(jìn)入和空氣的進(jìn)入，發(fā)聲，所有這些功能很可能是進(jìn)化中實(shí)現(xiàn)的，最初的功能只有一個(gè)。現(xiàn)有大多數(shù)理論認(rèn)為，睡眠的功能包括修復(fù)，代謝和合成，發(fā)育，記憶鞏固等。在人類和其它動(dòng)物中，這些功能可能并無不同。要了解睡眠的功能，最好的方法是看看如果不睡眠，會(huì)發(fā)生什么。我會(huì)舉例一個(gè)殘忍的實(shí)驗(yàn)告訴你，睡眠是為了活下來。這個(gè)殘忍的實(shí)驗(yàn)是這么進(jìn)行的:這是一個(gè)完全睡眠剝奪實(shí)驗(yàn).我們可以通過監(jiān)視腦電狀態(tài)判斷一個(gè)人或動(dòng)物是否在睡覺.在這個(gè)試驗(yàn)中,把兩只老鼠養(yǎng)在一個(gè)轉(zhuǎn)輪裝置中,同時(shí)檢測(cè)他們的腦電.當(dāng)檢測(cè)到實(shí)驗(yàn)老鼠的腦電進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)輪開始轉(zhuǎn)動(dòng),強(qiáng)迫實(shí)驗(yàn)老鼠醒來并隨著轉(zhuǎn)輪走動(dòng).在這期間,實(shí)驗(yàn)老鼠的睡眠完全被剝奪,而對(duì)照老鼠可以間斷的睡一睡,只是走過了相同距離.然后結(jié)果來了:實(shí)驗(yàn)動(dòng)物吃得越來越多,體重卻越來越輕.要減肥的妹子們是不是要激動(dòng)了&*()%^&稍等一會(huì)兒.那只可憐的耗子,后來開始體溫紊亂,表現(xiàn)出很強(qiáng)的heat-seekingbehavior,最后,它死了(對(duì)照老鼠還活著).不要問我它是怎么死的,我真的不知道.一個(gè)可能的原因是由于免疫缺陷帶來的sepsis.這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明睡眠的功能包括:能量代謝平衡,體溫維持和免疫.當(dāng)然,睡眠剝奪的影響還很多,也就是說睡眠的功能不止這些.下面開始正題:最容易被發(fā)現(xiàn)的功能:維持精神狀態(tài),包括注意力,情緒控制力,判斷力等.睡眠剝奪可以導(dǎo)致困倦，根據(jù)睡眠剝奪的性質(zhì)不同，在隨后的睡眠中，睡眠剝奪可以增加NREM特征腦電的幅值或REM睡眠中眼球的運(yùn)動(dòng)速度。睡眠缺失可以使個(gè)體易于昏睡，使個(gè)體改變行為方式，并影響人的價(jià)值判斷。睡眠不足可以積累，這說明睡眠是有重要作用的，而睡眠缺失導(dǎo)致一些功能不足必須由之后的睡眠補(bǔ)充。雖然人類可以克服短時(shí)期的睡眠不足，但仍然不能承受長(zhǎng)時(shí)間的睡眠不足。長(zhǎng)時(shí)間的睡眠不足的表現(xiàn)有：皮膚受損，體溫過熱，食物攝入量增加和突然死亡。這些表現(xiàn)可能同下丘腦功能損傷和內(nèi)分泌，免疫系統(tǒng)功能失調(diào)有關(guān)，但沒有發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪可以造成腦部的器質(zhì)性損傷。睡眠時(shí)機(jī)體代謝降低,可以保存能量.睡眠也可能是一種適應(yīng)性的行為，目的是在24小時(shí)中的某個(gè)時(shí)段限制機(jī)體的活動(dòng)，從而節(jié)約能量，就像在特定季節(jié)的冬眠。大型的食草動(dòng)物比小型的食草動(dòng)物每日睡眠時(shí)間更短，可能是因?yàn)樗鼈兏菀资艿绞橙鈩?dòng)物的攻擊。另一種解釋是食草動(dòng)物需要更多時(shí)間進(jìn)食，以從低能量的食物中獲得足夠的能量。另一種對(duì)于動(dòng)物體積和睡眠時(shí)間關(guān)系的解釋是，小型的動(dòng)物需要更多的睡眠，是因?yàn)樗鼈儞碛懈蟮谋砻娣e體積比，因此保持清醒狀態(tài)下的體溫更為消耗能量，而躲在溫暖安全的巢中睡眠則使這樣的損失降到最小。另一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)是，通過腦電分析睡眠深度發(fā)現(xiàn)，睡眠時(shí)間短的動(dòng)物的睡眠深度更淺。這就是說，睡眠少的動(dòng)物并不需要更深的睡眠來補(bǔ)足它們的需要。節(jié)約能量對(duì)于新生兒可能最為重要。因?yàn)樾律鷦?dòng)物有著最大的表面積/體積比，使得熱量散失更為嚴(yán)重。另外，睡眠可以通過減少活動(dòng)，從而減少未成熟動(dòng)物被天敵發(fā)現(xiàn)的可能。當(dāng)體型增大和感覺運(yùn)動(dòng)能力成熟之后，動(dòng)物能夠從清醒活動(dòng)中獲得更多好處，因此睡眠時(shí)間逐漸減少。睡眠的另一個(gè)可能功能是抗氧化和提供對(duì)機(jī)體氧化損傷的修復(fù)。在小型動(dòng)物中，代謝率比大型動(dòng)物要高，可能這也是小型動(dòng)物需要更多睡眠時(shí)間的原因。有實(shí)驗(yàn)證明，睡眠剝奪的動(dòng)物表現(xiàn)出更明顯的氧化損傷。在睡眠中，許多蛋白質(zhì)開始合成，其中包括抗氧化所需要的一些蛋白質(zhì)。同時(shí)一定量的睡眠也是神經(jīng)元新生所必需的.下面是快速眼動(dòng)睡眠(REM)的功能REM睡眠是夢(mèng)的多發(fā)時(shí)期，因此吸引了心理學(xué)家，生理學(xué)家和神秘學(xué)者的興趣。REM睡眠似乎是個(gè)“悖論”，在這個(gè)時(shí)期，雖然個(gè)體是處于睡眠狀態(tài)，但腦部的代謝和神經(jīng)元的活動(dòng)仍處在高水平，呼吸和心跳節(jié)律常常改變，快速眼動(dòng)和抽搐，且時(shí)常伴有雄性生殖器的勃起。這就使REM睡眠的功能很難解釋。若睡眠僅僅是為了節(jié)約能量，那REM睡眠是完全不必要的。認(rèn)知和記憶鞏固在人類的研究中發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪可以嚴(yán)重影響認(rèn)知能力和智力表現(xiàn)。所以睡眠的功能可能會(huì)與智力有關(guān)。但這種損傷也可能是由于人想要入睡的狀態(tài)而引起。很多這樣的損傷可以由強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)和藥物來彌補(bǔ)。近年來，睡眠和記憶的關(guān)系成為一個(gè)熱門領(lǐng)域，人們的興趣主要集中在兩個(gè)方面：記憶的鞏固和睡眠的功能。RobertStickgol在他2000年的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，人在睡眠之后會(huì)在辨識(shí)工作中表現(xiàn)的更好。基于此發(fā)現(xiàn)，他認(rèn)為睡眠可以促進(jìn)記憶認(rèn)知能力，睡眠在對(duì)人的智力程度和學(xué)術(shù)水平的影響上遠(yuǎn)比原來預(yù)想的重要。近期的觀點(diǎn)認(rèn)為，REM睡眠并不參與陳述性記憶，而對(duì)程序性記憶的形成和鞏固有著重要作用?？挂钟羲幙梢砸种芌EM睡眠，但是并不會(huì)影響人的陳述性記憶，在知識(shí)性學(xué)習(xí)工作之后，REM睡眠總量并不會(huì)增加，而且REM睡眠剝奪并不會(huì)引起學(xué)習(xí)能力的下降。所以REM睡眠很可能并不參與陳述性記憶過程。在程序性記憶中，睡眠可以起到促進(jìn)記憶鞏固的作用。而且，睡眠也可以增進(jìn)已經(jīng)學(xué)到的技術(shù)，如手指操等。這些功能一般認(rèn)為是在REM睡眠過程中完成的。REM睡眠和發(fā)育REM睡眠時(shí)間和睡眠時(shí)間總量正相關(guān)，同動(dòng)物體重負(fù)相關(guān)，但同動(dòng)物的發(fā)育成熟與否相關(guān)最明顯。晚熟的動(dòng)物比早成熟的動(dòng)物有更多的REM睡眠時(shí)間，尤其是在初生的時(shí)候。鴨嘴獸幼崽極不成熟，不能自行控制體溫和移動(dòng)，成熟鴨嘴獸每天有8小時(shí)REM睡眠時(shí)期。而豚鼠出生之時(shí)就有牙齒，皮毛且能夠睜眼，其成體每日只有1小時(shí)REM睡眠。在陸生動(dòng)物中，初生動(dòng)物有著最長(zhǎng)的REM睡眠，并隨著發(fā)育逐漸減少趨向于成體REM睡眠時(shí)間。因此有假說認(rèn)為REM睡眠是與發(fā)育相關(guān)的。發(fā)育中的單眼視覺剝奪造成剝奪側(cè)視神經(jīng)投射異常，而該時(shí)期的REM睡眠剝奪可以加劇這種異常。因此REM睡眠對(duì)于視覺系統(tǒng)的發(fā)育有著重要影響。同時(shí)也提示REM睡眠可能對(duì)其他感覺通路的發(fā)育有作用。關(guān)于成年動(dòng)物REM睡眠的功能的一個(gè)解釋是：是動(dòng)物在更接近清醒的狀態(tài)下醒來。多數(shù)動(dòng)物是在REM睡眠階段自動(dòng)醒來，而從NREM睡眠中醒來的動(dòng)物表現(xiàn)出較差的感覺認(rèn)知能力和運(yùn)動(dòng)功能。在更覺醒的狀態(tài)下醒來可以有更好的適應(yīng)能力。在人類中，REM睡眠時(shí)長(zhǎng)隨著睡眠的進(jìn)程而加長(zhǎng)，一般睡眠中的第一次REM睡眠只有5-10分鐘，而最后一次REM睡眠可以長(zhǎng)達(dá)25分鐘。在睡眠結(jié)束時(shí)候有較長(zhǎng)的REM睡眠時(shí)間。在REM睡眠中，許多腦區(qū)的溫度升高，而肌體溫度則下降。在人類中，個(gè)體可以通過增加睡眠時(shí)間來延長(zhǎng)REM睡眠時(shí)間和增加REM睡眠所占比例，但這種增加并不引起下一次睡眠時(shí)REM睡眠時(shí)間的減少。焦慮可以減少REM睡眠的時(shí)間，而急性應(yīng)激可以顯著增加REM睡眠時(shí)間，盡管急性應(yīng)激可以導(dǎo)致入睡困難。這說明REM睡眠是和情緒密切相關(guān)聯(lián)的。對(duì)單胺能系統(tǒng)的調(diào)控單胺能神經(jīng)元如5-HT，去甲腎上腺素，組胺能神經(jīng)元的活動(dòng)在REM睡眠時(shí)期停止，提示了REM睡眠的另一種可能功能。因?yàn)檫@些系統(tǒng)在清醒狀態(tài)下總是持續(xù)活動(dòng)，REM睡眠可以使這些系統(tǒng)休息并重新恢復(fù)功能。REM睡眠剝奪在臨床上有一定的抗抑郁的作用，這可能和REM睡眠抑制單胺能神經(jīng)元活動(dòng)有關(guān)。REM睡眠剝奪還可以使動(dòng)物體溫下降。由于REM睡眠時(shí)期是動(dòng)物體溫最低的時(shí)期，很可能肌體的溫度調(diào)控機(jī)制在這個(gè)時(shí)期恢復(fù)。而體溫控制很大程度上是由單胺能傳遞來實(shí)現(xiàn)的，這可能也與REM睡眠對(duì)單胺能系統(tǒng)的修復(fù)有關(guān)。夢(mèng)的功能夢(mèng)是指在睡眠中的非實(shí)際的感覺認(rèn)知，做夢(mèng)者常常不只是旁觀者而且是參與者。夢(mèng)多數(shù)時(shí)間發(fā)生在REM睡眠時(shí)段，可能是由腦橋的興奮引起的。但在非REM睡眠時(shí)期也會(huì)有夢(mèng)的發(fā)生。相比于非快速眼動(dòng)睡眠時(shí)期的夢(mèng)，快速眼動(dòng)睡眠時(shí)期的夢(mèng)更長(zhǎng)，更鮮活而富有色彩，更情緒化。至今已有很多理論來解釋夢(mèng)的功能。弗洛伊德認(rèn)為，夢(mèng)是落空了的潛意識(shí)的希望的符號(hào)化的表示，他通過精神分析學(xué)來釋夢(mèng)，從而了解這些潛意識(shí)?，F(xiàn)在科學(xué)家在懷疑弗洛伊德的學(xué)說，而更強(qiáng)調(diào)夢(mèng)在組織和鞏固記憶中的作用。而且，在面對(duì)壓力的時(shí)候，夢(mèng)可能更能幫助我們解決心理上的問題。第二個(gè)問題:人睡覺的時(shí)候身體在做什么？前面我說第二個(gè)問題相對(duì)更好回答，并不是說第二個(gè)問題我們了解的更多。第一個(gè)問題事關(guān)功能，需要了解睡眠的各種特性，在此基礎(chǔ)上去猜測(cè)功能，所以很多結(jié)論不夠確定。第二個(gè)問題直接問在睡眠時(shí)候身體發(fā)生了什么，其實(shí)檢測(cè)到了什么就是發(fā)生了什么，簡(jiǎn)單粗暴直接明了。對(duì)第二個(gè)問題就不詳細(xì)說了，最基本的東西教科書上都有。在哺乳動(dòng)物和鳥類中，通過分析睡眠中的眼動(dòng)可以把睡眠分為兩大階段——快速眼動(dòng)睡眠（rapideyemovementREM）和非快速眼動(dòng)睡眠（non-rapideyemovementNREM）。睡眠過程是4個(gè)不同的非快速眼動(dòng)睡眠階段和快速眼動(dòng)睡眠階段的循環(huán)，Rechtschaffen和Kales在1968年描述了各個(gè)睡眠階段的特點(diǎn)，這些階段在睡眠中的順序如下：stage1-stage2-stage3-stage4-stage3-stage2-stage1-REM，每個(gè)階段都有特定的生理特征和心理特征。在人類中，這個(gè)循環(huán)大約需要90-110分鐘，在上半夜，stage3和stage4的時(shí)間比較長(zhǎng)，而在下半夜，REM睡眠的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)一些。藥物如酒精和安眠藥能夠抑制特定階段的睡眠，這樣的睡眠并不能完全完成正常睡眠的功能。快速眼動(dòng)睡眠的特點(diǎn)并不僅僅是眼球的快速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也包括高頻率低擺幅的腦電和活動(dòng)減少的肌電。夢(mèng)大多數(shù)都在此階段產(chǎn)生。非快速眼動(dòng)睡眠大約在成年人睡眠中占75-80%的時(shí)間。在非快速眼動(dòng)睡眠中，夢(mèng)相對(duì)較少。非快速眼動(dòng)睡眠包括4個(gè)階段，stage1和stage2是淺睡眠階段，stage3和stage4是深度睡眠或稱慢波睡眠。這四個(gè)階段是用腦電來區(qū)分的，在非快速眼動(dòng)睡眠中，四肢的運(yùn)動(dòng)較快速眼動(dòng)睡眠頻繁，夢(mèng)游一般都發(fā)生在非快速眼動(dòng)睡眠階段。睡眠姿勢(shì)循環(huán)的改變也發(fā)生在此階段。根據(jù)AASM（AmericanAcademyofSleepMedicine）在2007年修改的標(biāo)準(zhǔn)，四階段的特征如下：stage1，腦電從清醒狀態(tài)的alpha波轉(zhuǎn)為theta波，這個(gè)階段可以描述為昏昏欲睡。stage1是睡眠的起始階段，在這個(gè)階段，肌肉開始放松，人開始失去意識(shí)。stage2過程中，腦電頻率約為12-16HZ，在這個(gè)階段，肌電比stage1降低，意識(shí)完全失去。這一階段約占睡眠的45-55%時(shí)間。stage3，delta波，也稱delta節(jié)律，（0.5-4HZ），構(gòu)成stage350%一下的腦電組成。這一階段是部分的深度睡眠，并向stage4過渡。夢(mèng)魘，夢(mèng)游，尿床和夢(mèng)話會(huì)在此階段出現(xiàn)。stage4，delta波占據(jù)50%以上的時(shí)間，是深度睡眠。REM睡眠和NREM睡眠中的stage4和stage3是自我穩(wěn)態(tài)控制的。若特異性剝奪動(dòng)物的某階段睡眠，它