认识睡眠 大脑“防御术”

早在电灯出现的那一刻起，人类睡眠便发生了重大变化，在有些人看来，睡眠甚至成为一种“浪费”。

显然，人类在认识睡眠的路上，依然走得不够遥远。

一天平均8小时，人类几乎都在做着一件相同的事，那就是睡觉。一个人一生大概需要花费三分之一的时间，躺在床上，一切感觉性的和运动性的活动统统停止。

这是一种浪费吗？事实上，睡眠状态下不意味着人类什么都不做，而是听从于大脑的指挥，在执行着一项神秘的任务。

睡眠本质是一种大脑功能

睡眠被视为包括人类在内的所有动物的本能，可是，我们究竟为什么需要睡觉？

“我们很早就发现了一个现象，人类自古都是日出而作、日落而息，因此，睡眠和觉醒最初就被认为是适应大自然白昼和黑夜交替变化的结果。”专家表示。

不过，上个世纪60年代，德国生理学家曾经做过实验，实验者被送到一个地下室，阳光被阻隔了，照明可以人为控制，实验者感受不到昼夜交替的现象，结果表明，他们还是按照大约24小时的周期有规律地起床、睡觉。

更有意思的是，此后，科学家在此基础之上还发现，在没有时间提示的情况下，实验者在一段时间过后，睡觉的时间每天都会推迟一些，直到出现昼夜逆转的现象，只是生活的周期并没有显著变化。

这时，睡觉和觉醒变成了一种内在的规律。而它之所以和自然界的昼夜节律相符，专家解释，这是因为有生物钟的调节。

生物钟的出现是动物与环境交互的结果，它通过接收外界节律性信号，从而调节“内环境”，使之与环境协调一致。而生物钟最重要的职能，就是控制活动和休息的昼夜节律。可这样的生物钟到底存在于哪里？

目前，我们已知的是，以人类为代表的脊椎动物并不只有一个生物钟，在大脑内的交叉上核和松果体等部位至少有三个。因此，生物钟不是通过后天学习得来的技能，而是与生俱来的。

不过，这不意味着生物钟是一成不变的，从电灯出现的那一刻起，人类的睡眠就发生了重大变化。

弗吉尼亚理工大学历史学教授罗杰·艾克奇发现，在人类进入电灯照明的时代之前，我们的祖先每晚睡眠都分成两个明显的阶段。所谓的第一段睡眠在太阳落山以后不久就开始，一直持续到午夜过后一点点，此后人会清醒一个小时左右，用来做祷告、看书、思索梦境等等，然后回去开始第二阶段的睡眠。目前，还没有用上人造光源的文明仍然保持着这样的睡眠方式。

但是，到了上个世纪20年代的时候，这种形式的睡眠已经彻底从人们的日常生活中消失了。人工光源的出现，让夜晚的工作或者娱乐活动大量剥夺了原本睡眠的时间，人们的生物钟也被迫做出了各种改变。

无论是为了适应自然界昼夜交替或是生物钟调节的结果，都只能解释睡眠所呈现的规律，而依然不能完全回答睡眠为何存在的疑问。

19世纪，法国著名法学家列尔贝德在两岁的时候，由于一次意外事故脑部受伤，便失去了困意，直到73岁去世，其间71年中，没有睡过一次觉，堪称奇迹。然而，这个谜团始终也没有被揭开。

不过，通过这个故事，人们也就不难发现，睡眠产生的本质原因是跟大脑密切相关的。

东北师范大学生命科学学院教授孙晖在《睡眠》一书中指出，睡眠其实是为了满足大脑的需求，是脑部进行生理活动非常重要的时间段，因此，睡眠可以说是大脑的一种功能。

每个人几乎都有这样的体验，由于睡眠不足，导致头昏脑涨、注意力不集中，甚至是免疫力下降等等。这些活动主要是依靠大脑机能，睡眠不足直接影响的是大脑机能的下降。

因此，睡眠是伴随着大脑的进化而出现的，它使发达的大脑能够得到充分的休息，继而更好地工作。在她看来，人们甚至可以将其理解为是一种维持生命所不可缺少的防御技术。

不过，大脑进入休息的状态，不意味着它完全不在工作。脑电图的出现，终于让人们看清楚了自己在睡眠状态下的客观世界。

研究发现，人在一夜的睡眠中常会出现5～6阵眼球快速运动现象，眼球快速运动的频率为每分钟60～70次。“眼快动”时脑电波呈低幅快波，这是一种与清醒相似的脑电波，其间，大脑还会进行无意识的神经活动，于是便产生了梦。这样的睡眠被称为“快波睡眠”“异相睡眠”。

与之相反的，能使身体和大部分脑细胞都进入休眠状态的，则是鸟类及哺乳动物等大脑发达的恒温动物所特有的睡眠方式，也被称为“慢波睡眠”或者“正相睡眠”。相较于前者，它是一种深睡眠。

对成年人来说，入睡之后的前三小时，是无梦的慢波睡眠出现的时候，睡得正香。此后，快波睡眠大约每90分钟交替出现一次，且其所占的比例逐渐增加，首次出现时通常只持续约10分钟，而在临近早晨的时候可以持续30分钟。一个晚上，快波睡眠和慢波睡眠会交替出现4～5次。

专家表示，一个可以被称之为好的睡眠，慢波睡眠也就是深睡眠需要保证在30%，有梦的睡眠在25%左右。

剩下的近一半的快波睡眠作用也不容小觑。人们在白天接收到的信息，需要通过睡觉来强化，快波睡眠正好提供了这样的机会。

因为快波睡眠时期，大脑皮层处于近乎清醒的状态，而且此时几乎不可能有新的信息传入大脑，因此，这种环境有利于大脑进行记忆整理和固定等信息再处理。

人类可以告别睡眠吗

對人类而言， 睡眠一直是一个未解之谜，而睡眠极限研究也一直是科学家们所热衷的课题。那么，在未来，是否有一种药物可以克服睡眠的习惯？专家给出的答案是完全否定的。

人们可以借助安非他命或者咖啡因等化学物质来保持清醒，但是事实证明，人类目前还没有发现任何一种可以完全取代睡眠的药物。这是因为药物只能让人在一段时间内失去困意，但是它无法代替睡眠的功能。如果大脑始终在运转而得不到必要的休息，伴随而来的就是生理机能下降，严重时出现精神错乱，甚至是昏迷。在自然界出现巨变，从而使动物进行重新进化之前，睡眠不可能消失。

当然，就睡眠本身而言是存在个体差异的，睡眠时间也不例外，每个人的必要睡眠时间并不都是7～8小时。

不过，对睡眠的需求与体力的好坏并没有很直接的关系，个体需要什么样的睡眠，说到底是由个体基因决定的。

有意思的是，美国的一位学者哈鲁特曼还曾试图找出睡眠时间与性格之间的关系。他曾登报征求每天睡9小时以上或者5小时以下的人，结果显示，睡眠时间长的人，浅睡眠所占的比例較大;相反，睡得少的人深睡眠时间较长。另外，他还发现，睡得少的人相对不会自寻烦恼，睡得多的人则相对会杞人忧天。

此后，学界有大量研究得出类似的结论：睡眠时间短的人，大多是乐天派，他们工作积极，学习努力，事业上富有雄心壮志，对未来充满信心，属于“外向型”;反之，睡眠时间长的人，在工作上小心谨慎，喜欢穷思苦想，甚至有些吹毛求疵，喜欢发牢骚，容易沮丧，不过他们往往也爱学习，富有艺术创造性，属于“内向型”。

睡得越好，记住的越多

睡眠质量——特别是深度睡眠，又称非快速动眼睡眠，这是我们夜间第一阶段的睡眠——会随着我们的年龄增长而自然衰退，并且与我们的记忆力衰退有关。

如果你对一位阿尔茨海默病患者进行评估，会发现其深度睡眠的中断更为夸张。或许更有说服力的是，睡眠障碍早在阿尔茨海默病发病数年前就已经持续数年，表明这可能是该疾病的早期预警信号之一，甚至是致病因素之一。

英国神经学家马修·沃克（Matthew Walker）和加州大学伯克利分校的阿尔茨海默病研究权威威廉·贾古斯特（William Jagust）合作发现，大脑额叶中部区域积累的淀粉样蛋白越多，深度睡眠的质量就越差。目前他们分析的问题是，这一睡眠过程中脑电波活动的显著减少能否作为一个早期识别标志，揭示出哪些人患上阿尔茨海默病的风险最大。

你是否想过自己的记忆是如何运作的？例如，你怎么可能日复一日地学习新事物，并且在几周、几个月或几年后仍然记得？这也正是马修·沃克及其团队在几年前的研究中所回答的问题。

他们发现，睡眠在学习过程中发挥着至关重要的作用，包括学习前（使大脑做好产生新记忆的准备）和学习后（巩固这些记忆并防止遗忘）。

一开始，研究人员希望了解在清醒时不断获取信息的大脑如何将信息保存下来。众所周知，在记忆别人的名字或新的电话号码时，你大脑中的海马体（成对出现在左右脑半球深处的长条形手指状结构）提供了临时存储记忆的场所，使新的记忆得以积累。

遗憾的是，海马体的存储容量很有限。那么，大脑如何利用这有限的存储容量，以及睡眠是否在这一过程中发挥作用？

为了找到答案，马修·沃克的团队将实验参与者分成两组，每组都给予了一个很严格的学习任务：记住100个面孔及其对应的名字。两组参与者的结果不相上下。之后，其中一组可以小憩90分钟，另一组则保持清醒，玩棋盘游戏或浏览网页。然后，研究人员又要求他们记忆另外100个面孔及其对应的名字。

休息了90分钟的小组获得了明显更好的结果，并且比之前的成绩有所提高，而保持清醒的小组则表现得比之前糟糕得多。这次实验在下午6点时结束，两个小组之间的差异十分明显：睡了一觉的小组在学习上有20%的优势。接下来，研究人员希望了解睡眠如何带来这些优势。

分析小睡组成员的脑电波为研究人员提供了答案。记忆更新过程发生在程度较轻的非快速动眼睡眠第二阶段，此时会出现短暂且强有力的脑电波活动，称为睡眠纺锤波。小睡期间的睡眠纺锤波越多，学习中保存的东西就越多。

在分析睡眠纺锤波活动的时候，研究人员观察到一串非常醒目的电流脉冲在整个大脑中搏动，每100到200毫秒重复一次。这些脉冲编织出一条在海马体（具有短期、有限的存储空间）和大脑皮层（更大、更长久的存储区域）来回往复的路径。

在那一刻，我们发现了在安静睡眠中发生的一场隐秘的电子交换。也就是说，将基于事实的记忆从短期储藏库（海马体）转移到长期保险库（大脑皮层）。睡眠将海马体清空，使这个短期信息储藏库又有了许多新的空间，使再次学习新事物成为可能。

马修·沃克的研究团队及其他研究小组在完整的夜间睡眠中重复了这一实验，并获得了同样的结果：一个人夜间的睡眠纺锤波越多，第二天早上学习能力就恢复得越好。

睡眠对记忆的另一个好处是能有效地保存新产生的记忆“文件”。过去100年来，无数的实验都显示，与相同时间保持清醒相比，睡眠提供了20%到40%的记忆保留效益。这并不是一个很小的数目，特别是在你复习考试的时候;或者在演化背景下，需要能记住食物、水和捕食者的位置。

我们的大部分深度非快速动眼睡眠发生在夜晚早些时候。相比之下，大部分快速动眼睡眠（rapid eye movement，简称为REM）和较浅的非快速动眼睡眠出现夜间晚些时候。睡眠的不同类型在20世纪50年代被发现，在参与者只被允许在前半夜或后半夜睡觉的实验中，结果清晰地显示：对于基于事实的记忆，具有更多深度非快速动眼睡眠的前半夜睡眠能提供更好的记忆保持能力。

21世纪初的研究获得了类似的结论。利用核磁共振成像（MRI）扫描，我们对实验参与者的大脑活动进行了深入观察，了解记忆在睡眠前被检索的位置，并与睡眠后记忆被检索的位置进行比较。在两个不同的时间，这些信息“数据包”在截然不同的大脑位置被回忆起来。

在睡觉之前，参与者从短期信息储存库（海马体）中获取回忆，但一切在第二天早上变得很不一样，记忆已经转移了。

经过整晚的睡眠，参与者改为从新皮质——位于大脑顶部，作为长期保存基于事实记忆的场所——获取同样的信息。记忆在那里可以安全地保存，甚至是永久保存。

研究人员已经观察到，每个夜晚我们睡觉时都会发生一场交换。深度非快速动眼睡眠的缓慢脑电波就如同某种快递服务，能将数据包从临时储存仓库（海马体）转移到更加安全、长久的家庭（大脑皮质）中。

这里需要指出的重要一点是，这一过程只有在你学到新东西的当天晚上睡个好觉的时候才有效。如果你错过了那次睡眠，即使接下来几个晚上都在补觉，记忆也不会以同样的方式保存下来。就记忆而言，睡眠不像银行：当债务不断累积时，你不能过后再来偿还。

近期的研究显示，睡眠还能帮助你重新获得在入睡前无法想起来的记忆。就像电脑硬盘驱动器中某些文件已经损坏且无法读取一样，睡眠提供了夜间修复服务，使你在第二天早上醒来时，能够定位并读取这些此前无法获取的记忆文件，轻松又准确。

这就是“啊没错，现在我记得了！”的感觉，你可能在睡了一晚好觉之后有过这种体验。

以上描述的所有研究都是基于一种记忆类型——事实记忆，这种记忆与教科书或记住某人的名字有关。然而，还存在其他许多记忆类型，比如技能记忆。以骑自行车为例，阅读怎么骑自行车的文字完全没有意义;你只能通过真正去骑车才能学习这一技能，也就是说必须经过练习。

所有涉及运动的技能都是如此，无论你是学习乐器、从事体育运动、进行外科手术或学习驾驶飞机。所谓“肌肉记忆”其实是用词不当。肌肉本身并没有记忆：没有与大脑连接的肌肉无法做出任何有技巧的动作，肌肉也无法保存熟练的常规活动。

事实上，肌肉记忆仍然是大脑记忆。训练和强化肌肉能帮助你更好地实现记忆的日常化。但是日常本身是一种记忆程序，牢牢地存在于大脑中。

马修·沃克的研究揭示出，熟并不能生巧;练习加上一晚的好睡眠，才能让技艺变得越来越完美。在将近十年的研究之后，马修·沃克终于识别出了与运动技能改善密切相关的睡眠类型。

程度较轻的非快速动眼睡眠通常出现在夜间8小时睡眠的最后两个小时（如果你晚上11点睡觉，那就是早上5点到7点这段时间），而这一阶段对于改善运动技能十分重要。许多人经常会为了白天的工作而放弃这最后两个小时，因此也错失了这段睡眠带来的好处。