導(dǎo)讀

徐敏（中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所研究員）｜撰文

深究科學(xué)｜訪(fǎng)談

01

為何人和動(dòng)物都需要睡眠？它的生理功能是什么？

所有動(dòng)物都需要睡眠，為什么？從廣義的角度講，其實(shí)這是在探討睡眠的主要功能是什么？

目前，從科學(xué)角度來(lái)講，這個(gè)問(wèn)題還沒(méi)有一個(gè)明確的答案。但從個(gè)人體會(huì)來(lái)講，睡眠的最大作用基本上是恢復(fù)。它在科學(xué)上沒(méi)有一個(gè)明確答案，是因?yàn)槲覀儾⒉磺宄降资腔謴?fù)了哪些東西。比如我們很累的時(shí)候，睡覺(jué)起來(lái)后，之前頭昏腦漲的狀態(tài)可能會(huì)消失，睡醒后會(huì)覺(jué)得神清氣爽，心情也非常好。它肯定是有恢復(fù)的功能，但到底是在分子層面，或者是大腦的環(huán)路層面，還是大腦系統(tǒng)層面，到底恢復(fù)了哪些東西，現(xiàn)在并不是特別清楚。

睡眠功能方面的進(jìn)展其實(shí)還是挺多的。從更廣義的角度來(lái)講，我們可以認(rèn)為它是恢復(fù)，但是到底是恢復(fù)了哪些具體方面，其實(shí)現(xiàn)在并不是特別的清楚。

關(guān)于科學(xué)進(jìn)展，有一些例子，比如青少年為什么需要這么長(zhǎng)的睡眠。一方面認(rèn)為，睡眠可能跟一些生長(zhǎng)發(fā)育（因子）關(guān)聯(lián)。小孩無(wú)論是大腦還是身體都在發(fā)育，都需要一種關(guān)鍵的激素——生長(zhǎng)激素，現(xiàn)在已經(jīng)比較明確，生長(zhǎng)激素主要是在睡眠階段分泌的，而且需要一個(gè)比較高質(zhì)量的睡眠，才有保證更多的生長(zhǎng)激素分泌。這其實(shí)就是一個(gè)非常好的例子，良好的睡眠，可以促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。

另外一方面，睡眠其實(shí)還有一個(gè)重要的功能，它對(duì)我們記憶的形成非常重要。這個(gè)聽(tīng)上去可能比較奇怪，因?yàn)槠綍r(shí)我們理解記憶的獲得，是發(fā)生在白天的時(shí)候。但大腦有一個(gè)非常特殊的機(jī)制，就是我們學(xué)習(xí)后新獲得的記憶，它其實(shí)都只是一個(gè)臨時(shí)的記憶。那這個(gè)記憶，一定要經(jīng)過(guò)睡眠階段，才能轉(zhuǎn)化成一個(gè)長(zhǎng)久存儲(chǔ)的、穩(wěn)固的記憶。如果有一個(gè)很好的睡眠，就會(huì)更能幫助你把白天學(xué)的知識(shí)，變成一個(gè)長(zhǎng)久的記憶。所以，睡眠對(duì)于記憶的形成，是至關(guān)重要的。

睡眠其實(shí)跟我們身體的健康也是息息相關(guān)的，比如免疫功能。免疫功能的調(diào)節(jié)，它很大程度上依賴(lài)于睡眠。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，可能很多朋友也有這樣的一個(gè)切身體驗(yàn)，你如果連續(xù)幾天都是睡眠不好的話(huà)，你就容易感冒，或者是有些部位，好比說(shuō)牙疼等等，這其實(shí)就是炎癥的一個(gè)反應(yīng)。這是你的免疫力下降的表現(xiàn)。所以睡眠不好的時(shí)候，免疫力也會(huì)有所下降。

02

睡眠的過(guò)程怎么劃分？

睡眠其實(shí)不是一個(gè)單一的過(guò)程。最基本的劃分，可以把它分成慢波睡眠和快動(dòng)眼睡眠。快動(dòng)眼睡眠，顧名思義，就是這個(gè)時(shí)期的一個(gè)特征是我們的眼球快速的掃動(dòng)，在1953年的時(shí)候被發(fā)現(xiàn)，它是跟我們做夢(mèng)密切相關(guān)的。

我們現(xiàn)代經(jīng)典定義的快速動(dòng)眼睡眠，主要在鳥(niǎo)類(lèi)還有哺乳類(lèi)有這樣的一個(gè)現(xiàn)象。但是前面講到其實(shí)所有的動(dòng)物，無(wú)論是高等低等，它都有睡眠現(xiàn)象。對(duì)于一些更加低等的物種，比如說(shuō)魚(yú)、昆蟲(chóng)等，這些動(dòng)物現(xiàn)在并沒(méi)有一個(gè)明確的快動(dòng)眼睡眠。但總體上這也是一個(gè)不斷改進(jìn)的概念。

現(xiàn)在傾向于把睡眠分成靜息的睡眠，或是一個(gè)更加主動(dòng)的、更加活躍的睡眠。如果按這樣的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分，那幾乎是所有動(dòng)物的睡眠都可能包含兩個(gè)階段，一個(gè)是相對(duì)安靜的階段，另一個(gè)是相對(duì)活躍的階段。

03

睡眠與哪些因素相關(guān)？

如果做一個(gè)調(diào)查，可以很明顯地發(fā)現(xiàn)，不同人的睡眠時(shí)長(zhǎng)，是有一個(gè)分布的。有的人可能是4到6個(gè)小時(shí)，有的人可能是七八個(gè)小時(shí)左右，而有些人可能需要9個(gè)小時(shí)的睡眠。這個(gè)其實(shí)是一個(gè)非常正常的現(xiàn)象。這樣的分布其實(shí)在很大程度上是由遺傳來(lái)決定的。這里面其實(shí)非常有趣的是短睡眠者。

我們?nèi)说囊簧蟛糠秩瞬畈欢嗍?/3的時(shí)間，即八小時(shí)都在睡眠當(dāng)中。但是如果我們能把睡眠的時(shí)間壓縮到更短，那就可以有更多的時(shí)間去工作。但是對(duì)大部分人來(lái)講，他可能并不能去壓縮。但是有一小部分人，我們叫短睡眠者，他每天可能只需要4到6個(gè)小時(shí)，就可以把整個(gè)的睡眠過(guò)程完成。

在家族性短睡眠者方面的研究做的最好的是美國(guó)舊金山大學(xué)UCSF的傅穎慧教授團(tuán)隊(duì)，他們先后發(fā)現(xiàn)了四個(gè)短睡基因。只要有這四個(gè)基因的突變，那每天就可能只需要4到6個(gè)小時(shí)的睡眠。

有很多的科普文章，說(shuō)每個(gè)人都需要8個(gè)小時(shí)的睡眠，這是不對(duì)的。其實(shí)每個(gè)人需要的睡眠時(shí)長(zhǎng)都是不一樣的，這可能是基因，或者環(huán)境綜合作用的結(jié)果。那如何知道你需要多少時(shí)間的睡眠？其實(shí)有一個(gè)非常簡(jiǎn)單的方法，你只要第二天可以在不補(bǔ)睡的情況下，精神滿(mǎn)滿(mǎn)地工作一整天，這就是你需要的最短睡眠時(shí)間，是你最合適的睡眠時(shí)間。而且睡眠時(shí)長(zhǎng)是隨不同的年齡，也是有變化的。比如兒童其實(shí)大部分需要九個(gè)小時(shí)的睡眠，但現(xiàn)在的小學(xué)生，他們學(xué)習(xí)的壓力非常大，作業(yè)非常多，導(dǎo)致他們很難獲得9個(gè)小時(shí)的睡眠，這是不應(yīng)該的。其實(shí)應(yīng)該調(diào)整一些政策，幫助他們獲得更好的睡眠。

04

睡眠與年齡有何關(guān)系？不同年齡段為何差異大？

睡眠的長(zhǎng)短需求，或者睡眠的結(jié)構(gòu)，它隨著年齡有很大的變化。我們知道嬰兒的時(shí)候，他能大部分時(shí)間都在睡覺(jué)。小學(xué)生的時(shí)候，睡覺(jué)時(shí)間就相對(duì)地減少。然后成年時(shí)期，可能大部分人就睡7到8個(gè)小時(shí)。而老年人，他們可能是起得很早，睡得很少，這是常見(jiàn)的一般印象。

從我們的科學(xué)研究的角度來(lái)講，隨著我們?nèi)祟?lèi)或者動(dòng)物的不同發(fā)育階段，睡眠的長(zhǎng)短是有比較大的變化。我們的整個(gè)睡眠，包括快動(dòng)眼睡眠還有慢波睡眠的比例，也是有很大的變化。比如年輕的動(dòng)物，幼兒的時(shí)候，它快動(dòng)眼睡眠占了非常大的比例，這個(gè)也是大家認(rèn)為快動(dòng)眼睡眠可能是對(duì)我們大腦發(fā)育有很重要影響的一個(gè)原因。嬰兒期，整個(gè)的發(fā)育需求非常大，可能需要更多的快動(dòng)眼睡眠。但是到了成年，整個(gè)的快動(dòng)眼睡眠可能就穩(wěn)定在差不多20%這樣一個(gè)比例。老年的時(shí)候會(huì)有所下降。

不同年齡階段睡眠變化其實(shí)有一個(gè)誤區(qū)，通常大家都認(rèn)為老年人起得很早，是不是他們睡眠需求低。其實(shí)研究下來(lái)發(fā)現(xiàn)，老年人的睡眠需求，其實(shí)并不低，跟成年人是差不多的。老年人可能由于作息習(xí)慣，睡得早所以起得也早。還有的老年人睡得晚或者起得早，但白天有很多的補(bǔ)睡時(shí)間，所以總體上來(lái)講，雖然老年人睡眠質(zhì)量下降，但是他總體上對(duì)睡眠的需求其實(shí)并沒(méi)有顯著的減少。

關(guān)于不同發(fā)育階段的睡眠變化，原因現(xiàn)在可能還不是特別清楚。但可能有兩個(gè)因素，一個(gè)是前面提到的嬰兒期，由于發(fā)育的變化比較大，所以導(dǎo)致快動(dòng)眼睡眠比較多，這可能是由于快動(dòng)眼睡眠跟發(fā)育本身的聯(lián)系造成。另一方面老年人睡眠質(zhì)量下降，一個(gè)很重要的原因是他的生物節(jié)律有點(diǎn)紊亂造成的。我們知道生物節(jié)律幾乎調(diào)控了我們身體所有的功能，睡眠作為一個(gè)非常重要的生理過(guò)程，也受到生物節(jié)律緊密的影響。但是老年人生物鐘的振幅就有下降，所以導(dǎo)致他節(jié)律不是特別的穩(wěn)定，晚上可能不能睡那么長(zhǎng)時(shí)間。另外一個(gè)因素，睡眠其實(shí)受到我們身體狀態(tài)的影響，比如有高血壓或者慢性疼痛，肯定睡不好。老年人由于基礎(chǔ)疾病比較多，可能也導(dǎo)致睡眠質(zhì)量下降，不能完整地睡很長(zhǎng)時(shí)間。

05

睡眠還有哪些奧秘？

當(dāng)然睡眠是一個(gè)非常熱門(mén)的領(lǐng)域，這也是因?yàn)樗吒覀儌€(gè)體的生活息息相關(guān)，所以吸引了很多的關(guān)注。在過(guò)去差不多是50多年，我們?nèi)〉昧朔浅４蟮倪M(jìn)展。但是睡眠的本質(zhì)問(wèn)題，其實(shí)并沒(méi)有得到完全的解決。所有的動(dòng)物都需要睡眠，睡眠最本質(zhì)的功能到底是什么？我們雖然認(rèn)為本質(zhì)的功能可能是恢復(fù)，但是它到底恢復(fù)了哪些東西，比如在分子方面，它到底對(duì)細(xì)胞做了什么？在網(wǎng)絡(luò)層面，突出連接層面到底恢復(fù)哪些？這些還沒(méi)完全闡明。

現(xiàn)在整個(gè)的睡眠領(lǐng)域基本上達(dá)成共識(shí)——睡眠主要由大腦來(lái)調(diào)控。但是大腦到底是什么時(shí)候決定我們需要去睡覺(jué)，什么時(shí)候可以清醒。雖然我們也了解了很多，但是這里面最關(guān)鍵的是我們醒的時(shí)候，為什么醒的時(shí)間不能連續(xù)醒5天？為什么醒的時(shí)間長(zhǎng)了之后，就會(huì)變困？讓我們變困的東西到底是什么？這個(gè)是最關(guān)鍵的。目前有一些理論，但是并沒(méi)有得到一個(gè)本質(zhì)的回答。

還有重要的問(wèn)題，就是夢(mèng)。夢(mèng)其實(shí)是個(gè)非常有趣的現(xiàn)象，但是現(xiàn)在，無(wú)論是夢(mèng)產(chǎn)生的機(jī)制，還是它的功能，大多數(shù)還停留在假說(shuō)的水平，并沒(méi)有得到驗(yàn)證。當(dāng)然這主要是研究的一個(gè)手段，可能研究的框架還需要革新。

本文為科普中國(guó)·創(chuàng)作培育計(jì)劃扶持作品

團(tuán)隊(duì)/作者：深究科學(xué)

審核：彭志平 中國(guó)睡眠研究會(huì)科普部主任

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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