余 夫

動(dòng)物為什么需要睡眠?

動(dòng)物的睡眠一般是在兩種不同的狀態(tài)之間切換。第一種稱為慢波睡眠，特征是整個(gè)大腦中同步發(fā)生的長(zhǎng)而起伏緩慢的電波活動(dòng)。另一種則是快速眼部活動(dòng)睡眠，特征是急劇的大腦活動(dòng)，跟清醒時(shí)的腦電圖差不多。它的外部表現(xiàn)也很明顯：眼球快速活動(dòng)，肌肉則處于幾近麻痹的狀態(tài)。在進(jìn)化過程中，快速眼動(dòng)睡眠在爬行動(dòng)物、鳥類中已經(jīng)開始出現(xiàn)，而普遍存在于哺乳動(dòng)物。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，睡眠的作用是為了休整、補(bǔ)充機(jī)體的能量，或是為了修復(fù)大腦神經(jīng)中樞的連接，現(xiàn)在許多研究人員更樂意承認(rèn)睡眠有多種作用。最新的研究還認(rèn)為，睡眠不僅僅是一個(gè)休整和恢復(fù)的過程，而且在大腦處理信息、分類和存儲(chǔ)記憶甚至創(chuàng)造性思維中起著重要作用。實(shí)驗(yàn)表明，快速眼動(dòng)睡眠對(duì)重新組織及前后對(duì)照我們的記憶至關(guān)重要；而慢波睡眠期在強(qiáng)化我們的記憶方面發(fā)揮著更大作用。

研究表明，鳥兒的確能夠在夜晚入睡時(shí)，“回放”白天學(xué)習(xí)鳴唱的情況，可以解釋為它們?cè)谥鲃?dòng)“溫習(xí)”功課，也可解釋為它們擔(dān)心完不成課程，所以要“加加班”。人類更是常常有這種情況：當(dāng)在面對(duì)難題時(shí)，如果將問題留到第二天睡醒后解決，往住會(huì)找到更好的解決方案。這個(gè)問題的答案在于我們的大腦在我們安睡時(shí)仍在隱秘活動(dòng)。在睡眠的不同階段，我們的大腦會(huì)將思維與經(jīng)驗(yàn)拼湊起來，然后以頗有條理的方式將它們歸檔，使我們獲得更清晰的記憶，并最終做出更明智的判斷，所以我們“一邊睡覺，做夢(mèng)；一邊學(xué)習(xí)，記憶。”

“瞳睡蟲“當(dāng)真存在嗎?

在動(dòng)物體中究竟是那種物質(zhì)對(duì)睡眠行為起決定作用呢?

以前，人們一直認(rèn)為存在著類似“瞌睡蟲”的物質(zhì)，稱它為“睡眠素”?？茖W(xué)家曾經(jīng)多次對(duì)狗的血液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試圖分離出確切的“睡眠素”物質(zhì)，但均遭失敗。到20世紀(jì)中期，這項(xiàng)研究被擱淺了。近年來，睡眠素學(xué)說東山再起，并取得連續(xù)性突破。事實(shí)上，科學(xué)家已找到了好幾種不同結(jié)構(gòu)的“睡眠素”，它們?cè)谒哌^程中所起的作用也不相同。

現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)知道，大腦中至少有3種物質(zhì)——復(fù)合胺、腎上腺素和組胺含量水平的上升和下降對(duì)睡眠過程有影響。它們下降會(huì)引起身體的困倦感，它們上升則會(huì)清醒?？茖W(xué)家曾一度認(rèn)為，這3種化學(xué)物質(zhì)起的作用完全相同，但以患有頻睡病的實(shí)驗(yàn)狗為研究對(duì)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這3種物質(zhì)所起的作用各不相同。復(fù)合胺、腎上腺素作用于肌肉的伸縮和彎曲程度，以保證進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí)身體不亂動(dòng)，而組胺則控制何時(shí)醒來。

睡眠為什么要閉眼?

在睡眠時(shí)，動(dòng)物身體機(jī)能的某些改變可能會(huì)幫助它們維持長(zhǎng)時(shí)間的睡眠，使身體得到休息。例如，睡覺時(shí)，大多數(shù)鳥類、哺乳動(dòng)物都會(huì)閉上眼睛，也就是說，在它們睡眠的時(shí)候，大腦的高級(jí)神經(jīng)中樞受到了抑制，所以失去了對(duì)眼瞼肌肉的控刺。由于在睡眠時(shí)，動(dòng)物對(duì)外界環(huán)境的防備是有限的，而眼睛的作用是無與倫比的，閉上眼睛可以對(duì)它起保護(hù)作用。只有緊閉雙眼才能隔斷光線的刺激，神經(jīng)系統(tǒng)才能得到安靜的休息。此外，由于眼睛需要水分，閉上眼睛可以使它保持足夠的濕潤(rùn)。而且，在人或動(dòng)物睡眠的時(shí)候，視覺中樞同樣休眠了，即使睜著眼睛，物體在眼睛中的成像大腦也是無法感知的。正因?yàn)檫@樣，雖然《三國演義》里的張飛睜著眼睛睡覺，可他還是被暗殺了。

此外，人及一些動(dòng)物在睡眠時(shí)聽力和嗅覺也會(huì)下降。這些交化的結(jié)果是，小的環(huán)境改變不會(huì)使它們從睡眠中醒來。一些身體反應(yīng)，如打噴嚏或咳嗽也不會(huì)出現(xiàn)。這也許是由于鼻子和喉嚨的敏感性降低了。

在快速眼動(dòng)睡眠中(即做夢(mèng)時(shí))，某些醒著時(shí)認(rèn)為是理所當(dāng)然的身體機(jī)能可能會(huì)失去，特別是失去了調(diào)節(jié)體溫的機(jī)能，即使所處環(huán)境太熱，大腦也不啟動(dòng)降溫機(jī)能；即使所處環(huán)境太冷，大腦也不啟動(dòng)升溫機(jī)能。關(guān)閉這一身體機(jī)能，可能是為了在睡眠時(shí)儲(chǔ)存能量而出現(xiàn)的進(jìn)化。在快速眼動(dòng)睡眠狀態(tài)，大腦還向運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元發(fā)出信號(hào)降低其興奮度，使許多肌肉麻痹。這種麻痹使我們感受到所做的夢(mèng)，不論夢(mèng)境多么興奮，肌肉都一動(dòng)不動(dòng)。如果這一系統(tǒng)失靈，人或動(dòng)物就會(huì)將夢(mèng)中的動(dòng)作表現(xiàn)出來，有時(shí)甚至造成傷害。

睡眠怎樣被喚醒?

與此同時(shí)，動(dòng)物的感覺器官還要保證在受到強(qiáng)烈外部刺激時(shí)能把它們叫醒。不少哺乳動(dòng)物睡覺時(shí)，耳朵卻像雷達(dá)天線一樣在不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，周圍傳來的細(xì)微聲息都會(huì)通過它傳入大腦。就連它們耳廊邊緣上的細(xì)茸毛也能感覺到外界的動(dòng)靜。很多食草哺乳動(dòng)物的睡眠也是很淺的，它們對(duì)哪怕是很小的危險(xiǎn)都很警覺，并能做出迅速而強(qiáng)烈的反應(yīng)。對(duì)大象的觀察表明，它們?cè)谒咧袑?duì)來自同伴的較大擾動(dòng)毫無反應(yīng)，但對(duì)它們所不熟悉的輕微聲響卻極為敏感。這說明，睡眠中的動(dòng)物仍然保留著對(duì)環(huán)境刺激的辨別能力，而且對(duì)刺激的反應(yīng)比蘇醒時(shí)有更大的選擇性。

人類在睡眠時(shí)同樣存在“警戒點(diǎn)”。人在酣睡期問，整個(gè)大腦皮質(zhì)處于抑制狀態(tài)，但其中有某個(gè)不受抑制并處于興奮的部位，通過這個(gè)“警戒點(diǎn)”，睡著的人就可以保持與外面的聯(lián)系。其中，被動(dòng)性的“警戒點(diǎn)”是通過外界的刺激而被喚醒的，自己本身并沒有自動(dòng)從睡夢(mèng)中醒來；而主動(dòng)性的“警戒點(diǎn)”不需外界的任何刺激或提醒，可以自動(dòng)地從睡眠狀態(tài)恢復(fù)到清醒狀態(tài)。生活中這樣的事例很多，比如平日里習(xí)慣早晨6點(diǎn)鐘起床的人，某日需要4點(diǎn)鐘起床搭乘火車，那么他很可能不用鬧鐘也會(huì)提前起床。

科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大腦中含有化學(xué)物質(zhì)“組胺”的腦細(xì)胞，可能對(duì)人從睡眠中自然醒來起關(guān)鍵作用。他們通過對(duì)患發(fā)作性睡眠的狗進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，狗在發(fā)病進(jìn)入深度睡眠狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生去甲腎上腺素及血管收縮素的腦細(xì)胞都中斷了工作，但產(chǎn)生組胺的腦細(xì)胞卻仍保持“正常工作”，這種現(xiàn)象被認(rèn)為，產(chǎn)生組胺的腦細(xì)胞活動(dòng)可能與保持人或動(dòng)物的清醒有關(guān)。

動(dòng)物睡眠不足也會(huì)“補(bǔ)覺”

什么動(dòng)物睡的時(shí)間最長(zhǎng)?在我國重慶三峽庫區(qū)，曾在一座東漢古墓的陶罐里發(fā)現(xiàn)了一只活蟾蜍，它已經(jīng)沉睡了上千年。而蘇聯(lián)地質(zhì)學(xué)家在凍土中發(fā)現(xiàn)的兩棲動(dòng)物——西伯利亞鯢，則已經(jīng)在－10℃的低溫條件下，在7米深的凍土里沉睡了將近5000年!

相反，在自然界里虎鯨和寬吻海豚的幼仔可以在出生后一整月不睡覺，同樣不睡覺的還有看護(hù)它們的虎鯨媽媽和寬吻海豚媽媽。這是為了適應(yīng)生存環(huán)境，避免在它們睡覺的時(shí)候受到傷害而形成的特殊生活習(xí)性。雄牲帝企鵝在整整3個(gè)月的孵卵期內(nèi)也可以不睡覺。一種北美洲的鳴禽每年從其夏季棲息地阿拉斯加遷徙到加利福尼亞，長(zhǎng)途飛行4500多千米，它們?cè)谶w徙時(shí)幾乎一直醒著。人最多可以多久不睡覺呢?不久前，一個(gè)英國人經(jīng)歷11個(gè)不眠不休的晝夜后，終于合上雙眼，進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)。盡管他未能刷新世界紀(jì)錄(比現(xiàn)有紀(jì)錄少了10個(gè)小時(shí))，但其行為仍令世人驚訝不已。

不過，對(duì)于普通人來說，睡眠不足的后果還是比較嚴(yán)重的，這會(huì)使“生物鐘”的活動(dòng)規(guī)律受到破壞，首先會(huì)導(dǎo)致抑郁癥，如煩躁不安，郁郁不樂，眼睛刺癢和灼痛，視線模糊，食欲大增，容易疲倦，喪失幽默感，不愿交往，交得易怒……等等。

長(zhǎng)期的晝夜顛倒會(huì)造成人體生物鐘紊亂，使有抑制前列腺癌細(xì)胞增殖作用的褪黑激素分泌量下降，也更容易患上心臟病、抑郁癥及乳腺癌等。嚴(yán)重的睡眠不足，還會(huì)導(dǎo)致死亡。動(dòng)物也是如此。在實(shí)驗(yàn)室里，如果長(zhǎng)時(shí)間不讓老鼠睡覺，接受實(shí)驗(yàn)的老鼠就會(huì)死亡。

因此，動(dòng)物在睡眠不足時(shí)也會(huì)“補(bǔ)覺”。夜晚被打擾后，魚類都喜歡唾個(gè)懶覺。大雁等候鳥在遷徙的時(shí)候由于要“趕路”，雖然睡眠時(shí)間減少了，但是它們中途也要停下來休息，打個(gè)噸。就連實(shí)驗(yàn)室里的果蠅，如果被研究人員“吵醒”，它們也會(huì)在隨后的幾天通過多睡一會(huì)兒的方法來彌補(bǔ)，這種情況與人完全一樣。