春困秋乏，睡眠對我們如此重要，但它的本質仍不清楚

導讀

徐敏（中國科學院神經科學研究所研究員）｜撰文

深究科學｜訪談

01

為何人和動物都需要睡眠？它的生理功能是什么？

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

目前，從科學角度來講，這個問題還沒有一個明確的答案。但從個人體會來講，睡眠的最大作用基本上是恢復。它在科學上沒有一個明確答案，是因為我們并不清楚它到底是恢復了哪些東西。比如我們很累的時候，睡覺起來后，之前頭昏腦漲的狀態可能會消失，睡醒后會覺得神清氣爽，心情也非常好。它肯定是有恢復的功能，但到底是在分子層面，或者是大腦的環路層面，還是大腦系統層面，到底恢復了哪些東西，現在并不是特別清楚。

睡眠功能方面的進展其實還是挺多的。從更廣義的角度來講，我們可以認為它是恢復，但是到底是恢復了哪些具體方面，其實現在并不是特別的清楚。

關于科學進展，有一些例子，比如青少年為什么需要這么長的睡眠。一方面認為，睡眠可能跟一些生長發育（因子）關聯。小孩無論是大腦還是身體都在發育，都需要一種關鍵的激素——生長激素，現在已經比較明確，生長激素主要是在睡眠階段分泌的，而且需要一個比較高質量的睡眠，才有保證更多的生長激素分泌。這其實就是一個非常好的例子，良好的睡眠，可以促進生長發育。

另外一方面，睡眠其實還有一個重要的功能，它對我們記憶的形成非常重要。這個聽上去可能比較奇怪，因為平時我們理解記憶的獲得，是發生在白天的時候。但大腦有一個非常特殊的機制，就是我們學習后新獲得的記憶，它其實都只是一個臨時的記憶。那這個記憶，一定要經過睡眠階段，才能轉化成一個長久存儲的、穩固的記憶。如果有一個很好的睡眠，就會更能幫助你把白天學的知識，變成一個長久的記憶。所以，睡眠對于記憶的形成，是至關重要的。

睡眠其實跟我們身體的健康也是息息相關的，比如免疫功能。免疫功能的調節，它很大程度上依賴于睡眠。舉一個簡單的例子，可能很多朋友也有這樣的一個切身體驗，你如果連續幾天都是睡眠不好的話，你就容易感冒，或者是有些部位，好比說牙疼等等，這其實就是炎癥的一個反應。這是你的免疫力下降的表現。所以睡眠不好的時候，免疫力也會有所下降。

02

睡眠的過程怎么劃分？

睡眠其實不是一個單一的過程。最基本的劃分，可以把它分成慢波睡眠和快動眼睡眠。快動眼睡眠，顧名思義，就是這個時期的一個特征是我們的眼球快速的掃動，在1953年的時候被發現，它是跟我們做夢密切相關的。

我們現代經典定義的快速動眼睡眠，主要在鳥類還有哺乳類有這樣的一個現象。但是前面講到其實所有的動物，無論是高等低等，它都有睡眠現象。對于一些更加低等的物種，比如說魚、昆蟲等，這些動物現在并沒有一個明確的快動眼睡眠。但總體上這也是一個不斷改進的概念。

現在傾向于把睡眠分成靜息的睡眠，或是一個更加主動的、更加活躍的睡眠。如果按這樣的一個標準來分，那幾乎是所有動物的睡眠都可能包含兩個階段，一個是相對安靜的階段，另一個是相對活躍的階段。

03

睡眠與哪些因素相關？

如果做一個調查，可以很明顯地發現，不同人的睡眠時長，是有一個分布的。有的人可能是4到6個小時，有的人可能是七八個小時左右，而有些人可能需要9個小時的睡眠。這個其實是一個非常正常的現象。這樣的分布其實在很大程度上是由遺傳來決定的。這里面其實非常有趣的是短睡眠者。

我們人的一生，大部分人差不多是1/3的時間，即八小時都在睡眠當中。但是如果我們能把睡眠的時間壓縮到更短，那就可以有更多的時間去工作。但是對大部分人來講，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個小時，就可以把整個的睡眠過程完成。

在家族性短睡眠者方面的研究做的最好的是美國舊金山大學UCSF的傅穎慧教授團隊，他們先后發現了四個短睡基因。只要有這四個基因的突變，那每天就可能只需要4到6個小時的睡眠。

有很多的科普文章，說每個人都需要8個小時的睡眠，這是不對的。其實每個人需要的睡眠時長都是不一樣的，這可能是基因，或者環境綜合作用的結果。那如何知道你需要多少時間的睡眠？其實有一個非常簡單的方法，你只要第二天可以在不補睡的情況下，精神滿滿地工作一整天，這就是你需要的最短睡眠時間，是你最合適的睡眠時間。而且睡眠時長是隨不同的年齡，也是有變化的。比如兒童其實大部分需要九個小時的睡眠，但現在的小學生，他們學習的壓力非常大，作業非常多，導致他們很難獲得9個小時的睡眠，這是不應該的。其實應該調整一些政策，幫助他們獲得更好的睡眠。

04

睡眠與年齡有何關系？不同年齡段為何差異大？

睡眠的長短需求，或者睡眠的結構，它隨著年齡有很大的變化。我們知道嬰兒的時候，他能大部分時間都在睡覺。小學生的時候，睡覺時間就相對地減少。然后成年時期，可能大部分人就睡7到8個小時。而老年人，他們可能是起得很早，睡得很少，這是常見的一般印象。

從我們的科學研究的角度來講，隨著我們人類或者動物的不同發育階段，睡眠的長短是有比較大的變化。我們的整個睡眠，包括快動眼睡眠還有慢波睡眠的比例，也是有很大的變化。比如年輕的動物，幼兒的時候，它快動眼睡眠占了非常大的比例，這個也是大家認為快動眼睡眠可能是對我們大腦發育有很重要影響的一個原因。嬰兒期，整個的發育需求非常大，可能需要更多的快動眼睡眠。但是到了成年，整個的快動眼睡眠可能就穩定在差不多20%這樣一個比例。老年的時候會有所下降。

不同年齡階段睡眠變化其實有一個誤區，通常大家都認為老年人起得很早，是不是他們睡眠需求低。其實研究下來發現，老年人的睡眠需求，其實并不低，跟成年人是差不多的。老年人可能由于作息習慣，睡得早所以起得也早。還有的老年人睡得晚或者起得早，但白天有很多的補睡時間，所以總體上來講，雖然老年人睡眠質量下降，但是他總體上對睡眠的需求其實并沒有顯著的減少。

關于不同發育階段的睡眠變化，原因現在可能還不是特別清楚。但可能有兩個因素，一個是前面提到的嬰兒期，由于發育的變化比較大，所以導致快動眼睡眠比較多，這可能是由于快動眼睡眠跟發育本身的聯系造成。另一方面老年人睡眠質量下降，一個很重要的原因是他的生物節律有點紊亂造成的。我們知道生物節律幾乎調控了我們身體所有的功能，睡眠作為一個非常重要的生理過程，也受到生物節律緊密的影響。但是老年人生物鐘的振幅就有下降，所以導致他節律不是特別的穩定，晚上可能不能睡那么長時間。另外一個因素，睡眠其實受到我們身體狀態的影響，比如有高血壓或者慢性疼痛，肯定睡不好。老年人由于基礎疾病比較多，可能也導致睡眠質量下降，不能完整地睡很長時間。

05

睡眠還有哪些奧秘？

當然睡眠是一個非常熱門的領域，這也是因為睡眠跟我們個體的生活息息相關，所以吸引了很多的關注。在過去差不多是50多年，我們取得了非常大的進展。但是睡眠的本質問題，其實并沒有得到完全的解決。所有的動物都需要睡眠，睡眠最本質的功能到底是什么？我們雖然認為本質的功能可能是恢復，但是它到底恢復了哪些東西，比如在分子方面，它到底對細胞做了什么？在網絡層面，突出連接層面到底恢復哪些？這些還沒完全闡明。

現在整個的睡眠領域基本上達成共識——睡眠主要由大腦來調控。但是大腦到底是什么時候決定我們需要去睡覺，什么時候可以清醒。雖然我們也了解了很多，但是這里面最關鍵的是我們醒的時候，為什么醒的時間不能連續醒5天？為什么醒的時間長了之后，就會變困？讓我們變困的東西到底是什么？這個是最關鍵的。目前有一些理論，但是并沒有得到一個本質的回答。

還有重要的問題，就是夢。夢其實是個非常有趣的現象，但是現在，無論是夢產生的機制，還是它的功能，大多數還停留在假說的水平，并沒有得到驗證。當然這主要是研究的一個手段，可能研究的框架還需要革新。

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品

團隊/作者：深究科學

審核：彭志平 中國睡眠研究會科普部主任

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

青科沙龍第151期 | Nature-轉移性胰腺癌轉錄組與癌細胞譜系表型可塑性的空間圖譜

Deep Science預印本