１８９６年２月１７日，俄國(guó)化學(xué)家季米特里·門捷列夫在玩單人紙牌時(shí)打了一個(gè)盹,。一覺(jué)醒來(lái),，他發(fā)現(xiàn)自己解決了化學(xué)元素如何可按一定的方式進(jìn)行分組排列的問(wèn)題。也許很多人都曾有過(guò)這樣的經(jīng)歷,，一覺(jué)醒來(lái),，昨天晚上還看似不能解決的問(wèn)題突然間有了答案。這是為什么呢,？睡眠是普遍存在于生命體的一種生理狀態(tài),，科學(xué)家們正在努力尋找為何人們?cè)谠绯科饋?lái)時(shí)更“聰明”和更“勤快”的原因,。
為什么要睡覺(jué)？
在古希臘神話故事中,，睡神與死神同是夜神的孿生子,，經(jīng)由身穿白衣的神手中的罌粟花枝掃過(guò)便可一夜好眠，若輪到身穿黑衣的死神來(lái)臨便會(huì)永久長(zhǎng)眠,?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于清醒的時(shí)刻,，睡眠時(shí)的活動(dòng)量減少,、呼吸減緩、意識(shí)與外界隔離,，但睡眠并不如我們想像的如此沉寂,。
美國(guó)科學(xué)家內(nèi)森·克萊特曼是現(xiàn)代睡眠研究之父，他將睡眠比作為汽車低速空轉(zhuǎn)而引擎未靜止時(shí)的狀態(tài),，他說(shuō)：“睡眠只是清醒狀態(tài)的間歇性,、暫時(shí)性休止或中斷。”各物種的睡眠時(shí)間也不盡相同,，比如一天中蝙蝠的睡眠時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)２０小時(shí),，馬卻只需要３個(gè)小時(shí)，而人類的睡眠平均會(huì)占據(jù)生命中三分之一的時(shí)間,，可是科學(xué)家們目前仍然不十分清楚睡眠的功能,。有的學(xué)者認(rèn)為睡眠可能具有修復(fù)、能量保存,、躲避天敵,、發(fā)展能力、行為固化與高等學(xué)習(xí)等五項(xiàng)功能,。比如,，躲避天敵的理論可印證許多動(dòng)物的行為；發(fā)展能力則表現(xiàn)在嬰兒需要通過(guò)睡眠來(lái)幫助自身發(fā)展,、在睡眠中進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接等,；而行為固化與高等的學(xué)習(xí)功能則是近年來(lái)的新發(fā)現(xiàn)，這是指一些平常沒(méi)有辦法演練的行為可能通過(guò)睡眠而實(shí)現(xiàn),。
?。保梗玻鼓辏聡?guó)精神病學(xué)醫(yī)生Ｈａｎｓ Ｂｅｒｇｅｒ通過(guò)頭皮的電極記錄即腦波來(lái)研究大腦在睡眠過(guò)程中的活動(dòng),，至今腦電波圖像仍然是睡眠的客觀依據(jù)之一,。后來(lái)科學(xué)家們將睡眠狀態(tài)分為深睡的非快速眼動(dòng)睡眠（ｎｏｎ－ｒａｐｉｄ ｅｙｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ＮＲＥＭ）和淺睡的快速眼動(dòng)睡眠ＲＥＭ兩種狀態(tài)，他們發(fā)現(xiàn)每一個(gè)睡眠循環(huán)由ＮＲＥＭ和ＲＥＭ組成,，一個(gè)晚上重復(fù)４～６次,。深睡狀態(tài)也稱為短波睡眠,，因?yàn)檫@一階段腦波中的電波以短波形式出現(xiàn)。在深睡的ＮＲＥＭ階段,，心跳減緩,、血壓下降，呼吸緩慢而淺,，血氧量降低,，腸胃運(yùn)動(dòng)與內(nèi)分泌減緩，對(duì)養(yǎng)分與氧氣的需求量和排泄物量均降低,，身體動(dòng)作減緩，幾乎沒(méi)有眼球運(yùn)動(dòng),。結(jié)束深睡階段后會(huì)慢慢進(jìn)入到淺睡的ＲＥＭ階段,，ＲＥＭ睡眠與ＮＲＥＭ多方面相似，但ＲＥＭ時(shí)期呼吸,、心跳,、血壓呈不規(guī)則，而臉部肌肉完全放松,，眼球快速運(yùn)動(dòng),。男性和女性在這一階段均有性覺(jué)醒的表現(xiàn)，ＲＥＭ階段的腦波圖像與清醒時(shí)的腦波相當(dāng)類似,，此時(shí)也是夢(mèng)境發(fā)現(xiàn)的時(shí)刻,。
睡眠中的“學(xué)習(xí)”
認(rèn)知科學(xué)家將學(xué)習(xí)處理邏輯問(wèn)題或提高音樂(lè)演奏技能的過(guò)程稱之為“過(guò)程式學(xué)習(xí)”，意思是這一過(guò)程是學(xué)會(huì)如何做某件事而不是簡(jiǎn)單地積累事實(shí),。多少年來(lái),，研究人員一直在推測(cè)睡眠的重要功能之一是對(duì)“過(guò)程式學(xué)習(xí)”加強(qiáng)。但是到現(xiàn)在,，科學(xué)家們才開始逐漸了解大腦承擔(dān)這一功能的特別模式,。加拿大彼得堡大學(xué)的研究人員通過(guò)正子放射斷層掃描發(fā)現(xiàn)，睡眠中產(chǎn)生夢(mèng)境的ＲＥＭ階段中大腦活動(dòng)圖像與進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)的圖像相似,，由此推測(cè)睡眠中的ＲＥＭ時(shí)期是強(qiáng)化學(xué)習(xí)記憶的重要時(shí)刻,。
但是，盡管有多年的研究,，將淺睡的ＲＥＭ與過(guò)程式學(xué)習(xí)聯(lián)系起來(lái)的證據(jù)是矛盾的和令人迷惑的,，比如，服用過(guò)抗抑郁藥的人其ＲＥＭ的時(shí)間會(huì)減少,，但是他們的過(guò)程式記憶沒(méi)有受到影響,。極少數(shù)大腦受損傷，完全沒(méi)有睡眠ＲＥＭ狀態(tài)的人卻顯示出仍然擁有正常的過(guò)程式學(xué)習(xí)能力,。因此,，在過(guò)去幾年中,，研究人員又將過(guò)程式學(xué)習(xí)與深睡的ＮＲＥＭ階段聯(lián)系在一起，并取得了一定的研究成效,。
美國(guó)威斯康星大學(xué)精神病學(xué)家Ｇｉｕｌｉｏ Ｔｏｎｏｎｉ的研究提供的有力證據(jù)表明,，睡眠中的深睡的ＮＲＥＭ階段與過(guò)程式學(xué)習(xí)有關(guān)，他的研究小組最近在《自然》雜志發(fā)表的論文首次將短波活動(dòng)區(qū)域的局部變化與特殊任務(wù)的學(xué)習(xí)能力聯(lián)系在一起,。他們對(duì)２５６個(gè)志愿者的腦波試驗(yàn)表明,，受試者在睡醒后能更好地完成前一個(gè)晚上難以完成的復(fù)雜電腦游戲，腦波記錄表明這時(shí)大腦中與過(guò)程式學(xué)習(xí)相關(guān)區(qū)域的短波活動(dòng)加劇,。研究人員推測(cè),，這是因?yàn)樵谏钏癄顟B(tài)神經(jīng)細(xì)胞間的新聯(lián)系開始形成并得到加強(qiáng)。
在短波睡眠期間,，這種活動(dòng)持續(xù)進(jìn)行但會(huì)逐漸消失,。Ｔｏｎｏｎｉ認(rèn)為短波活動(dòng)的消失對(duì)過(guò)程式學(xué)習(xí)的加強(qiáng)是重要的，可能的原因是大腦清醒時(shí)有許多干擾學(xué)習(xí)過(guò)程的“噪音”,。這種相關(guān)性激發(fā)了該領(lǐng)域其他研究人員的興趣,。德國(guó)呂貝克大學(xué)的神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)家Ｊａｎ Ｂｏｒｎ說(shuō)，短波在局部發(fā)生變化這一現(xiàn)象令人震驚,。他和同事計(jì)劃重新分析他們以前有關(guān)學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),。哈佛醫(yī)學(xué)院的精神病學(xué)家Ｒｏｂｅｒｔ Ｓｔｉｃｋｇｏｌｄ也有許多有關(guān)睡眠與學(xué)習(xí)能力的重要發(fā)現(xiàn)，他相信大腦履行復(fù)雜工作的能力在睡覺(jué)后會(huì)有所提高,，因?yàn)樵谒咧写竽X抓住了神經(jīng)細(xì)胞間較弱的聯(lián)系,，并加強(qiáng)了這種聯(lián)系。受到Ｔｏｎｏｎｉ工作的鼓勵(lì),，Ｓｔｉｃｋｇｏｌｄ和同事希望了解大腦在履行加強(qiáng)記憶和整合單個(gè)活動(dòng)時(shí)究竟出現(xiàn)了什么變化,。
與腦電波變化一樣，睡眠期間記憶的固化可能也與基因表達(dá)的變化有關(guān),。Ｔｏｎｏｎｉ的研究小組通過(guò)小鼠試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),，睡眠期間大約有１００個(gè)基因的表達(dá)水平在增加，其中已知部分基因與神經(jīng)傳遞素化學(xué)物質(zhì)的釋放有關(guān),，腦細(xì)胞正是通過(guò)這些神經(jīng)傳遞素來(lái)彼此交流的,。Ｔｏｎｏｎｉ說(shuō)：“睡眠中神經(jīng)細(xì)胞開始工作并建立彼此間的新聯(lián)系。”這些發(fā)現(xiàn)與睡眠強(qiáng)化過(guò)程式記憶的理論相一致,。在不同的睡眠期間,，大腦中不同的神經(jīng)傳遞素的水平是波動(dòng)的。
要建立睡眠強(qiáng)化的學(xué)習(xí)能力與相關(guān)的基因表達(dá),、神經(jīng)傳遞素機(jī)制和腦電活動(dòng)模式變化間的精確聯(lián)系,，還需要科學(xué)家們對(duì)人類志愿者和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物做大量的研究。沒(méi)有人相信不經(jīng)過(guò)努力,，睡眠的問(wèn)題就會(huì)在一夜之間得以解決,。但是,，如果這個(gè)領(lǐng)域的研究人員堅(jiān)持不懈地致力于通過(guò)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋睡眠的功能，那么,，門捷列夫的故事會(huì)再次發(fā)生：睡一會(huì)兒吧,，答案就會(huì)出現(xiàn)。
