27. 睡眠的功能

该文本摘自：《睡眠的科学》（2017年），作者：皮奥特·沃兹尼亚克

睡眠的起源

人脑是生物进化的最高成就。它始于简单的传导冲动能力，然后发展出令人惊叹的神经网络概念。原始脊椎动物的大脑开始新增结构，同时也引入了优化神经连接网络的新机制。睡眠是一种相对古老的发明，通过分子和神经机制重新组织记忆。昼夜节律在植物和动物中都有，且不依赖于对睡眠的需要。然而，进化过程巧妙地将睡眠与昼夜节律联系起来，以有效地在探索状态（即用大脑学习新事物）和巩固状态（即睡眠）之间交替。昼夜周期与大约一百种已知的生理功能和参数相关联，这些参数在一天中协同变化（这个数字现在正在迅速增加，例如通过对基因激活的昼夜节律分析）。与睡眠密切相关的激素水平周期包括血清素、褪黑素、ACTH、皮质醇、乙酰胆碱、腺苷和生长激素。有一个我们无需复杂测量就能自行观察到的昼夜功能：体温的变化（参见《人类睡眠的双相性质》中的图表一天中的温度变化）。

我们一生中三分之一的时间都在睡觉，因此睡眠引起了神经生理学家的大量关注也就不足为奇了。鉴于大脑及其功能的巨大复杂性，曾有数百种理论试图解释睡眠的作用。直到最近，随着新研究技术的出现，我们才得以在大量细节中看到全貌。

睡眠理论

在过去的两个世纪里，人们提出了几十种睡眠理论。一些科学家认为我们睡觉是为了记忆。另一些人则认为我们睡觉是为了遗忘。还有一些人认为睡眠与记忆无关。也有来自哲学家、宗教人士、意识形态运动等的理论。例如，“睡眠能大幅提高积极性”就是一个非常模糊但实际上在很大程度上是正确的“理论”。

对于生物学家来说，确定一个理论有效性的最好基础是它的进化视角。主要问题是：睡眠到底承担了什么重要的功能，以至于需要关闭占我们生命的三分之一的认知功能！每个睡眠理论都必须通过这个基本的试金石。我们称之为关机测试。Allan Rechtschaffen说的最好：“如果睡眠不具备绝对重要的功能，那么它就是进化过程中犯下的最大错误”。关机测试是筛除看似可信的睡眠理论的最佳方式，不过，作为练习，你也可以检验哪些理论能解释这样一个事实：如果某天我们没有获得足够的睡眠，之后的某天我们就需要补回来。比如说，如果睡眠的作用是为了避免被捕食，那么我们就不会产生需要偿还的“避免捕食债务”。如果我们四处活动却幸免于捕食，那么我们在第二天晚上幸存下来的几率完全相同。