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目录

致谢  vii

1.为什么睡觉?

2.我们如何知道睡眠对大脑是重要的?

3.构建大脑的积木

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4.大脑如何控制睡眠?

5.睡眠时的精神大扫除

6.睡眠中记忆如何“重播”?为何“重播”?

7.梦是什么?梦对记忆意味着什么?

8.睡眠,语义和思想

9.情绪记忆和睡眠

10.睡眠能消除危险的情绪吗?

11. 睡得好的人和睡得差的人

12.从睡眠中获取*的益处

13.小结:如何获得你需要的睡眠

注释

索引

1.为什么睡觉?

阿米巴虫会睡觉吗?它们肯定会在某些时候蜷缩起来,进入不活跃的状态,但这个问题的确切答案取决于你如何定义睡眠——而睡眠的定义不止一个。

如果采用极简主义的标准,你可以认为睡眠是指生物体进入不活跃的状态;如果在此时受到戳刺或是惊扰,它的反应没有平时那么激烈,但如果有危险逼近,它能够从这种状态中醒来。这种不活跃的状态似乎是有目的的,因为在睡眠受到干扰后,动物总会试图弥补(我们称之为反弹式睡眠)。根据这一松散的定义,阿米巴虫的确会睡觉。它们停止移动,蜷缩起来,哪怕被戳也毫无反应。这一状态会持续几个小时,通常是在夜间;如果老是被戳,休息受到干扰,它们也会出现反弹反应。昆虫、鱼类和两栖动物也会睡觉。事实上,动物王国的所有成员都会时不时地打个盹。对于黄蜂和其他有触须的昆虫来说,睡眠状态尤其明显,因为触须会弯曲下垂,这表明它们对环境的警觉性降低了。

那么,睡眠只是动物在无所事事的时候进行的一种活动吗?事实正好相反:睡觉常常是一件危险的事情。大部分动物生活在充满掠食者的环境中,一旦失去对危险的警觉性,它们很容易遭到攻击。要是没能发现鬼鬼祟祟靠近的掠食者,动物很容易沦为别人的盘中餐。我们这里说的不光是老鼠、长尾小鹦鹉或是蝌蚪之类脆弱的小动物,大型动物同样面临危险。比如说,躺着打盹的长颈鹿需要大约15秒钟才能站起来,要是这时候附近正好有只饥饿的狮子,那它就太不走运了(或许正是出于这个原因,长颈鹿大部分时间都站着打盹或是靠在树上小憩;不过每天晚上,它们还是需要躺下来一小会儿,享受一点高质量的睡眠)。1既然睡眠这么危险,而动物(例如长颈鹿)不惜以身犯险,这说明睡眠一定很重要。某些生活在野外开放水域里的动物(例如鹦鹉鱼)想出了一些聪明的法子,尽量减少午睡的风险。鹦鹉鱼会在自己体外形成一层粘滑恶臭的覆膜,以此吓退垂涎它的掠食者。宽吻海豚、鸭子和很多鸟类则创造了两个大脑半球轮流休息的睡眠方式,这种状态下它们的大脑活动模式表明,同一时间段进入睡眠的只有一个大脑半球,另一个半球则保持清醒,控制着一只眼睛睁开以观察有无危险,同时协调一些基本的运动,例如游泳或者拍打一只鳍足来保持漂浮。2两个半球轮流休息的睡眠方式带来了一个关于意识的有趣问题:如果只有一个大脑半球处于活跃状态,那么这只动物真的醒着(或者说有意识)吗?

睡眠的功能

那么,睡眠的目的到底是什么?这样消耗大量时间又危险的行为在动物界如此普遍,那么,它必然有某种重要的功能。在睡眠研究的历史上,阿兰.莱齐茨查芬(Alan Rechtschaffen)扮演着重要角色,他曾经表示,“如果睡眠不提供某种生死攸关的功能,那它就是演化过程中*的错误。”3在这一论断的提示下,科学家们合情合理地达成了共识:睡眠必然很重要。但是,睡眠为什么重要呢?这个问题的答案就五花八门了。一种流行的观点是,睡眠是动物节约能量的一种方式。归根结底,动物睡觉时不怎么动弹(海豚等两个大脑半球轮流睡眠的动物除外),那么这种不活跃的状态必然会节省一些能量。这个假说很有蛊惑性。比如说,我们知道,为了节省能量,很多动物会冬眠;而且从表面上看,冬眠和睡眠似乎有许多共性——但是,冬眠通常会持续好几个月,而且冬眠时动物体温会大幅降低(有时候仅比冰点高出几度),远低于睡眠时的水平。事实上,许多动物冬眠期间体温会短暂地升高,以便获得足够的睡眠。这意味着它们投入了部分能量来获取睡眠——所以,睡眠的目的不可能是单纯地节省能量。

要研究睡眠为什么那么重要,还有一条路,那就是观察睡眠不足会引发什么后果。我们对睡眠不足的研究十分深入——在许多针对老鼠的残忍实验中,我们剥夺老鼠的睡眠甚至到了致命的程度;而以人类为标本的实验则小心得多,通过这些谨慎的实验,我们仔细分析了睡眠不足状态下人类的大脑、激素水平、注意力、记忆力和决策力。

在一项经典的实验中,我们在一片水池里放了一个倒扣的花盆,然后把老鼠放在花盆顶上。花盆的顶高于水面,但面积很小,一旦老鼠的肌*放松下来,它就会掉进水里(然后变得湿淋淋的!)(图1)。有一个睡眠阶段(REM阶段,或者说眼快动睡眠)的标志是身体肌*彻底松弛,所以这一实验确保了老鼠每次进入REM阶段就会湿淋淋地醒来。享受这种待遇的老鼠很快就失去了对体温的控制能力,体重减轻,皮肤出现损伤;几周内,它们全死光了。这一实验表明,睡眠对于体温调节和整体健康(例,缺乏睡眠*终导致死亡)十分重要;不过实验结论也饱受非议,因为老鼠在实验中承受着巨大的压力。4正如你能想象到的,某些批评只是抨击实验过程的残忍,显然在当代,这样的实验难以被道德委员会接受;而某些批评则有其科学意义。仔细思考一下这项实验,你很快就会意识到,这些不幸的小动物死于非命的原因其实并不那么明确。真的是因为睡眠不足?还是因为环境带来的巨大压力引发了健康问题?后续的小鼠实验试图回答这个问题,但目前还未得出能让怀疑论者满足的答案。

在睡眠的秘密世界,神经科学家佩内洛普·A.刘易斯探索了大脑在夜间的活动,以了解睡眠的真正益处。她展示了当我们的身体休息时,大脑如何演练它在白天接收到的任务,重现创伤以平息它们,并与久远的记忆建立联系。通过了解夜间大脑在我们白天的生活中扮演的角色,我们可以改善两者之间的关系,甚至可以激发创造力,变得更聪明。这是对神经科学*令人惊讶的身体结构的迷人探索,显示了科学如何能够利用睡眠的力量来改善学习、健康等。

……

佩内洛普.A.刘易斯,英国神经科学家,曼彻斯特大学生物医学健康系教授、博士生导师。主要研究领域为大脑可塑性,专注于大脑初步学习后发生的行为和神经活动的变化,在脑神经科学及睡眠研究方向有独到见解。

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