第 1 章

为什么要睡觉？

睡眠惊人的记忆力强化效果与未解之谜

睡眠是“生命筵席”上的一道“滋补品”。

——莎士比亚

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人为什么要睡觉？人脑中的何种物质和机制控制着我们的睡眠？

我们的睡意、清醒又来源于何处？这些问题看似简单，但人类目前所

掌握的脑科学和神经学知识，却无法给出准确答案。而高度发达的科

学与社会文明，也让越来越多置身其中的人被失眠困扰。

睡眠一直被看作被动的休息。根据目前的科学结论，人的意识产

生于大脑，而睡觉时人的意识就会消失。这说明人处于睡眠时大脑机

能会停止运转吗？我们在睡觉时，意识会陷入奇妙的“梦境”中，梦

究竟又有着怎样的作用呢？

我们究竟为何睡觉？如果连续工作不睡觉，人的生理与心理层面

都会出现问题，而睡过一觉后，出现的问题就会被修复，这是我们每

天都能体验到的感受。但睡眠时，大脑内部物质的变化却仍是个谜。

所以关于人为什么需要睡觉这个问题，科学家仍难以给出明确答案。

对于高等动物来说，睡眠是习以为常的普通事，但仔细想来，这

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件普通事中却充满了未知与神秘。如果问“人为什么要吃饭？”可能

很多人能够轻松地给出答案，对于“人为什么需要睡觉？”这个问题，

你会如何回答？是“为了休息”？那我们不睡觉仅仅躺着就不能休息

吗？这个看似简单却触及根本的问题，尚未有确切的答案。唯一可以

确定的就是“为了消除睡意”。

本书将揭秘谜一样的睡眠。我会以通俗易懂的语言讲解现阶段科

学家已经解开的“睡眠”和“清醒”系统。书中会有一部分假说，同

时还会运用最新科学知识尽可能回答关于这个朴素、本源的睡眠问题。

在详细讲解大脑机制之前，本章将先介绍睡眠带来的身心变化，

由此认识睡眠的重要性。

不睡觉会怎么样？

首先请大家想想人如果不睡觉会怎么样？

研究人员曾经以剥夺掉睡眠的求异法，探寻睡眠的功能。人不睡觉

后出现某些异常，由此就可以推断出睡眠的功能。这就是稍后将会介绍

的“断眠实验”。睡眠不足会导致身体异常，相信大家都有所体会吧。

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意志虽然能够控制睡眠，但效果有限。我们可以坚持 1 至 2 天不

睡觉，时间一长人就会屈从于睡意。正常情况下，人体很难实现“断

眠”。睡眠和吃饭一样都是人类为了生存必做的事情。

大部分人应该都有过因睡眠不足导致次日身体不适的经历。剥夺

睡眠后对人体最明显的表现就是注意力显著下降。人在熬夜一晚后的

注意力下降程度等同于大醉一场。虽然“开夜车”不会像酒驾一样被

罚款，但二者的危害程度相当。1986 年“挑战者”号航天飞机失事和

1989 年“埃克森·瓦尔迪兹”号油轮漏油事故，都是因为睡眠不足而

引发的悲剧。

此外，睡眠不足还会导致判断力下降。警察强行审问导致的冤案，

往往与犯罪嫌疑人睡眠不足有些关联。人一旦被剥夺睡眠，判断力就

会下降，也会为了睡觉说出所有事情。

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　　　　　 图 1-1　人或动物都无法战胜睡觉的欲望

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很多人认为：“睡眠等同于休息，不休息会导致身体不适。”这种观

点中睡觉只是一种被动的休息状态。但若果真如此，我们只要闭上眼，

应该就能得到与睡眠相同的效果，即使失眠、夜里多次醒来；极端地

说，即使完全不睡觉，只要闭上眼躺下来，效果应该和睡觉效果相同。

但实际并非如此。如果睡眠很浅，或者睡眠时间不足，就无法获得健

康睡眠所带来的效果。这是因为睡眠中人体的身心生理状态和清醒时

完全不同，而这种生理状态对于维持健康是不可或缺的。

睡眠可以让身体与大脑休息，还可以主动调整和修复大脑功能。

美国华盛顿大学霍尔兹曼研究小组对老鼠进行实验后发现，造成阿尔

茨海默病的蛋白质——β- 淀粉样蛋白会因长时间不睡觉聚积在负责大

脑记忆功能的海马体内。β- 淀粉样蛋白一般在人体清醒时聚积在大脑

内，睡觉时会减少。

甚至有研究人员指出，睡眠不足会大大增加患代谢综合征、心血

管疾病以及代谢异常等疾病的风险。美国哥伦比亚大学的研究小组

（2004 年）对 18000 名 32 岁至 59 岁的研究对象进行调查后发现，与日

平均睡眠 7 小时的人相比，睡眠时间为 6 小时的人肥胖率高 23%，睡

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眠时间 5 小时的高 50%，睡眠时间在 4 小时以下的要高 73%。从该项

研究我们可以得知，人体的体重和食欲虽受控制体内平衡的身体机制

影响，但睡眠对这些功能也发挥着重要作用。有研究报告指出，健康

的人如果睡眠不足还会出现血糖值紊乱。

动物实验证明了睡眠的必要性

由前述可知，睡眠不足危害甚大，那么完全不睡觉又会有什么危

害呢？为了调查睡眠的功能，科学家很早之前就开始在动物身上进行

“断眠实验”。从这些实验的结论可知，长时间不睡觉最终会导致动物

因疲劳诱发感染症或多器官功能不全综合征死亡。

20 世纪 80 年代，美国芝加哥大学的莱齐茨查芬研究小组观察老鼠

断眠后的变化发现，断眠 1 周左右老鼠并没有出现明显的变化，但到

了第 2 周，老鼠开始脱毛，皮肤出现溃疡症状，运动能力下降，体温

调节机制紊乱导致体温下降，老鼠蜷缩在笼中一角以维持体温。此外，

老鼠进食量虽然增加但体重却不断减少。通过这个实验科学家推测，

不睡觉会导致身体的体温和体重调节机制出现异常。也就是说，断眠

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会严重影响下丘脑维持体内平衡的功能。不论你一动不动地休息多久，

只要未入睡身体机能就绝对不可能恢复。上述实验中的老鼠在进行断

眠实验的第 3 至 4 周因为感染症相继死亡，死因为体内的寄居菌感染

诱发了败血症（血液中的致病菌生长繁殖后引发的急性全身性感染）。

这种自身没有致病性的微生物引发的感染叫作免疫缺陷性感染，一般

在身体免疫功能严重受损时发病。实验中的老鼠因为断眠而出现了免

疫功能失调症状，由此可见不睡觉会严重影响免疫系统。

了解这个实验后，或许很多平日因为工作学习繁忙而睡眠不足的

读者会产生不安。大家可以放心，老鼠身上出现的症状只有在长时间

断眠后才会出现。人类即使想长时间不睡觉，自己也会在身体发出严

重警告之前睡着，所以人类不会因睡眠不足死亡（但是致死性家族性

失眠症患者的脑部会聚积朊蛋白，丘脑区遭到破坏后会导致重症失眠

或其他神经系统疾病，最终会导致死亡）。上述实验中，若在老鼠濒临

死亡之前让它们睡觉，这些症状也会完全恢复。另外，虽然人体不能

完全不睡觉，但是大脑和身体对不睡觉会有容忍度和灵活性，所以睡

眠不足可以偶尔为之。

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最长的无眠纪录

前文中的实验对象都是动物，如果人类长时间不睡觉会有怎样的

反应呢？美国的加德诺是不借助咖啡因等兴奋剂的最长时间不睡觉纪

录保持者。1964 年，17 岁的高中生加德诺利用圣诞节假期挑战“最长

时间无眠纪录”。挑战结果是他打破了之前由汤姆·拉姆兹保持的 260

小时不睡觉的纪录，创造了 264 小时（11 天）的新纪录。在这项挑战

的后半程中，美国斯坦福大学著名的睡眠专家威廉·德门特一直进行

详细观察，这也使这项挑战具有更大意义。虽然在这之后有很多人声

称自己打破了该项纪录，但是很难验证这种挑战是否有效，而且，加

德诺的不睡觉挑战中有著名睡眠专家的参与，至今仍可以为睡眠研究

提供重要数据。

加德诺在 1964 年 12 月 28 日早上 6 点醒后，在之后的 11 天里没有

睡过一觉。断眠后的第 2 天他开始出现易怒、身体不适、记忆障碍等

症状。此外他的注意力开始不集中，看电视时无法集中精神。到第 4

天他开始出现幻觉和强烈的疲惫感。到第 7 天他的身体开始发抖，语

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言出现障碍。但是这些症状都没有睡眠专家预想的严重。很多专家根

据老鼠断眠实验结果曾发出警告：长时间不睡觉会导致精神异常，或者

严重的身体不适。11 天的断眠结束后，加德诺终于可以睡觉了，他睡

了 15 个小时。之后他清醒 23 个小时后又睡了 10 个半小时。1 个星期后

他回归到了正常的生活轨道上，身体没有出现后遗症。虽然断眠实验

使身体发生多种不适，但通过睡眠，这些不适都消失了。由此我们知

道睡眠十分重要，且它有很大的灵活性。不过还是提醒大家不是所有

人都能够随意挑战断眠，加德诺只是为数不多的例外。

再介绍一名无眠纪录的挑战者。1959 年，美国电台 DJ 彼得·特里

普连续 9 天不睡觉广播节目。他参加的是一项为小儿麻痹症患者募集

资金的不睡觉马拉松挑战赛。到了第 3 天时，他就出现了妄想和幻觉，

开始胡言乱语。随着不眠时间的增加，妄想和幻觉的症状越来越明显，

这种症状已经是精神疾病的表现。由此可见，长时间不睡觉会导致精

神紊乱。

加德诺和彼得的例子有些极端，普通人在极度睡眠不足情况下，

会出现短暂睡眠的状态，即微睡眠。微睡眠指的是仅出现数秒，甚至

一瞬间的睡眠状态。大家应该都有过通宵学习或工作后第二天一瞬间

睡着的经历，这就是微睡眠。有研究者认为，历时 11 天不睡觉而没有

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对大脑造成伤害的原因就是微睡眠保障了大脑功能。

非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠

“睡眠”实际包括了“非快速眼动睡眠”（non-REM）和“快速眼

动睡眠”（REM）两种截然不同的睡眠状态。有人将非快速眼动睡眠称

为深睡眠，将快速眼动睡眠称为浅睡眠，不过这种简单的划分也有不

妥之处。从生理学角度看，大脑和身体状态在快速眼动睡眠和非快速

眼动睡眠中是截然不同。两者的差异程度可以类比清醒和非快速眼动

睡眠的区别，甚至有更大差异。快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠这两

个概念在本书后文中将会频繁出现，在此，笔者将先简单说明两者的

差异。

人的睡眠始于非快速眼动睡眠（图 1-2）。非快速眼动睡眠期大脑

皮层的神经元（专栏 1）活跃程度下降并趋向同步，随着睡眠深入，神

经元的放电频率也会逐渐同步，此时大脑进入真正的睡眠阶段。

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图 1-2　 健康成人的睡眠阶段变化图。该图表示一个夜晚的睡眠变化。

横轴表示时间，纵轴表示睡眠阶段

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但是一段时间后（60~90 分钟），大脑会再度活跃。此时就是快速

眼动睡眠期。在该阶段，大脑的活跃程度等同甚至高于清醒状态。但

由于此时人体感觉系统和运动系统被阻断，所以身体仍处于睡眠状态。

正常情况下本应经过感觉系统传递至大脑的信息，转而通过信息中转

站——丘脑传递。而快速眼动睡眠期，丘脑区的信息传达被阻断。相

反，由大脑通过运动系统传递给全身肌肉的信息，则在脊髓部分被阻

断。也就是说，在快速眼动睡眠期，输入至大脑的信息（感觉）和由

大脑输出的信息（运动），都在连接部分被阻断了，可以说处在“脱

机”状态。

信息的输入和输出被阻断，源于大脑的功能机制。快速眼动睡眠

时，大脑皮层的活跃度高于清醒状态，这种情况下若不将大脑和外

界的联系切断，身体各项机能会失控，人有可能在睡觉过程中动起

来。研究者在实验中强行叫醒处在快速眼动睡眠期的实验对象时，

几乎所有人都说“刚刚在做梦”。做梦是快速眼动睡眠期大脑运动活跃

的表现。

睡觉期间的大脑，会呈现截然不同的两种状态（非快速眼动睡眠

期和快速眼动睡眠期），并且这两个状态会呈现有规律的重复。

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为什么需要快速眼动睡眠期？

人的大脑为何要在睡眠期间重复如此复杂的程序，产生快速眼动

睡眠期？为了解答这个问题，研究人员尝试在实验中选择性地去除快速

眼动睡眠。实际上只去除快速眼动睡眠期非常困难。快速眼动睡眠期

通常出现在非快速眼动睡眠期之后，要想只去除快速眼动睡眠期，必

须使用多导睡眠监测设备始终监测睡眠情况，一旦进入快速眼动睡眠期

就立刻强行叫醒实验体，但是多次重复后，动物进入快速眼动睡眠期前

的时间（快速眼动睡眠潜伏期）会慢慢变短。不久之后就会出现入睡后

立即进入快速眼动睡眠期的情况，这就如同完全去除了睡眠本身。

前文介绍的电台 DJ 彼得结束断眠重新睡觉后，比正常情况下更快进

入快速眼动睡眠期，而且这一时期持续时间很长。由此可见，人体不仅

可以自动平衡睡眠，还能平衡快速眼动睡眠期，也就是说，用下次睡眠

补充之前快速眼动睡眠的不足。从这个结论我们可以推测快速眼动睡眠

具有异于非快速眼动睡眠的功能。断眠实验后的补充睡眠中，“深睡眠”

无疑对弥补睡眠更加有效，如果快速眼动睡眠真的是“浅睡眠”的话，

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那么补充睡眠中快速眼动睡眠时间应该变短，但实际却正好相反。

那么人究竟为何需要快速眼动睡眠？梦发生在快速眼动睡眠期，

所以之前研究人员一直认为快速眼动睡眠应该和人脑记忆有关。但是

最近的研究发现，人脑记忆的稳定和整理功能其实和非快速眼动睡眠

密切相关，这让快速眼动睡眠的功能更加神秘。

快速眼动睡眠和不可思议的梦境

德国诗人海塞曾经说过：“不论你的梦境多么遥远，只要坚定信念就

一定可以到达梦想的彼岸。”这句话意在鼓励年轻人胸怀梦想，不断努力。

“梦”经常被赋予“希望”或“愿望”的意思，或许是因为人们的愿望

多会出现在梦中吧。但实际上，梦的内容更多的是“恐惧”或“不安”。

梦多出现在快速眼动睡眠期，不过较浅的非快速眼动睡眠时也会

做梦。快速眼动睡眠期的梦境很奇妙，多是伴有各种情感的故事。而

与此相对的非快速眼动睡眠时的梦境内容则要简单得多。

快速眼动睡眠期的梦多是各种不可思议或者异想天开的内容，往

往不合科学和逻辑，如被人追赶、实验失败、喜爱的物品损坏等，常

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伴有不安、焦虑、恐惧等感情。美国哈佛大学的艾伦·霍布森记录自

己的梦境后总结发现，梦境中的故事除了会有强烈的情感波动（恐惧

或喜悦等）、不合逻辑的故事外，还经常会出现剧烈运动。他在梦境中

经常做各种运动，这是因为快速眼动睡眠时与脑干相关的区域活跃。

这与我们之后会介绍的运动学习，即程序性记忆（第 23 页，表 1-1）

的加强可能有某种关联。

梦境中出现的奇异故事或强烈的感情波动（快乐、恐惧、不安），

使得一些人认为梦具有超自然能力，能够“预见未来”或者“有某种

暗示作用”。也有人受弗洛伊德的“梦境是被压抑的欲求体现”的理论

影响，试图分析梦境中的故事。但是作为神经学研究人员，我们认为

梦是快速眼动睡眠期间大脑活动而产生的幻觉，可以解释为快速眼动

睡眠期间大脑为了维持自身机能的活动，在该期间产生的“声响”就

是梦。确实我们的不安情绪经常会以梦的形式呈现，但梦境并不意味

未来。在梦境中出现的都是我们过去获得的记忆片段。神经学和生理

学研究人员更关心的是梦境从何产生与做梦时的大脑机制。通过不安

等情绪上的诱发因素，各种记忆都会在梦境中被激发出来。不过，对

于神经学研究人员来说研究梦境中的故事没有太大意义，所以本书稍

后介绍诱发梦境的大脑机制时，并不会涉及梦境的心理学解释。

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图 1-3　 以科学方法解析梦境的精神分析

学家弗洛伊德 

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“挑战者”号的悲剧源于睡眠不足

很多人在临考试之前都会这样想：“如果不用睡觉该有多好。1 天

可以多出 7 个小时呢。”睡眠确实会给人一种消极被动的负面印象——

夜间不需要活动，睡觉就是让疲惫的身体休息，睡觉的时间成为一种

浪费。也有人非常自律，坚决抵制睡眠的诱惑。拿破仑就曾说过“睡 3

个小时的人勤奋，睡 4 个小时的人普通，睡 5 个小时的人懒惰”。拿破

仑显然认为睡眠就是浪费时间。同样，发明大王爱迪生也以自己的短

睡眠而自豪，他曾对他的下属说睡觉就是浪费时间。

但另一方面，爱因斯坦却是长时间睡眠的代表，据说他一天要睡

10 个小时以上。我们当然不能认为在理论物理学方面做出卓越成就的

爱因斯坦浪费了时间。通过前面的讲解想必大家都已经了解到睡眠是

人体身心必需的生理机能。1986 年，“挑战者”号航天飞机发射后仅

73 秒就发生爆炸，酿成惨剧。造成这起事故的原因是人为失误——

睡眠不足。美国国家宇航局的精英们为了宇宙飞船的发射殚精竭虑，

但终究败在了睡眠不足上。莎士比亚非常重视睡眠，他曾在《麦克

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白》中写道：“睡眠是这个世界最好的滋养（Sleep, a chief nourisher in

life’s feast）”。这句话完美地表现出睡眠对身心的积极作用。实际上，

这个世界上恐怕没有什么比睡眠更“治愈”了吧。

睡好了游戏就能玩得好！

前文述说了不睡觉的危害，现在让我们来探究睡觉带给我们的

益处。

有人主张考前通宵复习，以避免睡觉后会忘掉记住的东西。很明

显这是错误的，很早之前就有研究证实睡眠可以强化记忆。

“醒着”或“睡着”对保持记忆有怎样的影响？ 1924 年，詹金斯

和达伦巴克（Jenkins and Dallenbach）就这个问题发表了重要论文，

这也是揭示睡眠对学习的意义的最初研究成果。

他们以健康成人为实验对象，在上午 10 点让实验对象记住 10 个由

希腊字母组成的无意义的单词。之后的 1~8 个小时内，将这些实验对象

分成清醒组和睡眠组，并让他们分别回忆记住的单词。结果显示，睡

过觉的实验对象与一直醒着的实验对象相比，忘记的单词少得多。

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实验证明睡觉更有益于维持记忆，这个结果具有划时代的意义。

但是这两位研究人员没有对实验结果进行进一步的研究。他们认为人

在睡眠期受到的刺激少于清醒期，记忆受到的干涉少，所以不容易遗

忘事情。这种解释被称作“干涉抑制说”。

但是近年来的研究显示，睡眠不仅可以维持记忆，还能强化记忆。

睡眠与记忆的强化和稳定密切相关，这点“干扰抑制说”无法解释。

最早提出这一理论的是古罗马思想家——昆体良。他在 2000 多年

前就有过以下论断：“头天无从下手事情到了第二天能轻松解决。虽然

很多人认为睡眠会导致遗忘，但其实正是睡眠强化了记忆。”大家应该

有过这样的体会：在从事某项体育运动或者玩乐器初始怎么都不得要

领，但过了 2~3 天后水平却突然提高，但这 2~3 天中并没有练习，为

什么水平会突然提高呢？这与睡眠有着密切关系。

有很多实验论证过睡眠和记忆的关系。例如用显示器播放多角形

的实验。实验对象用笔在触摸屏上画出多角形，显示器上便会显示实

验对象画出的形状，实验的目标是通过该实验装置让实验对象一笔画

出多角形。要达到这个目标需要注意笔在触摸屏上的笔画，或者需要

将多角形旋转 90 度。最初实验对象都很难准确做到这一点，但是反复

练习后都能做到。这和我们玩电子游戏一样，随着水平不断提高，所

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花时间也会越来越短。在进行这个“旋转图形描画实验”后，研究人

员让一部分实验对象睡觉，另一部分实验对象则继续保持清醒状态。

睡觉的实验对象醒后，再让他们做这个练习，可以发现他们的描画时

间大大缩减，而保持清醒状态的实验对象成绩则没有提升（图 1-4）。

这个实验中引人注意的一点是，睡眠不是“维持”实验对象的技

能水平，而是明显“提升”了水平。类似的实验还有很多，例如按相

同时间间隔在显示器上播放希腊字母，有时会在显示器各处随意附带

播放没有意义的图形。研究人员要求实验对象只在某个特定图形出现

时按动按钮，研究人员评判按下按钮的反应时间和正确率。

这些实验中所有的实验对象在最初阶段的水平都不高，但之后就

逐渐提升。若在实验过程中有过睡眠，那么期间即使没有过练习，水

平也会迅速提升。“干扰抑制说”无法解释这一现象。可见睡眠可以明

显提高相关能力的水平。

睡眠对增强“程序记忆”的显著效果

记忆可以分为几类（表 1-1）。

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表 1-1　记忆分类

图 1-4　 重复练习“旋转图形描画实验”后实验对象的水平都得到

提升。睡觉后的实验对象水平提高更多

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我们可以首先将记忆分为“陈述性记忆”（又称宣告记忆）和“非

陈述性记忆”。陈述性记忆是指可以用语言说明的记忆，受颞叶的海马

体影响。

陈述性记忆还可以细分为“情境性记忆”和“语义性记忆”。情境

性记忆指的是像日记式的个人生活经验记忆。例如“上周四，我在涩

谷见到了朋友景子”就属于情境性记忆。情境性记忆中与空间有关的

被称为“空间记忆”。比如我们都能记得停车场里自己车的位置，这就

是空间记忆。与情境性记忆对应的语义性记忆指的是个体对周围一切

事物的认知。例如“涩谷”的位置和名字，朋友“景子”的名字等。

与“陈述性记忆”对应的“非陈述性记忆”中包括“程序性记忆”

和“情绪记忆”。程序性记忆是无法用语言表现出来的，与技巧或技能

相关的记忆。比如演奏乐器、体育运动、电子游戏等都属于此类记忆，

这些活动不需要思考，重复练习就能提高水平。

实验中经常测试的就是“非陈述性记忆”中的“程序性记忆”。陈

述性记忆需要大脑意识作用，会受情绪和集中力的影响，而且个体差

异大，对其很难做出正确判断。特别是对于一些实验结果受实验对象

集中力影响的实验，多不会采用陈述性记忆测试。前文所说的“旋转

图形描画实验”和电子游戏实验都是测试程序性记忆的实验。

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对程序性记忆起主要作用的是大脑皮层、大脑基底核以及小脑。

前述实验也可以证实，睡眠对程序性记忆有非常重要的作用。睡眠强

化的不是早期记忆，而是近期的新记忆。陈述性记忆和非陈述性记忆

的形成机制差别很大，所以在讲解睡眠和记忆的关系时不应将二者混

为一谈。不过在詹金斯和达伦巴希的报告中也指出，虽然陈述性记忆

没有程序性记忆牢固，但是其对睡眠的强化作用毋庸置疑。

美国哈佛大学的斯蒂克戈尔德等人的报告称，睡眠可以提高智力

测试的成绩。可见睡眠不仅可以强化记忆，还可以提升智力和认知能

力。德国吕贝克大学的博伦研究小组最近的实验结果显示，让实验对

象在学习过程中闻特定的香味（比如玫瑰的香味），再让其在非快速眼

动睡眠期也闻这种香味，那么其学习效率就会加强，而且此时的海马

体活跃度加强。所以，若在睡眠中再现学习时的感觉可以提高“睡眠

中的记忆强化”效果。

由此可以推断睡眠可以稳定、强化多种记忆。我们清醒时会经历

各种事情，并从中学习到很多知识，而这些知识会在睡眠中得到强化。

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快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠的不同作用

睡眠可以分为快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠，那么强化记忆的

到底是哪种睡眠呢？

快速眼动睡眠期间大脑仍然高速运转，并且会做梦。梦是由记忆

片段连接构成的，在快速眼动睡眠期间记忆会被重新编辑。这一点已

经在某种程度上得到实验的证明。例如让老鼠学习某种技能后，会发现

其快速眼动睡眠时间随学习量的增加而增加，而且如果去掉快速眼动睡

眠，其学习效果就会下降。可推断快速眼动睡眠对记忆和学习有着密切

关联。通过 PET（正电子发射计算机断层扫描）图像分析技术可以观察

到，快速眼动睡眠期时与“陈述性记忆”相关的海马体活跃度提高。

近年来也有研究表明非快速眼动睡眠，特别是深度非快速眼动睡

眠对强化记忆有着重要作用。深度非快速眼动睡眠中，大脑皮层中的

大型神经元——锥体细胞的放电频率（专栏 2）逐渐同步。此时神经元

停止了清醒时和快速眼动睡眠时的无规律活动，开始安静地同步活动

（图 1-5）。锥体细胞的同步放电对维护神经元、建立细胞间新的连接至

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大脑皮层的锥体细胞接受数量众多的突触传递。若投射纤维不规则放电，锥体细胞的

反应不同步，由电极检测出的电活动的总和呈小幅度。（上）如果传递数相同的情况下，锥

体细胞在短时间能够同步，那么脑波振幅总和会大幅增大（下）

图 1-5　不规则放电（上）和同步放电（下）

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关重要。大脑处于活动状态时，难以在细胞间建立新的连接。而睡眠

中就可以创造出有利于建立新连接的环境。这和店面装修时需要停业

是同样道理。对动物的实验结果也相同，剥夺动物的睡眠后，作为记

忆基础的“长时程增强作用”的效果显著减弱。

大脑皮层中每个神经元都会接受成千上万个信息；也就是说，每个

神经元都要从其他神经元接受到数量众多的突触。每个突触连接的强

度（突触效率）没有规律且时刻变化。新的突触建立后，旧的突触就

会消失，这些神奇的变化与大脑记忆、学习密切相关。我们可以理解

为信息传输的线路不断更换。这与对维修电力设备时不能开着电源道

理相同。如果在进行大规模线路更换时，在设备的运行时拔出或插入

线路可能就会损害设备，所以需要让设备进入睡眠模式。

综合以上内容我们可以得知，睡眠不仅可以维持身体生理平衡，

还能维持精神状态，甚至还能加强记忆。睡眠对于人类的重要性不仅

体现在不睡觉会扰乱身心平衡，还体现在睡眠可以提高身体机能上。

但是上述内容还不能完全回答“为什么要睡觉”这个问题。睡眠

中大脑通过怎样的活动实现上述功能？而且为了推进这些过程中为何

需要睡眠？为了找到这些问题的答案，我们将在下一章节中探寻睡眠

的真正面目。

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专栏 1　神经元（神经细胞）

负责传递和处理信息的细胞，大脑功能就是由神经元支撑着。人脑中

约有 1000 亿个神经元。每个神经元中含有接收信息的树突、发送信息的

轴突，完全具备了信息处理设备的特征。树突从细胞体中延伸并分支，轴

突离开细胞体时通常只有一根，与其他神经元的树突和细胞体连接。

人脑中构造最精密的部分是大脑皮层。大脑皮层有 6 层，拥有 140 亿

个神经元。每个神经元通过突触接收来自其他神经元成千上万个信息。每

个突触像微处理器一样变化着传递效率，而且突触自身的构造和数量也时

刻变化。由此我们可以想象大脑拥有多么强大的演算能力。

这个精密的结构如果不停运转就会出现问题，所以我们需要每天睡觉

来保障它的正常运行。

长时程增强作用

长时程增强作用是指由突触连接的两个神经元中，信息传输的一方神

经元受到高频度刺激后，突触连接就会加强的现象；即经过多次刺激后，

神经元间突触的信息传输效率增强。关于长时程增强作用的研究离不开与

学习和记忆密切相关的大脑海马体。长时程增强作用被认为是记忆力的运

行机制之一。

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专栏图 1-1　神经元