人為什麼要睡覺?這個問題沒有確切答案

類別: 新奇

很難說清楚人為什麼要睡覺,一部分原因是睡眠帶來的諸多好處中,我們根本無法區分哪一個才是最重要的。

有一些東西是我們著實離不了的。氧氣是其一。然後是食物和水。再就是睡眠:強行讓一隻動物保持清醒太長時間會要了它的命。人類也是如此。

這個事實僅僅告訴我們,睡覺是一件非做不可的要緊事。至於為什麼要緊,幾十年來的大量科研工作仍然沒有給出確切的答案。

研究者們發現,睡眠之於人類的益處是多方面的:它能幫助我們提高記憶,讓我們的社會和情感生活不偏不倚。不過我們還是不知道睡眠是如何、為何以及何時演化出來的。

人為什麼要睡覺?這個問題沒有確切答案
一隻白犀牛(Ceratotherium simum)在打盹

乍看起來,動物們委實不應該睡覺。因為失去意識是毫無意義的,更何況一睡就是好幾個小時。“無意識對於生存的代價是極為慘重的,”伯克利加利福尼亞大學的Matthew Walker說。

睡著的動物顯然更容易被醒著的動物抓住和吃掉

睡眠是如此重要,以至於連被天敵趁虛而入的危險都可以罔顧。

因此,我們可以果斷地將簡單認為人們之所以睡覺只是因為閒得慌的理論排除掉了。

這一理論被稱為懶惰睡眠理論。動物們吃飽喝足,既無性命之虞,又懶得再來一發,與其撐著兩眼思考人生,還不如好好睡個覺。

這是一個不錯的想法,但是想想,睡著的動物顯然更容易被醒著的動物抓住和吃掉。這一理論“零意義”,Walker說。

我們不妨把另一個理論也從單子上劃掉。

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保持清醒能讓你遠離危險

有些研究者提出,睡眠是節省你寶貴的能量的好法子,能讓哺乳動物的身體核心溫度在睡眠的某些階段有所下降。

蒼蠅需不需要睡覺?蚯蚓呢?

不過,Walker和其他許多研究者並不認同這一觀點。下面這些數字再清楚不過了,睡眠並不能達到這一目的。

睡眠,而不是隨便躺在沙發上,所能節省的能量,大概也就相當於一片黑麵包,他說,失去意識根本就不值得去節省120卡。

這些理論都不對的話,那麼睡眠究竟是為了什麼?在我們認真回答這個問題之前,搞清一些基礎的東西是很有幫助的:哪些動物需要睡覺?

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果蠅(Drosophila melanogaster)看上去睡著了

毫無疑問,人類需要睡覺。大多數人都知道,貓狗也睡覺。

但是我們很難查驗清楚金魚什麼時候睡覺,或者到底睡不睡覺。這個問題問到更小的動物或其遠親身上,答案就更加不確定了。蒼蠅睡不睡覺?蚯蚓睡不睡覺?

睡眠看來是動物的普遍特徵

我們在定義睡眠的行為特徵上有一致的認同,這些特徵能幫助判別我們那些低等動物究竟是不是在睡覺,愛荷華州埃文斯頓西北大學的Ravi Allada說。
這些特徵分為三個要素。首先,睡著的動物一聲不吭,紋絲不動:睡著的時候肌肉的活動量相當小。

其次,睡眠使動物變得反應遲緩。打個比方,如果你在一頭睡著的動物旁邊調最大音量來一首月亮之上,你會發現相比清醒的時候,它要進到第二遍副歌才會起身抽你。

最後,我們能分辨出睡眠的狀態是因為睡眠使動物不至於太疲勞。如果你讓一隻動物整夜整宿不睡覺,那它在第二天睡眠的時間比平常要長,有時候人們管這個叫“睡眠反彈”。

根據這些特徵,即使是果蠅或是微小的線蟲等低等動物,我們也能分辨得出它們是不是在睡覺。“現在有很多關於這一系統模型的出版物,”Allada說。

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即使是秀麗隱杆線蟲也會有類似睡眠的行為

“我相信依據這些行為特徵,分辨動物是不是在睡覺是十分靠譜的,而且也能將睡眠和小憩區分開來,”法國里昂神經科學研究中心的Paul-Antoine Libourel說。

按照Libourel所說,睡眠看來是動物的普遍特徵。“這表明睡眠是物種生存的基礎。自然選擇並沒有把它淘汰掉。”

鳥類,和哺乳動物一樣,也會有快速眼動睡眠

實際情況恰恰相反:睡眠不但沒有被淘汰,反而演化出一些新的分期和一些新功能。在遠古的某個時期,最廣為人知的睡眠分期出現了:快速眼動睡眠(REM)。

“REM是後來者,非REM是睡眠的初始形式。”Walker說。

有關REM的起因深深地困擾著Libourel等研究者。

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褐鵜鶘(Pelecanus occidentalis)正要進入夢鄉

我們知道人類會有快速眼動睡眠。無疑其他哺乳動物也一樣,即使是非常“原始”的卵生哺乳動物鴨嘴獸也是如此。於是我們有理由相信,2.2億年前,地球上第一批哺乳動物就存在快速眼動睡眠。

碰巧,恐龍在這一時期也出現在了地球上。它們大多數在6 500萬年前遭到了滅絕,但是有一個恐龍的分支現在還活著:我們稱之為鳥類。而鳥類,和哺乳動物一樣,也會有快速眼動睡眠。

原始哺乳動物開始在白天呼呼大睡

有可能REM出現在哺乳動物的遠祖以及類鳥恐龍中,Libourel說,抑或單獨起源於這兩個物種。先不管它起源自哪裡,我們的問題是,為什麼會出現REM?

有些研究者認為,REM並沒有什麼作用。而快速眼動睡眠只不過是其他演化的副產物。比如,據西班牙馬略卡島巴利阿里群島大學的Ruben Rial所說,或許重點是哺乳動物和鳥類都是溫血動物。

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快速眼動睡眠看似有著重要的作用

Rail和他的同事提出,溫血動物的出現引發了複雜的因果鏈。最終使得原始哺乳動物適應了黑夜——完全不像它們的爬行類祖先只在白天活動。

原始哺乳動物開始在白天呼呼大睡,它們把自己藏在黑黢黢的地洞裡,這樣既能保護自己不被掠食者攻擊,又能避免強烈的太陽光灼傷雙眼,使得敏感的夜視能力大打折扣。

我們的大腦在REM睡眠時非常活躍

“不管怎樣,它們將大部分控制這一古老行為輸出的神經元活動機制保留了下來,”Rail說。

爬行動物每天會經歷兩個主要的行為階段:一動不動在太陽下給身體回暖的被動期;以及覓食、逃脫天敵、求偶、繁殖的活躍期。

Rail說,在原始哺乳動物的大腦中,一些較為“初級”的區域仍然遵循著這些古老的活動模式,與此同時,一些“高階”區域則確保任何類爬行動物的腦力活動不會被轉換成實際行為。

這表明我們可以將非REM睡眠視作爬行動物晒太陽的繼承形式,而將REM睡眠看作爬行動物日間活動的繼承形式。“只不過,這個活動被封閉在一個無法動彈的身體裡,”他說,“這就是REM與做夢的起源。”

這或許聽起來像是天方夜譚,無從證明,但是一些已知事實倒可以佐證這一觀點。

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睡夢中我們的腦電波在發生變化

比如,一個有力的證明是,最早的哺乳動物都是夜行性的——而夜行性也制約了其活動方式。

我們也知道自己的大腦在REM睡眠時非常活躍:事實上,活躍得像是完全清醒時的爬行動物的大腦。因此,REM睡眠有時候也被稱為“動態睡眠”或者“異相睡眠”。

睡眠——尤其是REM睡眠——在大腦中起到調整情緒的作用

即便如此,有些研究者還是不認同REM純粹是進化變化的副產物這一觀點。

Walker舉了一個例子來證明REM睡眠具有實際的重要功能。“我們做了大量的研究工作,證明了睡眠——尤其是REM睡眠——在大腦中起到調整情緒的作用,”他說。

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鴨嘴獸在睡覺

回想你的童年時代,Walker說。如果你試著回想最為深刻的早期記憶,它們幾乎都是情緒事件:可能是一個特別興奮的生日天,或者是第一天上學時與父母分別時的恐慌。

PDST患者時常出現情感上不可抗拒的幻覺

“令人驚奇的是,雖然你能記起一個情緒事件的某些記憶,但它們本身已不再激起情緒。它們無法引起相同的內心反應,”他說。

我們得感謝REM,Walker說。這也證明了REM具有一項重要功能:允許我們記得重要經歷並從中學習。不被它們最初帶有的情感包袱羈絆。

“REM當我們睡著的時候為我們療傷止痛,”Walker說。它幫助大腦將情感外殼與事件本身分離,就像剝橙子那樣。

這一假說還能解釋創傷後精神緊張性障礙(PDST)的痛苦狀況。

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噩夢有助於我們處理緊張的情感經歷

PDST患者時常出現情感上不可抗拒的幻覺。

“一名患有PDST的士兵走進車庫,說他能聽到發動機逆火。他們不止會產生戰爭場景的幻覺,還引起這樣的情緒反應:心跳加速,掌心出汗,” Walker說。這表明大腦並沒有將情緒從記憶中剝離開來。

Walker指出,重複的噩夢是PDST的一個特點。他說我們可以理解為當大腦提供了一個高度情緒化的記憶,從而使得REM睡眠將情感剝離。

那些治好了抑鬱症的人卻經歷了最長最悲慘的夢

但是,出於某些原因,REM沒能這樣做。記憶仍然保留了情感。因此第二天晚上大腦會繼續嘗試這樣做,併發生同樣的結果,如此反覆。

甚至我們在REM睡眠中所經歷的歡快的夢,似乎也具有適應性,是這一過程的一部分。我們從芝加哥睡眠研究者Rosalind Cartwright在20世紀80~90年代的開創性作品中學到了很多。

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這隻貓頭鷹睡著了

Cartwright找來一些因婚姻失敗所致的抑鬱症患者,並研究了他們的做夢習慣。

一年後,那些通過臨床診斷治好了抑鬱症的人卻經歷了最長最悲慘的夢。反而,那些仍舊消沉的人的夢反而像沒有壓力的人。
這是一個令人震驚的結論,Walker說。

我們的睡眠有25%處在REM階段,而對於大多數其他靈長類動物只佔到5~10%

此前,夢只是睡眠的副作用的觀點被認為是合理的:就像一個鎢絲燈泡,發光是它的主要功能,發熱是由於它發光導致的結果。“但如果那是真的,Rosalind Cartwright的結論將毫無意義可言,”Walker說。

綜合來講,這些結論提醒Walker,鳥類和哺乳動物進化出REM睡眠是因為這兩個群體都具有高階的認知和社交能力。它們通過睡眠,以及做夢,來深化它們對現實世界的感知。他說,“我認為扯到溫血上有點轉移話題。”

這也可以解釋為什麼人類的睡眠如此不同尋常。2015年末一份研究認為,我們的睡眠有25%處在REM階段,而對於大多數其他靈長類動物只佔到5~10%。考慮到我們的社會活動如此複雜,倒也合情合理,Walker說。

我們或許可以搞懂為什麼哺乳動物和鳥類會進化出REM睡眠。但是非REM睡眠呢,這二者又是哪一個先進化出來,並表現在更多的動物身上?

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太累了,連個更舒服點的地方也不想找了

睡眠的起源一定基於某個原因。不管這個原因是什麼,都必定跟某些生物特性有關,或是擁有睡眠的動物的共同特性:不單單是哺乳動物和鳥類。

久而久之,突觸中神經遞質積微致著

新罕布什爾州漢諾威達特茅斯學院的Robert Cantor認為他找出了這個共同特性:一個相對複雜的大腦以及神經系統。具體來說,複雜的大腦通過一種叫神經遞質的大分子傳輸訊號。

神經細胞之間細小的連線點叫突觸,當其中一個細胞將某個訊號傳遞給它鄰近的細胞時,它通過遞送一連串神經遞質大分子,到達受體細胞的受體中。

“這個分子過程在所有擁有睡眠的生物體中普遍存在,”Cantor說,“它存在於絕大多數神經系統的突觸中,無論複雜與否。”

但是,這個過程是有條件的,Cantor說。

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突觸是神經細胞之間的連線點

久而久之,突觸中神經遞質積微致著,擾亂了其正常的工作秩序。所以就需要有一個過程將這些大分子清除掉。這個過程在我們睡覺的時候是最高效的,他說。

Cantor萌生這個想法有一段時間了,直到2012年,才有所推進。神經學家在大腦中發現了一個從未被發現過的血管網路:類淋巴系統,用於清除腦細胞之間的積液。一年後,研究人員證實了這個類淋巴系統在夜間是最為活躍的。

進化具有改換用途的趨向

“過去幾年裡我閱讀了不少有關類淋巴系統的資料,”Cantor說。“令我感到詫異的是,沒有人系統分析過,被沖洗的液體中究竟包含了什麼物質。”

他推測神經遞質在細胞液中的含量很高。如果屬實,則睡眠的起源就有了這樣一個解釋:清除神經遞質對於神經系統是如此重要,於是動物們開始睡覺——即使把自己暴露在無意識的狀態也在所不惜。

睡眠無疑在大腦的這項活動中發揮了作用,Walker說。但我們不確定這是不是觸發睡眠起源的單一原因。

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睡眠對我們好處多多

問題在於睡眠可能先進化出來,然後大腦和神經系統利用這個機會清理掉不需要的分子。

當進化生物學家試圖對某個特徵追根溯源時,他們不得不面臨這樣一個問題:進化具有改換用途(repurpose)的趨向。

譬如,人們在呼吸時吸入氧氣和排出二氧化碳,但它對於講話和唱歌也同樣至關重要。“沒人敢肯定呼吸系統一開始是為講話而生的,”Rial說。

睡眠影響著身體各個重要系統

因為睡眠有這麼多好處,所以找出睡眠起源的驅動因素(一個或多個)絕非易事。

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這隻箱形水母屬的海黃蜂看起來睡著了

睡眠影響著身體各個重要系統。Walker說,減少睡眠,則煎熬的不止是你的大腦:生殖系統新陳代謝、心血管、體溫調節以及免疫系統都會受到影響。原則上來說,任何一個器官系統因睡眠而受益,反過來都有可能驅動睡眠的演進。

身體的各個系統在清醒的時候處在壓力之下,睡眠正是一個對其進行修復的狀態

我們曾問過這樣的問題:“睡覺有怎樣的好處或功能?”Walker說。“現在我們要將這個問題倒過來,即有什麼好處不是睡眠帶來的,或著有什麼壞處不是因睡眠不足導致的。目前看來,這個答案是否。”

幸運的是,地球仍然是最早的動物群體的家園。我們尚且能夠研究這些原始的動物,也能揭示睡眠的起源,Allada說。

“即使是單細胞生物,至少那些生命超過24小時的,線索或許就在它們身上。它們具有我們所說的被動和主動細胞活動的階段,”Walker說。“說不定這就是睡眠的前體。”

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所有的哺乳動物都需要睡覺,尤其是貓科動物

Walker給出了最終的想法。“這一觀點其實已經有研究人員給出了,不過:我們有可能完全問錯了問題。”

睡眠是生命的起始階段,覺醒是從睡眠中發生的

所有關於睡眠的解釋都可歸結於此:身體的各個系統在清醒的時候處在壓力之下,睡眠正是一個對其進行修復的狀態。該爭論的應該是哪個系統才是最關鍵的。

但是你可以回到這個爭論的開頭,提出這樣一個問題:既然睡眠這麼百益而無一害,那為什麼動物們還是會醒過來。說不定清醒的(有害)狀態才應該是進化的一個謎,而不是睡眠。

“我們不妨這樣假設:睡眠是生命的起始階段,覺醒是從睡眠中發生的,”Walker說,“或許這個假設很荒謬——但是誰又說得定呢。”

[放學回家 via BBC]

人為什麼要睡覺?這個問題沒有確切答案原文請看這裡

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