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我们每天都至少“死”过一回，至少从严格意义上来说，（深度）睡眠是最接近死亡的一种状态。但是，我们人类乃至其他生物为什么一定要睡觉呢？这从进化上来说挺诡异的：甘愿冒着生命危险，也要睡上一觉。睡眠的生物学机制到底是什么？随着研究的深入，或许不久谜底就将揭晓。

撰文VeroniqueGreenwood

翻译Carlyle

审校喵昕兔子的凌波微步

犯困的物质基础到底是什么？图源：Cuteness

在日本筑波的国际综合睡眠医学研究所（theInternationalInstituteforIntegrativeSleepMedicine）外面，空气中弥漫着桂花的浓郁芳香，巨大的金色蜘蛛在灌木丛里织网。正门边上，两个头戴安全帽的人正在轻声交谈，他们测量房间尺寸，并在岩石色的墙壁上涂抹粘合剂——这座建筑是全新的，挂牌工作尚在进行中。

尽管这家研究所建立至今只有5年，研究所的大楼甚至更加年轻，但它已经吸引了从呼吸病学到化学等各个领域、从瑞士到中国等各个国家的约名研究人员。研究所位于东京以北一小时车程的筑波大学，受到日本政府与其他机构的资助。所长柳泽正史（MasashiYanagisawa）建立了一个研究睡眠基本生物学机制的地方——这与平常的研究机构不太一样（他们大部分都在致力于探究睡眠问题的成因与解决方案）。这里有大量闪闪发光的设备、供实验小鼠睡眠的安静房间和一系列由螺旋状楼梯连接的通风良好的工作间——一处投入了大量资源的场所，用来研究“生命体为什么要睡觉”的问题。

向研究人员提出这个问题，他们回答的声音犹如时钟的发条，兼有敬畏与沮丧。从某种程度上说，生物睡眠现象的普遍性令人吃惊——在激烈争夺生存资源的过程中，在生生世世的流血、死亡与进化中，生命体竟会躺下来享受一段美好而漫长的无意识过程。这对于“为了明天的美好生活而战斗”的旨趣似乎毫无帮助。“听起来很疯狂，但事实就是这样。”赫尔辛基大学前沿睡眠生物学家塔利亚·波尔卡-赫斯卡伦（TarjaPorkka-Heiskanen）说。这样一个危险的习惯是如此普遍而持久，意味着睡眠很可能具有非常重要的意义。穷尽一生，睡眠给睡眠者带来的东西能让他们甘愿一次次承担死亡的风险。

在大多数生物学家看来，睡眠具体有什么好处依然不得而知，睡眠研究的方方面面都充满了不确定性。某个雨夜，一群科学家在筑波一间居酒屋里聚会时，如何将入睡时间后延半小时再一次成为了他们谈话的焦点。一位科学家谈起一篇新的论文，其中的研究通过用水流不断地涌向水母来防止它们入睡，“即使是水母，在被迫长时间保持清醒之后，也需要休息更长的时间。”而还有一项针对鸽子的研究——“你读过关于鸽子的研究成果嘛？”另一位科学家问。其他人也都纷纷表示，这其中有一些很有趣的结论。在这些未解之谜面前，桌上被遗忘的的蔬菜和天妇罗海鲜佳肴都冷掉了。

值得一提的是，这种对缺失睡眠的弥补需求不仅存在于水母和人类身上，也普遍存在于动物王国里——这也是研究人员试图更大程度上了解睡眠的突破口之一。许多人认为，理解清楚为什么我们总能感知到对睡眠的需求，是了解睡眠给我们带来了什么的关键。

小憩中的水母图片来源：TheAtlantic

生物学家将这种需求称为“睡眠压力”（sleeppressure）：睡得太晚会增加睡眠压力。为什么你总是在晚上感到睡意昏沉？肯定啦！你在整个白天都保持清醒，这期间睡眠压力可是一直都在增长的！但就像“暗物质”一样，这只是一种我们并不了解的东西的名字而已。你越是思考“睡眠压力”，越会觉得它像是托尔金的谜语游戏：是什么东西在清醒的过程中积累，又在昏睡之中消散？有一个计时器存在着吗？还是一些微小颗粒每天堆积，需要定时冲刷？被锁在大脑某个区域里，每天又等着失去意识的数小时，究竟是什么呢？

日本筑波国际综合睡眠研究所所长柳泽正史。图源：筑波大学

换句话说，“犯困的物质基础到底是什么？”柳泽休息时，在他洒满阳光的办公室提出了这个问题。

睡眠压力的生物学研究，起源于一个多世纪以前。在最具盛名的一个实验中，一位法国科学家让狗保持清醒10天以上，然后，他从这只狗的大脑中抽取液体，注入生理状况正常、休息良好的狗的大脑中，这只狗迅速睡着了。在睡眠剥夺的过程中，狗的大脑液体中积累了某种物质，促使睡眠的发生。科学家试图寻找这种物质，而按在电灯开关上的手指仿佛睡梦之神的小助手。自然，这种被法国科学家称作“催眠激素”（hypnotoxin）的物质特性，将会揭示是什么使动物变得昏昏欲睡。

20世纪上半叶，研究人员在人的头皮表面粘贴电极，试图跟踪睡眠过程中颅骨内发生的变化。在脑电图成像的帮助下，他们发现，大脑在夜间睡眠状态下并没有进入“待机”模式，甚至还有清晰的活动程序模式。随着眼皮变得沉重、呼吸逐渐加深，苏醒状态下紧张、起伏剧烈的脑电波分布，惊人地转变为相对轻盈平缓的早期睡眠长形波浪。大约35到40分钟后，新陈代谢减缓，呼吸逐渐均匀，睡眠者不再容易醒来。再过一段时间，大脑似乎按下了关闭键，脑电波再次变得细小而紧张：此时快速眼球运动睡眠行为（REM）出现，我们开始做梦（最初研究快速眼球运动睡眠行为的一位学者发现，可以通过观察眼睑下方的眼球运动来预测婴儿将在何时醒来——这可真是一个令妈妈们着迷的伎俩）。在人的睡眠过程中，这样的循环不断持续，并在快速眼球睡眠行为进行若干回合后逐渐苏醒——此时，人的脑海中满是“长着翅膀的鱼”一类梦境幻象，还有他们记不清楚旋律的歌谣。

睡眠压力能改变睡眠期间的脑电波。受试者经历的睡眠剥夺越严重，他们在出现REM之前的慢波睡眠下的脑电波波动幅度越大。许多生物身上都出现了这种现象，比如鸟类、海豹、猫、仓鼠和海豚，在被安装用来探测脑电波的电极前，它们被迫在原有的睡眠时间内保持清醒。

如果，你需要更多的证据来证明睡眠——这个有着自身独特的多阶段结构、并能在你的脑子里填满无意义事物的东西——并不是一种被动的节能状态，想一想金仓鼠吧：它们被观察到屡次从冬眠中醒来，仅仅是为了休息休息，小憩一下。它们在冬眠中无法获得那些在平日睡眠中得到的东西。尽管在此过程中它们减缓了几乎每一种生理活动，睡眠压力仍旧在不断累积。“我想知道的是，睡眠活动中的哪种因素让它如此重要？”筑波研究所一位名叫卡斯珀·沃格特（KasperVogt）的研究人员说。他用手指着屏幕上显示睡眠小鼠神经元发射信号活动的数据说：“什么东西有这么重要，以至于你冒着被人吃掉的危险？放弃吃饭和繁殖，就为了睡觉？”

寻找“催眠激素”的尝试并没有成功。有一些物质被清楚地证明能够促进睡眠——比如一种叫作腺苷（adenosine）的小分子，这种物质在清醒的大鼠脑中不断积累，又在睡眠过程中消退。腺苷是一种有趣的物质，因为它的受体似乎正是咖啡因所作用的对象。咖啡因与腺苷受体结合时，腺苷本身就失去了与其受体的结合位点，此时咖啡因便能发挥抑制瞌睡的效力。但是，针对“催眠激素”的研究并没有完全解释身体如何感知到睡眠压力的。

比如，如果腺苷帮助我们从清醒转向睡眠状态，那它是从哪里产生的？“无人知晓答案，”研究所中专门研究腺苷的迈克尔·拉萨路斯（MichaelLazarus）回答。有人说它来自神经元，有人说它来自另一种类型的脑细胞，但没有达成共识。柳泽所长表示，无论如何，“这个东西无关储存”。也就是说，这些物质本身并不储存任何睡眠压力相关的信息，它们只是身体对睡眠压力作出的一种回应。

睡眠诱导物质可能来源于神经元之间建立新连接的过程。威斯康辛大学睡眠研究中心的朱利奥·托诺尼（GiulioTononi）和奇亚拉·西雷利（ChiaraCirelli）两位学者认为，由于大脑中连接与突触是在苏醒状态下形成的，因此，大脑在睡眠状态下做的事情可能是丢弃不重要的东西，抹掉那些不能与其他画面保持融洽，或者无助于理解这个世界的记忆。“睡眠是一种对大脑有益的摆脱记忆的方式。”托诺尼推断道。另一个研究小组发现了一种蛋白，能够进入并破坏很少使用的突触，而这些蛋白质往往在腺苷水平较高时发挥作用。也许，睡眠就是这样的清理工作正在进行的时候。

图片来源：mvresnovae.