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4.3: 睡觉以及我们为什么要睡觉

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    学习目标

    • 描述参与睡眠的大脑区域
    • 了解与睡眠相关的激素分泌物
    • 描述几种旨在解释睡眠功能的理论

    我们一生中大约有三分之一的时间都在睡觉。 鉴于美国公民的平均预期寿命介于\(73\)和\(79\)岁之间（Singh & Siahpush，2006），我们可以预计，我们一生中将花大约\(25\)几年的时间睡觉。 有些动物从不睡觉（例如，几种鱼类和两栖动物）；其他动物可以长时间不睡觉，也不会产生明显的负面影响（例如海豚）；但有些动物（例如老鼠）在睡眠不足两周后死亡（Siegel，2008）。 为什么我们花这么多时间睡觉？ 我们睡觉绝对必要吗？ 本节将讨论这些问题，并探讨我们为什么要睡觉的各种解释。

    什么是睡眠？

    你已经读到，睡眠的特点是体育锻炼水平低和感官意识降低。 正如西格尔（2008）所讨论的那样，睡眠的定义还必须包括提及调节睡眠的昼夜节律和稳态机制的相互作用。 睡眠不足后的睡眠反弹证明了睡眠的稳态调节。 睡眠反弹是指这样一个事实，即睡眠不足的人在随后的睡眠机会中往往需要更短的时间才能入睡。 睡眠的特征是大脑的某些活动模式，这些模式可以使用脑电图（EEG）进行可视化，也可以使用脑电图来区分不同的睡眠阶段。

    polysonograph 显示 14 行波浪，有些行在视觉上看起来相似。 第 1—2 行、第 4—7 行和第 9—11 行显示了相似的模式。 阅读中概述了第 4-7 行，以强调波浪模式的相似性。
    图\(\PageIndex{1}\)：这是 polysonograph（PSG）的一个片段，记录了睡眠期间的几个物理变量。 x 轴以秒为单位显示时间流逝；此记录包括 30 秒的数据。 产生每个信号的电极组的位置在 y 轴上标记。 红框包含脑电图输出，波形是特定睡眠阶段的特征。 其他曲线显示其他与睡眠相关的数据，例如体温、肌肉活动和心跳。

    睡眠-觉醒周期似乎由多个相互作用的大脑区域控制。 其中一些区域包括丘脑、下丘脑和脑桥。 如前所述，下丘脑含有SCN（人体的生物钟），此外还有其他与丘脑一起调节慢波睡眠的核。 脑桥对调节快速眼动（REM）睡眠很重要（美国国立卫生研究院，北卡罗来纳州）。

    睡眠还与来自多个内分泌腺的多种激素的分泌和调节有关，包括：褪黑激素、卵泡刺激素（FSH）、促黄体激素（LH）和生长激素（美国国立卫生研究院，n.d.）。 你已经读到松果体在睡眠期间会释放褪黑激素（图\(\PageIndex{2}\)）。 褪黑素被认为参与调节各种生物节律和免疫系统（Hardeland 等人，2006）。 在睡眠期间，垂体分泌卵泡激素和脂肪激素，这对于调节生殖系统很重要（Christensen等人，2012年；Sofikitis等人，2008年）。 垂体还在睡眠期间分泌生长激素，这在身体生长和成熟以及其他代谢过程中起着作用（Bartke、Sun 和 Longo，2013）。

    大脑的插图显示了下丘脑、丘脑、脑桥、suprachiasmatic 核、垂体和松果体的位置。
    图\(\PageIndex{2}\)：松果体和垂体腺在睡眠期间分泌许多激素。

    我们为什么要睡觉？

    考虑到睡眠在我们的生活中起着核心作用，以及与睡眠不足相关的许多不良后果，人们会认为我们会清楚地了解为什么会睡觉。 不幸的是，事实并非如此；但是，已经提出了几个假设来解释睡眠的功能。

    睡眠自适应功能

    一种流行的睡眠假设融合了进化心理学的视角。 进化心理学是一门研究普遍行为模式和认知过程如何随着时间的推移而随着时间的推移而演变的学科。 认知和行为的变化和适应使个体或多或少成功地将其基因繁殖并传递给后代。 从这个角度来看，一个假设可能认为睡眠对于恢复白天消耗的资源至关重要。 就像熊在资源稀缺的冬天冬眠一样，也许人们晚上睡觉是为了减少能量消耗。 虽然这是对睡眠的直观解释，但很少有研究支持这种解释。 事实上，有人认为，没有理由认为休息和闲置无法满足精力需求（Frank，2006；Rial 等人，2007 年），一些研究实际上发现，精力需求与睡眠时间之间存在负相关性（Capellini），巴顿、麦克纳马拉、普雷斯顿和纳恩，2008 年）。

    另一个关于睡眠的进化假设认为，我们的睡眠模式演变为对掠夺性风险的适应性反应，掠夺性风险在黑暗中会增加。 因此，我们在安全的地方睡觉，以减少受到伤害的机会。 同样，这是对我们为什么要睡觉的直观而有吸引力的解释。 也许我们的祖先花了很长时间睡觉，以减少潜在捕食者对自己的注意力。 但是，比较研究表明，掠夺性风险与睡眠之间存在的关系非常复杂和模棱两可。 一些研究表明，面临更高掠食风险的物种的睡眠时间比其他物种少（Capellini等人，2008年），而其他研究人员则认为，给定物种在深度睡眠中的时间与其捕食风险之间没有关系（Lesku、Roth、Amlaner和Lima，2006)。

    睡眠很可能没有单一的普遍适应功能，不同的物种根据其独特的进化压力进化出不同的睡眠模式。 虽然我们已经讨论了与睡眠不足相关的负面后果，但应该指出的是，充足的睡眠有许多好处。 美国国家睡眠基金会（n.d.）列出的一些好处包括保持健康的体重、降低压力水平、改善情绪和提高运动协调能力，以及与认知和记忆形成相关的许多好处。

    睡眠的认知功能

    关于我们为什么要睡觉的另一种理论涉及睡眠对认知功能和记忆形成的重要性（Rattenborg、Lesku、Martinez-Gonzalez 和 Lima，2007 年）。 事实上，我们知道睡眠不足会导致认知中断和记忆缺陷（Brown，2012），导致我们保持注意力、做出决定和回忆长期记忆的能力受损。 此外，随着睡眠不足量的增加，这些障碍变得更加严重（Alhola & Polo-Kantola，2007 年）。 此外，学习新任务后的慢波睡眠可以提高该任务的最终表现（Huber、Ghilardi、Massimini 和 Tononi，2004），对于有效的记忆形成似乎至关重要（Stickgold，2005）。 了解睡眠对认知功能的影响应该有助于你理解，整夜补习可能无效，甚至可能适得其反。

    睡眠还与其他认知益处有关。 研究表明，这些可能的好处包括提高创造性思维能力（Cai、Mednick、Harrison、Kanady 和 Mednick，2009 年；Wagner、Gais、Haider、Verleger 和 Born，2004 年）、语言学习（Fenn、Nusbaum 和 Margoliash，2003 年）和推断性判断（Ellenbogen、Hu、Payne、Titone 和 Walker，2007 年）。 即使是情感信息的处理也可能受到睡眠某些方面的影响（Walker，2009）。

    摘要

    我们花了很大一部分时间睡觉，我们的大脑有复杂的系统来控制睡眠的各个方面。 睡眠期间会分泌几种对身体生长和成熟很重要的激素。 虽然我们睡觉的原因仍然是个谜，但有证据表明，睡眠对学习和记忆非常重要。

    词汇表

    进化心理学
    该学科研究了自然选择导致普遍行为模式和认知过程如何随着时间的推移而演变
    睡眠反弹
    睡眠不足的人在随后的睡眠机会中睡眠延迟时间会缩短

    Contributors and Attributions