為什麼我們睡覺？

關於睡眠是如何演變的和為什麼需要睡眠這兩個問題，這篇文章融合了許多建議和觀點，給出了令人信服的答案。

為什麼出現睡眠

1、最早的動物行為分化成白天行為和晚上的行為可能是由於溫度以及光線對視力影響的差異。日夜行為因為總生態系統的“行為”而產生進一步分化。(其他動物也有日夜週期。)因此，日夜最優的生存策略是不同的，動物會為了適應24小時的週期而同步他們的生存策略。

2、很多證據證明，複雜的神經系統,尤其是大腦,執行和受益於內部維護活動。其中的一些維護活動,如“突觸網路穩定,“發生在細胞水準上。其他人,如記憶鞏固或擬議的記憶大腦區域之間轉移,發生在整個大腦的水準。

3、大腦的內部維護破壞最優行為反應。動物不能充分警惕捕食者,而其大腦做內部管理。例如,記憶的鞏固需要與當前無關的資訊在大腦的組織流程的管理下準確轉移。當然醒來後昏昏沉沉的狀態不能最優地抵抗一個攻擊者。由於這個原因,當動物進入一個外部環境時(如尋找食物,尋找伴侶,等等)，進化壓力的壓力使動物推遲內部維護活動,以減少傷害的風險。

4、這些延遲維護活動在某一個時刻發生。為了優化生存,生物為他們安排時間將是安全的,包括找到一個安全的地方和啟動所有並行維護活動。這引發了所有推遲的維護活動時間同步性。

總的來說,這四個環境和生物壓力導致為了于24小時白天/黑夜週期同步的外部交互行為和內部維護活動的分歧。它們進一步鼓勵所有推遲內部維護活動同步和並存執行——換句話說,睡眠。

日夜生態系統的區別,很自然的是，在24小時的週期中的某個階段有生存優勢的動物會在其他階段進行睡眠。“日行”動物是專門適應白天的環境的,而“夜行”的動物(如貓、袋鼠和貓頭鷹)是晚上活動而白天睡覺的。然而,一些動物則表現出其他活動模式,如“黃昏”動物,活躍在白天和黑夜邊界(即在黎明和黃昏)。

為什麼需要睡眠

鑒於我們已經形成的常規睡眠,問題來了:為什麼睡眠如此重要?

似乎沒有一個單獨的睡眠活動是睡眠的原因。因為動物中24小時的睡眠/喚醒週期模式已經存在了很長一段時間——所有已知的動物有靜止週期——已經存在數億年的睡眠有多種用途。

在細胞水準上,消除有害自由基和加強或重建組織。

睡眠對大腦有很多益處。

1、恢復神經細胞生化反應。

2、重新調節突觸的連接優勢大腦的神經網路，以方便第二天更容易學習。這可能包括重組活動(也就是突觸的生長)。

3、鞏固(即重組和重組)記憶。

4、從記憶專區、快速學習的大腦區域——海馬體轉移記憶到高容量，認知能力更為強大的區域——大腦皮層。

根據詹姆斯·M·克魯格2008年說的話：

在整個動物的行為層面，睡眠功能似乎清晰;熱量保存，性能恢復，(人類)影響睡眠之後變得更加積極的。這樣的結果導致了普遍承認睡眠恢復大腦功能。

睡眠是一個多樣化的和分散的現象

可以在動物物種中發現各種睡眠模式。有些動物(如昆蟲和魚)靜止但不完全“睡著”(即不活躍)。在鯨類(即鯨魚和海豚)的睡眠並不規則，每次睡覺只有一半的大腦在睡一到兩個小時。熊,蝙蝠,和一些齧齒動物冬眠,這是一個在冬季持續數周或數月靜止而充足的睡眠時間。傑羅姆·M·西格爾(2008)評論了這些動物睡眠的現象。

克魯格 2008年綜述了睡眠在大腦的功能和機制,並提出了大腦的睡眠不是通常被認為的是一個集中的過程,而是分散的內在神經組織的過程。這個過程由神經組織以分散的方式啟動睡眠並傳播,直到它接管整個大腦,就像一個社會群眾運動。同時也討論了進化的壓力分區活動的白天/晚上週期問題。