人类为什么需要睡眠?

长期以来，科学家一直思考为什么我们需要睡眠，尽管睡眠现象在动物王国中无处不在，睡眠的确切作用仍是一个未解之谜。虽然多项研究表明，啮齿类动物和人类有助于巩固以前学习的记忆，而问题在于睡眠时是否能学到新的信息。

8月8日发表在《自然通讯》的一项研究报告显示，睡眠状态下大脑可以学习新的信息，但只在快速眼动睡眠阶段，这一阶段通常是造梦时间。

未参加这项研究的荷兰拉德堡德大学博士后研究生托马斯·施赖纳（Thomas Schreiner）说：“当前最有趣的一个研究结果是，编码感官记忆是特定于某些睡眠阶段的。虽然研究报告作者在睡眠期间描绘了神经状况的第一步，但显然需要更多的研究来阐明这些过程的神经基础。”

为了评估人们在睡眠时的学习能力，研究人员在参与者睡眠白噪音状态下加入了各种声音模式，该研究报告合著作者、巴黎西德·库韦德尔实验室博士生托马斯·安德里隆（Thomas Andrillon）说：“我们决定使用白噪音是因为这是一个非常复杂的例子，我们感兴趣的是，在睡眠状态下是否可以进行复杂的自动学习。” 白噪音，是一种功率频谱密度为常数的随机信号或随机过程。

换句话说，此信号在各个频段上的功率是一样的，由于白光是由各种频率（颜色）的单色光混合而成，因而此信号的这种具有平坦功率谱的性质被称作是“白色的”，此信号也因此被称作白噪音。

安德里隆和同事在睡眠状态下对20名健康志愿者进行了脑电图、电眼造影和肌电图监控，整个晚上，研究人员在清醒状态、快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠中引入一系列新的声音序列，第二天早上，研究小组测试了参与者在不同睡眠阶段听到声音模式的识别能力。

安德里隆说：“我们发现在快速眼动睡眠下引入新的声音序列，将显著提高声音识别能力，这一结果令我们感兴趣的是，我们发现参与者在非快速眼动睡眠下识别新声音序列能力较差。”

在对参与者睡眠中脑电波信号的进一步分析中，研究人员发现在非快速眼动睡眠较浅阶段下脑电波的学习能力，非快速眼动睡眠较深阶段缺少这种学习能力，这表明这个阶段出现学习能力抑制。

安德里隆说：“这项研究结果将有助于解决记忆中睡眠作用的两种不同理论。”一方面，科学家认为睡眠有助于增强记忆，该理论是基于多项观察研究得出的，但是这些研究多数是在啮齿类动物实验中获得的。结果表明，睡眠状态下的大脑通过重新激活前一天学习任务的神经元网络来强化记忆。

另一方面，科学家认为睡眠有助于维持体内平衡，释放大脑有限资源。研究人员假设，打盹通过减少突触连接将帮助大脑遗忘一些信息，导致微弱信息链接消失，同时，仅保留最牢固的信息链接。

瑞士伯尔尼精神病服务大学教授克里斯托夫·尼森（Christoph Nissen）说：“这两个观点在很大程度上是对立的，基本上讲这项研究是记忆力增强或者降低，这主要取决于大脑状态。”

德国宾根大学神经系统科学家贾恩·伯恩（Jan Born）指出，这项研究提供令人信服的证据，当某人可能改变睡眠状态时，对他进行声学刺激，人们可以在快速眼动睡眠状态下获得新的知识信息，这意味着科学家无法确定在快速眼动速度阶段大脑处于学习状态，或者大脑进入一种局部清醒模式。

安德里隆称，到目前为止，我们还不能确定这是否适用于其它更有趣的记忆，比如学习一门新的语言。虽然其它研究发现人类在睡眠能识别气味，但多数研究发现睡眠状态下的大脑无法学习更复杂的记忆。这项最新研究会产生更广泛的影响，尤其是尝试操纵睡眠状态，近年来，商业公司开发研制一些设备用于记录和改变人们的睡眠习惯，理解人类睡眠状态是非常重要的。