睡眠为我们最熟悉的生理现象之一
「人的一生不外是吃饭睡觉」，从这个观点来看，睡觉，应该是我们最熟悉的生理现象之一。粗略的估算，一般人在一生当中，约有30%的时间处于这样的生理状态之中。睡眠质量与我们的生活品质息息相关，长期的睡眠不良会降低我们对事物的专注程度，使得食欲增加，并且让我们的脾气变得更为暴躁与易怒。
流行病学的研究显示，台湾目前慢性睡眠障碍的盛行率为20.2%，平均每5个人当中就有一位民众长年深受失眠之苦。透过科学的研究，目前我们对于睡眠的生理现象已经有一定程度的了解，但对于它的全貌仍有许多未解之谜。我们为什么需要睡眠？我们需要多久的睡眠？拿破仑（Napoleon Bonaparte）所宣称的一天只睡4小时，到底是勤勉的象征，抑或是对身体健康的慢性戕害？
别随便把做梦的人叫醒，快速动眼期很重要阿！
透过脑波图（electroencephalography，EEG）的帮助，科学家们很早以前就发现人类的睡眠是由2种截然不同的生理状态交替出现而完成，并且依据其特征，区分为快速动眼期（rapid eye movement，REM）以及非快速动眼期（non-rapid eye movement，NREM）。在一段完整的睡眠当中，人类大约需要经历4~5次的「非快速动眼期–快速动眼期」的循环。
非快速动眼期的生理状态，在概念上似乎比较与我们传统对「休息」的想像相符合；这时期的脑波所呈现的是和缓的、特殊的波形；而快速动眼期则是相当有趣的一种生理状态，从脑波图的研究显示，此时大脑的活动与人清醒时的状态其实没有什么差别，所以又被称为「吊诡的睡眠（paradoxical sleep）」。
快速动眼期的存在对人类睡眠的质量其实相当重要，科学家尝试着用一种称为剥夺快速动眼期的睡眠实验：受试者需头戴脑波电极入睡，然后在进入快速动眼期时将其强制唤醒。研究结果显示，当这些被唤醒的受试者再度进入梦乡时，由于先前的快速动眼期被干扰中断，造成有补偿性的生理反应发生，在生理学上称之为快速动眼期反弹（REM rebound）的睡眠现象；这些受试者在整晚睡眠当中，快速动眼期所花费的时间则比一般睡眠时平均增加19.2～26.6%。
图为睡眠多项生理检查（Polysomnography，PSG）的快速动眼期阶段纪录，红框标示处为脑波图，红线处则为眼球运动状况。
鸭嘴兽睡觉和海豚睡觉差很多！
世界上形形色色的动物在睡眠表现上也具有南辕北辙的差异。概略的来说，高等脊椎动物（哺乳动物、鸟类及部分的爬虫类）才具有快速动眼期的睡眠。当然，快速动眼期在不同物种的睡眠占比有相当大的差异。从数据中可发现，掠食者的睡眠中，其所占的比例较被捕食者来得高。
而在动物发育过程当中，快速动眼期在整个睡眠当中所出现的时机也会随着物种有相当程度的不同，例如鸭嘴兽，这种相当于原始的哺乳动物，幼年期时期每天的快速动眼期睡眠可高达8小时；而海洋哺乳动物当中，鲸豚类动物的幼儿则直至发育阶段的晚期，才会有快速动眼期的睡眠现象发生。
如同人类，快速动眼期对动物的睡眠也是相当的重要。在针对大鼠（rat）进行连续一周的剥夺快速动眼期的睡眠实验中，科学家发现受试大鼠会有体重减轻、失温甚至死亡的发生，显示快速动眼期对高等动物的重要性。
科学家针对大鼠进行睡眠实验，发现了快速动眼期对于高等生物的重要性。
北方海狗的奇葩睡觉模式之谜
不仅如此，生活在海洋中的哺乳动物，其睡眠其实跟生活在陆地上的生物有很大的不同。先前的研究显示，鲸豚类的生物具有「半脑入眠」的特异功能，运用轮班的方式让左右半球的大脑轮流的睡觉，以因应海上生活中需要时时保持警觉的特殊要求。毕竟对于用肺呼吸的生物而言，水中的环境仍具有相当的危险性，再怎么疲累，还是要定期的呼吸换气，以免被淹死。
北方海狗（Callorhinus ursinus），是一种生活于北太平洋中、体型最大并且会随着季节迁徙的动物，每年冬天会到达美国加州中部的海滩避寒，然后在夏季时会回到太平洋北端白令海峡区域生活。一年当中，北方海狗会花费8个月的时间进行往返南北的长途旅行，这段期间北方海狗会维持与海岸线保持至少10英里以上的距离，从不上岸落脚，行踪相当的神秘。
北方海狗会花费8个月的时间进行迁徙。
如同鲸豚类动物一样，北方海狗在演化上也发展出「半脑入眠」的特异功能，来因应长期的海上生活上的凶险，此时海狗的睡眠当中，也如同鲸豚动物一般，鲜少有快速动眼期形态的睡眠出现。不过，当北方海狗恢复陆地生活时，睡眠的型态则恢复到2种动眼期交替出现的现象，就如同一般陆地哺乳动物的睡眠状态。基于北方海狗生理上的特殊性，使得科学家们想透过北方海狗的睡眠研究，来了解哺乳动物睡眠当中快速动眼期发生的生理意义之谜。
科学家们以机构中豢养的4只北方海狗进行相关研究，并设计了一个可供高度调整的平台，来操控这些海狗在陆地或水中进行睡眠。这些受试的北方海狗在研究进行时也需要安装各式的电极，监控脑波、心电图以及肌电图的信息变化，即时掌握受试海狗的生理状态。
这篇登在于《当今生物学》（Current Biology）期刊的最新研究结果令人玩味，当他们针对陆地睡眠状态下的海狗进行剥夺快速动眼期的睡眠时，研究显示受试海狗再度入睡之后，并未出现先前出现于人类与大鼠研究中快速动眼期反弹的睡眠现象，且在实验连续进行长达数周后，北方海狗也没有如同在大鼠研究中，具有体重减轻等不良影响，从外部观察或生理监控所得到的数据，均无法看到剥夺快速动眼期后对北方海狗有任何的生理影响。
快速动眼期在高等动物睡眠当中所扮演的角色目前仍众说纷纭；有些科学家认为快速动眼期的存在跟学习与记忆重整有关，也有人认为快速动眼期与生理上的节律性相连接，不过不论是哪种可能，对北方海狗而言，快速动眼期在睡眠上的重要性似乎是不存在的。
执行本研究的加州大学（University of California）西格尔（Jerome Siegel）教授研究团队提出一个相当有趣的解释来说明这样的现象，他们认为生活在寒冷地区的北方海狗，在陆地睡眠中快速动眼期的发生可能与保持大脑温度有关，海上生活时由于随时有一个大脑保持运作，似乎就没有快速动眼期发生，用以提升大脑温度的必要。当然，并非所有的学者都会认同这样的说法。无疑的，北方海狗的特殊体质，或许正可以成为我们厘清快速动眼期在高等脊椎动物中所扮演的真正角色，成为未来更为深入了解睡眠生理现象的一块敲门砖。
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