大脑为什么需要睡眠，缺觉会怎么样？
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现如今，有很多人都被“睡眠剥夺”虐过：感觉身体被掏空、暴躁易怒、很难集中注意力等等。所以，睡眠对大脑的重要性真的超乎想象。
尽管在入睡后大脑似乎“歇菜”了，但是它并不是不工作的。通过脑电活动模式的研究我们可以知道，当你睡着时，大脑在两种模式中转换：快速眼动(REM)睡眠和慢波睡眠。
慢波睡眠更多地发生在夜晚，它的特征是大量脑细胞的脑电活动节奏缓慢（每秒产生1至4次）。随着夜越来越深，我们的REM睡眠越来越多。在REM睡眠期间，我们常常会做生动的梦。此时大脑所展现出的模式与我们清醒时类似。
当我们睡觉时大脑在做什么？
睡眠有很多功能。其中之一是帮助我们记忆白天的经历。REM睡眠对于情绪记忆（比如恐惧的记忆）和程序记忆（惯性记忆，如学会骑自行车）非常重要。另一方面，慢波睡眠能够反映所谓“陈述式”记忆的存储。这些记忆是对经历有意识的记录，以及你所知道的事情（比如今天早餐吃的什么）。
在睡眠期间这些经历被重放，就像电影片段一样，可以被倒回去。重放过程发生在海马体的神经元中，这个区域对于记忆非常重要，人们在小鼠走迷宫的过程中进行海马体研究。在经历了走迷宫的练习之后，当小鼠休息时，它们的大脑中会重现通过迷宫的路径。重放帮助加强脑细胞之间的联系，因此对于巩固记忆非常重要。
当我们入睡时大脑会进行“整理”，只保留它所需要的东西。
但是记住早饭吃的什么很重要吗？也许不是，所以大脑需要选择性地记忆。睡眠使大脑能够筛选记忆，忘掉不重要的事情，记住重要的事情。大脑的做法是删除掉不需要的连接。
一种名为“突触平稳假说”的睡眠功能理论认为，在睡眠期间，大脑中的很多突触连接都减弱了。
图像来源：《Neuron》Doi: 10.1016/j.neuron.2013.12.025
在我们清醒的情况下进行学习时突触连接会增强，睡时则会抵消这些增强作用。通过睡眠有效地“清理垃圾”，我们才可以在第二天继续学习。干扰这个过程在某些情况下会导致更多的记忆被增强（也许是你不想要的记忆）。
睡眠对于保持大脑的最优活动状态很重要，随着年龄增长我们的睡眠模式可以反映出这种重要性。婴儿和孩子睡眠时间比成年人多得多，也许是因为他们的大脑在发育，学习得更多，经常要面临新的状况。
在年纪大的时候，睡眠减少且更加碎片化。这可能反映出对睡眠需求降低（学得更少了），也可能表明随着衰老睡眠过程出问题了。
大脑也需要睡眠来做一些“家务”。最近的一项小鼠研究发现，睡眠能够清理大脑在清醒时积累的毒素，其中某些毒素还与神经退行性疾病相关。在睡眠期间，脑细胞之间的空间增加，从而使得有毒的蛋白质被排出，以帮助我们远离神经退行性疾病。
睡得不好会发生什么？
充足的睡眠对于学习和注意力非常重要。当睡眠被剥夺时，我们无法关注大量的信息，也无法长期保持注意力。我们反应时间减慢，创造力减弱，在解决问题时也不太可能发现背后的线索。
当你睡眠不足时，大脑会在你清醒的时候强迫自己关闭几秒钟。在这个“微睡眠”期间，你会持续几秒钟无意识状态而不自知。疲劳驾驶是车辆事故的主要原因，睡眠剥夺对大脑的影响和酒精一样严重。睡眠剥夺还会导致工作中出现致命的事故，这也是倒班工作的人所面临的问题。
睡眠对注意力的影响对儿童来说尤为重要，因为如果孩子睡眠不足，他们在课堂上会异常活跃并且捣乱。一项研究发现，连续几天比平时少睡一小时就会对孩子在课堂上的行为造成负面的影响。
长期影响是什么？
研究睡眠剥夺对人类的长期影响非常困难，因为涉及到伦理问题，但是长期的睡眠紊乱被认为与多种大脑疾病相关，比如精神分裂症、自闭症和阿尔兹海默症等。我们现在还不知道睡眠紊乱是这些疾病的原因还是症状。
总之，很多证据表明，健康的睡眠模式对于健康且功能良好的大脑非常重要。
参考文献：
1、Sharp-Wave Ripples Orchestrate the Induction of Synaptic Plasticity during Reactivation of Place Cell Firing Patterns in the Hippocampus.
DOI：10.1016 / j.celrep.2016.01.061
2、Sleep and the price of plasticity: from synaptic and cellular homeostasis to memory consolidation and integration.
DOI: 10.1016/j.neuron.2013.12.025
3、Sleep drives metabolite clearance from the adult brain.
DOI: 10.1126/science.1241224
4、Ontogenetic Development of the Human Sleep-Dream Cycle
DOI: 10.1126/science.152.3722.604
5、Sleep inspires insight
doi: 10.1038/nature02223
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