哺乳動物為什麼需要睡眠，它們睡眠不足也會“補覺”嗎？

動物為什麼需要睡眠？

動物的睡眠一般是在兩種不同的狀態之間切換。第一種稱為慢波睡眠，特徵是整個大腦中同步發生的長而起伏緩慢的電波活動。另一種則是快速眼部活動睡眠，特徵是急劇的大腦活動，跟清醒時的腦電圖差不多。它的外部表現也很明顯：眼球快速活動，肌肉則處於幾近麻痺的狀態。在進化過程中，快速眼動睡眠在爬行動物、鳥類中已經開始出現，而普遍存在於哺乳動物。

傳統觀點認為，睡眠的作用是為了休整、補充機體的能量，或是為了修復大腦神經中樞的連接，現在許多研究人員更樂意承認睡眠有多種作用。最新的研究還認為，睡眠不僅僅是一個休整和恢復的過程，而且在大腦處理信息、分類和存儲記憶甚至創造性思維中起著重要作用。實驗表明，快速眼動睡眠對重新組織及前後對照我們的記憶至關重要；而慢波睡眠期在強化我們的記憶方面發揮著更大作用。
研究表明，鳥兒的確能夠在夜晚入睡時，“回放”白天學習鳴唱的情況，可以解釋為它們在主動“溫習”功課，也可解釋為它們擔心完不成課程，所以要“加加班”。人類更是常常有這種情況：當在面對難題時，如果將問題留到第二天睡醒後解決，往往會找到更好的解決方案。

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這個問題的答案在於我們的大腦在我們安睡時仍在隱秘活動。在睡眠的不同階段，我們的大腦會將思維與經驗拼湊起來，然後以頗有條理的方式將它們歸檔，使我們獲得更清晰的記憶，並最終做出更明智的判斷，所以我們“一邊睡覺，做夢；一邊學習，記憶。”
“瞳睡蟲“當真存在嗎？

在動物體中究竟是哪種物質對睡眠行為起決定作用呢？
以前，人們一直認為存在著類似“瞌睡蟲”的物質，稱它為“睡眠素”。科學家曾經多次對狗的血液進行實驗，試圖分離出確切的“睡眠素”物質，但均遭失敗。到20世紀中期，這項研究被擱淺了。近年來，睡眠素學說東山再起，並取得連續性突破。事實上，科學家已找到了好幾種不同結構的“睡眠素”，它們在睡眠過程中所起的作用也不相同。

現在，科學家已經知道，大腦中至少有3種物質——復合胺、腎上腺素和組胺含量水平的上升和下降對睡眠過程有影響。它們下降會引起身體的睏倦感，它們上升則會清醒。科學家曾一度認為，這3種化學物質起的作用完全相同，但以患有頻睡病的實驗狗為研究對象的實驗結果表明，這3種物質所起的作用各不相同。復合胺、腎上腺素作用於肌肉的伸縮和彎曲程度，以保證進入睡眠狀態時身體不亂動，而組胺則控制何時醒來。
睡眠為什麼要閉眼？

在睡眠時，動物身體機能的某些改變可能會幫助它們維持長時間的睡眠，使身體得到休息。例如，睡覺時，大多數鳥類、哺乳動物都會閉上眼睛，也就是說，在它們睡眠的時候，大腦的高級神經中樞受到了抑制，所以失去了對眼瞼肌肉的控制。由於在睡眠時，動物對外界環境的防備是有限的，而眼睛的作用是無與倫比的，閉上眼睛可以對它起保護作用。只有緊閉雙眼才能隔斷光線的刺激，神經系統才能得到安靜的休息。此外，由於眼睛需要水分，閉上眼睛可以使它保持足夠的濕潤。

而且，在人或動物睡眠的時候，視覺中樞同樣休眠了，即使睜著眼睛，物體在眼睛中的成像大腦也是無法感知的。正因為這樣，雖然《三國演義》裡的張飛睜著眼睛睡覺，可他還是被暗殺了。
此外，人及一些動物在睡眠時聽力和嗅覺也會下降。這些交化的結果是，小的環境改變不會使它們從睡眠中醒來。一些身體反應，如打噴嚏或咳嗽也不會出現。這也許是由於鼻子和喉嚨的敏感性降低了。
在快速眼動睡眠中(即做夢時)，某些醒著時認為是理所當然的身體機能可能會失去，特別是失去了調節體溫的機能，即使所處環境太熱，大腦也不啟動降溫機能；即使所處環境太冷，大腦也不啟動升溫機能。關閉這一身體機能，可能是為了在睡眠時儲存能量而出現的進化。在快速眼動睡眠狀態，大腦還向運動神經元發出信號降低其興奮度，使許多肌肉麻痺。這種麻痺使我們感受到所做的夢，不論夢境多麼興奮，肌肉都一動不動。如果這一系統失靈，人或動物就會將夢中的動作表現出來，有時甚至造成傷害。
睡眠怎樣被喚醒？

與此同時，動物的感覺器官還要保證在受到強烈外部刺激時能把它們叫醒。不少哺乳動物睡覺時，耳朵卻像雷達天線一樣在不斷地轉動，周圍傳來的細微聲息都會通過它傳入大腦。
就連它們耳廊邊緣上的細茸毛也能感覺到外界的動靜。很多食草哺乳動物的睡眠也是很淺的，它們對哪怕是很小的危險都很警覺，並能做出迅速而強烈的反應。對大象的觀察表明，它們在睡眠中對來自同伴的較大擾動毫無反應，但對它們所不熟悉的輕微聲響卻極為敏感。這說明，睡眠中的動物仍然保留著對環境刺激的辨別能力，而且對刺激的反應比甦醒時有更大的選擇性。
人類在睡眠時同樣存在“警戒點”。人在酣睡期間，整個大腦皮質處於抑制狀態，但其中有某個不受抑制並處於興奮的部位，通過這個“警戒點”，睡著的人就可以保持與外面的聯繫。其中，被動性的“警戒點”是通過外界的刺激而被喚醒的，自己本身並沒有自動從睡夢中醒來；而主動性的“警戒點”不需外界的任何刺激或提醒，可以自動地從睡眠狀態恢復到清醒狀態。

生活中這樣的事例很多，比如平日裡習慣早晨6點鐘起床的人，某日需要4點鐘起床搭乘火車，那麼他很可能不用鬧鐘也會提前起床。
科學家已經發現，大腦中含有化學物質“組胺”的腦細胞，可能對人從睡眠中自然醒來起關鍵作用。他們通過對患發作性睡眠的狗進行實驗時發現，狗在發病進入深度睡眠狀態時，產生去甲腎上腺素及血管收縮素的腦細胞都中斷了工作，但產生組胺的腦細胞卻仍保持“正常工作”，這種現象被認為，產生組胺的腦細胞活動可能與保持人或動物的清醒有關。
動物睡眠不足也會“補覺”

什麼動物睡的時間最長？在我國三峽庫區，曾在一座東漢古墓的陶罐裡發現了一隻活蟾蜍，它已經沈睡了上千年。而蘇聯地質學家在凍土中發現的兩棲動物——西伯利亞鯢，則已經在－10℃的低溫條件下，在7米深的凍土裡沈睡了將近5000年！
相反，在自然界裡虎鯨和寬吻海豚的幼仔可以在出生後一整月不睡覺，同樣不睡覺的還有看護它們的虎鯨媽媽和寬吻海豚媽媽。這是為了適應生存環境，避免在它們睡覺的時候受到傷害而形成的特殊生活習性。

雄牲帝企鵝在整整3個月的孵卵期內也可以不睡覺。一種北美洲的鳴禽每年從其夏季棲息地阿拉斯加遷徙到加利福尼亞，長途飛行4500多千米，它們在遷徙時幾乎一直醒著。人最多可以多久不睡覺呢？

曾經一個英國人經歷11個不眠不休的晝夜後，終於合上雙眼，進入夢鄉。儘管他未能刷新世界紀錄(比現有紀錄少了10個小時)，但其行為仍令世人驚訝不已。
不過，對於普通人來說，睡眠不足的後果還是比較嚴重的，這會使“生物鐘”的活動規律受到破壞，首先會導致抑鬱症，如煩躁不安，鬱鬱不樂，眼睛刺癢和灼痛，視線模糊，食慾大增，容易疲倦，喪失幽默感，不願交往，交得易怒……等等。
長期的晝夜顛倒會造成人體生物鐘紊亂，使有抑制前列腺癌細胞增殖作用的褪黑激素分泌量下降，也更容易患上心臟病、抑鬱症及乳腺癌等。嚴重的睡眠不足，還會導致死亡。動物也是如此。在實驗室裡，如果長時間不讓老鼠睡覺，接受實驗的老鼠就會死亡。
因此，動物在睡眠不足時也會“補覺”。夜晚被打擾後，魚類都喜歡唾個懶覺。大雁等候鳥在遷徙的時候由於要“趕路”，雖然睡眠時間減少了，但是它們中途也要停下來休息，打個噸。就連實驗室裡的果蠅，如果被研究人員“吵醒”，它們也會在隨後的幾天通過多睡一會兒的方法來彌補，這種情況與人完全一樣。