據國外媒體(ti) 報道，人類一生中大約三分之一的時間在睡覺，科學家一直在討論為(wei) 什麽(me) 睡眠占據我們(men) 如此多的時間，目前，最新一項研究表明，人類在特定年齡不同階段，睡眠狀況會(hui) 存在差異。

　　關(guan) 於(yu) 為(wei) 什麽(me) 我們(men) 睡眠時主要集中在腦力活動的問題有兩(liang) 個(ge) 主流解釋理論：一種理論認為(wei) ，大腦利用睡眠來重組細胞之間的聯係，構建支持我們(men) 記憶和學習(xi) 能力的神經網絡；另一種理論認為(wei) ，大腦需要時間來清理一天累積的代謝廢物。神經科學家一直在爭(zheng) 論這些解釋哪些是人類需要睡眠的主要原因，但是最新研究表明，對於(yu) 嬰兒(er) 和成年人來說，年齡不同，他們(men) 睡眠的主要原因也不一樣。

　　這項研究發表在9月18日出版的《科學進展》雜誌上，研究人員使用數學模型表明，嬰兒(er) 大部分睡眠時間處於(yu) “深度睡眠”，也被稱為(wei) 隨機眼動睡眠（REM）。與(yu) 此同時，我們(men) 的大腦細胞之間迅速建立新的連接，並不斷地擴大，然後當蹣跚學步的嬰兒(er) 接近兩(liang) 歲半的時候，他們(men) 的快速眼動睡眠時間快速減少，因為(wei) 他們(men) 的大腦轉換至“維護模式”，大部分睡眠時間用於(yu) 清潔大腦代謝廢物，並進行修複。

　　研究報告作者、美國加州大學洛杉磯分校聖菲研究所生態學、進化生物學和計算醫學教授範·薩維奇稱，這絕對是令人震驚的事情，這種大腦模式轉換如此快速。

　　同時，研究人員還收集了其他哺乳動物的相關(guan) 數據，其中包括：兔子、老鼠和豚鼠，發現它們(men) 的睡眠可能經曆類似的轉變，然而，現在判斷這些模式在許多物種中是否一致還為(wei) 時過早。

　　瑞士伯爾尼大學兒(er) 童與(yu) 青少年精神病學和心理治療大學醫院的神經學家萊拉·塔魯赫說：“我認為(wei) 實際上這種大腦模式轉換可能並沒有那麽(me) 明顯，而是更平穩，或者個(ge) 體(ti) 之間轉換的年齡會(hui) 有所不同，大腦發育的速度因人而異，我們(men) 發現2-3歲之間的數據點非常‘稀疏’。”

　　新興(xing) 的假說理論

　　2007年發表在《美國國家科學院學報》的一篇研究報告指出，薩維奇和理論物理學家傑弗裏·韋斯特發現動物大腦體(ti) 積與(yu) 腦代謝率能準確預測動物睡覺的時間，這比基於(yu) 動物整體(ti) 大小進行的預測更準確。一般而言，擁有較大體(ti) 積大腦和較低腦代謝率的大型動物比擁有相反特征的小型動物睡眠時間更少。

　　這一規律普通存在於(yu) 不同物種之間以及同一物種不同年齡階段，例如：老鼠比大象的每天睡眠時間更長，新生嬰兒(er) 每天睡眠時間比成年人更長。然而，睡眠時間隨著大腦體(ti) 積變大而逐漸減少，研究人員希望知道這種變化在不同動物身體(ti) 上發生的有多快，以及隨著時間推移這種變化與(yu) 睡眠功能是否有關(guan) 。

　　為(wei) 了開始回答這些問題，研究人員收集了關(guan) 於(yu) 人類睡眠時間的現有數據，收集了從(cong) 新生兒(er) 至15歲兒(er) 童的數百個(ge) 數據點，他們(men) 還收集了大腦體(ti) 積和代謝率、腦細胞聯係密度、身體(ti) 大小和代謝率、不同年齡階段快速眼動睡眠時間比率等數據，研究人員從(cong) 60多項研究中得出獲得這些數據點。

　　嬰兒(er) 每天睡眠時間大約是成年人的兩(liang) 倍，他們(men) 的睡眠時間中較多地處於(yu) 快速眼動狀態，但長期以來，人們(men) 一直不清楚這種狀態到底起什麽(me) 作用。

　　研究報告作者建立了一個(ge) 數學模型來跟蹤分析所有這些隨時間變化的數據點，觀察這些數據點出現怎樣的模式變化。嬰兒(er) 大腦代謝率很高，因為(wei) 大腦細胞建立了許多新的連接，這與(yu) 嬰兒(er) 較多的快速眼動睡眠狀態有關(guan) 。因此，他們(men) 得出結論稱，嬰兒(er) 時期較長時間的快速眼動有助於(yu) 大腦快速重構，因為(wei) 新的大腦網絡形成，嬰兒(er) 學習(xi) 新的技能。薩維奇說：“這種關(guan) 聯性並不會(hui) 很快發生改變，當嬰兒(er) 進入2-3歲，逐漸地他們(men) 快速眼動時間將減少。”

　　與(yu) 此同時，大腦皮層（大腦褶皺表麵）的細胞代謝率也發生了變化，在嬰兒(er) 時期，代謝率與(yu) 腦細胞之間現有連接數量和大腦神經網絡建立新連接所需能量成正比，隨著大腦重構速率減緩，相應的代謝率也會(hui) 減慢。

　　塔魯赫稱，在人類生命的最初幾年裏，大腦正在建立大量新連接，其發展速度很快，這就是為(wei) 什麽(me) 我們(men) 看到人類的技能學習(xi) 速度很快的原因。發展心理學家將這稱為(wei) 神經可塑性的“關(guan) 鍵時期”——大腦細胞之間建立新連接的能力。在那個(ge) 關(guan) 鍵時期之後，神經可塑性並沒有消失，但正如新的數學模型所預測的那樣，新連接的構建速度顯著減緩，非快速眼動睡眠與(yu) 快速眼動睡眠的比例也在增加，這支持了非快速眼動對大腦維持比神經可塑性更重要的觀點。

　　薩維奇稱，展望未來，研究人員計劃將該睡眠數學模型應用至其他動物，觀察在動物發育早期是否也會(hui) 發生類似的重構至修複的轉變。

　　研究報告第一作者、美國德克薩斯大學奧斯汀分校信息、風險和運營管理係副教授曹俊宇（音譯）稱，我們(men) 知道人類大腦發育在出生之後是不同尋常的，因此可以想象這裏描述的人類相變可能比其他物種出現得更早，甚至這種變化是在出生之前。

　　就人類睡眠而言，塔魯赫指出，在快速眼動睡眠和非快速眼動睡眠期間，腦電波活動模式是不同的，考慮到快速眼動時間的變化，未來的研究可能揭示特定的腦電波活動是否會(hui) 隨著年齡增長而塑造大腦。從(cong) 理論上講，這些模式的中斷破壞可能會(hui) 導致嬰兒(er) 和幼兒(er) 時期出現發育障礙，但這僅(jin) 是一種假設。（葉傾(qing) 城）

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【人工智能】，了解更多人工智能活動詳情