1.1 夜与生物钟

1.1.1 夜是如何产生的

我们生活的地球，自形成以来，就一直在自转并围着太阳公转（图1-1）。

地球公转是地球绕太阳自西向东运动。地球自转是地球绕地轴自西向东转动，其周期为1天，我们每天经历的昼夜更替，看到的太阳东升西落，主要是由地球自转产生的。

地球本身是不发光、不透明的实心球体，但当阳光照射到地球上的某一点时，这个地方就会出现白昼，也就是我们通常所说的白天；而当这一点随着地球自转到背向太阳时，这个地方就会出现黑夜。如此日出日落，周而复始，便形成了昼夜交替现象。

1.1.2 生物钟

地球上的一切生物体，包括最原始的单细胞生物，都随着地球的昼夜更替（图1-2）适时地发生变化，顺应昼夜更替进化着，以日为单位计时，合理地安排着生命活动。

最终，每个生命体都有了自己独特的生物钟。

在植物中，比如含羞草，它的叶子会随着昼夜更替进行周期性的伸展和闭合。早上太阳升起后，含羞草的叶子感知到外界的光和热，便会伸展开叶子；等到傍晚时，太阳落下，空气中的湿度增加、温度降低，它的叶子就会闭合。

在动物中，比如招潮蟹，它的体色会随昼夜变化而变化。在夜晚时，招潮蟹体色较浅，呈现黄白色；而在黎明时，其体色开始变深，呈现深而鲜艳的体色，这种变化旨在更好地躲避天敌。

而人类，作为地球生物中的一员，为了应对和适应大自然，也有了自己的生物钟，形成了“日出而作，日入而息”的生物节律，而睡眠作为“息”的重要组成部分，成为对人类生物钟影响极大的环节。

1.1.3 睡眠对于人类的意义

人类一生中大约有三分之一的时间是在睡眠中度过的，但从科学的角度来看，人类为什么需要睡眠仍然是个谜。

科学家一直在寻找答案，并逐渐形成了四种常见的理论：不活动理论、能量守恒理论、恢复理论和大脑可塑性理论。

● 不活动理论

不活动理论也称为适应理论或进化理论，是最早的睡眠理论之一。该理论认为睡眠可以提高生物的存活率，尤其在生物体特别脆弱的时候能使其免受伤害，从而得以生存。比如某些动物，到了夜晚看不清周围环境，贸然走动容易被捕猎者捕食，采用睡眠的模式可以让自己在有危险的时间段内处在较为安全的洞穴里。这种行为策略最终进化成了我们现在所认知的睡眠。

● 能量守恒理论

能量守恒理论认为，睡眠的主要功能是在白天或夜晚的部分时间，特别是在寻找食物效率最低的时候，减少个人的能量需求和消耗。研究表明，睡眠时能量代谢显著降低（人类的能量代谢降低了10%，其他物种则降低得更多），且与清醒时相比，睡眠时的体温和热量需求都显著降低，即睡眠能帮助我们减少消耗，保持能量平衡。

● 恢复理论

恢复理论认为，睡眠可以帮助人体自我修复，还能帮助补充人体新陈代谢所需的能量和物质。近年来，从人类和动物研究中收集到的经验证据能够支持这个观点。其中最令人震惊的是，动物在进行完全剥夺睡眠的实验后，会失去所有的免疫功能，并在短短几周内死亡。而身体的许多主要恢复功能，如肌肉生长、组织修复、蛋白质合成和生长激素释放等，大多发生在睡眠期间。这也进一步支持了这一理论。

● 大脑可塑性理论

大脑可塑性理论认为，睡眠是神经重组和大脑结构与功能发育的必要条件。睡眠对婴儿和儿童的大脑发育起着重要作用，这也解释了为什么婴儿每天必须睡14个小时以上，而且其中大约一半的时间为快速动眼期（这一睡眠阶段有助于记忆形成和巩固，促进大脑的成熟发育）。在成年人中，睡眠和大脑可塑性之间的联系也较为明显，睡眠和睡眠剥夺对比实验展示出的对人们学习和执行各种任务的能力的影响可以验证这一联系。

当然，这些理论或多或少都存在一些缺陷，无法解释睡眠的所有问题，科学家们也普遍认为目前仍没有任何一个单一的理论可以解释已知的关于睡眠的一切现象，但是从这些理论中我们可以知道，在千百万年的进化中，睡眠对人类具有不可替代的作用。

那么，睡眠到底是怎样影响人类生活的呢？

• 帮助大脑清理代谢废物

当人类身体进入睡眠状态后，大脑便开始“洗澡”，血液会周期性地大量流入和流出大脑（图1-3）。而每当血液大量流出时，脑脊液就会趁机涌入，开始对大脑进行“大扫除”，帮助排出毒素和代谢废物，比如导致阿尔茨海默病的β-淀粉样蛋白等。这样，等我们睡醒后便能拥有一个感觉清爽的大脑。

• 提高免疫力

当身体进入睡眠状态时，人体的免疫系统会加速运转，免疫细胞的活性会显著增强，并促进细菌素的分泌，以此来保护身体不受外来物的干扰。

研究发现，对存在睡眠障碍的人施行催眠干预后，受试者血液中免疫细胞的水平明显升高。进一步研究表明，血液中的T淋巴细胞、B淋巴细胞和CD8T细胞的水平存在周期性的规律（图1-4）。

• 调控新陈代谢

睡眠期，人体体内帮助控制食欲的瘦素分泌量会升高（图1-5），而瘦素分泌增加，人体就不会有饥饿感。因此，睡眠可以很好地调控人体的新陈代谢。

此外，睡眠还会对心脏、循环系统、呼吸系统、内分泌系统甚至生殖系统等产生影响。可以说，只有拥有良好的睡眠，才能拥有健康长寿的人生。

然而，随着时代的发展，睡眠的“天敌”——熬夜出现了。