小睡眠单，动物的“半睡眠”现象

对于网友都想知道的动物的“半睡眠”现象和这样的小睡眠单题，本文有详细的解，希望能帮助到大家。

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编剧吉安加斯顿马塞蒂翻译许思敏

在睡眠期间，动物的各种感官失去感知周围环境的能力，运动也减少。这让人们想知道为什么动物会在几个小时内失去基本的感官和运动技能，从而成为掠食者的目标。

有些动物已经发展出特殊的能力来解决这个题，让一半的大脑处于睡眠状态，另一半保持清醒。这种中间状态称为单半慢波睡眠。动物的半睡半醒现象为睡眠研究提供了重要的帮助。当研究一半的睡眠大脑时，另一半作为实验的对照组。如今，都市人心情焦虑，失眠题越来越受到关注。研究动物的睡眠将有助于我们了解人类的睡眠障碍。

1睡眠周期和唤醒周期

地上的所有生物，无论是动物还是植物，都有非常重要的特征。也就是说，我们的生理和行为已经适应了昼夜的交替。大脑的生物钟与环境信号同步，身体的大多数生理变化遵循24小时周期或昼夜节律。换句话说，大脑神经回路的动态变化再现了地的自转。为了平衡休息和生存，鲸类动物和一些鸟类进化出了独特的睡眠方式。他们可以只用一半的大脑和一半的清醒来睡觉。

“睡眠-觉醒周期”是一种经典的昼夜节律。觉醒的特点是感觉活动和运动，而在睡眠期间，有机体的感官不再与周围环境相互作用，运动减少。这些周期性的意识丧失在脑电图上显示出非常清晰的信号。在深度睡眠期间，大脑主要进行高振幅的缓慢振荡。相反，在清醒时，大脑主要进行快速、低幅度的振荡。然而，许多与睡眠有关的谜团仍未解开。为什么动物会连续几个小时失去基本感官和运动技能，从而成为掠食者的目标？这个题对于水生哺乳动物来说尤其重要，因为它们在睡眠时必须调节呼吸并保持体温。令人惊讶的是，一些动物已经发展出特殊的能力来解决这个题。这意味着只有一半的大脑可以用来睡觉，而另一半可以保持清醒，这被称为单半慢波睡眠。也有一些生物在某些情况下使用USWS，但有时会让整个大脑进入睡眠状态。海洋哺乳动物、鸟类和一些爬行动物可以进入半醒或半睡状态，有时在这些时间间隔中睁开一只眼睛。最近，研究人员还发现了人类单半睡眠的一种残余形式。半侧睡眠现象为睡眠科学提供了广阔的研究前景。当研究一半的睡眠大脑时，另一半作为自然对照组。海豚和一些鸟类无需睡眠也能生存，这可能为治疗人类睡眠障碍提供新思路。

1994年，尼尔斯C拉滕伯格(NielsC.Rattenberg)发现野鸭只使用一半的大脑，通过睡眠来防御威胁。单半睡眠研究可以解释物种如何从休息中受益，同时保护自己免受捕食者的侵害。使用大脑的一侧来睡觉是解决这一困境的一个很好的案。这是因为动物可以同时清醒和无意识。

2看起来我在睡觉，但我并没有睡觉

对半脑睡眠的研究始于1964年。当时颇具争议的研究人员约翰C莉莉(JohnC.Lilly)观察到，海豚在白天休息时只闭上一只眼睛，这表明海豚可能只使用大脑的一侧来睡觉。莉莉推测海豚即使在睡觉时也能观察和听到周围的环境。

随后的研究最终揭示了鲸类大脑的工作原理。鲸类动物，包括鲸鱼、海豚和鼠海豚，仍然是半睡眠研究的主要目标。这些动物保留了其陆地祖先的两个特征用肺呼吸和保持恒定的体温。睡在大脑的一侧似乎有助于在水中保持这些特性。

近日，俄罗斯科学院谢维佐夫生态与进化研究所的列夫穆克梅托夫及其同事对鲸鱼大脑进行了更深入的研究，重点关注宽吻海豚。在脑电图中，研究人员发现动物大脑的一个半始终处于慢波睡眠状态，而另一个半则处于清醒状态。两个半很少同时睡觉。同时，他们没有记录与梦有关的快速眼动睡眠。

在USWS期间，海豚清醒的大脑半负责控制游泳和浮出水面呼吸。根据表面观察，利里得出结论，海豚睁开的眼睛与清醒的大脑半相连，使海豚能够保护自己免受捕食者的侵害，并在大脑的另一半休息时与同伴一起游泳。1999年，美国洪堡州立大学的P.DonGorley观察到，当海豚在一群海豚中游泳时，如果其中一只海豚保持睁开眼睛，它就会与其他海豚保持目光接触。意大利热那亚水族馆的GuidoGono和同事在2001年也观察到了这一现象。当海豚的同伴游到对岸时，海豚睁开的眼睛也会发生变化。

海豚在冷水中也会损失热量。约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学的普拉尼什里皮莱(PranishreePillai)和保罗R芒格(PaulR.Munger)发现，海豚在休息时使大脑半之一保持清醒，经常挥动鳍和尾巴并在水中打圈。据观察，游泳可以保持体温。在水面上。

我们已经知道鲸目动物和其他动物的睡眠-觉醒周期是由多个大脑结构的相互作用控制的，包括脑干、下丘脑和基底前脑。我们目前掌握的线索仍不足以确定到底是什么调节了半睡眠。

2012年，悉尼大学的DavidJ.Kediola及其同事建立了一个USWS数学模型，该模型代表了海豚的睡眠习惯。在该模型中，两个半都位于下丘脑的一个亚结构，即腹外侧视前核，它允许单个半在睡眠期间交换信息并调节睡眠。

从表面上看，在两个大脑半之间传播的抑制信号使一个半保持清醒，而另一个半保持睡眠。更深层的大脑结构，例如位于脑干的后交叉，也参与其中。Kediora和同事建立的模型使神经科学家能够研究海豚大脑如何巧妙地在两个半之间分配睡眠。环境信息似乎也发挥着重要作用。由于下丘脑中促进睡眠的神经元对温度敏感，因此大脑温度的变化会影响这些神经元的放电水平。事实上，Mukmetov及其同事在1982年发现，当海豚在USWS中时，睡眠半的温度下降，而清醒半的温度没有变化。

3睡眠还是捕食？

鲸目动物与河马等其他偶蹄类动物有共同的祖先。从陆地环境到水生环境的适应是渐进的，向半水生环境的过渡可能会发生，并且需要显着的生理和行为调整。鲸类独特的睡眠行为可以说是为了适应新环境而平衡睡眠与生存的结果。类似的权衡也发生在其他动物身上。例如，海豹采用了多种进化策略来解决与水下和陆地上的呼吸和睡眠密切相关的题。一些海豹种群，例如无耳海豹，包括竖琴海豹和象海豹，根本没有USWS。

但北方海狗的情况则不同。2017年，谢维佐夫生态与进化研究所的OlegI.Lyamin指出，与很少经历BSWS且从不进入快速眼动睡眠的海豚不同，北方海狗在陆地上有多种睡眠方式，包括BSWS、REM和REM睡眠。睡觉了，我睡了。USWS。在陆地上，海豹主要以BSWS模式睡眠。海豹在水中执行USWS的时间比在陆地上执行的时间更长。当您在水下时，快速眼动睡眠会减少或完全消失。

当在水中体验USWS时，北方海狗会采取一种姿势，让它们能够睡觉和呼吸，同时观察接近的捕食者。当北方毛皮海豹睡觉时，它们侧卧，不断地在水中挥舞一个鳍，并将另外三个鳍放在水面上方，以减少热量损失。与此同时，他们的鼻孔保持在水面以上以继续呼吸。挥动鳍和睁开一只眼睛的同一侧的大脑半是清醒的，可以发出运动命令来挥动鳍并保持身体姿势。在陆地上，USWS允许海豹对捕食者保持警惕并与配偶协调活动，但无法控制呼吸、体温或运动协调。

为了平衡休息和清醒的需要，一些鸟类进入半睡眠。1996年，波兰哥白尼大学的JadwigaSimczak记录了黑鸟大脑一侧的慢波脑电图。2001年，当时印第安纳州立大学生物科学系的尼尔斯C拉滕伯格（NilsC.Rattenberg）及其同事在鸽子身上发现了这种现象。两年前，拉滕伯格发现野鸭在睡觉时只使用一半的大脑来保护自己免受威胁。处于鸭群边缘的鸭子只用一只眼睛睡觉时，其所经历的USWS水平比处于鸭群中心的鸭子高150点。鸭子的哨兵睁着眼睛，时刻注视着鸭子的周围。澳大利亚墨尔本大学的马克A埃尔加(MarkA.Elgar)在1989年的一项研究中指出，随着群体规模的扩大或个体向群体中心移动，个体动物的警觉性会降低。

候鸟在不间断的长途迁徙过程中，也会采取多种睡眠策略。2016年，拉滕伯格和他的团队前往德国，研究小型军舰鸟在迁徙过程中的USWS和BSWS睡眠模式。研究表明，当小型军舰鸟经历USWS睡眠时，与清醒大脑半相对应的眼睛会张开，看向鸟群的方向。此外，美国鲍林格林州立大学的托马斯福克斯(ThomasFuchs)于2006年发现，斯特恩画眉鸟通过在夜间飞行时小睡和坐下时闭上一只眼睛来补偿睡眠不足。

4第一晚的影响

尽管人类不会进入典型的USWS状态，但有时也会经历类似的情况。美国布朗大学的EikoTamaki和她的团队进行了一项研究，记录了在陌生环境中过夜的人的脑电波。EikoTamaki在2016年发表的一篇文章中写道，脑电图显示这些人的右脑有慢波，表明深度睡眠，而他们的左脑有浅层慢波，表明更警觉的状态。此外，左脑更容易被唤醒。这种不对称性被称为第一夜效应，因为它会在第二天晚上消失。但当你进入一个陌生的环境时，这种戒心又会再次出现。这让人想起母亲对婴儿哭声保持较低的唤醒阈值。

离开家的第一个晚上后，我们可能会感到睡眠不足。但对于只用一半大脑睡觉的动物来说，这些睡眠模式似乎对它们的日常生活没有任何影响。习惯USWS的动物比使用BSES或REM睡眠策略的动物睡眠时间更短。尽管如此，它们游泳、飞行、进食和与他人交往的能力并没有减弱。海豚一天中近三分之二的时间是醒着的，其余时间在USWS睡眠期间交替使用大脑的两侧。尽管缺乏快速眼动睡眠，海豚的大脑和身体恢复似乎并未受到影响。

Mukmetov及其同事在1997年指出，睡眠研究表明海豚始终非常健康。对圈养环境的密切观察表明，海豚具有学习和记忆复杂任务的能力。军舰鸟在长途飞行中显着减少了总睡眠时间，同时仍保持高水平的注意力和飞行效率。

有些动物选择轮流进行USWS来分担睡眠不足。野鸭看守人半睁着眼睛睡着了，但他的行为却没有受到影响。第二天，看守人的角色被转移给了该组织的另一名成员。单半睡眠令研究人员着迷，因为它展示了动物用来确保日常休息的各种进化策略。

美国气象局的一项实地研究结果促使科学家们利用这项技术来研究睡眠对新生动物大脑发育的影响。1999年，意大利帕多瓦大学心理学系的一个研究小组发现，新生原鸡在孵化后的第一周经历了更多的左脑睡眠。在生命的最初几天，这些小鸡第一次倾向于使用左脑来处理外部刺激，包括图案和颜色。因此，睡眠似乎有助于巩固新学到的知识。从第二周开始，随着小鸡进行更多与空间相关的活动和处理新物体，右脑睡眠也增加。当你训练小鸡执行颜色辨别任务时，它们会经历更多的左脑USWS，因为左半学习颜色。