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睡觉嘛，表面看来无非就是什么都不做、躺下、失去意识。能有多复杂？
非常复杂。睡眠的运行方式、怎么开始以及这个过程中发生了些什么，都是人们并不太会去仔细琢磨的问题。也对，酣睡时确实很难去想这些，毕竟睡觉是一件完全“没有意识”的事情。说来惭愧，实际上这也难住了很多科学家。要是有更多人去琢磨它，或许我们能快点搞明白呢。
首先要说明：我们目前还不知道睡眠究竟有什么目的！人们在几乎所有其他动物，甚至是最简单的线虫身上都观察到了睡眠（如果采用比较宽泛的定义的话）。有些动物，比如水母和海绵，没有表现出需要睡眠的迹象，可是考虑到它们没有大脑，我们也基本不信它们能开展些什么活动。除此之外，在各种完全不同的物种中都有睡眠，或者说至少存在有规律的、周期性的不活跃状态。显然，睡眠非常重要，它有着深远的演化起源。水生哺乳动物如果完全睡着会停止游动、沉入水底并淹死，因而它们发展出了大脑两半轮流运作的睡眠方式，可见睡眠多么重要，甚至超过了“不淹死”的求生本能。可我们依然不知道背后的原因所在。
现有的理论很多，比如治愈说。大鼠被剥夺睡眠后，伤口愈合得比正常情况慢得多，而且通常寿命不及睡眠充足的大鼠。另一种理论认为，较弱神经连接的信号强度会在睡眠中被削弱，从而使该连接更易于移除。还有一种理论提出，睡眠有助于舒缓消极情绪。
其中比较怪诞的一种理论认为，睡眠是一种让我们避免被捕食者发现的好方法。很多捕食者在夜间活动，而人类要活命并不需要一天24小时的活动，于是睡眠让人们有很长一段时间基本处于静止状态，也就不发出动静，让夜行的捕食者找不到可借以觅得踪迹的信号或线索。
有些人可能会嘲笑现代科学家竟对睡眠毫无头绪。睡眠是为了休息啊，让我们的身体和大脑在辛苦一天之后有时间恢复体力和精力。这么说没错，如果我们做了什么特别令自己精疲力竭的事，长时间静息确实有助于机体各部分的恢复以及必要的补充或重建。
但如果睡眠仅仅是休息，那为什么无论我们搬了一天砖还是裹着睡衣看了一天动画片，睡觉的时长总是差不多？毫无疑问的是，这两种活动需要的恢复时间并不相等。并且，身体的代谢活动在睡眠时仅仅降低了5%～10%，这样的“放松”几乎微不足道——好比把汽车开到发动机冒烟，然后把车速从80千米每小时降到70千米每小时，根本起不了太大作用。
精疲力竭也不是入睡的保证，所以一般不会在跑马拉松时跑着跑着就睡着。实际上，入睡时间和时长取决于人体的昼夜节律，由一套专门的体内机制设定。管理睡眠规律的是脑中的腺体——松果体，它分泌褪黑激素使人放松和困倦，并受光照调节。人眼的视网膜检测到光并把信号传给松果体，松果体接收到的信号越多，释放的褪黑激素就越少（但还是会产生少量激素）。人体内的褪黑激素水平在整个白天逐渐升高，并且随着太阳落山增加得更快，换言之，人体的昼夜节律与日照长短有关。于是，我们通常在清晨醒来，到了夜晚感到困倦。
时差背后的原理也在于此。跨越时区的旅程意味着经历与平常完全不同的日光时间表，可能身体正感受着中午11点的日照强度，大脑却认为此时已经是晚上8点。人体的睡眠周期有精细的校准，“不同寻常”的褪黑激素水平则会扰乱睡眠周期。而“补觉”实际上没我们想象中那么容易。人的大脑和身体与昼夜节律紧密相连，因此要在预期外的时间强迫自己入睡非常困难（尽管也不是毫无可能）。用几天时间适应新的日照规律可以有效地重置昼夜节律。
有人或许会问，既然睡眠周期对光照那么敏感，那不会受到人工照明的影响吗？事实上是会的。人的睡眠规律自从人工照明普及以来，在最近的一两百年里已经出现了明显的变化，并且因文化而异。在那些较少接触人工照明或日照模式不同的文化（比如在高纬度地区）中，人们有适应于当地环境的睡眠规律。
人体的核心体温同样遵循简单的节律变化，在36～37摄氏度之间波动（对于哺乳动物来说这个范围已经相当大了）。下午的体温最高，夜幕降临时开始降低。通常到了上床睡觉那会儿，体温正处于最高点和最低点之间，在睡眠状态中降到最低点。这或许可以说明为什么睡觉时常常要盖毯子：因为入睡后比清醒时体温低。
还有一种现象更可以说明睡眠不仅仅是为了休息和保存能量：人们在冬眠的动物身上观察到了睡眠。也就是说，已经无意识的动物仍要睡觉。冬眠本身与睡眠不同：冬眠时，动物的代谢和体温会降得很低，持续的时间也比睡眠长，实际上更接近于昏迷。但是，动物在冬眠时仍会有规律地进入睡眠状态，也就是说它们会耗费更多能量去入睡！可见，睡眠只是为了休息的说法太片面了。
站在脑的角度来看更是如此，脑在睡眠过程中展现出复杂的行为。按照目前的理论，睡眠可以简要地分为四个时期：快速眼动睡眠期（REM）和三个非快速眼动睡眠期（非REM，即1期、2期、3期——神经科学家难得替外行人把事情搞得简单）。三个非REM睡眠期是根据不同的脑功能状态来区分的。
不同脑区的活动模式会同步，形成所谓的“脑波”。如果人群中其他人的大脑也都开始同步活动，那么可以叫“墨西哥脑浪”了吧
？脑波有几种类型，每个非REM期都有其特定的脑波类型。
在非REM睡眠1期，主要出现阿尔法波；2期出现奇特的梭形波；3期则以德尔塔波为主。随着睡眠进程的推进，脑部活动渐渐减弱，进程越深入，人就越难醒来。到了非REM睡眠3期，即“深度”睡眠期，人对外部刺激几乎就很少有反应了。这时如果旁边有人大喊“快醒醒！房子着火了！”，比起处于1期时，人的反应要慢得多。不过，此时的大脑也不会彻底停工，部分原因在于它在维持睡眠状态上还要发挥一定作用，不过更主要的原因还是假如彻底熄火，人就死了。
接下来就进入了REM睡眠，此时大脑的活跃程度不亚于清醒和警觉时。REM睡眠有一个有趣（有时还有点儿可怕）的特征，就是“REM肌肉麻痹”。这是通过运动神经元控制运动的脑功能基本关闭，让躯体无法动弹的现象。发生这种现象的具体机制还不清楚，可能是特定的神经元抑制了运动皮层的活动，或者是运动控制区域的敏感性降低，从而难以触发运动。不管怎样，总之出现了肌肉麻痹。
麻痹有麻痹的好处。因为REM睡眠是做梦的时期，假如运动系统还在全面开工，人就会把梦里的动作实实在在地还原出来。如果你能想起自己在梦里做了些什么，恐怕就明白为什么要避免让这种情形出现了。人睡着的时候意识不到周围的情况，如果此时还手舞足蹈的话，很有可能给自身以及身旁无辜的人造成危险。当然，脑不是百分百可靠，也就会造成REM睡眠行为障碍。这时，REM肌肉麻痹失效，患者把梦中的行为付诸真实的行动。正如刚才所说，这很危险，会导致我们马上就要谈到的梦游。
还有一些小毛病可能是我们日常更熟悉的，比如说入睡抽动，就是快要睡着时突然毫无防备地抽搐一下。那种感觉就像突然要跌落，然后在床上猛地一抖。该现象在儿童中多发，随着年龄增长而逐渐减少。入睡抽动的发生与焦虑、压力、睡眠障碍等有关，但总的来说似乎还是随机为主。有些理论认为，大脑误把入睡当作濒死，因而急切地想要把人唤醒。但入睡需要大脑参与，所以不太说得通。另一种理论说这属于残存的演化痕迹，来自还在树上睡觉的祖先：突然倾斜或翻覆的感觉意味着马上要从树上摔落，因此大脑一阵恐慌，把我们唤醒。还有可能是完全不同的原因，鉴于入睡抽动多发于儿童，也许是仍处于发育时期的大脑在布线神经连接，矫正脑的功能和流程。从多方面来说，我们永远无法从大脑这么复杂的系统里清除所有的小故障小毛病，因此成年后还是会发生入睡抽动。不过好在它基本上是无害的，只不过感觉有点儿怪罢了。
另一桩基本上无害但感觉不太好的事情就是睡眠瘫痪。出于某些原因，有时候意识分明已经恢复，大脑却忘记把运动系统重新打开。究竟为什么会发生这种现象，以及是如何发生的，目前人们还不确定，但主流观点认为，这与本来有序的睡眠阶段被干扰有关。睡眠周期的各阶段受到多种类型的神经活动调节，而相应的神经活动则受到多组神经元的调控。不同的神经活动有时未能平稳切换，重新激活运动系统的神经信号过弱，或是关闭运动系统的神经信号过强、持续过久，结果就发生了意识虽然恢复、对运动的控制却没有恢复的情况。概括说来就是，REM睡眠期间，运动系统的关闭状态还在继续，人却渐渐清醒，此时便发现自己动弹不得。通常这种情况不会持续太长时间，一旦大脑活动的其余部分恢复到正常的意识水平，压制住睡眠系统的信号，人就会恢复对动作的控制，只不过在此期间难免感到害怕。
惊恐并非无端产生。睡眠麻痹时的无助与脆弱触发了强烈的恐惧反应，具体机制我们下一节再讨论。这里要说的是，当恐惧感非常强烈时，人会产生幻觉，感受到房间里还有其他人，即所谓的鬼压床。像被外星人绑架的传闻、鬼交的传说等，很可能都根源于此。大多数经历过睡眠麻痹的人只是短暂且极为偶尔地遇到这种情况，但也有一些人会长期反复地陷入睡眠麻痹，通常与抑郁症之类的精神障碍相关，说明脑功能存在某些潜在的问题。
还有一种更复杂的现象，很可能也与睡眠麻痹有关，那就是梦游。这也要追溯到睡眠时大脑运动控制系统的关闭，只不过现在情况正相反，是关闭的力度不够或时机不对。由于梦游在儿童中较为多发，科学家推测是运动抑制系统尚未发育完全所致。有一些研究表明，一个可能的原因（至少起了一定作用）是中枢神经系统发育不完全。梦游会遗传，在某些家族比较多发，说明这种中枢神经系统的未成熟或许涉及某些基因的问题。不过，梦游同样会发生在受到压力、酒精、药物等一些因素影响的成年人身上，而那些因素也都有可能影响到运动抑制系统。有些科学家主张，梦游是癫痫的一种表现或变种，后者显然是大脑活动混乱失控的结果，因此，把梦游看作一种癫痫似乎也说得通。无论怎样，大脑把睡眠和运动控制功能弄乱而产生的现象都令人惊恐。
假如从刚一入睡开始，大脑就不那么活跃，也就不会有那么多麻烦了。但为什么大脑在睡眠时还要保持活跃呢？它到底在忙些什么？
高度活跃的REM睡眠期可能有多方面的作用，其中之一即与记忆有关。长期以来，有一种假说认为，大脑在REM睡眠期强化、组织和维持记忆。旧记忆和新记忆之间建立起联系；新记忆被激活，从而得到巩固，变得更易提取；很久以前形成的旧记忆受到刺激，从而确保与之相关的联系没有完全丢失，等等。该过程之所以发生在睡眠时，原因很可能在于此时没有外部信息输入大脑，可以避免引起混乱或把事情弄复杂。就像你不会见到有马路一边刷新路面，一边让车子照常在上面开来开去，道理是一样的。
但是，激活和维持记忆会有效地使记忆“苏醒”。久远的经历与最近的情景全混在了一起，产生了一连串片段；它们没有特定的顺序，也没有合理的组织，于是梦境常常显得怪诞和不现实。也有假说提出，大脑中负责注意和逻辑的额叶区总是试着为梦境中不自然的前后事件强加解释，因此我们在做梦时还是会觉得梦里所发生的是真实的，明明不可能的事情在梦中并没有像平常那样给人留下极不合理的印象。
尽管梦是离奇且不可预知的，有些梦却会反复出现，这类梦境往往与一些难题或忧虑有关。说实在的，假如生活中有某件事一直压在心头（比如答应写的一本书的截稿日期），你自然会不断想到它。结果，势必有许多与此相关的新记忆形成。新记忆需要组织，于是就在梦中多次、频繁地出现，最后你就会经常梦见一把火烧了出版社。
关于REM睡眠还有一种理论，认为它对幼儿格外重要，因为它不仅有助于记忆，支持、强化大脑中的全部神经连接，而且还起到辅助神经发育的作用。这一点或许可以解释：为什么婴幼儿远比成年人睡得多（通常一天超过12小时），并且REM睡眠期的比例更大（在睡眠总时间里约占80%，相反成年人的REM睡眠只占20%左右）。成年人则保留了较少的REM睡眠，以使大脑保持高效。
另外还有一种理论认为，睡眠对于清除大脑产生的垃圾至关重要。大脑中持续不停地进行着复杂的细胞过程，各种各样的副产物随之产生，这些垃圾必须清理。研究表明，垃圾清除的速率在睡眠期间比较高。换句话说，睡眠之于大脑，相当于饭店在午市结束后、晚市开始前的关门大扫除；门虽然关了，店里却依然忙碌，只不过在忙别的事儿。
不管真正的原因到底是什么，总之大脑要功能正常就离不开睡眠。被剥夺睡眠，尤其是REM睡眠的人，很快会在认知、注意、解决问题的技能等方面表现出严重衰退，应激水平升高，情绪低落、易怒，完成任务的表现全面退步。切尔诺贝利核事故和美国三里岛核事故都与工程师超负荷工作、过度劳累有关，“挑战者”号航天飞机失事同样如此。所以，当连续两天没有睡觉、正在上第三个连轴转12小时班的医生做出会产生长期影响的诊断时，我们最好还是先别照他的话做。长时间不睡觉的话，大脑会启动“微睡眠”，让你不时地打几分钟甚至几秒钟瞌睡。可是，人类早已演化得期待并需要长时间的无意识状态，时不时地打盹儿并不能真正满足我们。即便我们设法成功避免了缺觉引起的所有认知问题，也难逃与此有关的免疫系统受损、肥胖、应激和心脏问题的伤害。
所以说，假如你看本书时碰巧开始打瞌睡，不是书无聊，而是有疗效！