1.4 睡眠的不同阶段

只要我们的大脑在运转就会产生脑电波，人们根据脑电波的明显不同状态，对睡眠的不同阶段进行了区分。在你睡着之后，身体内的各种生理周期还会继续，但会以完全不同的方式进行，睡眠时的脑电波和醒着的时候明显不同。科学家们使用脑电图仪器，通过贴在头上的电极片读取脑电波活动，然后用图表显示活动状态。

在人的睡眠过程中，丘脑会停止向大脑传递感官信息，但会继续发送信号到皮层，并控制睡眠的自我维持和周期循环过程。如果不发送信号，大脑可能会停止运转，人就会死亡，所以人只要活着，大脑就会发出脑电波。

从睡眠整体来看，睡眠有两种截然不同的状态，即睡眠前期占主体的 非快速眼动睡眠（NREM） 和睡眠后期占主体的 快速眼动睡眠（REM）。上述两种状态的交替就是睡眠周期， 完整的睡眠一般来讲会经历几个不间断的 睡眠周期 ，大部分在4～10个周期左右，每个周期大约是30～120分钟不等。依据大脑发出的脑电波类型不同，每一周期里面又分为五个阶段。

过去的分类，把睡眠分为五个阶段：非快速眼动睡眠，由浅睡眠和深睡眠组成，浅睡包含第一、第二阶段，深睡包含第三、第四阶段，而快速眼动睡眠被称为第五阶段。近些年为了更简化表达，简化成了三个N阶段和一个快速眼动睡眠阶段。把第一、第二阶段称为N1、N2阶段，而深睡的第三、第四阶段称为N3阶段，这里的N就是非快速眼动睡眠的简称。

整体来说，非快速眼动睡眠期的特点是整体和局部的脑血流都有减少，它一般来说占成年人睡眠总量的75%～80%。而剩下的时间都是快速眼动睡眠，这也是梦境发生的主要时期。

图1-3是一个典型的健康年轻人的睡眠结构图，同时展现了睡眠的五个不同阶段和多个周期，很多人在做梦时偶尔会短暂惊醒，但大部分人意识不到自己晚上有短暂的清醒状态。

睡眠潜伏期（Sleep Latency）

这是一个从清醒转到入睡的过渡阶段，人并没有睡着，因此也不算睡眠阶段，但这是很重要的睡眠准备期。此时人可能打哈欠，感觉很困乏，这个阶段大脑变得放松，思维开始散漫，会感到昏昏欲睡，很容易入睡也很容易醒；身体开始放松，体温降低，心率、呼吸和能量消耗都会变慢。脑电波很慢，起兴奋作用的神经递质乙酰胆碱（acetylcholine, Ach）在大脑中越来越少。人在这个入睡阶段昏昏欲睡，入睡瞬间，脑电波（Electroencephalogram, EEG）可以明显看到有一个突然的活动减少变平滑的阶段，大脑会发出被称为“状态转换信号波”的阿尔法波（见表1-1）。

睡眠的五个阶段

N1阶段： 属于过渡性的轻度睡眠期，脑电波变慢，除了前期发出阿尔法波，后期还会发出西塔波。很多人在此期间可能发生突然的入睡抽搐，也就是常见的入睡时手脚抽动，大部分人这时抖一下就睡着了。催眠也一般是在这个阶段。在此期间，体温开始下降，人会开始失去一些肌肉张力，对外部环境的感知还保留了一些，所以此时很容易被唤醒。此时如果被唤醒，人也不会觉得自己睡着了，所以有些人会在此时产生入睡时的幻觉，认为自己没睡着，但看到和听到了一些东西。随着睡眠的深入，肌肉张力和外部意识都开始消失。（入睡抽搐、入睡幻觉都是良性睡眠现象，无须担心，绝大部分人都体验过，在后面章节我们对这些现象会有更多详细描述。）

每个人的睡眠都始于N1，该阶段通常在初始周期中持续1～7分钟，占总睡眠的2%～5%。但新生儿以及患有发作性睡病和其他特定神经系统疾病的人会有不同。

N2阶段： 属于浅睡期，在这个阶段，人对外部是无意识的，大脑活动变慢，眼动停止，呼吸平缓，体温降低。在初始周期中大约持续10～25分钟，并在每个后续周期延长，占成人总睡眠时间的45%～55%。此时以西塔波为主，脑波会经历有节奏的重复性波动的纺锤波（也称为西格玛波）和K型复合波（K-Complex）两种模式的混合频率活动。有意思的是，大约每两分钟K型复合波波动一秒钟，可被瞬态噪声（例如敲门声）诱发，科学家认为这种脑波代表一种内在警戒系统，每两分钟检查一下外部环境，可以让你在必要的时候随时苏醒过来。现有研究认为，睡眠纺锤波对于记忆整合和学习新任务非常重要，此电波正是由许多神经元的同步活动引起 。

N3阶段： 第三阶段（熟睡期）和第四阶段（深睡期）均属于深度睡眠阶段或者慢波睡眠期（SWS），现在一般都统称为N3阶段。人的血压、呼吸和心率达到一天中的最低点，血管开始膨胀，白天存储在器官里面的血液开始流入肌肉组织，滋养和修复它们。在此阶段，人的知觉基本被切断，对环境的反应最弱，对于许多环境刺激不再产生任何反应，极不易被叫醒。慢波睡眠被认为是最宁静的睡眠形式，该阶段最能缓解睡眠缺乏感并快速消除身体疲劳感。此阶段的脑电波处于频率最低、振幅最高的德尔塔波，大脑在德尔塔波和西塔波的状态间来回切换，意味着大脑在无意识和潜意识之间徘徊。

N3大多数发生在夜晚时间的前1/3，约占整个睡眠时间的15%～25%。第三阶段仅持续几分钟，约占整个睡眠的3%～8%；第四阶段在第一个周期中持续约20～40分钟，占整个睡眠的10%～15%，此时最难被唤醒 ⁷ 。随年龄增加，深度睡眠的时长越来越少。神经会分泌激素强化和锁定“睡眠”状态。如果在这个睡眠阶段被叫醒，人会因为睡眠惯性（Sleep Inertia）变得闷闷不乐和脾气暴躁，也就是所谓的“起床气”。因为各种帮助清醒的激素没有恢复，被叫醒的人就很容易犯迷糊，大脑逻辑思维能力还会在短时间内下降，且可能产生悲伤、无力、消极等情绪。所以早上起床不要用传统的闹钟，而应该自然醒，或者用可以感应睡眠阶段的智能APP在浅睡眠阶段叫醒自己。

做梦就是从这个阶段开始的，如果在N3阶段被叫醒则很难记住自己做了什么梦。因此大家都听过的异常睡眠行为疾病，如梦游、夜惊、梦游饮食都发生在这个阶段。还有一个有意思的发现，低碳水饮食也就是低热量饮食，比如生酮饮食，会导致N3深度睡眠减弱，三角波明显减少。关于饮食对于睡眠的影响，在后面的章节中会详细讲述。

深度睡眠的N3阶段对于睡眠质量的重要性，仅次于后面的快速眼动睡眠阶段，这两个阶段的睡眠质量和时长在很大程度上决定了整晚睡眠的质量 。如果N3阶段的阿尔法波过多，则会导致睡眠质量下降，无论睡多久醒来都觉得累。早年科学家们普遍认为，N3的深度睡眠主要负责身体的恢复（例如，肌肉修复生长），而快速眼动睡眠与做梦、记忆巩固、学习能力和解决问题能力也有关，但近些年越来越多的证据表明N2阶段的纺锤波和慢波明显影响大脑的可塑性，从而决定陈述性和程序性记忆，影响人的长期记忆巩固和学习能力。并且，现在已经有科学证据表明N3阶段睡眠如果较为碎片化和阿尔茨海默病高度相关 。

接下来的一个最重要的睡眠阶段就是 快速眼动睡眠（英文全称Rapid Eye Movement，简称REM） 。

快速眼动睡眠阶段，顾名思义，此阶段的标志是眼睛向各个方向无规律地快速移动。脑电波的频率快速升高，脑电波的模式与人在清醒时非常相似。在这个阶段人脑高度活跃，且通常伴有翻身动作，所以很容易被惊醒。快速眼动睡眠占总睡眠的20%～25%。成年人的正常睡眠为每晚4～6个快速眼动睡眠的周期，在第一个周期中快速眼动睡眠很短，可能仅持续1～5分钟，但随着睡眠的进行，在后面的周期中快速眼动睡眠时间逐渐延长。随着年龄变大，人的快速眼动睡眠时间会减少，刚出生的婴儿每天在快速眼动睡眠阶段花费8～9个小时；到五岁左右时，快速眼动睡眠会减少到两个多小时；而健康成年人一般只有90分钟左右。一般认为快速眼动睡眠和神经发育及修复有关联，所以对于大脑至关重要（见图1-4）。

快速眼动睡眠曾经被称为“悖论性睡眠”，或“假性睡眠”，因为这时你的心率呼吸加快，眼睛开始快速移动，好像醒着一样，处于特殊的浅层睡眠状态。图1-5大脑代谢率活跃程度表明，在这个阶段的大脑和清醒时几乎一样活跃；高速运转，运动皮层非常活跃；而不同之处是，由于脑干把控制运动神经的信号阻断，肌肉实际上处于麻痹瘫痪状态，只有信号没被阻断的眼部肌肉能够发生高速运动。

图1-5中上排的三张图片显示了清醒时大脑不同横截面的不同区域的代谢活动图像，人在清醒时皮质层和浅表皮层中都非常活跃。下排为快速眼动睡眠期，和上排清醒时做比较，可以发现对应的横截面活跃度高度类似。

此时，大脑的活跃程度和耗氧量都比人清醒时更高，部分区域的脑血流量也比清醒时更高，但此时几乎所有肌肉都会主动麻痹并切断对外部环境的知觉，心率加速、呼吸急促、体温也变得不受控制。不论是男人还是女人，流向生殖器的血液都会增加。快速眼动睡眠与清醒的区别在于对于身体感知和刺激的反应能力降低，是整个睡眠期对外界最不敏感的阶段，但比麻醉、昏迷或意识障碍等情况还是更敏感一些。

快速眼动睡眠也是做梦的主要阶段，如果在这一阶段被突然唤醒，人约有80%的可能性回忆起梦境 。如果你观察在核磁共振设备里睡觉的人（见图1-6），你会看到这个人在快速眼动睡眠期间大脑的前扣带、杏仁核、下丘脑和基底前脑处于高度活跃状态，这些是大脑负责调节和处理情绪的部位，与此同时涉及推理的额叶皮层则并不活跃，所以人的大脑没有太多的逻辑性可言，这可能就是人的梦通常是离奇的，像是没有意义的各种意识碎片拼凑在一起的原因。此时，肌肉处于麻痹状态，这样可以防止一个人在睡觉时身体随着大脑的梦手舞足蹈地乱动，有效防止人去“执行”自己的梦而伤害自己。由于新生儿的神经突触发育尚不完整，睡眠时肌肉控制能力弱，所以新生儿在快速眼动睡眠期间叹气、微笑和做鬼脸的可能性比成年人更大。

如果你曾经有过睡眠麻痹的状况，你惊醒后发现自己不能动（仰睡时更容易发生），因为你还处在快速眼动睡眠状态，这就是我们俗称的“鬼压床”。也有人会做类似的噩梦，在梦中感觉自己的身体不能动了，醒来印象还很深刻，就是因为这个时候处在苏醒和做梦的临界状态，处在半清醒的大脑感知到身体不能动了。

快速眼动睡眠的功能尚不能完全确定，但已知的是缺乏快速眼动睡眠会影响人学习复杂事物的能力，因为快速眼动睡眠阶段做梦的奇异之处可能是由于负责整合信息以及情节性记忆的前额叶区域的活动减少。快速眼动睡眠会激活以乙酰胆碱为递质的神经元，此时乙酰胆碱浓度最大化，同时减少所有抑制神经兴奋的递质，包括血清素、去甲肾上腺素、食欲素、GABA等。

如果先剥夺人们的快速眼动睡眠，然后再让他们不受干扰地睡觉，他们将在入睡后的快速眼动睡眠阶段花费更多的时间去弥补在上一次睡眠中损失的快速眼动睡眠时间，这被称为“快速眼动反弹”，它表明快速眼动睡眠也受到稳态调节。现有研究发现，快速眼动睡眠会影响人的学习和记忆，还有情绪的处理和调节。快速眼动睡眠可以帮助健康的人在清醒时抑制负面情绪，快速眼动睡眠的反弹也可以帮助人更好地吸收和应对压力，快速眼动睡眠更长的人不容易患创伤应激后遗症。 反过来，患有抑郁症的人如果减少快速眼动睡眠，则会让其更加兴奋，从而改善抑郁的情绪。 N4sqW634szSHEqB75wJTDgMA4JhWQc3fApOOxrfdmqrrZktBeN8sWxNU7ADWYi78