古诗云：久旱逢甘露，他乡遇故知，洞房花烛夜，金榜题名时——这是古代版的人生四大喜事。然而如今随着科技的进步，这四个在古人眼里无比珍贵的时刻，已经能被今人轻易重现：

科技提高了我们的生活质量，但同时在一定程度上淘汰掉了一些简单的乐趣。看似有些遗憾，却也不必担心，因为人生有两大乐趣是始终不变的：吃饭和睡觉。

关于吃饭的乐趣，笔者无需多言——深夜，刚加完班、饥肠辘辘的你打开朋友圈参观一日一度的美食展览会时，一定感同身受。

饥饿时慎看此类图片

笔者看到此类图片而又无以解馋时，脑袋里便开始朦朦胧胧地回荡起那句名言：

好在天将降大任之际，人生还有第二大乐趣——这时若能倒头就睡，一切烦恼抛到九霄云外度假去了；遇到其他的琐事（例如上课等），打一小盹无疑是打磨无聊时光的绝佳方案。所谓“高枕无忧”，对于睡觉这一桩美事，古人也深表赞同。

不过如果站在科学的角度出发，睡觉就不太容易解释了。这也难怪，毕竟人一旦入睡，就不省人事了，入睡后说了多少句梦话、换了多少种姿势、打呼噜的分贝数达到哪个数量级，这些只能由旁观者说了算。而在睡眠中唯一能记得的，或许就只有梦了。

24睡姿图，你的睡姿是怎样的？图片来自百度百科

于是想要弄清楚人们到底对睡眠了解多少，研究梦境是一个不错的切入点。

一、从周公解梦到弗公解梦

“梦”这个汉字似乎从呱呱坠地那一天，就被赋予了神秘的色彩。庄生梦蝶、黄粱一梦、南柯一梦等都是和梦境相关的成语故事；而“托梦”更成为是明清小说（四大名著、三言二拍等）的一大题材。而托梦文化的形成，可以追溯到《周公解梦》一书。

这里的“周公”是周文王的第四个儿子，也就是周朝建立者周武王的弟弟，“周公吐哺”、“周公之礼”的典故都起源于他。但事实上《周公解梦》一书更多地是由后人一步步发展而来的，如今在的版本早已不是周公原作了[1]。而关于解梦的内容，更多地是基于行文上的流畅，并无太多科学性可言，读者们作为参考即可，不必当真。

《周公解梦》中关于“梦龙”的解释，在一些不发达地区仍有不少人笃信

比《周公解梦》更具科学性的，是弗洛伊德（Sigmund Freud，德国心理学家，简称弗公）的在1899年的著作《梦的解析》。笔者初读《梦的解析》时感觉颇不寻常，因为那是第一次看到有人能静下心来，如此不厌其烦地倾听每一个病人对梦境的描述，并把对各式各样的梦用相对严谨的语言进行分析。通过对大量看似枯燥无味的病例进行分析，弗公提出了潜意识（Unconscious，不受意识控制）这一全新概念，并认为梦不外乎就是潜意识的一种体现。

除了潜意识，本书还首次本我自我超我（描述意识和潜意识的关系）和恋母情结等新打破传统的新概念，开创了精神分析学（Psychoanalysis）这一全新学科。弗公的基本思想可总结如下：

尽管随着神经科学的快速发展，精神分析学的影响力已逐渐式微，但弗公的思想对现代心理学，尤其是心理疗法的影响无疑是巨大的。现代心理学中的心理动力学（Psychodynamics）便是精神分析学的进化版，不过这已超出本文范畴了，有兴趣的读者可以参考文献[2]的第15章。

二、虚拟与现实相交汇——REM睡眠

无论周公也好，弗公也好，都更多地是通过梦的具体内容来解梦的。然而他们都忽略了一个问题——人并非睡着了就会做梦。那么我们在什么时候才会做梦呢？这就需要靠生理学家的帮忙了。

事实上我们的睡眠可以划分为两个大类——REM睡眠（Rapid Eye Movement，快速眼动睡眠）和NREM睡眠（非快速眼动睡眠）。而80%的梦境都存在于REM睡眠阶段[2]。

顾名思义，我们在REM睡眠阶段眼珠动的很快，它通常发生在入睡后90分钟左右。尽管在REM睡眠阶段，眼皮的跳动非常明显，但它直到1952年才被芝加哥大学的一个研究生通过测量他儿子脑电波的方法被正式鉴别出来。当这个研究生把儿子从REM睡眠中叫醒时，他儿子告诉父亲，自己做了一个梦[2]。自此，REM睡眠和梦的产生便联系在了一起。

下图是REM睡眠和NREM睡眠的大致时段分布图，我们可以据此推测出梦境集中在哪些时段。尽管后来又有研究表明，20%的梦境也会存在于NREM睡眠中[3]。

做梦的时候大都处于红色（REM睡眠）阶段，纵坐标表示睡眠的深度

可见尽管从睡眠深度看来，REM睡眠深度最浅，但它却通常发生在入睡后90分种以后了。

当然这个图并不是绝对的，毕竟不同人睡眠习惯都有差别。例如婴儿阶段REM睡眠最多可占总睡眠时间的50%，而成年后则只有20%[2]。

REM睡眠中还有一个很有趣的现象，就是尽管我们最容易从REM睡眠中醒来，但在REM睡眠中，我们的骨骼肌是不受神经系统控制的，这也是为什么有的人在睡醒后会有鬼压床（sleep paralyse，睡眠瘫痪）的经历——简言之，大脑醒了，肌肉还没醒。噩梦和男性的某些生理反应（和梦境的具体内容无关，就算梦到凤姐也可能有这种反应）也出现在REM睡眠中[2]。

鬼压床发生时，患者尽管有意识，但全身肌肉不受控制，没法动弹

三、一觉睡到自然醒——NREM睡眠

与REM睡眠相对的叫做NREM睡眠（非快速眼动睡眠）。如果说REM睡眠尚处于半睡半醒之间，那么NREM睡眠便是真正意义上的入睡了，因为这时才能通过脑电图观测到睡眠专属的θ波和𝛿波。这两种睡眠波频率低且振幅较高，因此NREM睡眠又被称为慢波睡眠（Slow-wave Sleep）。

进一步按照睡眠波的表现进行划分，NREM睡眠又可以分为N1，N2，N3和N4四个层次。下面是一个正常人不同睡眠阶段的脑电波图：

我们可以看出，睡得越死，脑电波震荡频率越低。除了脑电波的差异，每个睡眠阶段都有各自的特性，例如幻觉（Hallucination）一般出现在N1阶段；梦话一般在N2阶段讲；N3和N4以后属于深度睡眠，更加难以被唤醒，但奇怪的是梦游也通常出现在N4阶段的最后阶段。深度睡眠时间随着年龄增长而减少，这就是为什么多数梦游都发生在小孩身上，而老年人很容易就醒过来。

那么睡眠的分类理论都有哪些实际应用呢？我们来看一个例子。

四、午睡睡多久最好？

或许不少读者都有如下经历：有时一觉醒来后精神百倍，另一些时候却又昏昏沉沉。例如午睡，一般理想的午睡时间为20分钟左右或90分钟左右，30-60分钟或超过90分钟的午睡时间反而使精力不佳[4]。这又如何解释呢？

事实上这也睡眠的具体深度有关。在第二节的睡眠深度图中我们可以看到，入睡20分钟之前我们处于NREM睡眠的N1和N2阶段，睡眠尚不深入，此时醒来有益于增强体力，提高注意力[4]；入睡后90分钟进入REM睡眠阶段，此时醒来有益于神经元之间建立联系，创造力和应变能力达到巅峰，甚至有研究表明90分钟的午睡能达到和8小时睡眠一样的效果[6,7]；但入睡后30-60分钟，我们处于N3和N4的深度睡眠状态，此时醒来效果不及前两个时间段；午睡时间过长也使我们精神恍惚[4]。不过也有研究表明，90分钟以内的午睡都有助于巩固记忆力（Memory Consolidation）[7]，或许20分钟和90分钟的午睡时间裨益最大。

可见，午睡时间也是一个值得深入讨论的话题。如果从事长时间的重复性工作，例如复习高考，精神渐渐难以集中，此时打个20分钟的小盹能大大有助于集中精力（据笔者亲身经验，趴在桌上睡就能达到极佳的效果）；如果从事创造性工作，例如艺术创作等，90分钟的午睡会大有裨益（笔者的很多电脑作图和代码编写都是在90分钟午睡后完成的）。

更加基本的问题——人为什么要睡觉？

既然已经有了很多有关睡眠的理论，那么我们到底为什么要睡觉呢？事实上这还是一个未解之谜！例如，下面几种不同解释[8]：

• 睡眠有助于去除清醒时聚集在大脑中的毒素;

• 睡眠可帮助神经系统自我修复；
  

• 睡眠帮助大脑补充糖原以提供能量；

• 睡眠在学习和记忆巩固的过程（更专业地讲，大脑可塑性，brain plasticity）中起到至关重要的作用。

其中关于“大脑可塑性”的理论逐渐地被科学家们的重视。但大脑可塑性本身就是神经科学领域的一个新兴概念，里面又充斥着太多太多未解之谜——过去人们一直认为神经细胞因为已经高度分化因此不可自我修复，而神经细胞的自我再生性直到2000年左右才被普林斯顿大学的研究人员所发现[9]。

关于神经细胞的更多趣闻，笔者在文章《读懂你的大脑——漫话神经元》中已有详细介绍，这篇文章同时通过数学建模的角度简要介绍了数学家眼中的神经科学世界。不过关于睡眠，相关的数学模型还比较初等，因为数学家们更熟悉单个神经元的建模分析，而对整体的神经回路还缺乏足够认识。

一个数学模型的例子是文献[10]，本文通过把细胞群体看作一个整体，并结合褪黑素（Melatonin）等节律调节因子，建立了能大致描述睡眠-清醒状态以及NREM-REM状态转换过程的数学模型。笔者会在以后的文章中继续介绍类似模型。

文献[10]中的模型通过不同细胞组的活跃程度，描述出了睡眠和清醒状态之间的差异

如此看似基本的问题竟然还没有得到解答，或许很多读者会感到意外。事实上就像其他数学中的很多看似简单而却很难解答的结论一样（例如费马大定理、哥德巴赫猜想、孪生素数猜想等），每一个简单问题背后都很可能蕴含着极为丰富的理论体系。而正是一个个容易被忽略的简单现象，才造就了科学界如此辉煌的今天。在这个角度下，问题的答案本身或许已经没有那么重要了，而寻找答案的各种艰辛过程才是科研中最为宝贵的部分——正好比小小果壳中也能容纳下一个宇宙一般。

参考文献

[1] https://baike.baidu.com/item/周公解梦/1915904#8.

[2] David G. Myers, Psychology 10th Edition, Worth Publishers 2011.

[3] Wagner U, Gais S, Haider H, Verleger R, Born J (2004). "Sleep inspires insight". Nature. 427 (6972): 352–5.

[4] http://sleep.org/articles/napping-health-benefits/.

[5] Walker MP, Liston C, Hobson JA, Stickgold R (November 2002). "Cognitive flexibility across the sleep-wake cycle: REM-sleep enhancement of anagram problem solving". Brain research. Cognitive brain research.

[6] Cai DJ, Mednick SA, Harrison EM, Kanady JC, Mednick SC (2009). "REM, not incubation, improves creativity by priming associative networks". Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (25): 10130–10134.

[7] http://www.apa.org/monitor/2016/07-08/naps.aspx.

[8] Marcos G. Frank, The mystery of sleep function: current perspectives and future directions, Rev Neurosci, 2006.

[9] Elizabeth Gould and Charles G. Gross, Neurogenesis in Adult Mammals: Some Progress and Problems, Journal of Neuroscience, 2002.

[10] Rempe MJ, Best J, Terman D (2010). "A mathematical model of the sleep/wake cycle". J Math Biol.

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