《动物睡眠指南

从果蝇到蓝鲸，所有生物都有睡眠。睡眠是一种意识改变的状态，它以24小时为周期，被称为昼夜节律．虽然睡眠一度被认为是一种被动的状态，但它涉及复杂的生理变化，包括学习、记忆处理以及诸如愈合和食物代谢等基本过程。

即使是传统意义上不睡觉的单细胞生物，也显示出昼夜节律的证据。虽然所有动物都需要睡眠，但不同物种的睡眠方式却大相径庭。（1蛇每天可以睡20多个小时，而大象每天只睡3个小时。但是，是什么导致了这种差异呢?是所有动物的睡眠本质都一样，还是也各不相同?让我们来仔细看看动物是如何睡觉的。

注:关于Sleepopolis的内容本质上是为了提供信息，但它不应该取代受过训练的专业人员的医疗建议和监督。如果你觉得你可能患有任何睡眠障碍或疾病，请立即去看你的医疗服务提供者。

动物为什么要睡觉?

睡眠限制了防御捕食者的能力，并阻止了交配和收集食物等重要活动。基于这些原因，研究人员推断睡眠具有重要的进化功能。

几十年的研究证明这是不够的睡眠具有显著的健康影响，如降低认知功能，降低免疫力，增加患病和死亡的风险。睡眠可以保护某些物种的动物免受捕食者和其他危险，使它们在夜间不活动，而夜间它们更容易受到伤害。（2）

睡眠的其他功能还包括：

• 帮助大脑重建和重组，尤其是在受伤后
• 提高神经元之间突触的强度和速度
• 恢复学习能力
• 增强长期记忆

与昏迷或冬眠等其他意识改变的状态不同，睡眠很容易被逆转．除了躺下或找到一个受保护的地方休息等视觉标志外，有眼睑的动物还可以通过闭上眼睛和脑电图(EEG)上独特的脑电波模式来识别睡眠。

睡眠的一个重要特征是大脑的兴奋度降低。睡眠时神经元的活动速度更慢，模式也更协调。（3.)在快速眼动睡眠(REM)期间，神经元的活动更为迅速，这一睡眠阶段与清醒状态极为相似。这可能部分是由于在快速眼动睡眠期间发生的生动的梦活动。

为什么动物的睡眠方式不同

动物睡觉的方式取决于它们的体型、吃什么以及它们独特的生理机能。一般来说，小动物比大动物睡得多，尽管它们一次可能只睡几分钟．鲸鱼和大象每天睡两到三个小时。这种类型的睡眠可能不会发生在不间断的时间段，而是在半小时或更短的时间内。

睡眠与新陈代谢

像老鼠这样的小动物新陈代谢更快，这意味着它们的身体比新陈代谢慢的动物(如水牛)消耗能量更快。新陈代谢更快的动物大脑中含有更多的神经元，而体型较大的动物大脑中的神经元密度较低．

小动物睡眠方式的秘密可能在于它们的大脑，大脑会产生更多被称为代谢物的废物副产品。（4代谢物在清醒时积聚，而睡眠会将其清除。堆积在废弃物中的大脑会导致较小的动物更频繁地入睡。他们甚至可能在吃饭或从事其他活动时睡着，一天睡20多个小时。

与蝙蝠和鼩鼱的大脑相比，大型动物的大脑产生的废物更少．这或许可以部分解释为什么体型较大的动物比体型较小的动物睡得少。一些研究人员推论，进化可能更青睐体型较大的动物，允许它们将睡眠整合成一个较长的时段，而新陈代谢更快的小型动物需要在24小时内睡多次。

睡眠、体型和饮食

另一个关于动物和睡眠的假设是，体型较大的动物需要吃更多的东西来维持它们优越的肌肉质量．许多大型动物是非食肉动物，与食肉动物相比，它们摄入的卡路里相对较少。以草和树叶为生的大型动物比食肉动物睡觉的时间更少，而花更多的时间寻找食物。

研究人员推测，历史上最大的陆地动物恐龙的睡眠方式可能与当今地球上最大的动物相似。食草恐龙可能需要更少的睡眠，这让它们有更多的时间觅食，而食肉恐龙的卡路里密集饮食可能让它们有更长的睡眠时间。蓝鲸是当今地球上最大的动物，每天大约有22个小时是清醒的．类似的动物包括:

• 大象
• 长颈鹿
• 牛
• 犀牛
• 大熊猫

体型较大的动物往往比体型较小的动物移动得更慢，这可能有助于解释它们睡眠需求较少的原因。（5)他们在每个睡眠阶段的时间也更长。非食肉动物可以把每天醒着的19个小时用来咀嚼植物和树根。

睡眠和捕食者

较小的动物可能更容易受到捕食者的威胁，因此短时间睡眠的能力对生存至关重要．对猎物来说，保持清醒、警惕并随时准备行动很重要，而睡眠会使它们变得脆弱。睡在地下洞穴或其他隐蔽的地方也可以降低睡眠的危险性。

体型较大的动物不太害怕自然捕食者，而且可以安心地睡上一段时间。巩固睡眠使体型较大的动物在清醒和睡眠之间的过渡状态上花费更少的时间，而有更多的时间用于狩猎或交配等生产性活动。

睡眠和免疫

科学家们发现，睡眠时间更长、更稳定与感染风险更高的环境之间存在关联。因为睡眠有助于提高免疫力，接触更多病原体的动物可能已经进化到在固定的时间段里睡觉，这样能量就可以被引导到免疫系统中．（6）

研究表明，感染后睡眠时间较长的兔子恢复得更快。（7抗疾病白细胞的高密度似乎是随着较长的睡眠时间而进化的，这进一步支持了睡眠有助于预防疾病的假设保护功能对抗寄生虫病毒和细菌

半脑慢波睡眠

半脑慢波睡眠(USWS)是一种睡眠，在这种睡眠中，另一半大脑处于睡眠状态，另一半大脑保持清醒。（8对应睡眠大脑的眼睛闭上，而对应清醒大脑的眼睛睁着。

表现出USWS的动物包括海豚、某些鸟类和海豹．USWS允许海豚在睡觉的同时浮出水面呼吸空气。睡觉的海豚在一群海豚或海豚荚的外面游泳，会让面对着海豚荚的眼睛睁着。这只眼睛与大脑清醒的部分相对应。研究人员认为，半睡半醒的海豚会看着海豚群，让群体成员一起游泳。

USWS可能会使鸟类保持半清醒状态以抵御捕食者，从而使它们受益。USWS还允许鸟类在长途飞行或迁徙期间睡觉。在候鸟群外飞行的鸟类可能会使用USWS来观察捕食者，而在候鸟群内飞行的鸟类会用大脑的两个半球睡觉。

科学家认为半脑睡眠的持续存在是睡眠重要性的一个例子．他们的理论是，如果睡眠对生存不是至关重要的，那么进化就会在那些能够在大脑的每半部分开启和关闭睡眠的动物身上消除睡眠。

单相睡眠，双相睡眠和多相睡眠

动物的睡眠可以同时进行，分为两个阶段或两个以上阶段。在一个固定的时间段内睡觉，被称为单相睡眠，在人类中很常见，但在其他物种中不太常见．单相睡眠通常持续6到9个小时。只有不到14%的动物具有单相睡眠模式。

直到工业革命和劳动时间的延长，单相睡眠才被认为是人类的常态。在此之前，双相睡眠在世界各地的文化中都很常见。单相动物包括灵长类动物，如狨猴。绒猴睡在树上，生活在稳定的家庭中，这使它们不那么容易受到捕食者的攻击。这也许可以解释为什么这些动物适应单相睡眠，不像其他灵长类动物。（9）

双相睡眠指的是持续5到6个小时的较长睡眠时间，加上小睡或午睡．的午睡可以是短暂的，也可以持续几个小时。另一种形式的双相睡眠被称为分段睡眠。这是指睡眠的两个部分被一两个小时的清醒打断。

多相睡眠指的是白天和晚上发生在较短时间内的睡眠。大多数动物，包括猫、狗和鸟，都是多相睡眠者，每天睡四到六个部分。

当动物睡觉时

动物进化为在白天、晚上或黎明和/或黄昏活动．（10动物什么时候睡觉取决于它们所处的环境、进食习惯以及对捕食者的脆弱性。活动行为类型包括以下几种:

• 昼夜。昼行性动物白天活动，晚上睡觉。昼夜活动的动物包括人类、大多数灵长类动物和许多种类的鸟类，包括鸵鸟
• 夜间活动。夜行动物在夜间活动并进食．夜行动物包括浣熊、蝙蝠、狼、臭鼬和美洲虎
• 黄昏。黄昏动物在黎明和黄昏最活跃，包括熊、鹿和家猫。黄昏型动物在阴天和明亮的夜晚也很活跃。黄昏活动可能是对捕食者行为的一种适应，它们往往在夜间或白天最活跃
• 异根性的，也叫导管性的。异动性动物的睡眠不是昼夜的、夜间的或黄昏的，其特点是在一天中的任何时候都有零星的活动．异型动物的例子包括狮子、一些灵长类动物、老鼠和兔子。一些动物，如狐猴，被认为是异动性动物，因为它们随着季节的变化从白天活动转变为夜间活动。随着某些物种试图适应气候变化，这种行为可能会变得更加普遍(11）

冬眠Vs.睡眠

一些温血动物在冬天冬眠。冬眠的动物可能几个月不动、不吃东西或不睡觉。冬眠可能看起来类似于长时间的睡眠，但实际上完全不同．（12冬眠是一种麻木的状态，其特征是新陈代谢、心率和呼吸减少。这些重要的身体机能在睡眠期间也会减弱，但在冬眠期间这种变化更为显著。冬眠可以持续几天到几个月不等。

冬眠最显著的特征是体温较低，可以降低90华氏度。严格来说，熊并不会冬眠，因为它们的体温下降幅度很小，但在冬天的几个月里，它们确实会经历一种长时间的不活动状态，这与冬眠非常相似。

冷血动物可以进入一种类似冬眠的状态，称为brumation．这是一段发生在寒冷天气中的休眠期。为了保暖，像蛇这样的冷血动物会在一年中特别寒冷的时候找一个绝缘的地方呆着。炎热天气中类似冬眠的状态被称为estivation。有冬眠习惯的动物包括蝾螈、蜜蜂和鳄鱼。

冬眠和夏眠都能在极端温度和食物匮乏的时候保存能量。动物从冬眠或其他休眠状态中醒来时，可能会表现出睡眠不足的迹象然后花几天时间睡觉，让它们的身体重新适应正常的环境。

哺乳动物如何睡眠

哺乳动物是温血脊椎动物，它们哺育幼崽并长有毛发。它们也有大脑的新皮层部分和中耳的三块骨头。尽管体型和生理上有所不同，但所有哺乳动物在睡眠方面都是相同的．（13这类动物，从每天睡20个小时的蝙蝠到每天睡4个小时的马，都会经历快速眼动睡眠(REM)和非快速眼动睡眠(non-REM)交替的周期。REM是指做梦睡眠时的大脑与清醒时的大脑最相似。

哺乳动物的睡眠时间从考拉每天22小时到海豚出生后一个月根本不睡觉不等。体型较大的哺乳动物可能每天只睡两个小时，而体型较小的动物可以睡18个小时或更多。像蝙蝠这样可以躲避捕食者的哺乳动物，往往比老鼠等需要保持警惕的哺乳动物睡得更长、更深．

虽然所有哺乳动物都经历快速眼动睡眠，但有些哺乳动物的快速眼动睡眠时间比其他哺乳动物长。出生时发育更充分的哺乳动物，如马，比发育较不完全的动物，如猫和人类，经历更多的非快速眼动睡眠。这支持了快速眼动睡眠和做梦对幼年动物的生长发育至关重要的理论．

因为快速眼动睡眠会导致肌肉麻痹，以防止梦中行为，大多数哺乳动物在这个睡眠阶段必须躺下，即使只持续几分钟。即使是成年长颈鹿也会躺着进行快速眼动睡眠，把它们的长脖子卷成天鹅一样的姿势，并把腿折叠起来。

爬行动物如何睡觉

研究人员曾经认为，爬行动物的睡眠与其他动物非常不同，这是由于它们的大脑结构。但最近的研究发现，爬行动物的睡眠模式与人类和其他哺乳动物相似．（14这些模式包括慢波睡眠和快速眼动睡眠，这表明爬行动物做梦是为了处理和存储记忆。爬行动物的快速眼动睡眠起源于大脑中控制哺乳动物快速眼动睡眠的海马体以外的部分。

其他研究表明，爬行动物休息和晒太阳的方式与哺乳动物的睡眠之间可能存在进化上的联系。（15事实上，哺乳动物的所有清醒和睡眠状态都可能来自于爬行动物，它们比哺乳动物和鸟类进化得早得多。爬行动物和哺乳动物睡眠模式的最大不同可能在于睡眠周期的长短。（16)爬行动物的睡眠周期仅为80秒，而哺乳动物的睡眠周期通常为90分钟．尽管爬行动物的睡眠周期明显较短，但快速眼动睡眠与非快速眼动睡眠的比例与人类和其他动物一样。

大多数爬行动物每天大约睡16到17个小时，在一年中特别寒冷的时候可能会进入一种蜕皮的状态。一些爬行动物，如蛇和蜥蜴，在睡觉时没有眼睑可以合上．相反，它们有一种叫做布里尔的保护鳞片，在眼睛上滑动。布叶是透明的或只有轻微的不透明，使它看起来好像这些动物是睁着眼睛睡觉。

鸟儿怎样睡觉

鸟类由恐龙进化而来，恐龙由早期爬行动物进化而来。哺乳动物是在恐龙进化之前从爬行动物演化而来的。鸟类经历快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠，根据鸟类的类型，可能是白天睡眠、夜间睡眠、夜间睡眠或黄昏睡眠．像爬行动物一样，鸟类的睡眠周期比人类短得多。他们可能只花8秒钟快速眼动睡眠然后转入慢波睡眠。

有些鸟栖息在树枝或其他物体的边缘休息，而另一些则睡在地上，隐藏在树叶中，或在水边。鸟类之所以能够在睡觉时保持栖息状态，是因为它们的体重会使脚部的肌腱锁住，防止它们坠落．

鸟类在长途迁徙过程中，利用半脑睡眠的能力在飞行中睡觉。通过睁开或闭上眼睛，鸟类可以控制大脑中有多少部分处于睡眠状态。有些种类的鸟，如高山雨燕，可以一次飞行七个月而不降落。（17)它们能够在飞行中吃喝睡觉，通过睡觉和滑翔来休息，几乎不拍打翅膀。

虽然许多动物表现出睡眠不足的迹象，比如在长时间活动后进入更长更深的睡眠，但高山雨燕能够通过在飞行中睡觉来完全恢复。这表明有些鸟在飞行中能够完成所有的生理功能，包括休息和睡觉．

鱼如何睡觉

某些类型的睡眠鱼类的大脑模式与陆地动物相似，这提出了一种可能性，即在鱼类和陆地动物走上不同的进化道路之前，睡眠功能就已经在大脑中形成了。（18）研究表明，像爬行动物、哺乳动物和鸟类一样，鱼类也经历慢波睡眠和快速眼动睡眠．激素信号控制着鱼类的睡眠和清醒周期，就像哺乳动物一样。

鱼没有眼睑，不能闭上眼睛。像哺乳动物和其他动物一样，当鱼类睡觉时，它们的心跳和呼吸等生命体征会减少。它们保持静止和放松，尾巴垂下，对刺激不做出反应。嘴巴和鳃的活动会减少一半。有些鱼睡觉时只是漂浮着，而另一些则藏在岩石、巢穴或珊瑚中．

幼鱼正常的睡眠模式需要数周时间才能形成。（19)有些鱼在需要持续活动时可以不睡觉，例如在产卵季节或在扇蛋以保持氧合的时候。鱼类在迁徙过程中也会放弃睡眠。一旦这些高活动期结束，鱼就会恢复正常的睡眠模式，并表现出睡眠剥夺的症状，直到它们“补上”睡眠。

有些种类的鲨鱼需要保持持续的运动，以保持水流通过它们的鳃，并提供稳定的氧气供应。虽然有些鲨鱼看起来确实在睡觉，但处于持续运动状态的鲨鱼可能只是在大脑活动减少、记忆形成时经历了更多的休息时期．鲨鱼可能由于其重复的环境而存储的记忆有限，减少了它对睡眠的需求。

鲨鱼的脊柱在游泳时调节着它的运动，这可能会让大脑在身体运动时睡着。我们需要进一步的研究来帮助我们了解鲨鱼是如何睡眠的，以及它们是否经历了与其他鱼类相似的睡眠阶段。

动物做梦吗?

研究人员认为，经历快速眼动睡眠的动物可能也会做梦。快速眼动睡眠与处理和存储记忆有关，可能对学习和生存至关重要。对人类的研究表明，快速眼动睡眠对处理情绪也很重要，可以减少负面情绪和反应．快速眼动睡眠可能在情感更发达的动物中发挥类似的功能，如狗、灵长类动物和海豚。

研究表明，老鼠和人类在睡眠时有着相似的大脑活动。获得食物奖励的老鼠大脑中的神经元会以一种独特的模式放电。这种模式会在休息时重演，这表明记忆的形成。（20.）

20世纪50年代对猫进行的研究表明，在没有快速眼动睡眠所特有的肌肉麻痹的情况下，猫会做一些暗示做梦的动作，包括跟踪猎物和猛扑。快速眼动睡眠似乎有一个至关重要的生存功能，允许所有物种的动物丢弃不必要的记忆，储存重要的记忆，并利用过去的经验更好地适应环境。

动物会失眠吗?

动物暴露在紧张的环境中会表现出失眠的症状。（21）研究表明，动物和人类一样，失眠可能由以下原因引起：

• 中断昼夜节律
• 中枢神经系统的激活，包括大脑的唤醒区域
• 释放压力荷尔蒙
• 睡眠内稳态调节的紊乱，或睡眠驱动

当暴露在压力条件下时，动物似乎和人类失眠症患者一样难以入睡。对动物的研究通常是在实验室、动物园和其他非自然环境中进行的，因此很难确定为什么某些物种会出现失眠．

在实验室培育的果蝇可能会出现失眠的症状，包括难以入睡和保持睡眠。目前还不清楚不是专门为研究目的而培育的苍蝇在自然环境中是否会失眠。带有特定突变基因的斑马鱼会失眠，睡眠时间比没有这种基因的同类鱼少30%。一种名为Nmu的基因的过度表达，也在哺乳动物中发现，似乎是这种行为的原因。这些鱼的睡眠模式与人类相似，对它们的研究可能有助于更好的失眠治疗和更有效的睡眠药物．

动物和其他睡眠障碍

家畜也会患有其他人类常见的睡眠障碍，比如尿床和梦游。需要进一步的研究来确定这些疾病是否会发生在野生动物身上。狗、猫和马也可能表现出嗜睡症的症状，这是一种自身免疫性疾病，其特征是过度嗜睡和突然的“睡眠发作”。肌肉无力是这种疾病的另一个常见特征。猝睡症在动物中可由基因突变引起或无明显原因发生。

《Sleepopolis》的遗言

睡眠对所有动物来说都是必不可少的，从两英寸的矮鼩鼱到18英尺的长颈鹿。不同物种的睡眠特征差异很大，很大程度上取决于新陈代谢、捕食者的存在和进食习惯．

即使在同一类动物中，睡眠看起来也非常不同。像海豚这样的哺乳动物每天只用半个大脑睡觉几个小时，而考拉每天用左右两个大脑半球睡觉大约22个小时。这种多样性说明了动物睡眠的奇妙差异，以及睡眠对所有生物的健康和福祉的至关重要性。

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