大多数人觉得睡眠不够，而对某些人来说，有常人睡眠的一半就可以了。海豚有时只用半边大脑睡觉。老鼠如果3个星期不睡觉就会死去，而雄性帝企鹅在整整3个月的孵卵期内可以不睡觉。睡眠在动物界中是一种无所不在的现象——甚至昆虫也睡觉。我们一生有1/3的时间花在睡觉上。可没人知道我们为什么需要睡眠，睡眠又是如何发生的。
我们对于睡眠缺乏认识已经成了很让人尴尬的事。
但我们的无知并非由于我们没有努力研究。对于睡眠的作用，有几十种说法。这些说法可分为4类：休息和复原，逃避捕食者，储存能量以及信息处理。有很多研究人员更乐意承认睡眠有多种作用，这些说法可能都是正确的。但是它们无一得到证实或否定。
为什么睡眠是个如此难解的问题？一个很大的障碍是它的双重性质。我们睡觉时是在两种不同的状态之间切换。第一种称为慢波睡眠，特征是整个大脑中同步发生的长而起伏缓慢的电波活动。另一种则是快速眼部活动睡眠（REM），特征是急剧的大脑活动，跟清醒时的脑电图差不多。它的外部表现也很明显：眼球快速活动，肌肉则处于几近麻痹的状态（据认为这是为了防止你做出梦中的举动）。
REM看来在进化的早期阶段就出现了——爬行动物、鸟类和哺乳动物都有这种睡眠状态。它也是一种非常活跃和兴奋的状态。因此它的作用应该是很大的。任何关于睡眠的像样的学说都不能忽视它的存在。事实上，解释REM一直是睡眠研究的中心。
尽管大批研究人员还在忙于研究REM和梦，近几年新出现的一些关于睡眠功能的理论却把REM推到了后台，并认为非REM状态才是真正的睡眠。这些理论认为，REM只是非REM状态的辅助。这些新观点能否最终破解睡眠这个难题呢？
这些理论中有一个是由斯坦福大学的睡眠研究人员克雷格·赫勒提出的。多年前，他发现在非REM睡眠状态中大脑的电波活动有些异常。在仔细观察脑电图时，他看到了一些短促而细微的活动，好像是向REM状态转换但没有成功。他发现，这些现象的发生越来越频繁，直到大脑最终完全转入REM状态。也就是说，进入REM状态的压力看来是在一段非REM睡眠状态中积聚，直到大脑再也无法抑制它。
赫勒说，这有可能是一个突破性的发现。大多数关于睡眠状态控制的理论都假设有一个外部开关根据预定的时间表（一般90分钟为一个周期）让处于睡眠中的大脑从一个状态切换到另一个状态。这两种睡眠状态都有足够的时间来发挥各自的作用。但是向REM状态一次次不成功的转换表明，这种变化是由另外的机制来控制的。看起来好像是非REM状态产生了进入REM状态的需要——好比清醒状态最终导致了打盹的压力。进一步证实这一理论的是这样一个事实：一段REM状态的时间与前一段非REM状态的时间是成正比的，你处于非REM状态的时间越长，就可能需要越多的REM状态来“恢复”。
根据这种观点，REM状态被降低到了一个次要的地位，只是作为大脑在非REM状态时做了艰难工作之后的恢复阶段。
与此同时，还有一些观点在肯定非REM状态的关键地位的同时，也不完全把REM状态推到次要的地位。加州索尔克研究所计算机神经生物学实验室的特伦斯·谢诺夫斯基提出一个假设，认为非REM状态也具有恢复和休整的作用，它进行与清醒状态时的艰苦活动有关的“建设性项目”——补充蛋白质，加强突触，将感受器嵌入细胞膜等。在此过程中你必须是无意识的，这样才不会有神经活动阻碍它——就像是建筑工人在屋里工作时你需要搬出来一样。当大脑完成了某些建设工作后，它就转入REM状态做一个临时报告。实际上就是大脑在一个限定的环境中激活它的某些清醒系统，以测试工作成果，看看还有什么需要做的。然后它再切换回非REM状态，继续没有完成的建设工作。
这些“非REM规则”理论的妙处在于，它们有助于解释为什么大脑在一夜的睡眠中会经过几个非REM状态和REM状态的切换，以及为什么睡眠总是从非REM状态开始。如果说两种睡眠状态都有各自独立的功能，那就无法解释它们怎么会这样交替进行。但如果是非REM状态决定了REM状态的作用，那么睡眠状态的切换一下子就有意义得多了。
另一些理论家的观点则是，睡眠不仅仅是一个休整和恢复的过程。他们认为，睡眠——特别是REM状态——在大脑处理信息、分类和存储记忆甚至创造性思维中起着重要作用。
认为睡眠在学习和记忆中起着关键作用的观点至少可以追溯到1983年。当时，DNA双螺旋结构的发现者之一詹姆斯·沃森提出，REM状态负责去除不需要的信息和经历。自那以后，这一领域的研究得到了不断开拓，并找到了不少证据，表明REM状态与“程序记忆”（学习如何完成诸如骑自行车、弹钢琴等复杂任务的过程）密切相关。
然而，由于测量发现非REM状态的作用越来越大，而REM状态的作用越来越小，研究人员开始认为非REM状态在信息处理过程中发挥主要作用。这是一大逆转。特伦特大学睡眠实验室负责人、“加强记忆”派睡眠理论的倡导者卡莱尔·史密斯说：“以前REM状态一直被认为是最重要的，而现在慢波睡眠的作用正在不断被提升。”
尤其是，大脑在处于慢波睡眠状态时处理空间记忆——比如，在一座陌生的城市里认路。有一项实验要求志愿者用方向盘在一个虚拟城市中认路，同时用正电发射电脑断层显像技术对他们的大脑进行显像。断层扫描的结果显示大脑中的海马区域活动积极，据以前实验所知，它在空间知识学习中起着关键作用。
然后，受试者入睡，但大脑仍与正电发射电脑断层显像仪相连。在慢波睡眠状态下，他们的海马区域所显示的大脑活动与学习状态下的大脑活动是一样的，而且次日早上他们的认路能力有了很大提高。进行这项测试的比利时列日大学的菲利普·佩尼厄说：“慢波睡眠确实与记忆有关。”
在睡眠过程中学习的观点很吸引人，而且也比较容易为大众所接受。但并不是所有人都认为它是正确的。就有那么一小部分强烈的反对派认为睡眠与记忆没有任何关系。看来，在有更多的证据出现之前，就连最有吸引力的睡眠功能理论也只能算是“未经证实”的推论。
那么，从现代睡眠研究开始到现在，半个世纪已经过去了，我们在解读睡眠的作用方面有没有进展呢？至少，我们的认识是在进步。以前人们认为，睡眠不过是一种不活跃的形式，做梦则是窥探个人欲望的一种途径。现在许多新兴的技术可能有助于解决部分争论。让组织切片在实验皿中“睡觉”的技术，越来越先进的脑部扫描仪，新的大规模基因测试法，有睡眠缺陷的突变蝇类，以及与生理节律和代谢控制等领域的联系——这些新发展都可能是解决这一难题的关键。有一点共识是肯定的，那就是这个目标值得探索和追求。赫勒说：“如果我们真正了解了睡眠的作用，事情就会大为改观。”
