在2020年COVID-19封锁期间，神经科学家Paul-Antoine Libourel在他自己位于里昂的黑暗车库里拍摄了一只正在睡觉的变色龙。他听说变色龙在睡眠期间会失去伪装能力。但随着时间流逝，他观察到了非凡的现象：变色龙的皮肤每几分钟从亮变暗再变亮。这种闪烁的皮肤表现反映了一种内在节律。变色龙的大脑活动在高振幅和低振幅的脑波之间交替，与眼睛运动的增加和减少以及动物心率和呼吸率的变化同步。其他六种蜥蜴（包括鬃狮蜥）以及大鼠、小鼠、鸽子和人类在非快速眼动睡眠期间都表现出相同的“极慢波动”。因为爬行动物和哺乳动物在大约3.2亿年前分化，这些发现意味着这些周期“是一个核心的东西，可能是睡眠的核心组成部分”。本文系统解析跨物种睡眠极慢波动的发现及其对睡眠进化的意义。
一、研究概述
| 方面 | 描述 |
|---|---|
| 研究对象 | 变色龙、鬃狮蜥等7种蜥蜴；大鼠、小鼠、鸽子、人类 |
| 关键发现 | 所有研究物种在非快速眼动睡眠期间都表现出极慢波动（高振幅和低振幅脑波的交替） |
| 同步现象 | 与眼睛运动、心率、呼吸率、肌肉张力的变化同步 |
| 周期长度 | 蜥蜴：84-134秒（取决于物种）；小鼠、人类、鸟类：约50秒（体温更高） |
| 进化意义 | 爬行动物和哺乳动物约3.2亿年前分化，表明这些周期是睡眠的核心组成部分 |
二、研究方法与关键证据
| 方法 | 发现 |
|---|---|
| 功能性超声记录 | 脑血流和脑波在两种物种中以相同节律波动，一个滞后于另一个（这种耦合在非快速眼动睡眠中存在，在快速眼动睡眠或清醒中消失） |
| 生理同步性 | 脑波波动与心率、呼吸率、肌肉张力同步 |
| 温度相关性 | 较短的周期与较高的环境温度相关；体温较高的动物（小鼠、人类、鸟类）具有较短的极慢振荡（约50秒） |
三、对睡眠进化的启示
| 启示 | 描述 |
|---|---|
| 核心组成部分 | 极慢波动可能是睡眠的“核心组成部分”，在进化中高度保守 |
| 睡眠的双重性质 | 睡眠具有双重状态（高振幅和低振幅脑波的交替）可能是根本需求 |
| 快速眼动睡眠的重新定义 | 快速眼动睡眠需要重新定义，以反映它在其他类型大脑中可能看起来有多么不同（例如，体温调节丧失是快速眼动睡眠的定义特征之一，完全排除了蜥蜴） |
| 对哺乳动物定义的偏倚 | “即使作为科学家，我们也明显受到哺乳动物睡眠状态定义的偏倚，以及我们作为人类感受睡眠、需要睡眠和热爱睡眠这一事实的偏倚” |
四、争议与未来方向
| 争议 | 描述 |
|---|---|
| 蜥蜴是否有快速眼动睡眠？ | “陪审团仍未定”，需要更多工作来确定祖先状态 |
| 目标 | 理解跨物种在生理学、行为和功能方面的相似性和差异性；研究导致如此不同大脑中相似现象的进化压力 |
| 潜在机制 | 追踪神经调节剂（如去甲肾上腺素），它协调非快速眼动睡眠中的极慢波动 |
五、对睡眠研究的启示
| 启示 | 描述 |
|---|---|
| 需要比较研究 | 睡眠领域往往聚焦于小鼠和人类，需要更多这种类型的比较研究 |
| 非传统物种的价值 | “在非传统物种上做科学是一项壮举” |
| 睡眠的多重目的 | 这些波动似乎允许动物与环境断开连接，但同时对身体变化和外部威胁保持警觉；还与记忆重放和废物清除有关 |
六、结论：睡眠极慢波动的古老起源
这项跨物种比较研究表明，非快速眼动睡眠期间的极慢波动在进化中高度保守，存在于爬行动物和哺乳动物中。这些发现挑战了将快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠视为所有物种二元状态的传统观点，提示睡眠的双重性质可能是一个更古老、更根本的需求。研究还强调了对非传统物种进行研究的重要性，以及需要重新定义快速眼动睡眠以反映跨物种的差异。
核心信息：
变色龙皮肤闪烁反映内在节律：高振幅和低振幅脑波的交替。
这种极慢波动存在于蜥蜴、大鼠、小鼠、鸽子、人类中。
爬行动物和哺乳动物约3.2亿年前分化，表明这是睡眠的核心组成部分。
周期长度与体温相关：体温越高，周期越短。
睡眠的双重性质可能是根本需求。
快速眼动睡眠需要重新定义，以反映跨物种差异。
睡眠研究需要更多比较研究，避免哺乳动物中心偏倚。
参考来源：
Libourel, P.-A., Bergel, A., et al. (2025). Snoozing dragons stir up ancient evidence of sleep’s dual nature. Nature Neuroscience.