综述：大脑是如何“知道”自己已经获得足够睡眠的？一个假设

睡眠-觉醒周期由过程S（睡眠稳态器）和过程C（昼夜节律激活系统）共同调控，过程W通过维持睡眠惯性效应发挥独立作用。研究提出REM睡眠可能通过测试刺激水平突破觉醒屏障，其诱发的皮质反应信息经前额叶皮层处理，经外侧下丘脑传递至睡眠-觉醒开关系统，调控自然觉醒或转入NREM睡眠。

托马斯·J·巴尔金（Thomas J. Balkin）| 艾伦·R·布劳恩（Allen R. Braun）

美国马里兰州银泉市沃尔特·里德陆军研究所（Walter Reed Army Institute of Research）行为生物学部门

摘要

根据双过程模型，睡眠时间和持续时间由S过程（睡眠稳态机制）和C过程（保持清醒的昼夜节律驱动力）的相互作用决定。虽然这一模型最初仅用于解释睡眠惯性效应（即醒来后的表现下降），但有证据表明W过程在睡眠期间也处于活跃状态，并且它具有独立于S过程和C过程的睡眠维持功能。这表明，在经过充分恢复的睡眠期结束时，自然、自发的觉醒过程并非仅仅由S过程减弱和C过程增强共同作用被动触发——还需要W过程所形成的阻碍觉醒的屏障被打破。研究假设，快速眼动（REM）睡眠的一个功能是定期检测突破这一屏障所需的刺激强度；REM睡眠期间大脑皮层的重新激活程度反映了大脑的睡眠饱和度。进一步假设，REM睡眠引发的神经元重新激活信息会在大脑中（可能是在内侧前额叶皮层）被处理，以判断是否具备觉醒的条件，这些信息会通过外侧下丘脑等途径传递给REM/NREM睡眠切换机制，从而决定是启动觉醒还是返回NREM睡眠。

术语表

术语解释

外侧前额-下顶叶回路（LFIPC）：在REM睡眠期间以及醒来后短时间内（即睡眠惯性效应显现时）相对不活跃的大脑区域。

自然觉醒：由睡眠饱和度引发的觉醒（而非由闹钟等环境刺激引起的觉醒）。

W过程：一个假设性的概念，代表睡眠惯性效应的生理基础。

讨论与结论

尽管阿塞林斯基（Aserinsky）和克莱特曼（Kleitman）在七十多年前就发现了REM睡眠，但其功能——甚至其存在的本质——至今仍是个谜。数十年的研究虽然提供了大量关于这种独特而迷人大脑状态的生理和行为表现的信息，但关于其确切功能的明确证据仍然难以获得。

此前已有学者提出，REM睡眠的目的是为了“准备”……（此处内容缺失）

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

致谢

作者感谢哈佛大学的克利福德·萨珀（Clifford Saper）博士和沃尔特·里德陆军研究所的约翰·休斯（John Hughes）博士在本手稿初期阶段提供的指导与建议。本研究得到了美国陆军军事作战医学研究计划（US Army Military Operational Medicine Research Program）的支持。相关材料已由沃尔特·里德陆军研究所审核，对该材料的展示和/或发表没有异议。本文所表达的观点和主张仅代表作者个人观点。