周蓉  2017141041048 

        “睡眠—醒觉周期”是一种典型的昼夜节律。醒觉的特征是感觉活动和运动；在睡眠期间，生物的感官不再与周围环境互动，运动也会减弱。然而，为什么动物会让自己一连几个小时处于丧失基本感觉和运动能力的状态下，任由自己成为捕猎者的目标?这个问题在水生哺乳动物身上尤其重要，因为它们需要在睡眠时调整呼吸并维持体温。有些动物发展出了一种特殊能力来解决这个问题——它们可以只用一半大脑睡眠，让另一半大脑保持警觉，即单半球慢波睡眠(uniheimisphericslow-wavesleep，USWS)。海洋哺乳类、鸟类和一些爬行类动物能进入半清醒半睡眠的状态，有时候会在这些间隔期间中睁开一只眼睛。

       俄罗斯科学家对瓶鼻海豚的大脑开展了深入研究。在脑电图上，研究人员发现这种动物的大脑总是一个半球处于慢波睡眠，而另一个半球处于清醒的状态。两个半球很少同时处于睡眠状态(即双半球慢波睡眠，BSWS)。同时，他们也没有记录到与做梦有关的快速眼动睡眠(REM)。

       在USWS期间，海豚清醒的大脑半球负责控制游泳和浮上水面呼吸。根据粗略的观察总结出，海豚睁开的那只眼睛与清醒的大脑半球相连，从而让海豚在另一半大脑休息时，也能防范捕猎者并与同伴一起游动。当海豚成群结队地游泳时，成员身上睁开的那只眼睛会与其他成员保持眼神交流。如果同伴游到了另一边，海豚睁开的眼睛也会调换。海豚同时还要面对冰冷海水导致的热损失。科学家观察发现，海豚在休息时保持一边大脑半球清醒，使得它能够在水中频繁摆动鳍和尾巴，并在靠近水面处盘旋游动，以此保持体温。

       为了平衡休息和警戒的需求，一些鸟类也会进入单半球睡眠。绿头鸭只用半边大脑来睡眠，以此防范威胁。候在进行不停歇的距离迁徙期间，也会采取不同的睡眠策略。研究显示，当小军舰经历USWS睡眠时，与清醒大脑半球对应的那只眼睛是睁开的，并看着群前进的方向。斯氏夜鸫通过日间小憩，以及在栖息时闭上一只眼睛，来弥补夜间行缺少的睡眠。

       在鲸豚类和其他动物身上，“睡眠—醒觉周期”由多个脑部结构的互动控制，包括脑干、下丘脑和基底前脑。我们目前掌握的线索，仍不足以揭示是什么在精确地调控半脑睡眠。2012年，悉尼大学的DavidJ.Kedziora和同事构建了一个USWS的数学模型，用来代表海豚的睡眠习惯。在模型中，两个半球位于下丘脑的亚结构—即腹外侧视前核，能够在单个半球睡眠时交换信息，对睡眠进行调控。从表面上看，在两个大脑半球之间传递的抑制信号会让一边半球保持清醒，让另一边半球进入睡眠。位于脑干的后连合等大脑深部结构也参与其中(海豚的后连合非常大，这不禁让人思考它在管理睡眠中的作用)。凯季奥拉和同事构建的模型让神经科学家得以研究海豚大脑如何将睡眠精细地分配给两个半球。环境信息似乎也起到了一定作用。由于下丘脑中促进睡眠的神经元具有温度敏感性，因此大脑温度的改变就会影响这些神经元的放电水平。事实上，穆克梅托夫和同事在1982年发现，当海豚处于USWS时，睡眠的大脑半球的温度下降了，而清醒的大脑半球则维持不变。