脑电图描记器将非速眼动睡眠由浅至深划分为4个部分 。 第3、4部分表现为明显的低频率脑电波 ， 被专家称为慢波睡眠 。 而人类在夜晚的头三个小时花在慢波睡眠状态的时间远大于起床前的一个小时 。
小孩最容易进入慢波睡眠状态 ， 因此在把他们从车里抱到床上去的时候他们总是睡得非常好 。 另一方面 ， 成年人拥有非常少的慢波睡眠 ， 或许是因为他们在半夜起来的次数总是很多 。 慢波睡眠 良好的仪器可以帮助研究者们更进一步了解慢波睡眠究竟为我们带来什么 。 在《自然》杂志上发表的一篇文章中 ， 威斯康星州立大学的神经病理学家及精神病学家托诺尼表示大脑中那些在清醒时需要忙碌学习新技能的部分需要更长时间的慢波睡眠 ， 这样才能表现得更好 。
托诺尼的实验室有11名志愿者 ， 他要求他们利用鼠标在电脑屏幕上点击目标 。 但志愿者们并不知道研究人员利用改变鼠标光标的形式加大了操作难度 ， 他们需要对鼠标进行修正才能成功点击目标 。
志愿者被分成两组 ， 一组在练习与测试之间拥有充分的睡眠 ， 而另一组则不睡觉 。 睡觉的一组大脑电波强度远大于了另一组人 ， 而他们第二天的表现也出色很多 。 这到底意味着什么？托诺尼推测慢波睡眠其实削弱了所有神经之间的联系 。 听起来很有悖常理 ， 但这其实只是一种自我保存 。 “总的来说 ， 大脑消耗整个身体20%的能量 。 ”托诺尼解释道 。 大多数能量用于神经元的连接 ， 而你学习得越多便拥有越多的神经键 。 “因此最后 ， 如果你的神经键非常强大 ， 证明你运转大脑将消耗更多的能量 。 ”
托诺尼说：“或许是另一个20%.”然而几天后 ， 大脑中一些新的神经键需要更多的能量而身体或许不能给予 。 因此其中一些神经线连接将会变弱———这被猜测是在慢波睡眠过程中发生的 。 这种解释仍然是个假设 ， 但托诺尼认为他已经拥有了证据 。 “在慢波行为中 ， 所有的神经细胞都活跃半秒钟再沉寂半秒钟 。 ”他说 ， 或许睡眠只是重复修剪并加固神经细胞之间的连接以确保我们在学习新东西的同时不至于忘掉以前学过的 。
保养论是恢复论的补充 。 按保养论的说法 ， 个体之所以需要睡眠 ， 主要是为了保存精力 ， 涵泳生机 ， 以免疲劳过度 ， 危害健康 。 换言之 ， 对维护身心正常功能而言 ， 睡眠具有自动的调节作用 。
美国宾夕法尼亚大学有个“睡眠研究中心” ， 曾经专门研究过补觉问题 。 科学家们找到一批志愿者 ， 每天只允许他们睡4个小时 ， 然后研究这些人周末需要补觉多少小时完全恢复正常 。 结果他们意外地发现大约15%～20%的志愿者完全不需要补觉 ， 有的人甚至在40小时不睡觉的情况下也只需要睡上8小时就能彻底缓过来 。
当人类知道了如何测量脑电波之后 ， 情况发生了变化 。 科学家们按照脑电波的不同把睡眠分成两大阶段 。 一个叫做“快速眼动”(REM)阶段 ， 此时人的眼睛会快速转动 ， 脑电波异常兴奋 。 另一个则简单地叫做“非快速眼动”(NREM)阶段 ， 其中包括一段关键的“慢波睡眠”期 ， 此时人的脑电波的频率和强度都降至最低点 ， 所以又叫做深度睡眠 。 人在深度睡眠时被叫醒会感到格外难受 ， 因为此时人的脑干也处于休眠状态 。 要知道 ， 脑干控制着人的呼吸和心跳等基本生理功能 ， 如果此时被叫醒 ， 脑干来不及兴奋 ， 人肯定好受不了 。 睡眠太少就会造成“睡眠债务” ， 就跟在银行里透支一样 ， 最终 ， 你的身体将要求这个债务一定要偿还 。 我们似乎不能适应睡眠时间比需要的时间要少 ， 即使我们可能习惯了减少睡眠的日常工作安排 ， 但我们的判断力、反应能力以及其它官能仍会被削弱 。
卡佩里尼认为 ， 要想回答人为什么要睡觉的问题 ， 必须研究其他哺乳动物的睡眠习惯 ， 从中寻找答案 。 所幸近几年来科学家积累了大量相关数据 ， 为进行这类系统性研究提供了可能性 。 卡佩里尼通过检索相关文献 ， 收集了对115种哺乳动物的研究结果 。 她发现 ， 动物的睡眠模式和种群的遗传相关性有很大的关系 ， 也就是说 ， 亲缘关系越近的动物 ， 其睡眠模式就越接近 。
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