您可能听说过人们说他们喜欢跑步是因为它可以让他们关闭。或许你自己也有这种感觉。那么最近在小鼠研究表明，实际上可能对这个有科学依据的，因为当你执行一个简单的，重复的动作大脑活动确实减少。更重要的是，虽然跑步可能会使您的身体感到疲倦，但这种锻炼实际上可能会减少您的大脑对睡眠的需求。
醒着和睡着并不是两个相互排斥的统一状态。有时你可能比其他人睡得更深或更清醒，两者之间的界限可能会模糊。您的正常行为，例如对突发事件做出快速反应的能力，会随着您在正常就寝时间之外保持清醒而恶化。我们并不确切知道这是为什么，但可能是您大脑的某些部分即使在技术上是清醒的时候也会进入睡眠状态。但只要有正确的动机，我们也可以强迫自己保持清醒，甚至暂时恢复我们的表现。
我们需要睡多长时间或可以保持清醒在某种程度上取决于我们的基因，但有证据表明，它们也受到我们清醒时所做的活动的影响。令人惊讶的是，我们仍然不知道是什么让清醒给我们的身体带来睡眠压力，但科学家们经常将其称为“过程 S”。就像沙漏一样，过程 S 的水平表明我们已经醒着或睡着了多长时间，以及我们在任何给定时刻入睡或醒来的可能性有多大。
最近的证据表明，睡眠不是由整个大脑启动的，而是由清醒时使用得更多的局部神经元网络启动的。我和我的同事想知道，负责某些行为的大脑部分是否比其他部分更能影响我们保持清醒的能力。
和老鼠通宵
为了检验这个理论，我们利用了老鼠在轮子上自发奔跑的一种众所周知的趋势，有时每晚跑好几公里。当老鼠像这样奔跑时，它们清醒的时间要长得多，就好像它们的睡眠需求以较慢的速度积累，或者有什么东西压倒了它。为了阐明这个神秘的过程，我们研究了自发运行的老鼠大脑中到底发生了什么。
在我们的研究中，我们记录了每只小鼠的新皮质(大脑的外层)中单个神经细胞在轮子上奔跑时的电活动。通常，当老鼠(或人类)清醒并活跃时，神经元会以很高的速率放电。这是因为大脑必须监视周围环境、协调运动并立即做出决定。这种持续的大脑活动需要大量能量——估计占身体使用的所有能量的 20%。
令人惊讶的是，我们发现当老鼠高速奔跑时，它们的一些神经元完全停止放电。新皮层运动和感觉区域的整体大脑活动平均下降了至少 30%。矛盾的是，这表明，总体而言，积极的身体行为和剧烈的运动并不一定需要更活跃的大脑。
我们还注意到，当动物进行许多不同的行为时，它们的神经元会以各种不同的方式出现峰值，从缓慢放电到快速放电。但在单调的跑步过程中，神经尖峰变得更加一致。这表明跑步不仅与整体活动减少有关，而且与更稳定、更统一的大脑状态的出现有关。
我们的下一个问题是，这是否会对长时间清醒期间的整体大脑活动产生影响。之前的研究表明，你保持清醒的时间越长，你的大脑就越兴奋(你的神经元就越有可能被激发)。我们发现，与起床后不久(几个小时前)相比，我们的小鼠在入睡前的神经元平均产生更多的尖峰信号。但是如果老鼠花很多时间跑步，这种尖峰信号的增加就不会发生。这表明，如果不使用神经元，它们就不会变得更加兴奋。
跑步心态
基于这些观察，我们得出结论，如果一只老鼠的一天被需要重复或有节奏的运动(如跑步)所支配，它的大脑将处于与正常人根本不同的状态。这种状态甚至可以让大脑在不进入深度睡眠的情况下休息，并提供一些相同的好处。最近的证据 一致表明，短时间的锻炼可能以类似于睡眠的方式对认知功能有益。
来自大自然的其他例子支持这个想法。例如，当鸟类连续飞行多天或迁徙时，它们的睡眠时间要少得多。甚至有一些证据表明对人类有类似的影响，例如冥想与减少睡眠需求之间的联系。我们不确定为什么会发生这种情况，但可能是冥想与大脑状态有关，在这种状态下，时间有效地运行得更慢。轮子上的老鼠可能也是如此。
关于我们为什么需要睡眠以及它如何影响我们的大脑，仍有许多问题需要回答。但越来越清楚的是，如果不了解清醒时会发生什么，我们就无法理解睡眠的奥秘。
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