清醒和睡眠的周期性交替是人类生存必不可少的条件,清醒和睡眠都是生理活动所必要的过程。只有在清醒状态下，人体才能进行劳动和其他活动；而通过睡眠，才能使人体保持良好的清醒状态。但睡眠的奥秘你又知道多少呢？最近的一项研究表明跑步会减少睡眠需求。
很多人认为，跑步是一种享受，闲暇时间跑跑步能够让人放松身心。然而，近期对小白鼠进行的一项研究表明：当我们进行一个简单而重复的动作时，大脑的活动会相应减少。更重要的是，类似于跑步这样的运动可能会减少大脑的睡眠需求。
清醒和睡眠之间并非是两个相互排斥的状态。有时候你可能比别人睡得更死，但有时候你可能比别人清醒的时间更长，而两者之间的界限也比较模糊。人类的正常行为，如应对突发事件的迅速反应能力，会因为清醒时间超过了正常睡眠时间而退化。但具体原因尚不得而知。
人类睡眠或清醒所需要的时间，在一定程度上由个体的基因所决定；但有证据表明，这也与人类清醒时所进行的活动密切相关。在清醒状态下，对身体施压来实现睡眠渴望的机制尚不清楚，但科学家经常将其称为“S进程”。（科学家认为身体的清醒和睡眠是一种双进程模式。分为S进程：在夜间提升我们的睡眠渴望，抑制我们的清醒中枢；以及C进程：在白天让我们保持清醒，抑制睡眠中枢。）
最近有研究证据表明，睡眠不是由整个大脑发起，而是由清醒状态下被更多使用的局部神经元网络发起。研究人员怀疑，相比于其它部分，大脑中负责某些行为的部分是否更能影响人类保持清醒的能力呢？
奔跑吧，小白鼠
为了推测这个理论，研究人员使用了小白鼠自发跑轮实验。当小白鼠在轮子中不停奔跑时，它们花费了绝大部分的时间清醒；似乎它们的睡眠需求以较慢的方式积累（解释：清醒到睡眠所需的时间周期变长），或者是有什么东西将它们的睡眠需求“覆盖”。为了了解这个神秘的过程，研究人员研究了在人工跑轮中自发奔跑的小白鼠的大脑变化。
研究过程中，研究人员记录了每只小白鼠在轮子上跑步时大脑新皮质（外层大脑）单个神经元细胞的电活动。通常，当小鼠（或人）清醒并活动时，神经元以较高的速度发射。这是因为大脑必须监控周围环境、协调运动并迅速做出判断。这种恒定的大脑活动所需的能量大约占身体总能耗的20%。
在人工跑轮中自发奔跑的小白鼠
令人惊讶的是，当小白鼠快速奔跑时，其中的一些神经元竟然完全停止发射。同时，大脑皮层中运动和感觉区域的整体大脑活动水平平均降低了30%以上。这表明，积极的身体行为和剧烈的运动不一定需要更加活跃的大脑。
研究人员还发现，当动物从事各种不同行为时，它们的神经元会以多种不同的方式放电（从缓慢放电到快速放电）。但在单调的跑步运动时，神经元放电变得更加一致。这表明，跑步不仅使大脑的整体活动变少，而且会呈现出更加稳定和统一的状态。
而这种情况是否会在延长清醒时间期间内对整个大脑活动产生影响呢？之前的研究表明，清醒的时间越长，大脑越容易兴奋（神经元越有可能被激活）。实验发现，相比于醒来后的前几个小时，在睡觉之前，小白鼠的神经元平均可以产生更多的峰值（神经元放电频率达到峰值）。但是，如果小白鼠进行了很长时间的跑步运动，却不会产生更多的放电峰值。这表明，如果神经元没有被激活，之后它们就不会变得更加兴奋。
跑步时的大脑状态
通过一系列的研究观察，研究人员发现：一天中，如果小白鼠大部分时间进行重复或有节奏的运动（如跑步），小白鼠大脑所处的状态与正常状态完全不同。这种状态甚至能够使大脑休息而不用进入深度睡眠。最近的研究证据不断表明，短时间的运动对人体的认知功能大有益处，对睡眠也同样具有好处。
自然界的一些例子也支持这种观点。例如，鸟类在持续数天的飞行或迁徙时，睡眠要少得多。甚至有一些证据表明，人类也有类似的状况——沉思和失眠具有一定的关系。具体原因尚不明确，但沉思或许与大脑的状态（沉思时会感觉时间变得很慢）有关。而这恰恰与跑轮上的小白鼠相似。
睡眠的生理机制是科学至今尚未解决的谜题。想要彻底了解人类为何要睡觉以及睡眠如何影响大脑，科学研究还需很长的路要走。但是越来越多的证据表明，要想彻底揭开睡眠的神秘面纱，首先需要搞清楚清醒状态下的大脑活动。
责编：科普知识网