在我們的一生中，幾乎每晚都會經歷一場驚人的蛻變。
10歲的法蘭西斯．阿朱亞在等待「熄燈」，他的頭上包覆著管子和電極，正在華盛頓特區的國家兒童醫學中心參與需要過夜的睡眠研究。他接受睡眠呼吸中止的檢測，這種症狀會不斷地讓呼吸暫停。
作曲家馬克思．李希特在巴黎愛樂廳指揮演出〈睡眠〉，這首極簡風的作品有科學根據，目的是引領聽眾進入使人恢復精力的休息狀態。演出時間超過八小時。
我們的腦深深地改變其行為和作用，讓意識模糊下來。有那麼一會兒，我們變得幾乎完全癱瘓。然而，我們的眼睛就算眼皮閉著，仍在週期性轉動，好像在看東西；我們中耳裡的微小肌肉，儘管在寂靜的環境中也仍在運動，好像在聽東西。我們有時候相信自己能飛。我們接近死亡的邊界。我們正在睡覺。
公元前350年左右，亞里斯多德寫過一篇名為〈論睡眠和失眠〉的文章，想知道我們睡覺時在做什麼，又是為什麼要睡覺。接下來的2300年，都沒有人能提出好的答案。1924年，德國精神科醫師漢斯．貝加發明能記錄腦部電流活動的腦波儀，從此睡眠研究從哲學領域轉移到科學領域。不過一直要到過去數十年，隨著成像儀器的問世而對腦內運作有了更深的認識後，在為亞里斯多德的問題提出令人信服的答案上，我們才總算接近了一些。
我們學習到與睡眠有關的一切，都強調睡眠對身心健康的重要性。我們睡眠與清醒的交替模式，是人類生活在這個旋轉行星上演化出的主要生物特徵。2017年諾貝爾醫學獎頒給了三位科學家，他們在1980和1990年代的研究發現，我們細胞裡有可以讓我們與太陽同步的分子時鐘。最近的研究顯示，當這種晝夜節律被打亂，我們罹患糖尿病、心臟病及失智症的風險就隨之增加。
然而，我們的生活方式與太陽週期之間的失衡已太過普遍。哈佛醫學院睡眠與認知中心主任羅伯特．史迪葛德說：「我們似乎活在一個全球規模的實驗中，目的是看睡眠不足有怎樣的負面結果。」以臺灣人來講，平日的睡眠時間平均不到七小時，更有十分之一人口受慢性失眠所苦。在我們這個燈火通明的不夜社會，我們經常把睡眠視為敵人，認為這種狀態會剝奪我們的生產力和玩樂時間。為我們帶來燈泡的湯瑪士．愛迪生說過：「睡眠是很荒謬的事，是一種壞習慣。」他相信我們終究可以完全不用睡眠。
一整夜好眠現在和手寫書信一樣，既罕見又過時。我們似乎都在抄捷徑，碰上失眠就用安眠藥來克服，哈欠不斷就猛灌咖啡來解決，將我們本應每晚踏上的曲折旅程拋諸腦後。若一夜好眠，我們會往復經歷睡眠的數個階段，每個階段都有明確的特質和目的，如此循環四到五次，經過蜿蜒又夢幻的旅程下沉至一個不同的世界。
醒著時的腦最適合收集訊息，睡著的腦則適合強化訊息。到了晚上，我們就從記錄模式轉移到編輯模式。
在華盛頓特區的兒童睡眠醫療中心，八歲的麥可．波薩克邊睡邊接受檢驗，他採取的睡覺姿勢有助於預防上呼吸道反覆變窄，也就是讓他打鼾的原因。（這張照片是用紅外線相機在黑暗中拍攝，這樣才不會打擾他的睡眠。）睡眠對兒童的健康和發育至為重要，多數生長激素和抗感染蛋白質都是在睡眠中釋放。孩童時期的睡眠不良和糖尿病、肥胖及學習障礙有關。醒著時的腦最適合收集訊息，睡著的腦則適合強化訊息。到了晚上，我們就從記錄模式轉移到編輯模式。
新記憶在睡眠時得到強化，這時腦部發生了什麼變化？在鄰近東京的筑波大學，櫻井武透過光遺傳學研究這個問題。他使用雷射開啟或關閉老鼠的個別腦細胞，這些老鼠經基因工程處理，腦細胞因此變得對雷射敏感。
第一至第二階段
我們開始入睡時，腦部持續活躍並開啟編輯作業：決定哪些回憶要保留，哪些回憶要丟棄。
最初的變化發生得很快，如果我們的晝夜節律和日夜循環相結合，腦部基底的松果腺分泌褪黑激素，傳達夜晚來臨的信號，且其他各種系統也一起配合，那麼我們的神經元很快就會同步運作。
總數約860億個的神經元，是構成腦內網路的細胞，透過電流和化學訊號相互溝通。我們完全清醒時，神經元擠在一起互相碰撞，好像細胞間有一場閃電風暴。但當神經元均勻且規律地放電時，腦波圖會顯示出整齊的波浪線，這表示腦已轉向內在世界，離開清醒生活的混亂。同時，我們的感官接受器受到抑制，我們很快就進入睡眠。
科學家稱這過程為第一階段，即淺眠期。此階段可能持續五分鐘，接著一連串電流從腦的深處往上傳，直達大腦皮質，那是主管語言和意識、覆蓋在腦部外層的灰色皺褶物質。這些持續半秒的脈衝電流稱為紡錘波，意味著我們已進入第二階段睡眠。
長久以來，我們以為腦在睡眠時較不活躍，但事實並非如此，腦的活躍方式只是不一樣而已。據推論，紡錘波刺激大腦皮質，使其保存最近獲得的資訊，或許也把這些資訊與長期記憶裡的既有知識連結在一起。在睡眠實驗室裡，當受測者接受到特定的新任務時，當晚的紡錘波頻率都會增加。似乎紡錘波愈多，隔天的任務表現就愈好。
醒著時的腦最能收集外在刺激，而睡著時的腦則最能強化收集到的訊息。也就是說，我們的腦在晚上從記錄模式轉換到編輯模式，這樣的變化可以在分子層次測量出來。我們睡著時的腦可不只會死板地做思緒歸檔工作，還會主動選擇哪些記憶要保存，而哪些記憶要丟棄。
腦子的選擇不見得總是明智。睡眠能大幅強化我們的記憶，這不只發生在占據我們約一半睡眠時間的第二階段，而是貫穿了整晚的循環睡眠旅程。因此有些事情最好避免，比如不要讓心力交瘁的士兵從慘烈的任務返回後馬上睡覺。加州大學洛杉磯分校神經科學家吉娜．波指出，為了預防創傷後壓力症候群，這些士兵應該保持清醒六到八小時。她和其他人的研究顯示，在重大事件發生後馬上入睡，沒有先讓悲慘經歷在心智上獲得部分排解，那這段經歷就比較可能轉化成長期記憶。
在晚上第一個90分鐘的睡眠循環裡，第二階段睡眠可持續達50分鐘。（在接下來的循環中通常占較小的比例。）有一段時間裡，睡眠紡錘波每隔幾秒就會來一下，不過當紡錘波的頻率減少，我們的心跳就會變慢，身體的核心溫度也下降，開始深深地潛入第三和第四階段睡眠，也就是深層睡眠的部分。
睡眠強化記憶的效果是如此之強，因此最好別讓心力交瘁的士兵從慘烈任務返回後馬上睡覺。
美國軍艦保羅．漢米爾頓號上的一名水兵在床位上休息，他醒來後短暫地戴上發光的護目鏡。加州蒙特里市美國海軍研究生學院的妮塔．夏塔克正在測試這些裝置，以了解它們能否重設水兵的生理時鐘，使其與工作班次而非太陽循環同步。
什麼讓我們想睡？這個位於筑波睡眠研究所的氣密室，可以讓研究人員精準地追蹤睡眠者的氧氣消耗量， 由此得知他的代謝率，並測量代謝率如何受到某些因素影響，譬如環境光的亮度和顏色。找出最能誘發睡眠的條件，可能是治療失眠的第一步…閱讀完整內容
