睡眠的生理基础——大脑
大自然中，动物们的活动与大脑的工作是紧密相连的，如蜜蜂采蜜、候鸟迁徙以及海洋哺乳动物周期性上浮水面换气等等行为，都是依靠“大脑”的工作来完成的。
人类亦是如此，大脑作为神经系统中最高级的部分，从情绪、感知到语言、运动参与了人类所有的活动。大脑如此高能，多年来自然受到众多研究者的关注，也影响了神经科学和脑科学的发展，使大脑的秘密更多地被我们认识到它的可塑性、相似性等特征，从而帮助我们正确应对生活中经常出现的紧张、焦虑以及告诉我们如何对抗压力、增强记忆力等等。如果大脑的某一部分受到了损伤，那么受它管辖的某一个功能将会失灵。例如，运动性语言中枢受损，患运动性失语症，虽然与发音有关的肌肉未瘫痪，患者却不能说话；若视运动性语言中枢受损患失写症，虽然手部及其他运动功能仍然正常，但不能做书写、绘画等精细运动；若听觉性语言中枢损害可患感觉性失语症，病人能听到别人讲话，但不理解所讲的内容。
（一）大脑的生理结构
大脑包括端脑和间脑，端脑包括左右大脑半球，被头骨保护在人的颅内，是调节机体功能的器官，也是意识、精神、语言、学习、记忆和智能等高级神经活动的物质基础。端脑是脊椎动物脑的高级神经系统的主要部分，由左右两半球组成，为人类大脑的最大部分，是控制运动、产生感觉及实现高级脑功能的高级神经中枢。脊椎动物的端脑在胚胎时是神经管头端薄壁的膨起部分，以后发展成大脑两半球，主要包括大脑皮质、大脑髓质和基底核等三个部分。大脑皮质是被覆在端脑表面的灰质，主要由神经元的胞体构成。皮质的深部由神经纤维形成的髓质或白质构成。髓质中又有灰质团块即基底核，纹状体是其中的主要部分。人体功能在大脑皮质上有定位关系，如感觉区、运动区等在大脑皮质上都有对应位置。实现大脑皮质的感觉功能和调节躯体运动等功能。
端脑主要包括左、右大脑半球，大脑左、右大脑半球由胼胝体相连。间脑由丘脑与下丘脑构成。丘脑与大脑皮质、脑干、小脑、脊髓等联络，负责感觉的中继，控制运动等。下丘脑与保持身体恒常性，控制自律神经系统、感情等相关。
图5-1 大脑结构图
（二）大脑的工作原理
大脑的任务是对周边的世界做出反应并与之发生关系。大脑的重量仅有1.35千克，然而他却是人体器官中最发达的那一个。
人在活动时，左右两个大脑都在工作，胼胝体的纤维束将它们相连。其作用是联系两个同时刺激的相距较远的神经元，让人深入思考要做的和要想的事情。女性的胼胝体的密度大于男性，这意味着女性大脑的两个半球可以更均衡地工作。人在活动时，都是用右脑处理视觉和空间信息，从而得以捕获“全景”。右脑更关注场景和情景，左脑更倾向于处理细节、分类和线性排列的信息；在学习新东西时，右脑更为活跃，一旦知识变得容易理解、需要继续努力熟悉它时，左脑的作用就更大。右脑与皮层以下部分的大脑区域联系十分密切，富有情感，能够更好地理解谈话表达的情绪。和男性相比，语言对女人来说更富有情感意义。每个脑半球都有额叶、顶叶、颞叶、枕叶，他们都拥有独特的功能。女性颞叶神经密度大，颞叶在语言方面有很好的功能。通常，小女孩比小男孩早大约6个月讲话，在语言能力发展方面，女孩相较于男孩能更多地激活左海马体，男性在视觉和空间感知觉方面更强，他们能更多地激活右海马体。额叶体积占到人脑的五分之一左右，但却是人体大脑发育最慢的一块区域。在额叶的最前端是前额叶皮层，有关于认知、行为、情感等复杂的能力，它会确保人类依据道德体系采取行动，是发挥移情作用的一部分。前额叶皮层由背外侧前额叶皮层和眶额皮层组成。背外侧前额叶皮层与高级思维、注意力及短时记忆高度相关，是大脑最后一个发育完全的部位，也是最先衰退的脑域。眶额与大脑中处理感情的区域关系密切，尤其是杏仁体产生的情感，它在人生的早期就已经发育完全。
现在我们粗略地知道了大脑的工作原理，了解到大脑在我们日常活动的状态下是高负荷的运转状态。当我们睡觉时，我们的大脑在做什么呢？我们每天有近三分之一的时间在睡觉，假如我们能活到90岁，那我们将近有30年的时间都用在睡觉上。《睡眠与大脑》一书中讲到，当我们在睡眠时，我们的大脑其实并没有进入“关机”状态，当我们处在“睡眠”时，我们的大脑在这个过程会获取很多的东西。我们的身体可以得到休息（保护神经细胞），我们的大脑在整理、收集和加工信息有了充足的时间（记忆细胞新陈代谢的过程）。脑成像研究表明，大脑在睡眠过程中会进行记忆再激活、重演以及重组。在这一系列过程中，纺锤波对记忆力的效果有着举足轻重的作用，如果白天学习的内容很多，晚上睡觉时纺锤波数量就比较多，且纺锤波的数量越多，醒后回忆结果越好。所以说，我们需要充足的睡眠，尤其是在需要完成高质量的活动的时候，我们需要高质量的睡眠，这样才有利于我们的大脑充分地整理、收集我们已经学到的信息。