根据一个德国传说，水仙女温蒂妮发现她的丈夫不忠后，诅咒了他。他的惩罚是什么？他身体自动控制呼吸的能力被剥夺了，这意味着他必须时刻保持清醒，否则就有可能在睡梦中窒息而死。虽然这是温蒂妮的故事的一个版本，但它确实得名于一种罕见的医疗状况，这种状况可怕地类似于她那个不忠的丈夫的命运。虽然这个神话仅仅是一个神话，但它确实强调了睡眠的不可避免的必要性。永远保持清醒是不可能的，即使你的生命取决于它。
对睡眠的需求并非人类独有——几乎所有其他动物在某种程度上都需要它，包括所有哺乳动物。加州大学洛杉矶分校睡眠研究中心以及莫斯科俄罗斯科学院生态学与进化研究所的生物学家奥列格·利亚明 (Oleg Lyamin) 说：“在许多方面，人类的睡眠与大多数陆地哺乳动物的睡眠非常相似。”
但是，像鲸鱼和海豚这样的水生哺乳动物的睡眠是如何工作的呢？考虑到这些鲸目动物生活在水中并定期浮出水面呼吸空气，当它们在海中打盹时，它们似乎可能会面临与温蒂妮丈夫一样的窒息命运。
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睡眠与游泳
为了在睡眠中继续呼吸，许多水生哺乳动物使用所谓的单半球睡眠。也就是说，它们在游泳时睡觉，一次只让一半大脑休息，而另一半保持清醒。这意味着海豚字面上是睁着一只眼睛睡觉。
这种与人类睡眠方式显着不同的方法，取决于鲸目动物和我们智人所表现出的不同睡眠阶段。利亚明说：“大多数陆地哺乳动物的睡眠包括两个阶段：慢波睡眠和 REM（快速眼动）睡眠。”“鲸目动物似乎只表现出一种睡眠阶段，那就是慢波睡眠。”
鉴于REM 睡眠在人类中的已知重要性，令人惊讶的是鲸目动物似乎根本不进行 REM 睡眠。利亚明说，单半球睡眠与我们所知的睡眠之间的这些无数差异导致一些人得出结论，单半球睡眠实际上根本不是睡眠。
要获得这些知识，需要创造力和技术进步来研究水中大型睡眠和游泳的动物。“技术上非常困难。”利亚明说。虽然这种睡眠监测在野外的大部分尝试都失败了，但到目前为止，研究人员已经在圈养环境中成功进行了一些研究。
自从俄罗斯生物学家列夫·穆哈梅托夫 (Lev Mukhametov) 在海豚身上首次发现单半球睡眠以来，已经开发了多种技术。首先，可以使用脑电图 (EEG) 监测大脑活动，传统的 EEG 是通过电缆连接到数据记录器。如今，研究人员可以手术植入记录数据并稍后移除的设备，例如在 2018 年对海豹的研究中。利亚明说：“这是一个侵入性手术，但动物会完全康复。”
由于 REM 睡眠的特点是眼球运动，可以使用眼电图 (EOG) 来测量眼球运动。同样可以使用肌电图 (EMG) 来测量可以确定动物是否在睡眠的肌肉运动。随着数据记录器的最新出现，对野生动物的研究很快可能会取得丰硕的成果。
利亚明说：“我认为在不久的将来可以做到。”
其他海洋哺乳动物
除了海豚和鲸鱼，一些研究还探讨了像海豹这样的陆海两栖哺乳动物的睡眠方式。利亚明说，简单地说，这些生物“完全从陆地型睡眠切换到水生型睡眠”。在陆地上时，海豹表现出与其它陆地哺乳动物相似的 REM 睡眠；然而，一旦它们在冬季迁徙期间花费大部分时间在水中，它们就完全依赖于慢波单半球睡眠。
虽然许多科学家出于纯粹的好奇心对鲸目动物的睡眠产生了兴趣，但这项研究对人类也有实际意义。利亚明说：“研究睡眠不仅能让我们满足好奇心，还能让我们思考如何帮助人类。”
例如，研究海豚如何在睡眠中移动——通常在这种状态下肌肉活动会受到抑制——可能有助于理解人类的瘫痪。鉴于它们不断变化的睡眠状态，了解更多关于海豹睡眠的信息在这方面也可能很有益。
在单半球睡眠研究的未来方面，利亚明认为最好开始更多地关注在单半球睡眠期间实际保持清醒的大脑半球。毕竟，单半球睡眠也是单半球清醒。
利亚明说：“我们必须更多地谈论单半球清醒。”“它允许运动，也允许警惕。清醒的半球负责在睡眠期间完成这两项任务。”
