当芝加哥大学的生理学家纳撒尼尔·克莱特曼告诉同事们,他正在为一项为期一个月的睡眠实验寻找一个地点——一个能像夏天的北极一样,与昼夜节律隔绝的地方——地质系的一位同事说,他正好知道这么一个地方。
在大约1000万到1500万年前,在现在肯塔基州的中南部,涓涓的地下水开始渗入一片化石海床的裂缝。经过亿万年的演变,这些缝隙越变越大,最终形成了北美洲最庞大的洞穴系统——超过400英里长的地下洞室、峡谷、管道、竖井和通道,并与冥河般的地下河流交织在一起。
就在这个建议提出后的几个月,1938年6月4日,克莱特曼和他的同伴——一位名叫布鲁斯·理查森的研究生——徒步走了一小段路,来到了他们位于地表以下140英尺的猛犸洞营地。与那个时代其他开拓性的远航(如林德伯格飞跃大西洋、伯德征服北极)不同,这一次的探险是向内的:不仅是深入地表之下,更是深入人类大脑和身体的奥秘之中。这对搭档将用32天的时间,遵循28小时的睡眠-觉醒周期生活,他们的研究结果将对新兴的睡眠科学产生深远的影响。
在克莱特曼的探险之前,只有少数科学家研究睡眠——而且没有一个人是全职研究。大多数人认为睡眠是一种无足轻重的状态,是每晚的一种假死状态。许多人认为这是人类原始过去的遗迹,可以被最小化甚至完全消除。
如今,探索睡眠之谜——并将这种理解应用于我们的日常生活——已经成为一种全球性的热潮。各大高校都设有睡眠研究中心。全美有超过2500家睡眠诊所,其他国家则有4000多家。代表除南极洲外各大洲科学家和医疗专业人员的
世界睡眠学会,拥有14000名成员。在过去90多年里,睡眠已从一个次要问题,转变为我们健康观念中的核心要素。
睡眠科学能发展到如今如此精深的程度,要归功于像克莱特曼这样的早期睡眠探险家的努力,他们花费数十年时间致力于解决那些几乎无人能理解其重要性的谜题。当他们遇到死胡同时,他们会分析错误,然后转向新的方向。他们冒着徒劳和失败的风险,推动一个被普遍认为在科学上无足轻重的领域。在这个过程中,他们永远地改变了我们的夜晚——以及我们的白昼。
在进入猛犸洞之前的几年里,克莱特曼给自己设定了一项核心任务:将睡眠科学从一个晦涩的边缘领域转变为一个蓬勃发展的学科。在1930年代初,他启动了一系列研究,旨在以前所未有的精细度审视睡眠。他有多重目标:分析睡眠的节律,并测试清醒行为中的不同变量如何影响睡眠节律。通过在一天中的不同时间、不同条件和作息下记录体温、身体运动和精神敏锐度等因素,他希望不仅能绘制出正常睡眠的轮廓,还能了解其与异常睡眠的区别。
在克莱特曼想要研究的所有变量中,只有体温被广泛研究过。人们早已知道,人类体温每天会有一到两度的波动,在午夜后的某个时间达到最低点,在下午达到最高点。克莱特曼假设,体温和睡眠的日周期都是由习惯和行为模式(如食物摄入、肌肉活动和大脑活动)决定的,而非大脑或身体固有的节律。他还假设,这两个周期都可以无害地改变,尽管一个人可能需要一些时间来适应。
在一个月的时间里,克莱特曼试图将自己的睡眠-觉醒节律调整为48小时的周期,而非传统的24小时。但他的体温节律却顽固地保持不变。当他让一名学生尝试12小时周期时,该学生的体温曲线也拒绝跟随。克莱特曼甚至尝试了不那么极端的改变,让他自己和几名学生采用21或28小时的周期。一些学生能够适应。但克莱特曼的体温仍然固守24小时周期,并且每过一个改变了的“一天”,他就感到更加烦躁和疲惫。
为什么他无法适应?是他的大脑皮层回路比其他受试者适应性差,还是对外部刺激更敏感?如果不控制这些刺激,包括日落和日出的线索,就无法得出结论。为了消除这些变量,克莱特曼前往了肯塔基州。

(图片来源:Kellie Jaeger/Discover)
凯莉·耶格尔/发现杂志
在他们的营地——一个距离洞口约四分之一英里、长2500英尺、宽150英尺的巨大洞室里——研究人员必须确保不接收到任何来自24小时世界的感官线索。理查森在之前的实验中也发现自己无法适应28小时的作息。问题是,他们在地下是否会做得更好。
克莱特曼和理查森严格遵守作息,试图在周日从午夜12点睡到上午9点;周一从凌晨4点睡到下午1点;周二从上午8点睡到下午5点,以此类推——每个周期睡9小时,醒19小时。洞穴工作人员每天两次送来饭菜、邮件、报纸和香烟,并清理便壶。便携式发电机为科学仪器供电,汽油灯提供照明,光线将他们特制的床和床头柜上堆满的设备的影子投射出来。为了打发时间,他们整理数据、写信、阅读期刊和书籍、温习桥牌规则,或在洞穴里短暂散步。由于空气温度恒定在华氏54度(约12摄氏度),他们穿着大衣、连帽毛衣、胶鞋和两层羊毛裤以防体温过低。他们每两小时测量一次体温,依靠闹钟在睡眠期间唤醒他们。当他们躺着做梦时,运动探测器保持警惕,将记录纸带吐到每个床铺旁的盒子里。
在五个28小时的周期里,洞穴里的一切都按计划进行。但尽管他们希望保密(克莱特曼曾要求该项目悄悄进行),报纸还是得到了这次探险的消息,一群记者蜂拥而至。6月10日,猛犸洞的经理W.W.汤普森在送餐时附上了一张纸条,恳求克莱特曼允许一位媒体代表来访。克莱特曼同意接受采访,第二天美联社的一名记者抵达了现场。
这篇700字的报道堪称一篇佳作,充满了引人入胜的科学内容和生动的细节。“两人已经一周没刮胡子了,”记者报道说。“没有日出或日落来打扰他们……然而他们发现自己仍然不自觉地受到那个支配了他们一生的24小时周期的引导。”他以令人钦佩的清晰度解释了该项目的基本原理,并详细描述了探险者的生活条件,甚至提到了散落在早餐桌上的烟盒。两人向他保证,他们的妻子不必担心;唯一的不适是床单有点潮湿。“当妻子们有疯狂的丈夫时,她们会习惯他们做这样的事情,”克莱特曼笑着说,“我们觉得我们或许能为人类反应的知识做出一些贡献。”
这个故事在全国范围内被转载,更多的记者前来采访。当克莱特曼收到在探险最后一天拍摄新闻短片的请求时,这位科学家再次答应了。这段在数千家电影院放映的短片,以一个标题画面开场:研究睡眠之谜,科学家在洞穴中生活一个月。“一个闹钟宣告了一项独特实验的时间到了,”一位播音员说道,此时理查森醒来,克莱特曼从床头柜的盒子里取出一长条纸带。“两位芝加哥大学的专家,为了科学事业,在地球深处生活了一个多月,结束了他们的测试。”接着是克莱特曼的特写镜头。“我们的任务完全成功,”他说,“但希望大家知道,这绝不是一次噱头或耐力表演,而是一项真正的科学实验。”
这段新闻短片在某些方面具有误导性。与这位科学家的声明相反,实验并非完全成功。克莱特曼再一次未能适应28小时的作息,而他的学生在两周内就做到了。克莱特曼的体温继续遵循其24小时的曲线,他总是在晚上10点左右开始感到困倦——即使那个时间点落在人造日的早晨或下午。他后来提出,年龄或其他个体差异解释了他和理查森适应能力的区别。他承认,样本量太小,无法得出结论。
然而,这些细节丝毫没有减损这个故事的吸引力。7月7日,当两人从洞口爬上71级台阶回到地面时,数十名记者、公园官员、镇民和游客蜂拥而至,迎接他们。
克莱特曼告诉报纸,最让他震撼的是森林的芬芳——在与潮湿的石头、烟草烟雾和身体排泄物的气味相伴一个多月后,这是一种愉快的冲击。人群的喧嚣、橡树和山核桃树间蝙蝠的骚动以及天空的明亮,想必也同样令人惊奇。新闻头条兴高采烈地写道:科学“穴居人”重见天日……科学家结束在睡眠研究中的“鼹鼠”生活……在洞穴中度过一月后,旧世界看起来很陌生。
对许多美国人来说,这次洞穴实验不过是一件新鲜事。然而,它的影响至今仍能感受到。克莱特曼的这次奇特探险将激发一系列实验,彻底改变我们对睡眠-觉醒节律如何运作的理解。更根本的是,他从猛犸洞的出现标志着一个新时代的到来:睡眠科学走出了地下。
克莱特曼一举让数百万人相信,睡眠具有“重大意义”——并且它是一个合法的科学领域。当报纸描述他的“一万个
夜晚的科学实验”如何“颠覆了许多关于睡眠技巧的普遍看法”时,克莱特曼在1939年出版了第一本真正的睡眠科学教科书,进一步巩固了他在该领域的卓越地位——这本638页的巨著在接下来的几十年里成为了该领域的圣经。克莱特曼花了六年时间撰写这部著作,其中涵盖了自1910年代以来几乎所有的研究,包括他自己的研究。
在此基础上,克莱特曼将睡眠-觉醒周期的几乎所有方面都归因于选择、行为和感官输入,而不是“原生质的某些普遍属性”(即生物节律)。是什么让人们在长时间清醒后感到需要睡觉?克莱特曼说,是 cerebral cortex(大脑皮层)以及眼睛、面部和颈部肌肉的疲劳。是什么驱动了体温的昼夜节律?是睡眠和清醒期间不同水平的脑力和体力活动——尽管即使睡眠模式改变,体温曲线也可能因习惯的力量而持续存在。
克莱特曼的著作决定性地确立了他作为该领域最高权威的地位。在书页中,研究人员可以找到一套事实、概念、问题和技术,作为新探索的出发点。这门学科正在形成一种智识上的连贯性,并产生了一定的影响力。然而,它对睡眠潜在机制的理解——以及它实际改善人们生活的能力——仍然有限。
直到多年后,克莱特曼的理论才被证明是错误的——部分原因是关于“原生质的普遍属性”的发现,以及神经解剖学和电生理学的新发现。今天,科学家们将睡眠视为昼夜节律周期的一部分,这是一个与24小时制相关的内置生物钟。但如果没有克莱特曼的工作,没有他为成千上万追随其脚步的睡眠科学家开辟道路,这些知识可能至今仍被困在阴影中—— trapped in a world as deep and dark as the caves of Kentucky(困在一个像肯塔基州的洞穴一样深邃和黑暗的世界里)。

摘自肯尼思·米勒(Kenneth Miller)所著的《绘制黑暗:解开睡眠之谜的远见科学家们》一书。版权所有 © 2023 by Kenneth Miller。经 Hachette Books 许可转载,该公司是 Perseus Books LLC. 的一个出版品牌,后者是 Hachette Book Group Inc. 的子公司。美国纽约州纽约市。保留所有权利。














