睡眠表现为机体运动活动停止、肌肉松驰、意识消失、与世隔绝；新陈代谢下降，允许在能量消耗最小的条件下保证机体的基本生命活动；感知觉与环境分离并丧失瓜能力的一种可逆转状态，常可在“瞬间”完成睡眠和觉醒的转换，麻醉或昏迷状态与睡眠截然有别，不具备瞬间唤醒的特征。
一夜睡眠中有4~5个睡眠周期反复交替。根据脑电图及其他身体的变化判断，政党人入睡先进入非快速眼动睡眠（NREM），可分四个阶段：刚入睡时，朦朦胧胧，很容易被惊醒，并能听到周围发生的事情，这是睡眠开始的第一阶段（几分钟），又称朦胧期或瞌睡期；接着进入第二阶段，属于浅睡期（30~40分钟），此期是睡眠时间中最长的一个阶段，若以整夜计算，该期睡眠占总睡眠时间的50%；随即第三、第四阶段的深度睡眠出现，脑电图的波形变为高而宽的δ波，又称δ睡眠，睡得很沉，意识消失。10岁以前的獐深度睡眠比成年人多，而且更深，当他们处在深度睡眠阶段，几乎不可能将他们弄醒。60岁以后深度睡眠明显减少，甚至完全消失。NREM经过70~90分钟，进入另一期性质不同的睡眠，此时，眼球作间断性快速地来回运动，叫快速眼动睡眠（REM），从入睡到REM为一个周期，然后再从浅睡眠进入深睡眠到REM结束为第二个睡眠周期。如此，一夜睡眠经历4~5个睡眠周期的交替。大部分深度睡眠出现在前面2~3个周期，即入睡后3~4小时深度睡眠已经完成，这是恢复机体最有效的睡眠时间。REM越到后面的周期持续时间越长，第一个周期的REM持续时间只有5~10分钟，醒前最后一个周期的REM可长达30~40分钟。
深度睡眠期大脑细胞完全休息，使精力得到充分恢复；所有身体的功能活动下降，呼吸慢而平稳、心率和血压降低、新陈代谢减缓，表现副交感神经占优势；脑电波速度变慢，波幅变大；体温下降；生长激素分泌达到高峰；免疫物质产生最多。
快眼动睡眠期的特征，表现眼球快速转动；全身肌肉完全松驰，但有的小肌肉如脚趾、手指、面肌还有抽动；阴茎出现勃起现象；脑电波变快如同清醒时的脑电波一样，在这一期睡眠将其唤醒，大部分人都说正在做梦，因此又可称为做梦睡眠，如果遇有噩梦，梦境内容紧张、恐惧，使交感神经更加兴奋，会诱发原有心绞痛、心律不齐、脑血管病，甚至发生“猝死”。有“交感风暴”之称。
脑科学研究显示，睡眠不仅仅是简单的活动停止，更是维持高度生理功能的适应行为和生物防御技术所必需的状态。拥有良好的睡眠，觉醒时才能高度发挥大脑信息处理功能的能力。在探求精神和意识、学习和记忆等脑高级功能时，无疑睡眠占有重要地位。可以预言21世纪攀镫脑科学研究顶峰中睡眠的研究将会是一个主要切入点。
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