我们对睡眠的本质都有一些概念。 然而，当我们真正思考睡眠时，我们开始意识到它实际上很难定义，因为我们在睡觉时无法真正观察自己。 当它发生时，我们本质上是在别处； 我们体验另一种精神状态。对于研究人员来说，研究清醒且有意识的人的大脑已经具有挑战性。 因此，理解一个人熟睡时大脑如何工作更加令人费解也就不足为奇了。

当科学界开始理解和描述睡眠时，它最初被描述为一种不活跃的精神状态。现在我们知道事实并非如此，在特定时间，大脑在睡眠期间甚至比清醒时更加活跃。

随着 1937 年脑电图 (EEG) 的发明，睡眠开始揭开它的一些神秘面纱。脑电图是一种通过电极测量头皮脑电活动的无痛方法。 如今，脑电图仍然是更好地了解睡眠并确定其阶段的里程碑。

如果您出于诊断或研究目的需要评估睡眠，您会发现睡眠研究使用类似于脑电图的组合措施来调查您的睡眠质量和功效。 其中一些措施还依赖于电信息，并由放置在皮肤上的电极组成，例如测量眼球运动的眼电图（EOG）； 将肌电图 (EMG) 电极放置在肢体肌肉上，通过肢体肌肉的电活动来测量其运动； 胸部的心电图 (ECG) 电极可测量心跳特征。

睡眠研究经常测试您的呼吸和肺功能，因为它可以解释睡眠不佳的几种日常症状，例如嗜睡*。 为此，通过鼻插管、胸部和腹部束带以及心率和氧气传感器来记录呼吸频率、努力和氧气水平。

当用于在实验室（诊所或研究实验室）或作为家庭便携式设备测量睡眠时，EEG、EOG、EMG、ECG、呼吸和肺部参数的组合称为多导睡眠图 (PSG)。 它包括与睡眠和觉醒相关的多个生理变量的同时记录。 迄今为止，PSG 是唯一可以准确确定睡眠阶段的工具，也是睡眠研究和医学最常用的工具。

多导睡眠图最初主要由睡眠研究人员用来揭示睡眠结构（睡眠的阶段和周期），现在已成为诊断和排除睡眠相关疾病（包括睡眠呼吸暂停、发作性睡病、嗜睡症和周期性肢体运动）的重要组成部分紊乱（PLMD）。 由于PSG是非侵入性且安全的，因此它可以在任何年龄段使用，无论是儿童还是老年人。

睡觉时，脑细胞（即神经元）并非不活动，相反，它们是非常忙碌的蜜蜂！ 不同的意识水平（例如清醒、睡眠或昏迷）可以通过脑电图可视化。 通过脑电图观察到的脑电波可以识别两个主要的睡眠阶段：慢波睡眠（SWS）和反常或快速眼动睡眠（REM）。 SWS分为轻度SWS和深层SWS。

当一个人从一个睡眠阶段进入另一个睡眠阶段时，这些脑电图测量的波的可见形状会发生变化。 SWS 越深，脑电图显示的脑电波就越缓慢且幅度较大。 在反常睡眠（快速眼动睡眠）期间，脑电波与轻度 SWS 或清醒期间观察到的脑电波更相似。

除了脑电图上观察到的差异外，其他睡眠指标（眼电图、肌电图、心电图、呼吸参数）在不同阶段也有所不同。

例如，在快速眼动睡眠期间，当睡眠者的眼睛仍然闭着时，可能会看到眼睛在眼眶中滚动和随机的眼跳。 此外，在这个阶段，肌电图记录到，除了眼睛之外，全身肌肉都处于麻痹状态，没有肌张力。

在夜间，SWS（浅睡眠和深睡眠）和 REM 睡眠阶段交替出现，形成所谓的睡眠周期。 一个周期通常平均持续90分钟左右，成人的一个正常夜晚大约有五到六个90分钟的周期，总共七到九个小时。

大多数情况下，在快速眼动睡眠期之后，90 分钟的睡眠周期会以非常短暂的觉醒或非常浅的睡眠结束，而大多数睡眠者都不记得了。 随着夜幕降临，这个序列会不断重复，深度睡眠时间会加深，快速眼动睡眠时间会减少。 因此，睡眠周期的组成在夜间发生变化。 通常，在夜晚开始时、前两个睡眠周期中，有更多的时间花在深度睡眠上，而当我们接近醒来时，有越来越多的时间花在快速眼动睡眠中。 晚上结束时，我们可以花长达一个小时的快速眼动睡眠时间。

然而，这种从一个睡眠阶段循环到另一个睡眠阶段的典型睡眠结构各不相同。 婴儿、幼儿、青少年、成人和老年人都有不同的特征（请参阅有关不同年龄段睡眠需求的部分：睡眠：个人和终生的自然需求以及特定年龄的注意事项）。 如果一个人睡眠不足或患有睡眠障碍或与睡眠相关的疾病，这种结构也会有所不同。 脑电波是我们睡眠时发生的事情的良好指标，但这条电波并不能将其全部映射出来。 几年之内，神经科学的进步将越来越多地揭示我们生活中这一关键部分的奥秘，并揭示更多当我们在睡眠的怀抱中时大脑中正在发生的事情。