睡眠占人生时间的三分之二。由于我们奉献出如此多的时间，人们就推想睡眠一定很重要。可是到目前科学家还不能明确睡眠对人体或思维的作用。
人为什么要睡眠？二十多年的研究也尚未明确地发现真谛。也许睡眠是为了弥补一天劳累的耗损，也许除了有助于养精蓄锐。睡眠根本就没有补偿耗损之用，只是人们打发黑夜的多余的本能行为？在权衡这两个设想时，多数研究人员赞同前者。然而究竟弥补或者补偿什么，这又是争论之点。是脑子和身体均得到补偿恢复？还是主要是脑子得到恢复？究竟在何种程度上与其说睡眠本身还不如说是休息更为重要？回答是复杂的。特别是由于进化，哺乳动物之间睡眠功能也就可能存在差异，就连哺乳动物个体发育进展上也可有微妙的变化，这样问题就更复杂了。所以这儿主要讨论成人的睡眠。
在睡眠的最初数小时内，大脑基底部的脑垂体释放出大量的生长激素。许多人就把这视为“体力恢复”学说的强有力证据。该学说认为睡眠能促进组织的生长和修复。但生长素的功用尚未完全明了，尤其是在清醒时该激素的基本分泌机理与睡眠时是有区别的。由于该激素的命名，所以常常使人误解生长素对成人的功用是缓减组织衰亡，而不是促进组织生长和修复。何况仅发现只有极少数的哺乳动物在睡眠时能分泌生长素，比如猫或鼠就无此功能，这就更增加了这种激素的神秘色彩。
除了水之外，组织主要由蛋白质组成。这些蛋白质都处于一刻不停的代谢状态中（由氨基酸合成蛋白质，然后再分解为氨基酸，氧化成尿素。）如果组织在睡眠时有所修复，那么蛋白质的合成就会大于分解，蛋白质总数就会增加。但是人类睡眠若干时期的详细内容直到不久前仍为空白。在填补空白上，伦敦临床营养，代谢研究组织的Peter Garlick博士和同事作出了一定努力。他们研究得出的主要论点是：对蛋白代谢影响最大的是饮食。进食时组织蛋白就增加，而禁食时则下降。蛋白代谢在夜间变化的主要原因似乎并非是睡眠本身，而是人们在夜间不进食。比如这种变化可持续到醒来之后，进食之前。他们发现蛋白合成，氧化的比率在睡眠时是下降的，而蛋白分解则有所增加。但如果间断性地中断睡眠，并且吃些点心，那么人就能彻夜维持白天的蛋白代谢水平。由此可见，白天的蛋白代谢才是“体力恢复”之因。但是由于体内有的组织蛋白在睡眠时增加，有的则大比率地下降，所以研究小组对各个器官的代谢还不能给予评价。对生长素在何种情况下释放仍然是个谜。
和对人体实验的资料相比，有数量众多的啮齿动物在睡眠时蛋白合成增加的实验报告，鲜明地支持啮齿动物在睡眠时组织得到恢复之说。但是这些实验大多采用了已过时的统计评价方法，而且也很少涉及到睡眠时恰恰是上升的蛋白分解率。这样我们就不能真正了解这些动物细胞在睡眠时的蛋白总含量。应该提及的是这些动物在睡眠时并无禁食这一重要因素。它们在夜间醒来吃点东西，且进食量约达白天的三分之一。动物与人之间的这种进食差别就可导致睡眠间蛋白代谢的差异。
人体细胞分裂的高峰多见于早晨的很短的一段时间内，这又似乎提示了睡眠能促进生长。这些高峰的出现呈时间上的节律性。它们既非直接来于睡眠，又非由睡眠时释放的生长素所致，而却和白天的时间相关。这些高峰是否可作为促进生长的标志此处不作讨论，不过还无可靠的统计数值能说明在这一小段时间内的细胞衰亡率。很有可能是实际的细胞数并未增加，而代谢却加大了。尽管如此，这仍可被看作组织的修复。
啮齿动物和其它脑容量小的哺乳动物，比如食虫动物在清醒时丝毫不肯安定。只要不睡觉，它们就极其活跃。睡眠就成了它们唯一得以放松的途径。如果睡眠是使啮齿动物休息的主要机制，那睡眠对能量储存就有重要的作用。但是由于人们在清醒时并非常常进行体力活动，睡眠的储能作用就不明显，这又提示睡眠对人们的储能可能仅有极小的作用。
人们还不了解神经化学活动对睡眠时的“大脑恢复”有何贡献，人们在此方面的探索菲薄。就睡眠时而言，还无足够先进的技术能证明大脑的神经生长的存在。由此不足而导致了相反的论点，有些研究人员就设想：根本就不存在什么“大脑恢复”；人的睡眠简而言之就是人类的额外的本能。
人能在清醒时停止肌肉活动，甚至能达到睡眠时以至恢复时的松弛水平，然而大脑皮层却无此功能。即使躺在床上，合起眼，通过安放在头皮上的电极，记录大脑活动的脑电图仍能明确显示出皮层在进行思维活动。所以脑电图上有效地表示思维停止的记录以及有效的“大脑休息”可能仅见于睡着之时，特别是在不做梦的时候。无梦睡眠占人们睡眠的75%，无梦睡眠的四分之一为深睡眠和其后的浅睡眠。做梦时人眼会快速地转动，所以这期睡眠也叫快动眼睡眠。
不管从事何种体力或脑力劳动，不管疲劳如何，即使一连8 ~ 11天不睡觉进行研究，身体功能仍几无损害。这点足以引起人们的关注。从可借鉴的对禁眠者身体恢复的间接测定资料看（目前还无直接测定法），长期不睡对人体无明显致病作用。如果睡眠对于肌肉的恢复是举足轻重的，那么在剥夺睡眠后进行体力活动的生理机能无疑会减弱。可是有两项对3 ~ 5天不睡的人研究结果表明：尿中排泄的氮——蛋白质代谢的天然指标，在这期间变化尚不足百分之一。这一间接测定法说明了生理功能并未下降。二十年以前，有一项对两个禁眠者的实验报告了血中ATP（供给能量的小分子）水平在不眠时处于“紧急反应”状态。但是此项常常被引以为证的报告的检验基础仅仅只有单独一种测定，何况在禁睡的最后一天，ATP水平又达到正常。
坦率地说，人们对机体、器官和生理机制的作用了解是有限的。然而一旦出现明显的机能失调，我们就不难推想与之呼应的肾上腺多少要有应激反应。可迄今为止还尚未见到此方面的证据。但不应忽视的是：实验室内的睡眠远不像自然情况下的睡眠，常常在很大程度上为了实验需要将被研究对象诱导到松弛状态。如果禁眠是在更自然的情况下施行，也许还能发现禁眠对人体更有价值的可能作用。
最复杂的思维活动中枢——大脑皮层，是较为普遍被认为是脑子最需要睡眠的部位。然而，基于一系列不同的研究（比如下棋，玩“战争”游戏和智力测验），剑桥大学的实用心理学专业的Wilkinsen博士强调负有复杂决策任务的“大脑指挥台”并非是睡眠剥夺后首当其冲的影响部位。皮层在禁眠后能连续几天维持在正常水平。而一些司空见惯的简单反应，比如长时间的对光或音刺激的反应首先降低。在禁眠的最初两天内，克服思维等行为下降的关键动力似乎是征服睡意的召唤。假如应付有方，则一切就会如常。与简单的机体反应不同，“大脑指挥台”的工作是固有的，天生的。不过如果被研究对象受到额外的激励，那么他的简单反应也可维持在一相当好的水平。
根据Wilkinson的发现，在禁眠初期对思维行为不利之源与其说是“大脑能力”的减退，还不如说主要是信心不足。当然无论如何努力，这种能力最终是会下降的。连续三天不睡，大脑的另一些“较高级”的反应也开始受到影响。长期不睡就会逐步出现语无伦次，时间定向障碍，感觉异常，性格多疑，神经过敏等迹象。但严重的精神失常还不太常见。
即使在长期的禁眠研究中，中枢神经系统实实在在的神经机能失调迹象似乎极少。在大量的观察中，眼睛和手的震颤，眼睑下垂，皮肤敏感度增高的例子可有发现。脑电图只反映了清醒状态下的疲劳现象。反常的脑电图不常见，除非在有癫痫史的被研究对象中，有25%的人在一夜不眠之后脑电图才有异常反应。
如果有人想象为了大脑的恢复，一个人每天需要足足八小时睡眠的话，Wilkinson等人的发现在时间上却表示了惊人的谦让。在禁眠期，至少在初期，不眠者仍能随着旭日东升而精神振奋，在早晨有许多方面与平时并无差异。凌晨时分有一很短的时期是禁眠最大的屏障，它好像就是人们习以为常的，夜复一夜睡眠的基础动力。一个人强行不睡，就会缓慢地，稳步地引起大脑机能机行性损害。这样睡眠似乎又为“大脑恢复”之需。
虽然大多数禁眠者从未，也不能补回失去的睡眠，但他们此后的睡眠方式却有了很大变化。这时出现酣睡是丝毫不足奇的。在对平常每天睡六个半小时的人进行长达11天的禁眠试验后，允许他在相继的三天内任意睡多久。结果是第一夜睡了八小时，第二夜四小时，第三夜两个半小时。到第四天他的生理行为和脑力功能全都恢复如常。在另一项对四名平时每天睡七个半小时的人进行长达八天的禁眠研究中，允许其在禁眠后的最初三天的恢复期内分别睡12小时和两个9小时。虽然增加的睡眠时间仅占禁眠失去时间的12%，可三天内他们的机能行为几乎均到正常水平。在这两项实验中，从恢复时的睡眠中发现：被研究对象的快动眼睡眠时的补偿达到了丧失的三分之一到三分之二，深睡眠时间得到了全部的补偿。浅睡眠却好像一劳永逸地丢失了。这样深睡期似乎是必不可少的，快动眼睡眠似乎一半是必要，另一半则是可有可无的。
快动眼睡眠在一夜睡眠中出现的周期为九十分钟，而且逐渐增加。深睡期一般地被认为在开始的三个周期内，而且时间分布上呈递减型。睡了五个小时就相当于一个人已度过了大部的深睡期，其中包括约占一半的快动眼期。从实验结果看，深睡期之后的，也是一夜中最后两、三个小时的睡眠可能属可有可无的，尽管它是人们根深蒂固的睡眠习惯。
在加州进行的两项研究中，对十个平时每天睡7.5—8小时的人每周一次，每夜减少半小时睡眠。当减到一天为六小时的睡眠时，他们早晨就难以醒来起床，而白天的活动却并非因明显的欠睏而受影响。当减少到一天只睡五小时的时候，生理机能仍完全正常。不过这时大多数人都不愿再参加试验。即使在尽可能短的睡眠中，深睡期亦无缩减，快动眼睡眠期被删去了约三分之一，而下降最显著的要数浅睡眠。在对被研究对象的持续观察中，可能最重要的是那些自愿减少睡眠达两个半小时的人，在一年之后无任何病态表现，也没因睡眠减少而在白天疲惫不堪。所以至少说，最后数小时的睡眠是无足轻重的。
任何哺乳动物均需睡眠。可许多动物都是每天只需约三小时的短期睡眠者。因为睡眠时往往是动物遭受袭击的危险期。比如，长颈鹿在黑夜里几番休息都只有数分钟到一小时余。有时长颈鹿弯着脖子睡觉，在一很短暂的像是人类快动眼睡眠的间期内，长颈鹿转动着头，脑袋向股部摆动。相对清醒状态而言，虽然总的睡眠仅有二小时左右，但这明显是易受攻击的状态。长颈鹿从卧位到站立需花费十多秒钟，可以想象这种动物几乎不会有那种可有可无的睡眠。它们的睡眠只是维持在最低限度的水平上。
长颈鹿还具有在清醒情况下休息，打发漫漫长夜的能力。如果睡眠无丝毫基本功用、那一天睡数小时或完全废除睡眠在进化上应是没问题的。另外，几无视力的印度海豚的睡眠也是一应以实事求是态度对待的问题。这种生活在浊水中的高级动物，为了免于被袭击几乎一刻不停地处于游弋状态。一旦停止游动，就像是海豚的睡眠到来。但这些时间却都小于90秒钟。有人认为海豚就靠这反复的短暂三时打盹休息。
而睡眠对大脑有必不可少作用的可能证据来于酒糟鼻小的海豚。通过进化这种动物具有更为高级的潜在性睡眠的神经机构。它们的大脑可在一小时左右时间内轮流地使一半脑子睡眠，而另一半脑子却保持清醒。而且这一半睡觉的脑子是以深睡眠为主要睡眠方式、外观上亦无易见的快动眼睡眠的表象。而在平常非睡眠情况下，它们的大脑两个半球又能同步协调工作。海豚也有能力在清醒状态下通过较长的时间来得以休息。如果睡眠纯粹是生性本能，没有任何恢复体力之用，那为什么这种海豚要经历达到如此复杂睡眠的进化呢？
对于脑子，尤其是大脑的某种形式的恢复，哺乳动物的必要睡眠像是保障的手段。然而对于睡觉时不进食和清醒状态下能休眠的人和一些高级哺乳动物来说，睡眠的“恢复”作用却又值得怀疑。对有的哺乳动物而言，睡眠就很可能像稳定的能量储存器一样重要。有两种机理促使人们睡觉，打发黑夜。一是脑的恢复之需；二是睡觉的意向。必不可少的睡眠属前一机理，它在睡眠前阶段开始逐步减少。把睡眠后期让给开始逐步上升的“可有可无的睡眠”（这属于后一机理）。深睡期表现为“必不可少的睡眠”的主体，而做梦期中仅仅占一半的睡眠似乎是真正必需的。这样又产生了人为什么要做梦这个问题。
[New Scientist，1981年11月]