睡眠几乎是每个人每天都会发生的行为，这一看似徒劳的生物行为占据了我们生命的一大部分时间。但是当睡眠不足时，会严重损伤我们在清醒状态时的认知能力。此外，长期的睡眠不足，还会引起很多其他的健康问题，包括肥胖症和心血管疾病等。

        睡眠是动物生命中最普遍的生物行为,但我们对神经回路产生睡眠的机制仍知之甚少。在20世纪的时候，科学界普遍认为睡眠是为了保证我们正常的生理或心理活动而引起的减少感官刺激的行为。随着科学技术的发展、实验方法的改进与创新，我们对产生睡眠的神经回路的认识也越来越多了。最近，《Nature》上的一篇综述对控制睡眠周期的神经回路的研究现状进行了深入的分析，并且全面绘制了控制睡眠-觉醒的网络回路图，为研究各细胞类型的功能及相互作用指明了道路。
        在文章中，提到了越来越成熟的新技术，如光遗传学、遗传药理学、显微内镜钙成像技术、病毒介导回路跟踪技术等，并辅以小鼠遗传学，为研究睡眠产生的机制提供了良好的研究手段，也为揭示睡眠的奥秘提供了可能。
        几乎所有的动物都会有睡眠行为，包括昆虫。但是，最近发现哺乳动物、鸟类以及爬行动物存在着两种不同类型的睡眠，即快速动眼睡眠(REM)和非快速动眼睡眠(NREM)。在研究中，可通过脑电图（EEG）和肌电图（EMG）的记录来区分清醒状态、快速动眼睡眠(REM)和非快速动眼睡眠(NREM)状态，这使得睡眠成为了一种可定量的生物行为。在清醒状态时，EEG呈现出高频低幅不同步的状态，而EMG则呈现出高肌张力的状态；反之，在非快速动眼睡眠(NREM)时，EEG则是低频高幅状态，并伴随有持续时间较短的9-15赫兹的起伏震荡睡眠纺锤波。快速动眼睡眠(REM)与栩栩如生的睡眠梦境相关，因此也被称为异相睡眠，其脑电图（EEG）与清醒状态相似，但是肌电图（EMG）呈现出完全麻痹的肌肉姿势。

       研究发现，快速动眼睡眠(REM)和非快速动眼睡眠(NREM)是由大脑中不同的神经回路控制的。当这些神经回路出现故障时，会引起一系列睡眠紊乱。大脑的很多区域与清醒-睡眠状态的转换密切相关，这些区域主要集中于前脑区，如下丘脑视前区（POA）、基底前脑（BF）和外侧下丘脑。之前就有发现下丘脑视前区对睡眠的产生非常重要，因为下丘脑视前区外侧（ventrolateral preoptic area，VLPO）与下丘脑视前正中核（median preoptic nucleuss MnPO）的神经元能够抑制促进清醒的神经元从而促进大脑睡眠。与下丘脑视前区一致，基底前脑区(BF)也能够抑制促进清醒的神经元，同时还有研究报道，BF区对睡眠和清醒都是非常重要的。BF区主要有三种细胞类型：类胆碱类（cholinergic）、谷氨酸能类（glutamatergic）、GABA-氨基丁酸类（GABAergic）。与POA和BF区类似地是，外侧下丘脑区也包含了能够激活睡眠和清醒状态的神经元，一些激活睡眠的神经元能够表达一类melanin-concentrating hormone (MCH)的物质，这一类物质能够增加NREM睡眠向REM睡眠转变，延长REM睡眠的持续时间，也就是说MCH神经元的激活能够增强REM睡眠的起始和维持时间。然而， archaerhodopsin（Arch）或halorhodopsin (NpHR)的介导能引起MCH神经元的静默，从而抑制REM睡眠持续时间的变化，说明可能MCH神经元是REM睡眠的充分非必要条件。MCH神经元能够抑制其附近的orexin神经元，从而促进了睡眠的发生。在脑干中，REM和NREM的神经元之间存在着拮抗作用，从而在睡眠-清醒的循环中扮演了非常重要的角色。

        通过神经元之间的拮抗作用，可以快速实现清醒、快速动眼睡眠（REM）和非快速动眼睡眠（NREM）三种状态之间的转换。同时还可以通过稳态和生理调节，来实现缓慢的睡眠进程，然而现阶段对这种睡眠方式的认知还知之甚少。伴随着新技术的不断出现，相信关于睡眠的更多秘密将会被逐渐的揭开，也会为提高人类的睡眠质量、解决睡眠异常等问题提供更好的方法。