睡眠這個看似平靜、沒有太多生理及心理活動的狀態，卻佔去了我們這麼多的時間，其功能與重要性一直是古代哲學家，至近代科學家都感到好奇，並亟欲瞭解探索的議題。一個晚上看似相似的睡眠，科學家卻可以根據其腦波、眼動及肌肉張力區分為不同的階段，不同睡眠階段交替建構出一晚的睡眠。
「睡眠結構（Sleep structure）」或稱為「睡眠周期（Sleep cycle）」是入睡後大腦狀態不同的變化。睡眠並非僅是單純地睡著，而是入睡後隨著大腦與意識的改變，而呈現出不同的睡眠樣態。
當我們睡著後會先進入「非快速動眼睡眠（Non-rapid Eye Movement Sleep, NREM）」，接著會進入「快速動眼睡眠（Rapid Eye Movement Sleep, NREM）」。所以睡眠周期是由「NREM睡眠」和「REM睡眠」組成。
非快速動眼睡眠-NREM Sleep
其中NREM睡眠由淺到深可以分為第1期、第2期、第3期等三個階段。其中第1期和第2期是屬於比較淺眠的階段，而第3期則是深度的睡眠。正常的睡眠歷程，並非馬上從清醒到入睡，而是從清醒逐漸放鬆，然後進入第1階段，然後逐漸到第2階段，最後進入第3階段的深度睡眠。深度睡眠時腦波頻率較緩且振幅較大，因此這階段的睡眠又稱為「漫波睡眠（Slow-wave sleep）」。
在睡眠第1期和第2期時，如果不小心被吵醒，通常都還不會感覺太累。但如果已經進入到第3期的深度睡眠，就會感覺到疲倦，也較容易感覺到恍惚，這時對外在刺激的反應也會比較慢。這也為什麼警察要圍捕擁槍自重的通緝犯，在攻堅的時間通常會選在凌晨，就是要等這些嫌犯睡得比較深，通常比較沒有辦法快速反應，這時擒拿的成功率較高，也降低正面交鋒導致傷亡的可能性。
快速動眼睡眠-REM Sleep
快速動眼睡眠顧名思義就是睡眠期間，眼球會出現小幅快速轉動，心跳加速且呼吸變得較不規則，REM睡眠通常是在作夢，個體在REM時期雖然處於入睡狀態，但是大腦的的活躍程度和清醒時很像，如果透過腦影像紀錄REM睡眠時期的大腦活動，有幾個腦區甚至比清醒時還要活躍。而且為了怕身體會隨著夢境拳打腳踢，這時候大腦會有一個機制是處在做夢時期的REM睡眠階段，讓身體處於暫時癱瘓的狀態。這種情況好像身體睡著了，但是大腦活動仍舊活躍，這段似睡非睡的睡眠期間又稱為「矛盾睡眠（Paradoxical sleep）」
在REM睡眠時，負責決策判斷的「前額葉皮質（Prefrontal Cortex, PFC）」活性會降低，但是負責處理視覺的「枕葉皮質（Occipital Cortex）」，以及和情緒有關的「杏仁核（Amygdala）」會變得很活躍，這些都腦區的活躍一般認為和夢有關。另外，和鞏固記憶有關的「海馬迴（Hippocampus）」也會在REM睡眠中變得活躍。
大腦內側的「扣帶迴皮質（Cingulate Cortex）」與情感、學習和記憶有關，扣帶迴皮質可再分為「前扣帶迴（Anterior Cingulate Cortex, ACC）」和「後扣帶迴（Posterior Cingulate Cortex, PCC）」。在進入REM睡眠後，「前」扣帶迴的神經活動比清醒或NREM睡眠來得活躍，但是「後」扣帶迴的神經活動卻相反，在REM睡眠階段，神經活動反而比清醒或NREM睡眠時來得低。另外，進入REM睡眠後腦區活性比清醒或NREM睡眠低的還有「內腹側前額葉皮質（dorsolateral prefrontal cortex）」和「頂葉皮質（parietal cortex）」。
睡眠醫學裡的「鬼壓床」
既然在REM睡眠時大腦很活躍，身體卻處於癱瘓狀態。但是有些時候生活不規律，或者轉換睡眠環境，不適應受到影響容易喚醒；偏偏在入睡後約略一小時會進入REM時期，這時候意識相對比較清晰，容易把夢境當作現實，或者在做夢時突然醒來，但這時處於肌肉無力的身體還沒有跟上醒來的速度，這時候會出現身體動彈不得的情況，所以才會覺得是靈異現象。這時候個體會祈禱或求神拜佛，約略幾分鐘後身體就可以動彈了，其實只要放輕鬆讓身體清醒，就可以恢復活動了。
睡眠循環從淺到深，從深到夢
一個睡眠周期約略90分鐘，如果晚上睡眠時間有6-9小時，那麼一個晚上約略有4-6個睡眠周期。而每個90分鐘周期的睡眠，會依照第1期、第2期到第3期的順序進行，接著再回到第2期和第1期，然後進入快速動眼睡眠。這樣的睡眠循環基本上就是由淺到深，再由深到淺，或由深到夢。
雖然整晚NREM和REM睡眠循環的長度維持穩定的一致性，但是每個週期的NREM與REM睡眠所佔的比率會隨著時間而改變，在前半夜有較多的深度睡眠，而在後半夜裡出現第二階段睡眠與REM睡眠的比率相對較高。
無論睡眠深淺，大腦神經細胞依然反覆休息與活躍
睡眠階段的深淺，是由腦波的型態來判別。當大腦的神經細胞接受到訊號時，靠這些電訊號進行傳遞，因此這時候如果在頭皮上放置紀錄的電極，就可以偵測到許多神經細胞釋放的電訊號，可以把電極想像成收音麥克風，蒐集大腦裡神經所哼唱的曲調。許多神經細胞產生電訊號的時間點有差異，就會出現腦波快速震盪，而呈現出頻率較高的特徵。如果神經細胞產生電訊號的時間一致，或是越同步，腦波呈現的頻率就會較低。
作夢≠睡不好：REM睡眠也有重要功能
既然REM睡眠是在作夢，這也就代表每個人晚上都會做夢，差別在於醒來你是否記得而已。有些人會把夢境記得一清二楚，有些醒來就會忘記。而且，REM睡眠通常都在後半夜比較容易出現，這也是為什麼很多人感覺到作夢都是快要醒來的時候。最後，既然每個人都有REM睡眠，也意謂著每天都會有夢的產生，所以晚上做夢不代表睡不好唷！除非是經常性的惡夢，夢到會嚇到驚醒，或者在睡夢中驚聲尖叫，那就得要檢查看看是否有其他疾病狀況。
但大多數時候，REM睡眠是做夢階段[1]，可是在生理功能上扮演重要的角色呢！而且，嬰孩一出生後，除了睡眠時間很長外，另外一個特點就是REM睡眠比例很高。所以也研究人員認為REM睡眠能夠促進大腦發育。
刊登在《美國醫學會雜誌-神經學（JAMA Neurology）》針對社區中老年人的研究發現[2]：REM睡眠減少與心血管死亡率呈現高度相關性。每降低5%的REM睡眠，則心血管死亡率和總死亡率，在接下來12年增加了13%。目前睡眠醫學研究發現REM睡眠除促進大腦發育外，也會在這過程中協助個體處理情緒，所以當心情不好或感覺壓力焦慮時，好好睡一覺起來都會舒服一些。
REM睡眠對於情緒處理、增進記憶和大腦健康發育都扮演重要的角色；所以當覺得自己整晚都在作夢沒有睡好時，記得告訴自己「做夢是正常的，做夢表示我有睡覺」。或是鼓勵自己「至少還有夢」。
[1] 作夢階段大多數在REM睡眠時，但研究發現有在NREM睡眠階段時，有時也可能會出現夢境。
[2] Leary, E. B., Watson, K. T., Ancoli-Israel, S., Redline, S., Yaffe, K., Ravelo, L. A., … Stone, K. L. (2020). Association of Rapid Eye Movement Sleep With Mortality in Middle-aged and Older Adults. JAMA Neurology. doi:10.1001/jamaneurol.2020.2108
