军舰鸟是长途飞行的好手，它们常常一出海就飞上好几个月，期间只用在陆地上休息几天。前段时间，有研究论文揭开了军舰鸟长途飞行的秘诀：它们特别擅长借风而行。只要搭上一波上升气流，它们不用挥一下翅膀，就能让自己滑翔前进数十公里（更多阅读：御风而行：军舰鸟在空中一飞几十天，它们是怎么做到的？）。
这种借力飞行的技巧堪称精湛，但读者们心中依然留有一个疑问：力气是省了，但它们一直飘在天上，要怎么睡觉呢？飞行中的鸟类大脑非常繁忙，既要提防可能出现的危险，又要留意控制飞行动作和航线。按理说，长时间的飞行确实需要充足的睡眠来保障，但在天空中熟睡怎么看都是不可能完成的任务，军舰鸟究竟如何解决缺觉难题？
图片来自：nzbirdsonline.org.nz
在此之前，科学家们对军舰鸟的睡觉问题已经给出了种种推测，但由于技术所限，真正可靠的研究证据迟迟未能出现。而现在，发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上的一篇论文终于公布了军舰鸟睡眠习惯的第一手资料。脑电数据显示，军舰鸟们确实能够边飞边睡，不过每一次“飞行睡眠”的持续时间都非常短暂。面对睡眠剥夺和脑力需求之间的矛盾，军舰鸟似乎自有一套平衡方法。
飞行睡觉两不误
2014年8月，研究者们来到位于太平洋东部的赫诺韦萨岛（Genovesa Island），为在这里喂养后代的15只成年雌性军舰鸟安装了头部加速度记录仪、GPS以及脑电图（EEG）记录仪，并在接下来的10天里，对它们的飞行运动及大脑活动状态展开了一番彻底调查。
脑电图常会用在睡眠相关的研究当中，它的信号频率和幅度能够反映这些军舰鸟的清醒程度。当哺乳动物和鸟类从清醒状态转入睡眠时，脑电图信号会从低幅度的高频活动变为高幅度的低频活动，科学家通常将后面这种高幅低频的信号称为“慢波活动”（slow wave activity），伴随着慢波活动的睡眠则称为“慢波睡眠”（slow wave sleep，简称SWS）。
在一只军舰鸟左右两侧大脑半球记录到的两种EEG信号。左图中的信号幅度低，抖动频率高，说明军舰鸟正处于清醒状态；右图则抖动频率相对较慢而幅度明显增高，是典型的慢波活动，说明军舰鸟正在进行慢波睡眠。图片来自原论文
脑电分析结果表明，在白天，飞行中的军舰鸟能一直维持清醒状态。等到太阳落山一小时后，EEG信号开始偶尔被一些持续时间较短的慢波活动打断。这说明，军舰鸟很有可能正在一边飞行一边睡觉。另一项证据来自加速度记录仪记录到的头部运动：当出现慢波活动时，军舰鸟的嘴部向上抬起的角度会比清醒时更高，而缩脖子抬头恰好是军舰鸟在陆地上睡觉时的习惯姿势。
军舰鸟对入睡时机的把握也非常讲究，它们往往会在搭乘气流盘旋上升的时候睡觉，下降时则会尽量保持清醒，睡眠时身处的平均海拔高度也比清醒时更高。这样一来，军舰鸟们就可以减少因为睡迷糊而不慎落水的可能。
睁一只眼，闭一只眼
不仅如此，军舰鸟还和海豚掌握了同样的技巧，也就是仅让一侧大脑半球进入睡眠状态，同时让另一侧保持相对清醒。此时，在两侧脑半球记录到的慢波活动强度是不一样的，因此这也被称为“不对称慢波睡眠”（asymmetric SWS）。统计表明，对飞行中的军舰鸟来说，不对称慢波睡眠占据了总体睡眠时间的70%；而在剩下的30%时间里，两侧大脑都进入了慢波睡眠状态，但它们依旧能完成高超的飞行动作。
那么，特意保持一侧大脑清醒的意义是什么呢？原来，在进行“不对称睡眠”时，军舰鸟的眼睛也是一睁一闭的：睁着的眼睛将视觉信号传送给对侧清醒的大脑半球，从而实现对周围环境的监控。有趣的是，如果军舰鸟恰好在不对称慢波睡眠期间进行盘旋飞行，转弯的方向往往也会与睁眼的一侧保持一致，以便更好地看清自己前进的路线。
军舰鸟在攀升高度时的飞行路线（左）及“睁只眼闭只眼”的睡眠技巧（右）。清醒的大脑半球接收来自对侧的视觉信息，为了看清前方是否有危险，转弯的方向也尽量与图中睁开的左眼一致，整体呈逆时针方向盘旋。图片来自原论文
熬夜高手
即便掌握了如此特别的睡眠技巧，军舰鸟在飞行时依然没有安心地大睡特睡。它们的空中睡眠时间其实很短，仅占总飞行时间的3%不到，睡眠深度也比在陆地上睡觉时更浅。在长时间飞行旅途的最后一天，军舰鸟的睡眠需求理应变得非常高，但此时记录到的慢波活动强度与出发的第一天相比并无差别。
这是一个非常意外的发现。以往研究表明，对我们哺乳动物以及许多鸟类来说，在维持一段清醒时间后进入慢波睡眠状态时，脑电图慢波活动的幅度便会与清醒时间的长度呈正比。这也就是说，熬得越久，之后慢波睡眠的程度也就越深。这是一种维持自身稳态的机制，一旦被打破就会造成严重后果。因此，过去很多学者推测，进行长途飞行的鸟类在飞行期间也需要较长的睡眠时间，以平衡飞行时的脑力消耗。
但是，在军舰鸟这里，情况似乎不大一样。为了完成长途飞行，它们能够在飞行期间无视睡眠的自我平衡机制，让自己在进行少量零碎睡眠的同时维持长时间清醒，等到返回陆地之后，再一口气将损失的睡眠时间补回来。像这样的熬夜能力，放在我们人类身上可以说非常难以想象。研究者认为，如果能找到其中的原理，这或许能帮助我们更好地理解睡眠剥夺对人类带来的负面影响。（编辑：窗敲雨）
参考资料：
- Rattenborg, N.C., Voirin, B., Cruz, S.M., Tisdale, R., Dell’Omo, G., Lipp, H.P., Wikelski, M. and Vyssotski, A.L., 2016. Evidence that birds sleep in mid-flight. Nature Communications, 7.