这篇文章属于类型b，是一篇综述文章。以下是根据文章内容生成的学术报告：

作者与出版信息

本文由Shinichi Miyazaki、Chih-Yao Liu和Yu Hayashi（首位通讯作者）撰写，所属机构为日本筑波大学的International Institute for Integrative Sleep Medicine (WPI-IIIS)。该综述文章刊登于期刊《Neuroscience Research》第118卷，于2017年5月在线发布。文章主题为“睡眠在脊椎动物及无脊椎动物中的表现及其功能与进化的洞见”（Sleep in vertebrate and invertebrate animals, and insights into the function and evolution of sleep）。

文章主题与概要

这篇综述文章探讨了睡眠的基本定义、在不同动物物种中的表现，以及研究睡眠功能与进化的最新进展。文章通过回顾多个物种的研究，尤其是非哺乳动物模型，提供了对睡眠功能、机制及其进化路径的独特见解。通过结合遗传学、神经科学和进化生物学的证据，作者试图揭示睡眠的普遍意义，同时突出了新技术在这一领域的最新应用及发现。

主要内容与观点

1. 睡眠的定义与判别标准

作者首先介绍了睡眠的定义，指出在哺乳动物中，利用脑电图（EEG）和肌电图（EMG）可以清晰地区分清醒与睡眠。然而，对于无法使用这些方法的其他物种，提出了更普适的判别标准，包括以下几个方面： - 活动减少及特定姿势的表现； - 环境刺激诱发的唤醒阈值增加； - 快速的可逆性； - 睡眠剥夺后的补偿性反弹效果； - 对特定环境的偏好。

这些标准已成功应用于果蝇（Drosophila melanogaster）、线虫（Caenorhabditis elegans）和斑马鱼（Danio rerio）等模型动物的睡眠研究，支持了睡眠的跨物种一致性。

2. 哺乳动物和鸟类的睡眠阶段：REM和NREM睡眠

文章指出，人类的睡眠分为快速眼动睡眠（REM睡眠）和非快速眼动睡眠（NREM睡眠）。NREM睡眠进一步划分为三个阶段（N1-N3），并具有特定的脑电特征，如θ波、睡眠纺锤波及慢波活动。这些阶段在睡眠过程中循环约90分钟，典型成人每晚经历4-5次循环。

REM睡眠与梦境密切相关，具有类似清醒状态的脑电图活动，但伴随肌肉张力的完全丧失。哺乳动物和鸟类可能是唯一明显表现REM-NREM分阶段睡眠的物种，文章提到这些阶段可能与它们更复杂的大脑结构（如哺乳动物的新皮层或鸟类的类新皮层）有关。

作者进一步探讨了REM与NREM睡眠的进化问题，例如这些阶段是否在哺乳动物与鸟类中独立进化。爬行动物，如澳洲鬃狮蜥（Pogona vitticeps），被认为展示了类似REM和NREM睡眠的两种状态，为研究这两种睡眠阶段的起源提供了重要线索。

3. 局部睡眠与单半球睡眠

在进化中，一些动物展现了局部睡眠（local sleep）的现象，例如鲸类和海豚通过单半球睡眠（unihemispheric sleep）来避免溺水。此外，一些鸟类（如野鸭）在高捕食风险下表现出单半球睡眠。这种局部睡眠的现象可能与复杂的睡眠功能相关，并表明在不影响全身清醒状态的情况下可实现局部睡眠功能。

4. 模型动物研究中的发现

作者综述了多种非哺乳动物模型中的遗传及行为学研究成果：

• 斑马鱼（Danio rerio）： 斑马鱼是一种高效的遗传模型动物，研究表明其睡眠受昼夜节律调控，并符合哺乳动物睡眠的判别标准。研究发现，与哺乳动物类似，斑马鱼的组胺（histaminergic）通路在觉醒中起重要作用。而值得注意的是，食饱肽（orexin，或称hypocretin）在斑马鱼和哺乳动物中的作用截然不同。在斑马鱼中，食饱肽的作用与诱导睡眠更相关。

• 果蝇（Drosophila melanogaster）： 果蝇的静息行为被证明具备睡眠的基本特质，其睡眠参与了记忆巩固等功能。遗传学研究表明，果蝇中多巴胺（dopamine）通路对觉醒的调控类似于哺乳动物。此外，结果显示钙调神经磷酸酶（calcineurin）和N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDA receptor）在果蝇与哺乳动物中对睡眠的作用高度保守。

• 线虫（Caenorhabditis elegans）： 线虫的“蛰伏状态”（lethargus）符合睡眠判别标准，其间显示出神经回路的重塑与修剪现象。遗传证据表明，涉及线虫睡眠样状态的许多基因在果蝇中具有类似功能。

5. 睡眠功能与普适性

睡眠剥夺在大鼠、果蝇和线虫中均会导致死亡，表明睡眠在生存适应中不可或缺。然而，目前对睡眠死亡结果的直接机制尚不完全清楚。

文章深入探讨了NREM和REM睡眠的功能性差异： - NREM睡眠涉及生物体的生长激素分泌、突触塑性、记忆巩固及脑代谢物清除。研究表明，突触重塑与神经回路修剪可能是其共同特征。 - REM睡眠的确切功能尚待探索，但初步研究表明其与调节大脑其他睡眠阶段的活动有关，例如通过增强NREM慢波来间接支持记忆巩固。

文章还讨论了睡眠与代谢、饥饿调控的关系。饥饿状态会抑制果蝇的睡眠，暗示睡眠与能量分配之间存在直接关联。

6. 文章的意义与未来展望

这篇综述通过系统回顾多种动物模型，证明了睡眠在分子和行为层面上的演化保守性。新技术如光遗传学（optogenetics）与化学遗传学（chemogenetics）的应用进一步揭示了睡眠调控机制，为理解睡眠的演化功能提供了全新视角。同时，研究强调了睡眠功能的普适性和区域化特性如何相结合以支持生物体复杂的生理需求。

未来的工作应致力于： - 进一步识别和分析跨物种的睡眠核心调控路径； - 探索REM和NREM睡眠以及局部睡眠的具体功能及其对认知和代谢的贡献； - 通过对譬如爬行动物和单半球睡眠的深入研究，补足睡眠进化的知识空缺。

本文不仅为睡眠机制的科学研究提供了重要的综合性视角，也为相关临床应用（如睡眠障碍的治疗）打下了理论基础。