خواب عکس بیداری به‌نظر می‌آید، اما این دو حالت وجوه اشتراک زیادی دارند. خواب‌دیدن نشان می‌دهد که هنگام خواب نیز فکر می‌کنیم - هرچند تفکر در رؤیا از جهاتی با تفکر در بیداری فرق دارد. این واقعیت که رؤیاهای خود را به‌یاد می‌آوریم نشان می‌دهد که هنگام خواب خاطره‌هائی تشکیل می‌شود. دنیای خواب، دنیای سراسر سکوت و سکون نیست: برخی مردم عملاً در خواب راه می‌روند. وقتی خواب هستیم حساسیت خود را در برابر محیط به‌طور کامل از دست نمی‌دهیم: مثلاً صدای گریهٔ طفل، والدین را از خواب بیدار می‌کند. ضمناً خواب بی‌طرح و نقشه هم نیست: مثلاً، بعضی افراد می‌توانند تصمیم بگیرند که در ساعت معینی از خواب بیدار شوند و موفق هم می‌شوند.
مراحل خواب
برخی افراد خیلی راحت از خواب بیدار می‌شوند، در حالی‌که برخی دیگر را به زحمت می‌توان بیدار کرد. پژوهش‌هائی که از دههٔ ۱۹۳۰ آغاز شده (لومیس - Loomis، هاروی - Harvey، و هوبارت - Hobart در ۱۹۳۷) روش‌های ظریفی برای اندازه‌گیری عمق خواب و همچنین برای تعیین زمان وقوع رؤیا به‌دست داده‌اند (دمنت - Dement و کلایتمن - Kleitman در ۱۹۵۷). در این پژوهش‌ها از ابزارهائی استفاده می‌شود که تغییرات الکتریکی پوست سر را که با فعالیت خودانگیختهٔ مغز در حین خواب مرتبط است، و نیز حرکات چشم را که در حین رؤیا روی می‌دهد، اندازه‌گیری می‌کنند. نمودارهائی که از ثبت تغییرات الکتریکی مغز یا امواج مغزی به‌دست می‌آید نگارهٔ الکتریکی مغز (الکتروآنسفالوگرام) (electroenphalogram - EEG) یا ای‌ای‌جی نامیده می‌شود (شکل آرایش الکترودها برای ثبت فعالیت الکتریکی - فیزیولوژیائی به‌هنگام خواب و شکل فعالیت الکتریکی - فیزیولوژیائی در طول خواب). ای‌ای‌جی، متوسط پتانسیل الکتریکی پرنوسان هزاران نورونی را که در سطح قشر مخ زیر الکترود قرار دارند، اندازه می‌گیرد و شاخصی نسبتاً ابتدائی از فعالیت مغز است، اما در پژوهش‌های مربوط به خواب بسیار سودمند واقع شده است.
تجزیه و تحلیل امواج مغزی نشان می‌دهد که خواب شامل پنج مرحله است: چهار مرحله خواب عمیق و یک مرحله دیگر به‌نام خواب همراه با حرکات سریع چشم (rapid eye movement - REM) (یا آرایام). وقتی کسی چشمانش را می‌بندد و در حالت آرمیده‌ای قرار می‌گیرد، معمولاً در موج‌های مغزی او طرح منظمی شامل ۸ تا ۱۲ هرتز (چرخه در ثانیه) دیده می‌شود. این امواج را امواج آلفا (alfa waves) می‌نامند. در مرحلهٔ اول خواب، از نظم موج‌های مغزی و دامنهٔ آنها کاسته می‌شود. ویژگی مرحلهٔ دوم خواب، نمایان شدن دوک‌ها (spindle) (مجموعه‌های کوچک و منظمی از پاسخ‌هائی با بسامد ۱۲ تا ۱۶ هرتز) همراه با افت و خیزهای تند و گهگاهی در سراسر دامنهٔ ای‌ای‌جی است. مراحل سوم و چهارم خواب که از مراحل قبل نیز عمیق‌تر هستند با امواج کند (۱ تا ۲ هرتز) مشخص می‌شوند و به امواج دلتا (delta waves) مشهور هستند. معمولاً بیدارکردن شخص خفته طی مرحله‌های ۳ و ۴ بسیار دشوار است. ممکن است وی تحت تأثیر محرکی شخصی، مثلاً شنیدن نامی آشنا یا گریهٔ کودک، بیدار شود، اما عامل مزاحم غیرشخصی از قبیل صدای بلند نمی‌تواند او را از خواب بیدار کند.
فیزیولوژیائی به‌هنگام خواب. این نمودار نحوهٔ قرار گرفتن الکترودها را در ناحیهٔ سر و صورت آزمودنی در آزمایش‌های خواب نشان می‌دهد. الکترودهای روی پوست سر ۱. طرح امواج مغزی را ثبت می‌کنند، الکترودهای نزدیک چشم ۲. حرکات چشم، و الکترودهای روی چانه ۳. تنش و فعالیت الکتریکی ماهیچه‌ها را ثبت می‌کنند. مدار جریان با الکترودی خنثی که روی گوش قرار گرفته ۴. و به تقویت‌کننده‌ها ۵. منتهی می‌گردد، بسته می‌شود. به‌کمک این تقویت‌کننده‌ها نگاره‌هائی از طرح‌های گوناگون تحریک رسم می‌شود.
این شکل نمودارهای ای‌ای‌جی را در طول بیداری و مراحل مختلف خواب نشان می‌دهد. مشخصهٔ مرحلهٔ بیداری (آرمیده با چشمان بسته)، امواج آلفا (۸ تا ۱۲ هرتز) است. مرحلهٔ ۱ اصولاً مرحلهٔ انتقال از بیداری به مراحل عمیق‌تر خواب است. مرحلهٔ ۲ مرحلهٔ ظهور دوک‌های کوتاه‌مدت با طول موج ۱۲ تا ۱۶ هرتز، همراه با مجموعه‌های K (افت و خیزهای تند در الگوی امواج مغزی) است. مراحل ۳ و ۴ با ظهور امواج دلتا (۱ تا ۲ هرتز) مشخص می‌شوند و تنها فرق بین این دو مرحله در میزان امواج دلتا است. وجود ۲۰ تا ۵۰ درصد موج دلتا در نگاره، نشانگر مرحلهٔ ۳، و فراتر از آن، نشانگر مرحلهٔ ۴ خواب است.
توالی مرحله‌های خواب
در بزرگسالان حدود یک ساعت پس از به‌خواب رفتن، تغییر دیگری روی می‌دهد. الگوی ای‌ای‌جی فعالیت شدیدی را ثبت می‌کند (حتی شدیدتر از زمانی‌که آزمودنی بیدار است)، اما آزمودنی بیدار نمی‌شود. الکترودهای نزدیک چشم‌ها حرکت‌های سریعی را در چشم ثبت می‌کنند. این حرکات سریع چشم چنان مشخص هستند که می‌توان آنها را زیر پلک‌های بسته نیز مشاهده کرد. این مرحله از خواب آرایام (REM - rapid eye movement)، و چهار مرحلهٔ دیگر را خواب غیر آرایام (NREM - non-rapid eye movement) نامیده‌اند.
مراحل مختلف خواب در طول شب تکرار می‌شوند. خواب با مراحل غیر آرایام شروع می‌شود و شامل چند چرخه هریک متشکل از مقداری خواب آرایام و مقادیر خواب غیر آرایام است. شکل توالی مرحله‌های خواب نمونهٔ خواب شبانهٔ فرد جوانی را نشان می‌دهد. همانطور که می‌بینید، شخص به‌سرعت از حالت بیداری به مرحلهٔ خواب عمیق (مرحلهٔ ۴) وارد می‌شود. پس از حدود ۷۰ دقیقه، برای مدت کوتاهی در مرحلهٔ ۳ قرار می‌گیرد، و بلافاصله بعد از آن نخستین دورهٔ آرایام روی می‌دهد. توجه کنید که مراحل عمیق‌تر خواب (۳ و ۴) در نخستین بخش شب، و بیشترین بخش خواب آرایام در نیمهٔ دوم شب رخ می‌دهد. الگوی عمومی همین است: مراحل عمیق‌تر معمولاً در نیمهٔ دوم شب و هنگامی‌که خواب آرایام مسلط‌تر است، ناپدید می‌شود. معمولاً طی ۸ ساعت خواب شبانه، چهار یا پنج دورهٔ مشخص آرایام، همراه با بیداری کوتاهی در نزدیکی‌های صبح، رخ می‌دهد.
در این نمودار نمونه‌ای از توالی و مدت زمان مراحل خواب در طول یک شب معمولی ارائه شده است. آزمودنی در طی ساعت اول خواب، مراحل ۱ تا ۴ را متوالیاً پشت‌سر گذاشت. آنگاه با گذر از مرحلهٔ ۳ دوباره به مرحلهٔ آرایام برمی‌گشت و در بقیهٔ مدت خواب بین دوره‌های غیر آرایام و آرایام در نوسان بود، جز اینکه دو دورهٔ بیداری کوتاه‌مدت به‌ترتیب در حدود ۵/۳ ساعت و ۶ ساعت پس از شروع خواب مشاهده شد.
الگوی چرخه‌های خواب با افزایش سن تغییر می‌کند. برای مثال، نوزادان تقریباً نیمی از مدت خواب خود را در خواب آرایام می‌گذرانند. این نسبت در ۵ سالگی به ۲۰ تا ۲۵ درصد مدت خواب کاهش می‌یابد و از آن به‌بعد کم و بیش ثابت می‌ماند تا اینکه در سنین کهولت به ۱۸ درصد یا کمتر کاهش می‌یابد. افراد مسن‌تر، مرحله‌های ۳ و ۴ را معمولاً مدت کوتاه‌تری تجربه می‌کنند (و گاهی این مراحل ناپدید می‌شوند)، اما بیداری‌های شبانهٔ بیشتر و طولانی‌تری دارند. به‌نظر می‌رسد که با فرارسیدن پیری، نوعی بی‌خوابی طبیعی در آدمیان ظاهر می‌شود (گیلین - Gillin در ۱۹۸۵).
مقایسهٔ خواب آرایام و خواب غیر آرایام
دو نوع خواب، آرایام و غیر آرایام، همانقدر که با بیداری تفاوت دارند از یکدیگر نیز متفاوت هستند. حتی بعضی پژوهشگران، مرحلهٔ آرایام را به‌هیچ‌وجه خواب به‌حساب نمی‌آورند، بلکه آن را حالت سوم هستی در کنار بیداری و خواب غیر آرایام می‌دانند.
در طول خواب غیر آرایام حرکات چشم به‌کلی متوقف می‌شود، تنفس و ضربان قلب به‌میزان چشمگیری کاهش می‌یابد، ماهیچه‌ها آرمیده می‌شوند، و میزان سوخت و ساز مغز در مقایسه با دورهٔ بیداری بین ۲۵ تا ۳۰ درصد کاهش می‌یابد. برعکس، طی خواب آرایام، حرکات بسیار سریع چشم با دوره‌های ۱۰ تا ۲۰ ثانیه‌ای ظاهر می‌شود، ضربان قلب تندتر می‌شود، و میزان سوخت و ساز مغز به‌حد دورهٔ بیداری می‌رسد. به‌علاوه، در خلال خواب آرایام آدمی تقریباً به‌طور کامل فلج می‌شود و تنها قلب، دیافراگم، ماهیچه‌های چشم، و ماهیچه‌های صاف (مثل ماهیچه‌های روده‌ها و رگ‌های خونی) فعال می‌مانند. کوتاه سخن اینکه مشخصهٔ اصلی خواب غیر آرایام وجود مغزی نافعال در بدنی بسیار آرمیده است، و ویژگی عمدهٔ خواب آرایام وجود مغزی کاملاً بیدار در بدنی کم و بیش فلج است.
شواهد فیزیولوژیائی حاکی از آن است که در خواب آرایام تا حد زیادی ارتباط مغز با گذرگاه‌های حسی و حرکتی قطع می‌شود، محرک‌های سایر بخش‌های بدن از ورود به مغز بازداری می‌شوند، و هیچ برون‌داد حرکتی وجود ندارد. با این‌حال، مغز در خواب آرایام بسیار فعال است و این به‌دلیل شلیک عصبی خودانگیختهٔ نورون‌های بسیار بزرگی است که از ساقهٔ مغز ریشه می‌گیرند. گسترهٔ این نورون‌ها تا بخش‌هائی از مغز که مسئول حرکات چشم و اعمال حرکتی است، می‌رسد. به این ترتیب، طی خواب آرایام، مغز فعالیتی را در نورون‌هائی که با راه رفتن و دیدن سروکار دارند ثبت می‌کند، هرچند که خود بدن هیچ‌یک از این فعالیت‌ها را انجام نمی‌دهد (هابسون - Hobson در ۱۹۹۴).
وقتی کسانی را در مرحلهٔ خواب آرایام بیدار می‌کنیم، تقریباً همیشه می‌گویند که در حال خواب‌دیدن بوده‌اند، اما کسانی که در مرحلهٔ خواب غیر آرایام بیدار می‌شوند تنها در ۲۵ درصد موارد چنین چیزی را گزارش می‌دهند. رؤیاهائی که اشخاص هنگام بیدار شدن از خواب آرایام گزارش می‌دهند معمولاً از لحاظ بصری بسیار روشن، و دارای ویژگی‌های هیجانی و غیرمنطقی هستند - تجاربی که نوعاً از واژهٔ رؤیا برای ما تداعی می‌شود. هرچه دورهٔ خواب آرایام پیش از بیدار شدن طولانی‌تر باشد، رؤیای گزارش‌شده طولانی‌تر و همراه با جزئیات بیشتری است. برعکس، رؤیاهای غیر آرایام بیشتر مانند تفکر عادی هستند و هیچ‌یک از ویژگی‌های دیداری و بار هیجانی رؤیاهای آرایام را ندارند، و بیشتر مربوط به اموری هستند که در زندگی بیداری اتفاق می‌افتد. از این‌رو، فعالیت ذهنی در دورهٔ آرایام با غیر آرایام تفاوت دارد، خواه از نظر نوع رؤیائی که گزارش می‌شود (عجیب و غیرمنطقی در برابر شبه‌تفکر) و خواه از نظر فراوانی گزارش رؤیا (تقریباً همیشه در برابر گاهگاهی).
باید توجه داشت که ما تنها هنگامی از محتوای رؤیای خود آگاه می‌شویم که در حین خواب دیدن بیدار شویم. اگر در چنین حالتی توجه کنیم و بکوشیم که رؤیا را به‌یاد بی‌آوریم، مقداری از آن بعداً به‌خاطر می‌آید وگرنه، رؤیای ما گذرا بوده، و به‌سرعت محو می‌شود: ممکن است بدانیم که خوابی دیده‌ایم اما قادر به یادآوری محتوای آن نیستیم.
اگر می‌خواهید رویاهایتان را به‌یاد آورید، مداد و کاغذی کنار تختخواب خود بگذارید. و به‌خود بگوئید که می‌خواهید هنگامی که خواب ببینیم، بیدار می‌شوم. به‌محض بیدارشدن سعی کنید جزئیات رؤیا را به‌یاد بی‌آورید و سپس آنها را یادداشت کنید. همراه پیشرفت در یادآوری رؤیاها، دنبال الگوهای رؤیاهایتان بگردید. به‌هر چیزی که به‌نظرتان عجیب بیاید توجه کنید و به‌خود بگوئید که اگر این رویداد تکرار شود، شما آن را به‌عنوان علامت خواب‌دیدن خود خواهید شناخت. البته، مشکل این است ک اگر این کار را دنبال کنید مقداری از خواب خود را از دست می‌دهید.