Сон необходим большинству живых существ, включая животных и людей. Почти все животные имеют естественный циркадный ритм или внутренние биологические 24-часовые часы, которые регулируют их сон и бодрствование. Для людей сон важен для поддержания общего здоровья, он помогает восстанавливаться, укреплять память и восстанавливать организм. Молодым людям сон также необходим для нормального роста. Исследователи считают, что животным сон нужен для тех же целей, поскольку, несмотря на то, что сон делает животных уязвимыми, они всё равно спят. Вероятно, польза от сна превышает риски.
Потребность животных во сне сильно различается в зависимости от вида. Новорожденным людям требуется до 19 часов сна в течение 24 часов, а взрослым — не менее 7 часов сна в сутки. Трехпалым ленивцам нужно около 16 часов сна в день, а двупалым ленивцам — 16,4 часа. К другим долгоспящим животным относятся малая бурая летучая мышь (19,9 часов), североамериканский опоссум (19,4 часа) и гигантский броненосец (18,1 часа). Однако некоторым крупным наземным млекопитающим требуется очень мало сна. Африканские слоны спят в среднем по два часа в день, а коровы и лошади спят от трех до четырех часов в день.
Помимо того, что животные спят дольше, чем люди, они также по-другому распределяют время сна. Сон человека становится монофазным или бифазным и занимает одну часть 24-часового периода. Однако сон животных часто бывает полифазным, то есть разделенным на несколько периодов в течение 24-часового периода. Например, собаки обычно спят от 9 до 14 часов в день, но только по 45 минут за раз. Кошки спят до 13 часов в день, по 78 минут за раз.
Во время сна наш организм проходит через четыре стадии. На каждой стадии происходят физические изменения, такие как снижение температуры и частоты сердечных сокращений. На каждой стадии также происходят различные виды мозговой активности, причём наибольшая активность наблюдается на четвёртой стадии, которая называется фазой быстрого сна (REM). Эта фаза сна характеризуется подергиванием глаз за веками, подергиванием мышц и электрическими паттернами мозга, подобными пробуждению.
У многих наземных млекопитающих, в том числе у приматов, а также у некоторых рептилий, птиц и водных беспозвоночных, есть фаза быстрого сна. Продолжительность фазы быстрого сна сильно варьируется в зависимости от вида. У людей быстрый сон наступает примерно каждые 90–120 минут, а у мышей — каждые 10–15 минут.
Животные спят и отдыхают по-разному. В отличие от людей, у некоторых животных за раз спит только одно полушарие мозга. Например, у дельфинов только одна половина мозга проявляет признаки сна, а другая — бодрствования. Это позволяет им всплывать на поверхность воды, чтобы дышать во время сна.
Недостаток сна приводит к изменениям в настроении, ухудшению памяти, болезням и даже смерти. Эти риски характерны и для многих животных, например, для крыс. Крысы, лишённые сна, быстро теряют вес и заболевают. Всего через несколько недель без нормального сна крысы умирают.
Люди спят меньше, чем другие приматы. Одной из гипотез, объясняющей, почему люди спят меньше, является повышенное давление, связанное с выживанием, риском стать добычей для хищников, а также с преимуществами социального взаимодействия. Сегодня люди спят меньше, но глубже, с большим количеством циклов быстрого сна, чем другие приматы. Сон человека считается «более эффективным», чем сон приматов.
Сравнительные исследования сна человека обычно проводятся на мышах, крысах, кошках и собаках. Эти исследования показали, что у многих видов животных могут возникать нарушения сна или проявляться их последствия.
Апноэ во сне: У английских бульдогов наблюдаются многие из тех же симптомов апноэ во сне, что и у людей: храп, нарушение дыхания и частые пробуждения во время сна. Этих собак изучали для фармакологического лечения апноэ во сне. Кроме того, мини-свиньи породы Юкатан, страдающие ожирением, использовались в качестве модели для изучения апноэ во сне, связанного с ожирением.
Бессонница: Крысы, помещённые в стрессовую среду, демонстрируют характеристики, схожие с теми, что связаны с бессонницей у людей. Крысы, которым дают кофеин, также демонстрируют бессонницу. Однако трудно найти естественную модель бессонницы у животных, потому что сложно определить, когда животное не спит намеренно, а когда оно пытается уснуть, но безуспешно.
Синдром беспокойных ног (СБН): Как мыши с дефицитом дофамина, так и мыши с дефицитом железа могут имитировать нарушение сна у людей с СБН.
Исследования циркадных ритмов у приматов могут дать полезную для людей информацию. Появляется всё больше доказательств того, что циркадная система развивается в период новорожденности ещё до рождения ребёнка. Младенцы приматов реагируют на свет на ранних этапах жизни. Предполагается, что воздействие слабого света может помочь регулировать развивающуюся систему. Поскольку многие проблемы со сном и здоровьем в целом возникают из-за нарушения циркадных ритмов, это исследование может помочь в уходе за новорождёнными в будущем.