一、打哈欠的原因
打哈欠的原因是多方面的，目前存在多种理论解释。
（一）传统的缺氧理论
长久以来，很多人认为打哈欠是因为缺氧。按照生理理论，当肺脏周边组织侦测到肺里的氧浓度变低时，就会让人打哈欠以吸入更多的空气。打哈欠会导致吸入大量空气和心跳加快，这在理论上意味着它正在通过身体泵送更多的氧气，像是一种补充氧气的机制。然而，随着研究的深入，这个理论受到了挑战。例如，有研究表明人们在含二氧化碳多的环境里打哈欠的次数，并不比在正常的环境中多，而且通过超声成像技术探测发现，母体中12周的胎儿就会打哈欠了，但此时胎儿的肺脏还不能换气，这说明打哈欠与肺脏侦测氧气不足并没有必然联系 。
（二）进化理论
进化理论提出，人打哈欠的行为是从原始祖先遗传下来的，打哈欠时露出牙齿是为了向别人发出警告。但在现代文明社会中，这种用打哈欠发出警告的方式似乎已经过时，所以如果这个理论成立的话，打哈欠可能是一种已经丧失存在意义的演化遗迹了 。
（三）唤醒假说
哈欠可能在维持大脑正常的清醒程度和警惕水平中扮演重要角色。当人处于疲劳、睡眠不足等状态时，大脑会缺血缺氧，身体会通过打哈欠来使肺部扩张，增加心脏交换血液以及血液中的含氧量，从而缓解大脑的缺氧现象，达到唤醒身体和大脑的目的。比如夜间开车的司机容易频繁地大打哈欠，正在认真看书和做作业的学生也会哈欠连连，这都是大脑在感觉困倦时通过打哈欠来尝试保持清醒的表现 。
（四）调节身体状态理论
调节大脑温度
心理学教授安德鲁•盖洛普（Andrew Gallup）在2007年进行研究并得出“打哈欠可能有助于调节身体和大脑的温度”的结论。打哈欠可以通过口腔肌肉的运动来增加空气流动，从而降低大脑的温度。当我们感到疲倦或精神不集中时，大脑温度会升高，打哈欠成为一种调节机制。例如热带鸟类在热天更频繁地打哈欠，可能就是一种散热方式，这从侧面支持了打哈欠调节温度的理论 。
清除血液毒素并提供新鲜氧气供应
打哈欠可能只是为了帮助清除血液中的毒素并提供新鲜的氧气供应，但这一理论目前缺乏更多的直接证据支持 。
（五）表达厌倦（存在争议）
有一种观点认为如果人对某件事情感到厌倦，就会打哈欠，用形体语言表达自己的不感兴趣。但也有研究发现被称为大脑“哈欠中枢”的下视丘的旁室核的活动，经常是跟最感兴趣的事情联系在一起的，所以这个观点存在争议。而且如果是讨厌某件事，反而不会打哈欠，会几乎完全无法学进去知识（接受信息），所以有人认为只是动机太低时可能会打哈欠，而并非真正的厌倦 。
二、打哈欠的生理机制
打哈欠是一个复杂的生理过程，涉及到大脑、神经、肌肉等多个部分的协同作用。
（一）“哈欠中枢”的作用
美国马里兰大学生理学家普罗文和贝宁格研究发现，哈欠源于大脑中的“哈欠中枢”。当一个人受到劳累、觉醒与睡意等因素的刺激时，会激发相关神经递质大量分泌，进而引起“哈欠中枢”兴奋，向人体肌肉发出指令，有关的肌肉严格遵照指令行事。这些肌肉包括面部肌肉、咽喉肌肉等，它们按照指令进行收缩和舒张，从而完成打哈欠的动作。比如，面部肌肉的收缩会使嘴巴张大，咽喉肌肉的运动有助于空气的吸入和呼出等动作 。
（二）面部及呼吸道肌肉的协同运动
打哈欠是通过面部即呼吸道的集体收缩，促进面部各器官和脑部的血液流动。在打哈欠时，面部的肌肉如咬肌、颞肌等会参与其中，它们的收缩和舒张带动下颌骨运动，使嘴巴张开。同时，咽喉部位的肌肉也会调整状态，以便吸入更多的空气。这种肌肉的协同运动不仅有助于空气的交换，还能让眼睛、耳朵、鼻子等器官更活跃，因为血液流动的增加会带来更多的氧气和营养物质，从而让大脑供氧更充足，使人更加清醒 。
（三）与呼吸机制的区别
打哈欠和呼吸是由不同的生理状态触发，并由不同的机制所控制。1987年，美国马里兰大学的研究者想知道打哈欠是因为血液中的二氧化碳浓度过高还是氧气浓度太低，结果却发现，不论空气中的氧气或是二氧化碳浓度过高，都会提高呼吸频率，但却都不会让打哈欠的频率与时长产生任何变化。这表明打哈欠与呼吸虽然都涉及空气的交换，但却是两个相对独立的生理过程，打哈欠并不是简单的呼吸调节机制，而是有着其独特的生理触发机制 。
三、引发打哈欠的因素
打哈欠可能由多种因素引发，这些因素可大致分为外界因素、生理性因素和病理性因素。
（一）外界因素
环境缺氧
外界、生理性及病理性的因素都可导致血中氧含量不足，二氧化碳增多。当处于关门关窗的密闭环境或室内换气不足时，可导致处于室内的人脑部出现缺氧，容易造成疲劳，引发打哈欠。例如在一些通风不良的会议室或者狭小的车厢内，长时间停留后人们往往容易打哈欠 。
环境温度
研究人员发现，打哈欠与环境温度的关系最大，20℃左右时，最容易打哈欠。如果外部环境太冷，大脑不需要借助打哈欠来降温；如果温度太高（如37℃左右），打哈欠降温效果不大，身体自然会减少打哈欠。所以环境温度的变化会影响打哈欠的频率，这也从侧面支持了打哈欠可能与调节大脑温度有关的理论 。
（二）生理性因素
疲劳与困倦
当身体和大脑感到疲倦时，打哈欠是身体提醒我们休息的重要信号。比如前一晚没休息好，第二天就可能会控制不住地打哈欠。紧张、劳累、加班、熬夜、长期脑力劳动等，会增加大脑氧气消耗，引起生理性脑缺氧，导致打哈欠。而且，打哈欠出现的频次与疲劳程度有相应的关系，疲劳程度越高，打哈欠可能越频繁 。
睡醒后的状态
睡醒一觉后，很多时候还会打哈欠，这可能与不充分的睡眠、睡眠惯性、睡眠周期性结束等有关。早晨起床后往往也哈欠不止，这可以促进大脑皮层的各个功能区由抑制状态转变为兴奋状态，以使大脑皮层进行正常的工作 。
（三）病理性因素
脑血管疾病
脑出血、脑梗塞可能引起脑细胞缺血缺氧，表现为脑功能受损，出现偏瘫、偏身感觉障碍、失语、偏盲等临床特征，还可出现频繁打哈欠。因为这些疾病影响了大脑的正常血液供应和氧气供应，大脑为了获取更多的氧气或者调节自身状态，会触发打哈欠的反应 。
睡眠呼吸暂停综合征
患者表现有夜间睡眠打鼾伴呼吸暂停，白天嗜睡、频繁打哈欠。由于呼吸暂停引起反复发作的夜间低氧和高碳酸血症，可导致高血压、冠心病、糖尿病和脑血管疾病等并发症，甚至出现夜间猝死。这种疾病导致的呼吸不畅和夜间缺氧，使得身体在白天通过打哈欠来试图补充氧气和调节身体状态 。
心脏疾病
心脏病一般不会频繁打哈欠，但如果病情恶化，就有可能引起打哈欠的现象。比如扩张型心肌病出现心力衰竭急性发作时，可导致血压下降，出现缺血、缺氧，从而引发频繁打哈欠。心脏疾病影响了血液循环和氧气的输送，当心脏功能受损时，身体会通过打哈欠来应对这种缺氧状态 。
颈椎病
颈椎处有供给大脑血氧的颈动脉和一些神经，如果颈椎有问题，比如增生，会压迫血管使脑供血受到影响，也会频繁打哈欠。颈椎的病变影响了大脑的血液供应，大脑为了获取足够的氧气，可能会促使身体打哈欠 。
四、打哈欠与疲劳的关系
打哈欠和疲劳之间存在着密切的联系。
（一）疲劳时打哈欠是身体的自我调节机制
当身体和大脑疲劳时，往往会出现打哈欠的现象。这是因为疲劳可能伴随着大脑供血不足、氧气消耗过度以及二氧化碳堆积等情况。打哈欠可以使口腔和颌部运动，促进血液循环，为大脑提供更多的氧气和营养物质，帮助我们保持清醒。例如，长时间的工作或学习后，大脑处于疲劳状态，打哈欠就成为一种自我调节的方式，试图恢复大脑的正常功能状态。从这个角度看，打哈欠是身体在疲劳状态下的一种自我保护反应，提醒我们身体和大脑需要休息或者调整状态 。
（二）打哈欠频率与疲劳程度相关
在一定程度上，打哈欠出现的频次与疲劳程度有相应的关系。当疲劳程度较轻时，可能偶尔打哈欠；随着疲劳程度的加深，打哈欠的频率可能会增加。例如，经过一天的轻微劳累可能只会打几个哈欠，但如果连续熬夜或者长时间高强度工作后，打哈欠的频率就会显著提高。不过，也有其他因素会影响打哈欠的频率，所以不能单纯地以打哈欠频率来判断疲劳程度，只是它们之间存在着这样一种正相关的趋势 。
（三）打哈欠有助于缓解疲劳带来的不良影响
打哈欠是一种类似“提神”的反应。打一个哈欠大约需要6秒，在这期间人闭目塞听，全身神经、肌肉都得到了完全的放松。这有助于缓解身体的紧张感，并且在打哈欠过程中吸入的氧气可以补充身体的需求，排出的二氧化碳有助于调节身体内的气体平衡，从而在一定程度上缓解疲劳带来的不良影响，如大脑的缺氧状态、身体的困倦感等。但是如果疲劳过度，仅仅通过打哈欠可能无法完全恢复身体和大脑的活力，还需要充足的休息，如睡眠等方式来彻底消除疲劳 。
五、打哈欠的神经学解释
打哈欠的神经学机制是一个涉及多个神经结构和神经递质相互作用的复杂过程。
（一）“哈欠中枢”与神经递质的作用
如前面所述，哈欠源于大脑中的“哈欠中枢”。当受到劳累、觉醒与睡意等因素刺激时，相关神经递质大量分泌，从而引起“哈欠中枢”兴奋。这些神经递质在这个过程中起到了传递信号的关键作用，它们将身体的疲劳、困倦等状态信息传递给“哈欠中枢”，使得“哈欠中枢”做出反应，向人体肌肉发出指令。虽然目前对于具体是哪些神经递质在这个过程中起主要作用还没有完全明确，但可以确定神经递质的正常分泌和传递对于打哈欠这一行为的触发是至关重要的 。
（二）皮层活动与哈欠的传染性
初级运动皮层与哈欠传染
诺丁汉大学一项关于“哈欠传染的神经基础”的论文认为哈欠的传染性与皮层活动的兴奋有关，并且指出这是一种原始反射，它起源于初级运动皮层，后者负责机体的运动功能，是导致人类哈欠的主要部位。当看到他人打哈欠时，视觉信息传入大脑，可能会刺激初级运动皮层的兴奋，进而引发自己打哈欠的行为。这种传染现象在一定程度上反映了神经学上大脑不同区域之间的联系和相互作用，尤其是与运动相关的皮层区域在打哈欠这一行为中的重要性 。
大脑高级意识与哈欠传染
神经生物学家们发现，只有大脑皮层发达的脊椎动物，才有能力辨识哈欠，并且彼此传染，这是“大脑高级意识和智力”负责的事情，是很复杂的社会行为。例如，2007年美国康涅狄格大学的一项研究发现与同龄的正常儿童相比，自闭症患儿对别人的呵欠更加无动于衷。这在一定程度上支持了哈欠传染与大脑高级意识如移情能力等的联系。也就是说，大脑的高级神经功能在哈欠传染过程中也起到了一定的作用，它涉及到对他人行为的认知、理解和情感共鸣等多方面的神经活动 。
（三）打哈欠与大脑功能的调节
从神经学角度看，打哈欠可能有助于调节大脑的功能。打哈欠时的肌肉运动和呼吸调节可能会影响大脑的血液流动和神经递质的分布。例如，打哈欠可以促进脑部和咽喉的血液循环，这对于维持大脑的正常代谢和功能是非常重要的。同时，通过调节大脑的温度（如前文提到的打哈欠可能降低大脑温度），也能够优化大脑的神经活动，使大脑保持在一个相对良好的工作状态。这些都表明打哈欠在神经学上是一种对大脑功能进行调节和保护的机制 。