睡眠和觉醒的生理心理学
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❖ 麻醉或昏迷状态与睡眠截然有别，不具备瞬 间唤醒的特性。
❖ 脑科学研究显示，睡眠不仅仅是简单的 活动停止，更是维持高度生理功能的适 应行为和生物防御技术所必需的状态。
❖ 拥有良好的睡眠，觉醒时才能高度发挥 大脑信息处理功能的能力。
❖ 在探求精神和意识，学习和记忆等脑高 级功能时，无疑睡眠占有重要地位。
生物钟
一、视交叉上核
❖ 下丘脑腹侧前部的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN）被证实是昼夜节律生物钟的中枢振 荡器的定位处；
❖ 当SCN受到损害后，会扰乱昼夜节律（包括睡眠－ 觉醒周期、皮质类固醇释放、饮水、运动活动等）；
❖ SCN通过颈上神经节控制松果体合成和释放褪黑素。
❖ 刺激 － 侧支纤维 － 脑干网状结构非特异性上行激
活系统 － 觉醒反应
皮层
情感
自主性
脊髓
睡眠的分期与脑机制
❖ 人的一生约有1／3的时间是在睡眠中度 过的。
❖ 不同年龄所需睡眠时间不一样，不同的 个体差异也相当大。
❖ 正常人每隔24小时即有一次觉醒 （wakefulness）与睡眠（sleep）的 交替
❖ 可以预言21世纪攀登脑科学顶峰中睡眠 研究将会是一个主要切入点
醒－睡节律
❖ 内源性周期 ❖ 生物钟及其生理机制 ❖ 生物钟的调节
内源性周期
❖ 睡眠-觉醒周期是生理节律之一；
❖ 生物体内的生理活动都有他们各自的节律性， 大于24小时节律的如激素释放周期、月经周 期；小于24小时节律的，如呼吸、心跳周期； 与地球自转周期24小时合拍的节律，称为昼 夜节律，最典型的是睡眠一觉醒节律。
睡眠和觉醒的生理心理学
❖醒－睡节律 ❖觉醒状态 ❖睡眠的分期与脑机制 ❖睡眠的功能及梦的学说
睡眠的含义
❖ 睡眠表现为机体运动活动停止、肌肉松弛、 意识消失、与世隔绝；
❖ 新陈代谢下降，允许在能量消耗最小的条件 下保证机体的基本生命活动；
❖ 感知觉与环境分离并丧失反应能力的一种可 逆转状态，常可在“瞬间”完成睡眠和觉醒的 转换
睡眠1期（stage 1 sleep）（S1） 睡眠2期（stage 2 sleep） （S2） 睡眠3期（stage 3 sleep） （S3） 睡眠4期（stage 4 sleep）（S4）
SWS的生理变化及生理功能
❖ 慢波睡眠1-4期过渡中，全身肌张力逐渐降低，心 率和呼吸逐渐变慢，体温和脑温降低；
❖ 心率、血压、呼吸出现爆发式变化；
❖ 支气管哮喘患者可突然发作哮喘，心脏病人也可能 发作心绞痛，高血压病人发生脑出血；
❖ 内分泌活动的特点是生长激素分泌迅速降低，性腺 和肾上腺皮质分泌活动增加，男子阴茎勃起、遗精， 女性阴道壁充血、分泌物增多。
反应
慢波睡眠
快波睡眠
脑电图
慢波
快波
感觉
↓
↓↓
(唤醒阈高）
二、松果体与褪黑素
松果体释放的褪黑素浓度升高是机体内源性昼夜 节律的信号表现；
褪黑素可能通过作用与SCN昼夜起搏点，调节机 体昼夜节律变化，使机体内源性节律与外环境周期 相一致，从而影响觉醒－睡眠周期；
褪黑素有利于帮助克服时差。
三、腺苷及其受体的作用
觉醒时脑内腺苷浓度逐渐升高，可以激活促睡 眠神经元。（咖啡因和茶碱的提神的药理基础就是 阻断大多数腺苷受体）
❖ 血压下降但脑血流量较清醒安静时为多； ❖ 胃肠蠕动增加、胃液分泌量增多，闭眼、缩瞳，发
汗功能有所增加。 ❖ 脑下垂体分泌的生长激素和促肾上腺皮质激素以及
肾上腺分泌的肾上腺皮质激素比白天清醒时增多， 特别是生长激素在睡眠4期分泌达高峰； ❖ 说明慢波睡眠与生长发育和体力恢复有关。
快波睡眠特点
❖ 快动眼睡眠（rapid eye movement sleep， REM睡眠）快波睡眠
实验证实腺苷脱氨酶和腺苷A2A受体被证实对不 同睡眠时相具有一定的影响。
四、奥立新（orexins)及其受体的作用
中枢orexins的大幅度降低是嗜睡症的重要标志。
室旁核区是与唤醒信号通路有关的orexins敏感 区，该区的受体可能是OX2R。
视网膜 大脑视皮层
光暗信息
下丘脑-垂体
视交叉上核 下丘脑视前区
❖ 脑电图--低幅快波模式 ❖ 肌张力--完全松弛 ❖ 感觉功能--进一步降低，难以唤醒 ❖ 眼球在快速转动，约每分钟60次左右 ❖ 出现许多特异的生理变化 ❖ 被唤醒--80%以上的人正在做梦 ❖ 一个人4-6个/夜 ❖ 异相睡眠 (paradoxical sleep)
❖ 体温仍较低，但脑的温度、脑血流量、脑耗氧量迅 速增加；
睡眠周期的交替
❖ 睡眠-觉醒周期是生理节律之一 ❖ 人的睡眠可以分为两种类型，慢波睡眠
（NREM）和快波睡眠(REM)。
❖ 两种睡眠在脑电图肌电图、眼动电图和行为 上有不同的特征
❖ 一夜睡眠中约有4-5个睡眠周期反复交替。 根据脑电图及其他身体的变化判断
慢波睡眠
非快动眼睡眠（nonrapid eye movement sleep，NREM睡眠）或慢波 睡眠（SWS）
❖ 非特异性上行投射系统－脑干网状结构侧重 要组成部分
❖ 此系统在脑干网状结构内经过多次突触联络 后到达底丘脑，向大脑皮层作弥散性投射， 维持影响大脑的兴奋状态。
有关于觉醒反应的经典论述
❖ 全身觉醒反应都是通过脑干网状结构实现。
❖ 刺激 － 特异性上行投射系统 － 大脑皮质特异性功 能区 － 产生特异性感觉
基底前脑、丘脑-乙酰胆碱 下丘脑-组胺
❖ 特异性上行投射系统－各种感觉传导通路的总 称
内侧丘系（深感觉） 外侧丘系（听觉）
脊髓丘系（浅感觉）
三叉丘系（面部感觉）
视觉与内脏感觉传导束 各束在脑干中上行，终止于丘脑的特异性核 团交换神经元，投射到大脑皮层感觉区产生特 定感觉，并对皮层有一定的激醒作用。
脑干，脊髓
大鼠的视交叉上核
觉醒状态
❖ 清醒时脑电波－去同步化快波 ❖ 闭目安静时－枕叶a波 ❖ 睡眠时－同步化慢波
P140图8-3、p144表8-1
维持觉醒的神经机制
- 脑干的上行网状激活系统（上行投 射系统）：释放乙酰胆碱、谷氨 酸
其他脑区 ： 蓝斑-去甲肾上腺素 中脑-黑质纹状体乙酰胆碱
Байду номын сангаас
肌反射及肌紧张
↓
↓↓
血压
低而稳
血压升/ 降
呼吸
慢而均匀
快而不均
眼球运动 无快速眼运动 有快速眼运动
❖ 脑科学研究显示，睡眠不仅仅是简单的 活动停止，更是维持高度生理功能的适 应行为和生物防御技术所必需的状态。
❖ 拥有良好的睡眠，觉醒时才能高度发挥 大脑信息处理功能的能力。
❖ 在探求精神和意识，学习和记忆等脑高 级功能时，无疑睡眠占有重要地位。
生物钟
一、视交叉上核
❖ 下丘脑腹侧前部的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN）被证实是昼夜节律生物钟的中枢振 荡器的定位处；
❖ 当SCN受到损害后，会扰乱昼夜节律（包括睡眠－ 觉醒周期、皮质类固醇释放、饮水、运动活动等）；
❖ SCN通过颈上神经节控制松果体合成和释放褪黑素。
❖ 刺激 － 侧支纤维 － 脑干网状结构非特异性上行激
活系统 － 觉醒反应
皮层
情感
自主性
脊髓
睡眠的分期与脑机制
❖ 人的一生约有1／3的时间是在睡眠中度 过的。
❖ 不同年龄所需睡眠时间不一样，不同的 个体差异也相当大。
❖ 正常人每隔24小时即有一次觉醒 （wakefulness）与睡眠（sleep）的 交替
❖ 可以预言21世纪攀登脑科学顶峰中睡眠 研究将会是一个主要切入点
醒－睡节律
❖ 内源性周期 ❖ 生物钟及其生理机制 ❖ 生物钟的调节
内源性周期
❖ 睡眠-觉醒周期是生理节律之一；
❖ 生物体内的生理活动都有他们各自的节律性， 大于24小时节律的如激素释放周期、月经周 期；小于24小时节律的，如呼吸、心跳周期； 与地球自转周期24小时合拍的节律，称为昼 夜节律，最典型的是睡眠一觉醒节律。
睡眠和觉醒的生理心理学
❖醒－睡节律 ❖觉醒状态 ❖睡眠的分期与脑机制 ❖睡眠的功能及梦的学说
睡眠的含义
❖ 睡眠表现为机体运动活动停止、肌肉松弛、 意识消失、与世隔绝；
❖ 新陈代谢下降，允许在能量消耗最小的条件 下保证机体的基本生命活动；
❖ 感知觉与环境分离并丧失反应能力的一种可 逆转状态，常可在“瞬间”完成睡眠和觉醒的 转换
睡眠1期（stage 1 sleep）（S1） 睡眠2期（stage 2 sleep） （S2） 睡眠3期（stage 3 sleep） （S3） 睡眠4期（stage 4 sleep）（S4）
SWS的生理变化及生理功能
❖ 慢波睡眠1-4期过渡中，全身肌张力逐渐降低，心 率和呼吸逐渐变慢，体温和脑温降低；
❖ 心率、血压、呼吸出现爆发式变化；
❖ 支气管哮喘患者可突然发作哮喘，心脏病人也可能 发作心绞痛，高血压病人发生脑出血；
❖ 内分泌活动的特点是生长激素分泌迅速降低，性腺 和肾上腺皮质分泌活动增加，男子阴茎勃起、遗精， 女性阴道壁充血、分泌物增多。
反应
慢波睡眠
快波睡眠
脑电图
慢波
快波
感觉
↓
↓↓
(唤醒阈高）
二、松果体与褪黑素
松果体释放的褪黑素浓度升高是机体内源性昼夜 节律的信号表现；
褪黑素可能通过作用与SCN昼夜起搏点，调节机 体昼夜节律变化，使机体内源性节律与外环境周期 相一致，从而影响觉醒－睡眠周期；
褪黑素有利于帮助克服时差。
三、腺苷及其受体的作用
觉醒时脑内腺苷浓度逐渐升高，可以激活促睡 眠神经元。（咖啡因和茶碱的提神的药理基础就是 阻断大多数腺苷受体）
❖ 血压下降但脑血流量较清醒安静时为多； ❖ 胃肠蠕动增加、胃液分泌量增多，闭眼、缩瞳，发
汗功能有所增加。 ❖ 脑下垂体分泌的生长激素和促肾上腺皮质激素以及
肾上腺分泌的肾上腺皮质激素比白天清醒时增多， 特别是生长激素在睡眠4期分泌达高峰； ❖ 说明慢波睡眠与生长发育和体力恢复有关。
快波睡眠特点
❖ 快动眼睡眠（rapid eye movement sleep， REM睡眠）快波睡眠
实验证实腺苷脱氨酶和腺苷A2A受体被证实对不 同睡眠时相具有一定的影响。
四、奥立新（orexins)及其受体的作用
中枢orexins的大幅度降低是嗜睡症的重要标志。
室旁核区是与唤醒信号通路有关的orexins敏感 区，该区的受体可能是OX2R。
视网膜 大脑视皮层
光暗信息
下丘脑-垂体
视交叉上核 下丘脑视前区
❖ 脑电图--低幅快波模式 ❖ 肌张力--完全松弛 ❖ 感觉功能--进一步降低，难以唤醒 ❖ 眼球在快速转动，约每分钟60次左右 ❖ 出现许多特异的生理变化 ❖ 被唤醒--80%以上的人正在做梦 ❖ 一个人4-6个/夜 ❖ 异相睡眠 (paradoxical sleep)
❖ 体温仍较低，但脑的温度、脑血流量、脑耗氧量迅 速增加；
睡眠周期的交替
❖ 睡眠-觉醒周期是生理节律之一 ❖ 人的睡眠可以分为两种类型，慢波睡眠
（NREM）和快波睡眠(REM)。
❖ 两种睡眠在脑电图肌电图、眼动电图和行为 上有不同的特征
❖ 一夜睡眠中约有4-5个睡眠周期反复交替。 根据脑电图及其他身体的变化判断
慢波睡眠
非快动眼睡眠（nonrapid eye movement sleep，NREM睡眠）或慢波 睡眠（SWS）
❖ 非特异性上行投射系统－脑干网状结构侧重 要组成部分
❖ 此系统在脑干网状结构内经过多次突触联络 后到达底丘脑，向大脑皮层作弥散性投射， 维持影响大脑的兴奋状态。
有关于觉醒反应的经典论述
❖ 全身觉醒反应都是通过脑干网状结构实现。
❖ 刺激 － 特异性上行投射系统 － 大脑皮质特异性功 能区 － 产生特异性感觉
基底前脑、丘脑-乙酰胆碱 下丘脑-组胺
❖ 特异性上行投射系统－各种感觉传导通路的总 称
内侧丘系（深感觉） 外侧丘系（听觉）
脊髓丘系（浅感觉）
三叉丘系（面部感觉）
视觉与内脏感觉传导束 各束在脑干中上行，终止于丘脑的特异性核 团交换神经元，投射到大脑皮层感觉区产生特 定感觉，并对皮层有一定的激醒作用。
脑干，脊髓
大鼠的视交叉上核
觉醒状态
❖ 清醒时脑电波－去同步化快波 ❖ 闭目安静时－枕叶a波 ❖ 睡眠时－同步化慢波
P140图8-3、p144表8-1
维持觉醒的神经机制
- 脑干的上行网状激活系统（上行投 射系统）：释放乙酰胆碱、谷氨 酸
其他脑区 ： 蓝斑-去甲肾上腺素 中脑-黑质纹状体乙酰胆碱
Байду номын сангаас
肌反射及肌紧张
↓
↓↓
血压
低而稳
血压升/ 降
呼吸
慢而均匀
快而不均
眼球运动 无快速眼运动 有快速眼运动