睡眠时的脑电特征
(优质医学)睡眠的时相与产生机制
脑干5-HT抑制睡眠，腺苷、前 中缝核5-HT和蓝斑核NE终止睡 列腺素D2（PGD2)促进睡眠 眠，
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1、间脑的下丘脑后部、丘脑髓板内核群 邻旁区和丘脑前核； 2、脑干尾端网状结构，有人称之为上行 抑制系统； 3、基底前脑的视前区和Broca斜带区。 低频电刺激前两个脑区可引起慢波睡眠， 而高频电刺激则引起觉醒；低频或高频 刺激第三个脑区均可引起慢波刺激。
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异相睡眠不分期，其脑电波呈不规则 的β波，与觉醒时很难区分，但不同 的是异相睡眠时眼电显著增强，而肌 电明显减弱；其表现与慢波睡眠相比， 各种感觉进一步减退，以致唤醒阈提 高，骨骼肌反射和肌紧张进一步减弱， 肌肉几乎完全松弛，可有间断的阵发 性表现。做梦是异相ห้องสมุดไป่ตู้眠期间的特征 之一。
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睡眠的时相分为：慢波 睡眠（SWS）和异相睡眠 （PS），后者又称为快波 睡眠(FWS)或快速眼球运动 睡眠（REM sleep）。
睡眠过程中两个时相互 相交替。
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成人进入睡眠后，首先是慢 波睡眠，持续80~120min后 转入异相睡眠，维持 20~30min后，又转入慢波睡 眠；整个睡眠过程中有4~5 次交替，越近睡眠的后期， 异相睡眠持续时间越长。
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慢波睡眠
异相睡眠
脑电图呈同步化慢波
脑电波呈去同步化快波
感觉功能暂时减退
感觉功能进一步减退，唤醒阈 提高
骨骼肌反射和肌紧张减弱
骨骼肌反射和肌紧张进一步减 弱，几乎完全松弛
血压↓、心率↓、尿量↓、体 眼球运动快速、部分躯体抽动、 温↓、代谢↓、瞳孔缩小、呼 血压↑、心率↑、呼吸加快而 吸变慢、胃液分泌↑、发汗功 不规则、做梦等。 能↑等。
睡眠生理学中的睡眠周期和脑电波研究
睡眠生理学中的睡眠周期和脑电波研究睡眠是人类生活中不可或缺的一部分，具有重要的生理和心理作用。
睡眠生理学研究睡眠的天然规律和机制，其中睡眠周期和脑电波是睡眠研究的重要内容。
一、睡眠周期睡眠周期是指人体在整个睡眠过程中经历的一系列重复的睡眠阶段。
根据脑电图（EEG）和眼球运动（EOG）信号的变化，国际上通常将睡眠分为多个阶段，其中最为典型的是快速眼动期（REM）睡眠和非快速眼动期（NREM）睡眠。
1. 非快速眼动期（NREM）睡眠NREM睡眠又分为三个阶段，依次为N1、N2和N3阶段。
（1）N1阶段：该阶段是睡眠将要开始或从REM睡眠转入NREM睡眠的过渡阶段。
在这个阶段，人体的肌肉松弛，人的意识逐渐淡化。
（2）N2阶段：这是人体进入睡眠的真正开始阶段，约占总睡眠时间的一半以上。
脑电波开始变得较为规则，睡眠的深度相对较浅。
（3）N3阶段：也称为慢波睡眠，是人体进入深度睡眠状态的阶段。
脑电波的振幅变得非常高，频率变得非常低。
此时，人的肌肉松弛，血压和呼吸率降低。
2. 快速眼动期（REM）睡眠REM睡眠是睡眠周期中的一个特殊阶段，它的特点是眼球快速运动，脑电波与清醒时相似，而肌肉却处于麻痹状态。
此时梦境产生的概率较大，身体的能量储备得到恢复。
二、脑电波研究脑电波（Electroencephalogram，EEG）研究通过记录不同脑区电活动的变化，用来研究睡眠的不同阶段和特征。
1. α波α波是指一种频率较低的脑电波，通常出现在清醒和放松状态下。
α波有助于人的注意力集中和放松，当人闭上眼睛时，α波的振幅会增加。
2. β波β波是一种高频率、低振幅的脑电波，通常在清醒状态下出现。
β波活动与人的觉醒程度和大脑活跃度相关，当人处于专注或思考状态时，β波会增加。
3. θ波θ波是一种频率较低的脑电波，通常在睡眠状态、深度放松或潜意识思维过程中出现。
θ波的出现与人的创造力、潜意识的调整和学习记忆能力有关。
4. δ波δ波是一种非常低频的脑电波，通常出现在深度睡眠和昏迷状态下。
正常脑电图
李正丰
构架
正常清醒期 正常睡眠期 各种诱发试验
一、清醒期正常脑电图型
后头部α节律
1.出现在后头部1.8-13Hz的节律，思睡状态下减慢 7-8Hz. 2.清醒状态下闭眼且放松状态下易出现睁眼或外界 刺激，会完全或部分消失。 3. 为圆钝或正弦样波形，如果加入ß活动，可呈尖 样波 4.频率变化范围两侧半球对应区域内不超0.5-1Hz; 5. 波幅一般右侧较左侧高，可变动，成人常低于 50uv，持续性不超过50%，无伪迹影响可为正常；
闪光刺激(photic stimulation)
1.≤3Hz，诱发可为正相电位，100ms延迟，O1、 O2、T5、T6最明显，扩散程度不同，类似λ波 2.≥6Hz，节律性诱发电位更加明显，有琐时关系， 表现为完全性节律化同步或小数节律同步化 3.儿童和老年人更明显 4. 可对称或非对称反应，多数人无反应
三、正常睡眠脑电图及睡眠周期
正常睡眠脑电图型主要包括： 1.思睡期慢波 2.顶尖波 3.睡眠纺锤波 4.K-综合波 5.觉醒反应
1.思睡期慢波活动（drowsing slow activity）特点总结：
1.反复，阵发性，同步化。 2.5-7Hz的低至中波幅θ活动。 3.以中央、顶为著，可扩散全头。 4.持续时间0.5-3s，可散发出现。
6.主要分布在 O1、O2、T5、T6、P3、P4，可向C3、 C4、T3、T4、A1、A2扩散； 7.耳电极参考记录有利于对称性的观察； 8.如果有两种相近频率组成的α 并存，可形成渐强 渐弱的α 节律； 9.儿童及青年常见，也可与服用镇静剂类相关。 10.节律与脑功能状态及发育水平有密切关系，与智 力水平、人格、个性无关
α节律变异
1.慢α节律锯齿状α，频率约为α主频率的一半，因 与两种频率的α波未完全融合 2.快α节律，11-13Hz，夹杂14-20Hz的快波以 上两种变异型部位、反应性同正常α节律
生理学理论指导：睡眠的时相
生理学理论指导：睡眠的时相-通过对整个睡眠过程的仔细观察，发现睡眠具有两种不同的时相状态。
其一是脑电波呈现同步化慢波的时相，其二是脑电波呈现去同步化的时相。
前者是一般熟知的状态，其表现已在前文述及，常称为慢波睡眠（slowwavesleep，SWW）。
后者的表现与慢波睡眠不同，称为异相睡眠（paradoxicalsleep，PS）或快波睡眠、快速眼球运动（rapideyemovements，REM）睡眠。
异相睡眠期间，各种感觉功能进一步减退，以致锅醒阈提高；骨骼肌反射运动和肌紧张进一步减弱，肌肉几乎完全松驰；脑电波呈现去同步纶快波。
这些表现是异相睡眠期间的基本表现。
此外，在异相睡眠期间还会有间断性的阵发性表现，例如眼球出现快速运动、部分躯体抽动，在人类还观察到血压升高和心率加快，呼吸加书本而不规则。
慢波睡眠与异相睡眠是两个相互转化的时相。
成年人睡眠一开始首先进入慢波睡眠，慢波睡眠持续约80-120分钟左右后，转入异相睡眠；异相睡眠持续约20-30分钟左右后，又转入慢波睡眠；以后又转入异相睡眠。
整个睡眠期间，这种反复转化约4-5次，越接近睡眠后期，异相睡眠持续时间逐步延长。
在成年人，慢波睡眠和异相睡眠均可直接转为觉醒状态；但觉醒状态只能进入慢波睡眠。
而不能直接进入异相睡眠。
在异相睡眠期间，如将其唤醒，被试者往往会报告他正在做梦。
据统计，在191例被试者异相睡眠期间唤醒后，报告正在做梦的有152例，占80%左右；在160例被试者慢波睡眠期间唤醒后，报告正在做梦的只有11例，占7%左右。
因此一般认为，做梦是异相睡眠的特征之一。
在人体中还观察到，垂体前叶生长激素的分泌与睡眠的不同时相有关。
在觉醒状态下，生长激素分泌较小；进入慢波睡眠后，生长激素分泌明显升高；转入异相睡眠后，生长激素分泌又减少。
看来，慢波睡眠对促进生长、促进体力恢复是有利的。
异相睡眠是睡眠过程中再现的生理现象，具有一定的生理意义。
曾观察到，如几天内被试者在睡眠过程中一出现异相睡眠就将其唤醒，使异相睡眠及时阻断，则被试者会出现易激动等心理活动的扰乱。
睡眠中的脑电波模式及其对健康的影响
睡眠中的脑电波模式及其对健康的影响近年来，随着人们对睡眠及其影响的重视，有关睡眠中脑电波的研究不断增加。
脑电图（Electroencephalogram，EEG）技术成为研究睡眠过程中脑电波活动的重要手段，有助于了解睡眠过程中产生的不同脑电波模式及其对健康的影响。
一、睡眠中的脑电波模式睡眠中的脑电波活动可分为不同的频率段，分别对应睡眠的不同阶段。
发生在唤醒状态（Wakefulness）的脑电波为beta波（12-30 Hz），表示大脑皮层处于警觉状态。
当进入轻度睡眠阶段（Light Sleep）时，脑电波活动的频率开始变慢，出现alpha波（8-12 Hz），大脑皮层处于较为放松的状态。
随着进入深度睡眠阶段（Deep Sleep）的深入，出现Theta波（4-8 Hz），这是深度睡眠的标志之一，表明大脑皮层进入较为静止的状态。
最深的睡眠阶段，即快速动眼睡眠（Rapid Eye Movement，REM）阶段，出现的则是Beta波和Theta波。
二、脑电波模式对健康的影响1、帮助大脑清理代谢产物深度睡眠阶段时，会产生许多有益于大脑的代谢产物，如蛋白质的降解产物、甘露醇等，这些代谢产物通过淋巴系统和血液循环排出体外。
近期相关研究表明，睡眠中大脑清理排除代谢产物的作用对于大脑健康至关重要，长期睡眠不良甚至与老年痴呆等疾病有关。
2、调节心理健康学者们也在研究深度睡眠阶段与情绪调节的关联。
研究发现，睡眠不足、深度睡眠时间不足与情感调节能力不足及心理疾病有关。
有关调查表明，睡眠不足或睡眠不佳的人，更容易出现抑郁症、焦虑症等疾病。
3、增强认知能力学者注意到，深度睡眠阶段对大脑认知能力具有重要贡献。
研究表明，人类对于语言等认知类任务的表现，与深度睡眠阶段的时间和质量有关。
睡眠中的大脑可以高效处理刺激，并且进行信息整合，有助于提高记忆、解决问题等认知活动的表现。
三、如何改善晚上的睡眠1、规律的作息时间保持规律的作息时间有助于建立一个健康的睡眠周期。
人类睡眠信号的特征分析及分类
人类睡眠信号的特征分析及分类睡眠是人类生命中不可或缺的一部分，人类每日需要充分的睡眠来保持身体和心理的健康。
为了研究人类睡眠信号的特征及其分类，我们需要了解人类睡眠的基本知识以及睡眠信号的测量方法和分析工具。
一、人类睡眠的基本知识人类睡眠分为五个阶段，分别是清醒期、浅睡期、深睡期、快速眼动期（REM）和非快速眼动期（NREM）。
在睡眠的不同阶段，人体的生理状态也会有所不同，包括脑电图、心率和呼吸等。
清醒期是指人体处于正常醒来状态时的生理状态，脑电图呈现为高频低幅波形，呼吸和心率也处于平稳状态。
在浅睡期，人体进入了第一和第二阶段的睡眠，脑电图呈现为低频高幅波形，眼球和肌肉仍然可以自由运动。
在深睡期，人体进入第三和第四阶段的睡眠，该阶段也被称为“慢波睡眠”，脑电图权值大部分分布在低频区域。
快速眼动期是指人体进入了梦境状态，脑电图呈现为高频低幅波形，肌肉和眼球变得极度松弛和不稳定，而心率和呼吸也变得不规则。
相比之下，非快速眼动期的脑电波幅度较低，周期较短。
二、睡眠信号的测量方法和分析工具现阶段，常用的睡眠信号测量方法包括多导睡眠监测仪、脑磁图、核磁共振成像等。
普通的多导睡眠监测仪包含了一个脑电图导联、一个心脏监测导联和一个呼吸监测导联等，可以较为准确地监测人体在不同阶段的睡眠状态。
对于睡眠信号的分析工具，目前有多种不同的方法和算法。
其中比较常用的包括快速傅里叶变换、功率谱密度分析、熵计算等。
三、人类睡眠信号的特征分析在睡眠信号的特征分析中，常用的参数包括平均功率、频谱分析技术、造波分析技术等。
其中，频谱分析技术可以帮助研究人类睡眠时不同阶段的脑电波和心率等参数的变化规律，而造波分析技术可以模拟不同阶段的睡眠状态下的脑电波，进而描述这些波的特征和规律。
此外，睡眠信号的特征分析还可以采用机器学习等技术，通过训练模型来识别和分类不同的睡眠状态。
目前已有多种不同的算法和模型被用于研究睡眠状态分类，其中包括支持向量机、随机森林等。
几种不同的意识状态
1.1 睡眠
（一）睡眠的阶段
1 轻度睡眠 • 主要为混合的、频率和波幅都较低的脑电波α波。该阶段，个体处于浅睡状态， 心率减慢，身体肌肉放松，有时会出现全身肌肉收缩或急促的抽搐，呼吸变得 有些不规则，很容易被外部刺激惊醒。持续时间大约10分钟。
2 睡眠加深 • 脑电波开始的频率和振幅频繁变化，偶尔会出现一种短暂爆发的、频率高的、 波幅大的脑电波，称为睡眠锭，标志着睡眠已经到来。该阶段，个体较难被唤 醒，持续时间大约20分钟。
1.2 梦
（二）梦的理论
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精神分析观点
对梦的解释最具代表性的是弗洛伊德的精神分析理论。弗洛伊德等人认为，梦是潜 意识过程的显现，是通向潜意识的最可靠的途径。
弗洛伊德还认为，梦并不是无意义的、杂乱无章的，梦代表了个人某些愿望的满足， 即潜意识欲念的要求和冲突，因此是有意义的，也是具有独特价值的。他认为，梦 既有外显的内容，又有内隐含义。
有人认为，梦具有一定的认知功能。在睡眠中，认知系统依然对存储的知识进行检 索、排序、整合、巩固等，这些活动的一部分会进入意识，成为梦境。
1.2 梦
梦和正常的心理活动之间既有区别又有联系：
在知觉方面，梦者几乎不能感知外部世界，完全被变化多端的梦境所取代； 在操作方面，除了眼动和男性生殖器的活动外，人的肢体动作大都停止； 在思维方面，梦中的思维活动往往是不合理的、不合逻辑的，梦者尽管睡着，却
1.2 梦
（一）梦的发生
在睡眠状态下，大脑皮层处于不平衡的抑制状态，少数神经细胞的兴奋使 一些表象被激活。由于缺乏意识的控制与调节，被激活的表象形成了离奇 的组合，这些稀奇古怪的组合使得梦境与现实生活大相径庭。
梦是在睡眠中发生的，但不是整个睡眠过程都是在梦中度过的。梦境多半 在快速眼动睡眠阶段出现，但一些概念较强的、与现实联系密切的梦也在 无快速眼动睡眠阶段出现。人们往往能记住快速眼动睡眠被唤醒时的梦的 内容，所以，快速眼动睡眠被视为梦的一种活动标志。
睡眠时脑电波活动与梦境的关系解析
睡眠时脑电波活动与梦境的关系解析睡眠是人类日常生活中不可或缺的一部分，它对于身心健康起着至关重要的作用。
在睡眠过程中，我们会进入多个不同的睡眠阶段，这些阶段会伴随着不同类型的脑电波活动。
而梦境则是睡眠状态中非常特殊且引人瞩目的现象。
本文将探讨睡眠时脑电波活动与梦境之间的关系。
人的睡眠可以分为无梦睡眠和梦眠两种状态。
根据睡眠脑电图（EEG）的记录，无梦睡眠又可以分为三个睡眠阶段：浅睡眠、深睡眠和快速眼动睡眠（REM睡眠）。
浅睡眠是睡眠的初始阶段，此时脑电波活动呈现较高的频率和较低的振幅。
深睡眠是睡眠的深度阶段，此时脑电波活动呈现更为缓慢和有规律的Delta波。
而REM睡眠则是引人注目的睡眠阶段，此时脑电波活动呈现高频、低振幅的特点，类似于清醒状态下的脑电波。
梦境主要发生在REM睡眠中。
在REM睡眠时，人体的肌肉变得松弛，呼吸、心率加快，同时大脑进入高度兴奋状态，梦境也开始浮现。
研究表明，REM睡眠和梦境存在密切的关联。
当人进入REM睡眠阶段时，脑干核团的活动会抑制大脑皮质，并释放神经递质，导致大脑的活动变得异常活跃。
这种异常活跃可能是梦境发生的物理基础。
在进一步研究梦境的过程中，科学家发现了与梦境相关的脑区。
例如，前扣带回皮质（DLPFC）在梦境时表现出较低的活动水平。
这个区域参与了决策制定和推理等认知功能。
相反，边缘系统和颞叶结构，如杏仁核、杏仁核下区和海马体，被认为与梦境中的情感体验、情绪记忆等内容有关。
此外，研究还表明，睡眠中的脑电波活动与梦境质量之间存在相关性。
一项研究发现，快速眼动睡眠期间，额叶皮层表现出较高的电流密度，而这种电流密度与梦境的清晰度、内容丰富度以及情节连贯性有关。
研究人员还发现，脑内各个区域之间的相互连接性与梦境的内容特征密切相关。
总结而言，睡眠时脑电波活动与梦境之间存在紧密的关系。
进入REM睡眠阶段时，人体经历了脑电波活动的变化，大脑进入高度兴奋状态，梦境开始产生。
梦境的内容和质量可能与脑干核团的抑制、大脑皮质的活跃度以及各个脑区的协同工作密切相关。
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睡眠时的脑电特征
睡眠状态是颇难进行客观研究的。
直到本世纪50年代，美国芝加哥大学克莱特曼教授指导的研究生阿瑟林斯基研究眼球运动和睡眠的关系，啊瑟林斯基在他八岁的儿子阿芝德睡觉时，将他和脑记录仪相互连接，并在眼旁也连接上电极以记录眼球的运动。
经过两年的观察和分析脑电图，发现良好的夜间睡眠由两部分组成，即“快速眼球运动睡眠”和“非快速眼球运动睡眠”。
此后，克莱特曼和德门特在对人的研究中，将眼动和脑电活动模式联系起来，并和梦结合起来。
明确肯定了睡眠包括两种类型。
这两种类型就是慢波睡眠和快波睡眠，前者是所谓的“安静”相睡眠，后者是所谓的“活动”相睡眠。
这一发现是睡眠研究的一项突破，导致了睡眠生理学的深入研究。
⒈人在睡眠时脑电谈呈现的电活动的基本形式：
δ波0.5-3次/秒，波幅20-200微伏（）范围。
又称作“高幅慢波”，是睡眠状态下的主要表现。
θ波4-7次/秒，在成人极度疲劳及麻醉状态下出现。
α波8-13次/秒，在成人头皮上引导记录时波幅在20-5-微伏（）范围，又称“低幅快波”。
是皮层处在安静状态时的主要表现
β波14-30次/秒，波幅只有5-20微伏，是新皮层处在紧张活动状态的主要脑电表现。
σ波围绕14次/秒
Κ-复合体波是在慢波2期所特定出现的一种波形，由负相和正相的大慢波组成。
α：人脑在三种状态下的脑电图特征：
清醒状态：人在清醒状态时，安静并且闭眼，皮层脑电活动脑电图以α波为主。
睁开眼睛或接受刺激时，α波立即消失，而呈现β波，这一现象称为α波阻断。
如果被试又安静闭眼时，则α波又重现。
此时人的肌肉系统伴有高度的紧张性。
在困倦时，一般可见到θ波。
成人在清醒状态下，几乎没有δ波。
慢波睡眠：皮层脑电活动脑电图呈现高幅慢波，此期时肌肉仍然保持一定的紧张性。
这是一种浅睡眠状态。
由于此期时无眼球快速转动的现象，因此慢波睡眠又称为非快眼动相睡眠。
又由于此期脑电图呈现慢波形式，这可能是无数皮
层神经自发电活动节律同步化的结果。
因此慢波睡眠还被称为同步睡眠。
慢波睡眠1-4期的睡眠程度由浅入深，其脑电图特点发生如下变化：
⒈慢波1期（S1）：当人逐渐进入睡眠的慢波1期时，脑电图就变得比较不大规则，并且振幅降低，只有少量α波或者根本没有α波了，呈现θ波。
⒉慢波2期（S2）：在θ波的背景上呈现σ梭形波和“K-复合体”波。
⒊慢波3期（S3）：进入深睡眠阶段，脑电波特征是呈现高振幅（至少是75微伏以上）的δ波，呈现δ波指数为20-50%。
也可见到σ波呈现。
⒋慢波4期（S4）：同慢波3期，δ波指数超过50%，处于慢波3-4的人变得更加难叫醒，（但是涉及个人的事物，例如一个熟悉的名字，往往可以把一个人从深睡阶段中唤醒。
而比较与个人无关刺激，例如一个响亮的声音却不能唤醒他）。
⒌快波睡眠：在一个人已经入睡一个小时左右以后，另外一个变化发生了。
脑电活动记录又回到清醒状态，但被试尚未清醒，而是较慢波睡眠更加深沉的睡眠，亦称为深睡眠。
此时，脑电图呈现低幅快波型式，眼电显著增强，肌电明显减弱，肌肉完全松弛，伴随出现眼球每分钟50-60次的快速转动。
因此，快波睡眠阶段被唤醒时，通常报告有梦。
即使这个阶段的睡眠显然是轻度的，而且睡者正在做梦，但要在快波睡眠阶段把睡者叫醒同样困难。