睡眠和觉醒的机制

明显的昼夜节律，在夜间慢波睡眠时降至低点，在清晨和觉醒时升高，这很可能反映出激素为觉醒的预备机制。

2慢波睡眠的化学介质

(1）神经递质与慢波睡眠

5羟色胺（serotonin，5—HT）

在早期的研究中就发现5—HT可能对慢波睡眠形成有一定作用，其作用可能与拮抗儿茶酚胺有关，单胺氧化酶抑制剂如巴吉林（pargyline）和尼亚酰胺(nialamide）可阻止5-HT的代谢，这些药物显示出具有延长和加强慢波睡眠的作用，而阻止5-HT合成的药物（如parachlorophenylalanine）则可以引起失眠.

20世纪60年代,通过免疫荧光技术发现5—HT定位于脑干的中缝神经细胞（rapheneurons），因此考虑到中缝核（raphenuclei）很可能是脑干慢波睡眠系统的组成部分。中缝核位于脑干中线上，从延髓至脑桥和中脑，5-HT神经细胞对脑和脊髓具有广泛的神经支配，其吻侧中缝核(rostrallylocatedraphenuclei）主要向前投射至前脑,包括丘脑、下丘脑、前脑基底和皮层区域，其尾侧中缝核(caudallylocatedraphenuclei）主要向尾部投射至脊髓.

损伤猫的5—HT中缝核可引起猫完全失眠,中缝核的部分损伤,包括延髓、脑桥或中脑的中缝核,则可引起睡眠不同程度的降低，慢波睡眠数量与前脑缝际核损伤量以及5—HT损耗量有关.这说明5-HT的中缝核组成了完整的脑干睡眠产生系统。

临床上因脑部损伤引起的失眠与中脑尾部、脑桥被盖，尤其是中缝核的损伤有关,而用5-HT的前体5—HTP可以使失眠患者的慢波睡眠恢复。

谷氨酸(glutamate）

谷氨酸是主要的神经递质,在觉醒过程中起基础作用，一些谷氨酸受体的拮抗剂具有镇静和麻醉作用,如克他命(ketamine）。目前发现脑干网状结构中有大量神经细胞含有高浓度的谷氨酸，很可能是上行激活系统中的主要神经递质。在丘脑和皮层的一些投射神经细胞中也含有谷氨酸,在自主觉醒或刺激中脑网状结构可以发现大脑皮层释放与皮层活动相关的大量谷氨酸.谷氨酸作用于不同的突触后受体，包括离子型受体AMPA、NMDA和代谢型受体t-ACPD，这些均是兴奋性受体并与不同的激活类型和放电有关。刺激不同的受体通常与丘脑和大脑皮层的电活动增加有关。然而刺激NMDA受体可以诱发许多细胞的突发性放电，这可能与慢波睡眠时锥体细胞的突发性放电有关。因此谷氨酸在皮层活动和觉醒中起重要作用,不同的谷氨酸受体在慢波睡眠相关的突发性放电时被激活。

(2）脑脊液源性因子，肽类和觉醒

觉醒因子被认为存在于脑脊液中，因为从觉醒的供体动物中获得的CSF可使其受体动物觉醒。尽管发现其它一些化学物质如儿茶酚胺在CSF 中可以根据生理节律而变化，但长期以来一直认为这种觉醒因子是一种肽类,

肽类（peptides）

早期曾在脑室内注射肽类来确定其在睡眠和觉醒中的作用.虽然一直认为肽类可能被释放于CSF中并通过这种方式扩散，但实际上它们存在于具有广泛投射的神经系统并通过化学性神经递质才具有这种广泛的作用。脑室内注射肽类可以使其到达产生作用的生理部位并产生类似的生理作用。肽类通常与其它一些小分子神经递质共存，并通过同一神经末梢按照神经活动的不同水平而差别释放。神经活性肽类（neuroactivepeptides）作用于第二信使相关的受体产生相对较长突触后作用,其中一些仅具有调节其它神经递质或神经调质的作用.如脑脊液中的P物质(substanceP）具有轻度增加觉醒持续时间的作用，若脑桥中脑被盖的乙酰胆碱神经细胞中乙酰胆碱和P物质共存，这种增加觉醒持续时间的作用则更明显。脑室内注射促肾上腺皮质激素释放因子（corticotropin-releasingfactor）和促甲状腺激素释放因子（thyrotropin-releasingfactor)也可表现出与皮

理学通过记录脑内神经细胞的电活动,确认可能产生睡眠或觉醒的细胞,明确了一些睡眠—觉醒产生的细胞机制，从20世纪60年代开始，更多的研究聚焦于神经递质在睡眠和觉醒过程中的作用，进一步促进了人类对睡眠和觉醒机制的理解。目前认为睡眠和觉醒是在神经和神经介质共同作用而完成，其本身受昼夜节律、人体生物钟和周围环境的影响和调节.

一睡眠—觉醒的神经机制

1觉醒的神经机制

早在20世纪初,许多生理学家认为觉醒是由持续的感觉冲动传入大脑来维持。20世纪40年代在动物实验中发现，维持觉醒的神经传入并非来自躯体感觉神经而是来自于脑干网状系统,而随后的一些实验证实脑干网状结构（brainstemreticularformation)的神经细胞间接的接受来自内脏、躯体和特殊感官的传入冲动，并将这些冲动通过上行投射发送到前脑。脑干网状上行激活系统（ascendingreticularactivatingsystem)是维持皮层活动和觉醒行为的基础。

在人类的临床研究中,神经学家也注意到中脑和间脑后部的损伤可以引起嗜睡和昏迷，因此在20世纪30年代认为睡眠的调节中枢位于中脑和间脑，并且是由觉醒和睡眠中枢二部分组成，觉醒中枢位于中脑被盖和间脑尾部。后来在对昏迷和嗜睡动物和人的研究中，发现皮层活动和觉醒行为的分离现象,因此认识到有二套系统控制着皮层活动和觉醒行为。20世纪40到50年代许多实验证实皮层激活系统的存在,20世纪60到70年代的研究表明脑干网状系统并非觉醒所必须,因为切断或损伤脑干如果给予足够的时间，皮层激活最终可恢复。实际上当中脑的大面积损伤是分步逐渐进行，容许每一步损伤恢复，则不仅不会引起昏迷而且损伤可完全恢复。

生理学家通过电刺激和选择性损伤技术，发现网状结构的紧张性兴奋可通过背侧丘脑中继传递到大脑皮层。在丘脑正中核、板内核(intralaminar）内已发现广泛的皮层投射，并且能以高频电刺激激活整个大脑皮层。非特异性丘脑皮层系统依赖于网状结构的刺激，切除丘脑导致动物皮层活动的消失，但如果损伤为慢性过程，皮层活动可以恢复。对于双侧丘脑旁正中核损伤，可出现低唤醒（dearousal)或亚清醒（subwakefulness)综合征。在完全切除丘脑的动物，皮层同步功能的损