睡眠与觉醒的脑机制

REM
睡眠过程中两种时相互相交替 两种睡眠时相均可直接转为觉醒状态
典型a波
睡
a波变得不规则，出现q 波，睡眠梭形波
眠 各
a波消失，q波背景 上出现K复合波
期
的
在q波背景上出现d波
脑
波
50%以上出现高 幅d波
第三节 睡眠与觉醒的机制
睡眠与觉醒是中枢特定结构主 动活动的结果
大脑皮层的活动状态实际上是 由脑深部的少数神经元群控制 的。
这些神经元就像开关与调谐器， 调控着大脑皮层的兴奋性，调 控着感觉信息流向大脑皮层的 传输。
大脑皮层
↑
神 经 元 群
↑
感觉信息
虽然现有的研究对这些调制系统的工作原理还不 完全了解，但可归纳出几条基本原则：
非快速眼动睡眠( non-rapid eye movement sleep, 非 REM睡眠）
“休闲的大脑，可动的躯体”
✓ 肌张力下降，运动减至最 小
✓ 脑电波节律慢、振幅大 ✓ 生理特征—体温↓、能耗
↓；副交感神经系统活动 ↑，心率↓、呼吸↓、泌 尿↓、消化活动↑ ✓ 大部分感觉输入不到达皮 层 ✓ 很少出现梦境 ✓ 生长激素分泌
第一节 睡眠概论
睡眠的定义 ：
1、机体对环境的反应性降低、与环境相互作用减弱 的状态，很容易逆转。
2、睡眠是一种在哺乳动物、鸟类和鱼类等生物中普 遍存在的自然休息状态，甚至在无脊椎动物，如 果蝇中也有这种现象。
3、由于脑的功能活动而引起的动物生理性活动低下， 给予适当刺激可使之达到完全清醒的状态 。
脑电波类型
Hale Waihona Puke Baidu δ（delta） 波 ：小于4Hz
θ （theta） 波： 4～8Hz
α（alpha）波 ： 8～13Hz
β（beta）波： 大于14Hz
第二节 睡眠时相和周期
睡眠时相
非快速眼动睡眠( non-rapid eye movement sleep, 非 REM睡眠）
快速眼动睡眠( rapid eye movement sleep, REM睡眠）
人类对睡眠的研究历程
人类对睡眠的认识是随着脑电技术的发展而逐渐 深入。
1875年Caton第一次从家兔和犬脑表面记录到了脑 电活动波
1929年Berger从其儿子的头皮上首次记录到了人 类的脑电波，并观察到睡眠和觉醒状态下，脑电 图有显著不同。
1953年美国芝加哥大学生理教研室的Kleitman教 授和他的研究生Aserinsky第一次通过脑电、眼电 和肌电的记录发现了快速眼动睡眠(rapid eye movement sleep)。
快速眼动睡眠( rapid eye movement sleep, REM睡眠）
“活跃的大脑，瘫痪的身体” 脑的氧耗较清醒状态
高，肌张力几乎丧失， 身体动弹不得
脑电波节律快，眼肌 和内耳肌活跃
心率和呼吸加速，但 变得不规则
躯体深部体温开始下 降
快速眼动，伴随做梦
睡眠周期
睡眠过程，脑反复循环于非REM睡眠相和REM睡眠相两种状态， 两者周期性地交替进行，大约90分钟为一个周期。
4、高等脊椎动物周期性出现的一种自发的和可逆的 静息状态，表现为机体对外界刺激的反应性降低 和意识的暂时中断。
人的一生，睡眠时间有多少呢？
人的一生大约有三分之一的时间在睡眠中度过，其中四分 之一的睡眠时间处于活跃做梦的状态。
如果长期剥夺睡眠会如何？
情绪变化是最早出现的副作用，如烦躁、 欣快和抑郁快速交替出现，对环境缺乏兴 趣等；被剥夺睡眠者手脚有刺痛感，对疼 痛更加敏感，还会发生眼睛烧灼感、眼睛 刺痛、复视和幻觉（睡眠剥夺3天后）等各 种视觉障碍；被剥夺睡眠者的思维紊乱， 表现为回答问题时词不达意，无法表达完 整的意思，对最近发生 的事情健旺，最终 可导致精神失常。
健康成年人睡眠时间=75％非REM睡眠时间+25％REM睡眠
1期：几分钟，睡眠最浅，α节律不规则，并逐渐消失，眼球缓 慢转动
非
2期：5-15分钟，睡眠较深，偶发睡眠梭形波及大幅度的K复合
睡
波，眼球几乎停止转动
眠 相
3期：出现大幅度的、慢速的δ节律，眼和躯体停止运动
4期：睡眠最深，出现大幅度的小于或等于2Hz的δ节律，20-40 分钟
睡眠与觉醒的 脑机制
夜深了 你会。。。
与狼共舞？
与蝠遨游？
或者你会。。。
请小声。。。 嘘。。。
睡觉
你可能会这样入睡
你也可能会这样睡着
当然，你也可能这样。。。。
甚至。。。这样你也会睡着。。。
这样的话。。。
那你是否思考过：
睡眠是什么呢？ 为什么我们需要睡眠？ 睡眠又有什么作用？ 睡眠是怎样的一个机制呢？ 如果缺乏睡眠，又会怎样？ 觉醒又是一个什么样的状态，它的机制又是什么呢？
睡眠为何如此重要？
目前，没有一种关于睡眠功能的理论被公认，但 最合理的理论有两个：恢复理论和适应理论。
恢复理论----睡眠是为了休息和恢复，准备再度 醒来。雷切斯查芬等人对人和动物做过减少睡眠 的系列研究，但未发现支持这一理论的结果。
适应理论----为了逃避麻烦，在我们最脆弱的时 候躲避天敌，躲避环境中的有害情况，或者节约 体能。
从20世纪30年代开始，包括神经生理学、神经解剖学和神 经生化学的多学科就开始对睡眠和觉醒基本机制进行研究， 使人类对睡眠和觉醒有了一定的认识。在早期的研究中， 损伤和刺激是最常用来鉴定神经系统中产生和维持觉醒和 睡眠区域的基本方法，神经解剖学运用这些方法对动物睡 眠和觉醒机制进行了大量的研究，这些研究对于了解人类 睡眠和觉醒机制以及与人类脑损伤相关的睡眠紊乱和昏迷 提供了神经解剖基础。神经生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。
脑电图(Electroencephalogram, EEG)简介
脑电图是通过精密的电子仪器，从头皮上将脑部的自发性生 物电位加以放大记录而获得的图形，是通过电极记录下来的 脑细胞群的自发性、节律性电活动。常规脑电图、动态脑电 图监测、视频脑电图监测。