睡眠和觉醒

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(a)一个短的脉冲刺 激电流能产生近2S的节 律性发放.
(b)每次发放呈5-6 个丛状(cluster) AP(有类似自动去极化 的机制存在)
由丘脑节律发起 的大脑皮层节律 活动
丘脑能产生 节律性活动, 是 由于丘脑E神经 元群和I神经元 群的内在特性, 也由于突触间的 连接特性所在。
通宵睡眠的各阶段
产生脑电波原因:
皮层表面电位变化的形成与大量神经元同步活动发生 的突触后电位总和有关. 脑组织同其他组织一样时由电解质组成的容积导体。 神经元兴奋时电流发出的部位称为电源,电流汇集的部 位称为电穴或电汇。 皮层表面电位的大小与突触后电位形成的电流大小相 关。靠近皮层表面的神经细胞,其兴奋性突触后电位与 大脑皮层表面电位的负相一致,位于较深部的神经元的 EPSP与大脑皮层表面电位的正相一致;超极化的抑制 性突触后电位与皮层表面电位的关系正好相反。
异相睡眠(快波睡眠)
脑干中缝核尾端-蓝斑中、后部 5-HT、NE、ACh
①EEG为低振幅快波; ②感觉和肌紧张 ,阵发性呼吸 不规则和肢体抽动; ③出现眼球快速运动; ④唤醒阈高,且主诉做梦者多。
同步节律(活动)的 两种机制
(a)pace maker 神经元相当于乐队的 conductor,让很多神 经元同步活动
(2)有人将从睡眠剥夺的山羊脑中提取的脑脊液注入大鼠后, 可使大鼠进入睡眠。并从中分离处一种肽类物质,命名为 S因子 (factor sleep,factor S)。 (3)有人通过从刺激家兔丘脑髓板内侧核而致眠的静脉血中, 提取一种可以促进慢波睡眠,脑电图出现 δ波,由9个氨基酸组成的 肽类物质,命名为δ促眠肽(delta sleep inducing peptide, DSIP)。 (4)生长素是人们发现的第一个与睡眠有关的激素;下丘脑释 放的生长素释放激素(GHRH)和生长素释放抑制激素(GHRIH) (即somatostatin)参与睡眠调节。增加慢波睡眠。 (5)脑室内注射催乳素(PRL)可使REM睡眠增加;注射血管 活性肠肽(VIP)可选择性地促进REM睡眠。
人的视交叉上核(参 与人体节律控制)
1970年Robert Y Moore and Irving Zucker率先 找到了SCN是哺乳动物 昼夜节律同步发生器 (pacemaker)的证据。
在下丘脑内有两个SCN (绿色): (a)矢状面观; (b)额状面观(在a的 虚线处切开)
视交叉上核和 昼夜节律
后 发 放 主反应
家兔源自文库觉皮层诱发电位
2. 后发放:为一系列正相的周期性电位波动。 后发放的节律在8-12次/秒。
后发放可能是皮层与丘脑转换核 (后腹核、内膝体、外膝体) 之间的环路活动的结果。
叠加皮层诱发电位 (averaged evoke potential)
通过计算机和相应的程序能将单次刺激诱发的 微弱脑电位通过多次叠加,使之突显出来。因为诱 发电位有稳定的潜伏期和相位。
(a)在11pm开始睡眠 ,并进入non-REM睡眠阶段1,然后逐渐进入nonREM睡眠和REM睡眠,呈周期性地重复多次;然而,每个周期中都有短而浅的 non-REM睡眠相和长的REM睡眠相。 (b)显示睡眠期间的EEG节律。
瓶鼻海豚睡眠时的左右脑半球记录到的脑电图
(a)警觉状态; (b)中度睡眠状态; (c)深度睡眠状态; (d)有时脑电图形式移向对侧半球。
Joseph Takahashi 的探索之路
1997年他领导的实验室克隆出了 时钟基因(clock gene).时钟基因 非常有意义,因为它为研究人类 昼夜节律的分子遗传学分析提供 了一个重要的切入点(entry point)。 早在1970年Robert Y Moore and Irving Zucker率先找到了 SCN是哺乳动物昼夜节律同步发 生器(pacemaker)的证据。 1988年Martin Ralph and Menaker首先发现单个基因突变 能影响哺乳动物的昼夜节律。
1、多个脑区与睡眠有关
(1)脑干睡眠诱导区 位于延髓的网状结构,包括:孤束核、网状结构背侧 的一些神经元;这些部位用低频刺激引起慢波睡眠,高频 刺激则引起觉醒。有人将其称为上行抑制系统(ascending inhibitory system)。 2、间脑睡眠区 包括:丘脑后部、丘脑髓板内核群、丘脑前核的间脑 区。8Hz刺激时引起慢波睡眠;而高频刺激则引起觉醒。
二、觉醒与睡眠
睡眠研究中的 受试者 这是美国 睡眠研究者 Nathaniel Kleitman,R EM睡眠的发 现者. 同时在头 皮和眼球安放 电极监测脑电 和眼球运动.
(一)觉醒状态的维持 觉醒与脑干网状结构上行激动系统的活动有关。
★上行激动系统:
指脑干网状结构向丘脑的上传的系统。 如果该系统功能↓
2、脑电图 (electroen cephalogr am EEG) 的形成原 理和机制
由锥体细 胞突触电 流产生的 微小电场
由同步活动形成的大EEG
(二) 皮层诱发电位
感觉传入系统受刺激时,在皮层 某一局限区域引导出的形式较为固 定的电位变化。 诱发电位是在自发脑电的背景下发 生的。 1. 主反应:为一先正后负的电位 变化。 主反应主要是皮层锥体细胞电 活动的综合表现。
(二)睡眠发生的机制
睡眠和觉醒的昼夜周期性交替是人类生存的必要条件。
睡眠具有正相睡眠 ( 慢波睡眠 = 脑电波呈现同步化慢波时 相)和异相睡眠(快波睡眠=脑电波呈现去同步化快波时相)两种 时相状态。 睡眠两时相的转换为:由浅睡 ( 慢波睡眠 )→ 深睡 ( 快波睡 眠)→浅睡。每晚可重复4-5次的周期性过程。 睡眠的机制:睡眠不是脑活动的简单抑制,而是一个主动过程。 目前认为脑干尾端存在能引起睡眠和脑电波同步化的中枢,其 上行通路(上行抑制系统)作用于大脑皮层,与脑干上行激动 系统的作用相对抗,从而调节睡眠与觉醒的相互转化。
14 - 30 0.5 - 3
20-100
5 -20 20 -200
θ
4-7
100 -150
α 波在人清醒、安静并闭眼时出现,常具有 α波的“梭形”波群变化。 当睁开眼睛或受到其他刺激时, α波立即消失,这一现象称α波阻断。 此外,在正常成年人进入慢波睡眠时,还可出现梭形的σ波,或梭形的 σ波与δ波复合的κ复合波。
丘脑节律和皮层节律的调制
ACh或NE使细胞从内在的爆发式发放摸式(a)转向单个锋 电位发放模式(b)。
这种转换可能发生在从non-REM睡眠向清醒状态的过度期间。
清醒 和睡 眠状 态下 的人 脑 PET 成像
(a)这些成像在3个水平切面显示脑的活动,而不同颜色代表脑活动在 REM睡眠和清醒状态之间转换(黄色和红色区域表示在REM睡眠期间更加 活跃)。切面后底部边缘的深色凹陷(notch)表明纹状皮质在两种状态是 同等活跃。 (b)在这3个水平切面,REM睡眠和non-REM睡眠(SWS)的比较; 在non-REM睡眠期间纹状皮质较不活跃。
如:应用催眠药、麻醉药 → 皮层由兴奋状态 ↓ → 抑制状态。 破坏上行激动系统, 动物进入昏迷状态, 并不能被唤醒.
丘脑的功能特点
1. 第一类细胞群=感觉接替核:腹后核的内侧部与外侧部,内、 外膝状体。 功能特点:接受第二级感觉投射纤维,换元后投射到皮层特 定感觉代表区, 构成特异性投射系统,功能上具有点对点空 间定位关系,引起特定感觉。 2. 第二类细胞群=联络核:丘脑枕、丘脑前核、外侧腹核。
功能特点:接受感觉接替核和其他皮层下中枢的纤维,换元 后投射到皮层特定感觉代表区,功能上与各种感觉在丘脑和 皮层水平的联系协调有关。 3. 第三类细胞群=髓板内核群:束旁核、中央中核、中央 外侧核。
功能特点:接受脑干网状结构的上行纤维,换元后弥散地投 射到皮层广泛区域 (构成非特异投射系统),功能上与维持和 改变皮层兴奋状态有关。
谢谢大家!
1、脑电图(electroencephalogram EEG)及记录方法
记录脑电图的标准位置
正常EEG
脑电图(electroencephalogram EEG)的波形
正常人四种基本的脑电波
频率/Hz 波幅/μV 特 征 安静闭眼时, 枕叶、顶叶 活动时,额叶 深 睡 睡眠、困倦
α
β δ
8-13
(b)所有参与者(神 经元)的集体行为 (collective behavior)
双(E&I)神经 元振荡 E和I神经元 相互形成突触. 通过神经网络 产生特殊的发 放模式而形成 一种活动周期
单个神经元振荡
在睡眠期间,用细胞 内记录方法记录丘脑神 经元的反应,显示出一 种节律性发放,反映了 他们接受输入的状态。
生理功能的昼夜节律 图示连续(Consecutive) 两天的生理指标的波动: 体温状况
血液中GH水平 (参与蛋 白质的合成, 而蛋白质 的合成有与学习记忆有 关)
血液中cortsol水平; 肾脏排泄K+状况
睡眠和觉醒的昼夜节律
示1个人的睡眠-觉醒周期。三角 示1天中体温的最低点;实线示 睡眠;虚线示觉醒。 受试者头9天处于自然的白天和 黑夜24小时周期,以及噪声和 安静,环境温度条件下。 图中间25天时间里,所有的时 间线索被排除,受试者自由调 整他的时间表。注意他的睡眠觉醒周期保持稳定,但每次延 长持续到大约25小时,他的体 温最低点也从睡眠的结束到开 始处发生漂移。 后11天期间,重新引入按24-小 时周期给光和食物,受试者再 次进入到一个白天长的节律, 体温逐渐重新移回到它的睡眠 周期的正常点。
脑干神经元控制的REM周期的发起和终止
这些图显示整个夜晚REM相关的神经元的相对发放状态。 绿色柱状区域示REM睡眠;
红色曲线示脑桥内ACh能神经元是REM-on神经元,在REM睡眠起始增 加它们的发放率;
蓝色曲线示蓝斑和中缝核内的NE能和5-HT能神经元是REM-off神经元, 它们在REM睡眠结束前发放率增加。
“时钟”基 因
在SCN,时钟基 因表达出一种能抑 制进一步转录的蛋 白质。 时钟基因转录和 单个SCN神经元的 发放率在24小时内 周期性地上升和下 降。 很多细胞的周期 被光暴露同步化。
3、一些体液因素也与睡眠有关
已发现多种促眠因子(sleep promoting factor): (1) 1910年,Peron从睡眠剥夺150—293小时的犬脑中分离处 一种内源性致眠物质----催眠毒素(hypnotoxin)。
(a)正常松鼠猴 保持恒定的大约 25.5小时的昼夜节 律。Non-REM有2 个水平(SWS1和 SWS2)。
(b) SCN被损毁 后,昼夜节律消失, 并保持一种恒定的 光环境状况,睡眠-觉醒活动和体温保 持持续的高频率节 律。
从残余的大鼠脑分离出的SCN中发现的昼夜节律
图示一小片活的大鼠SCN在培养基中培养,连续几天监控到的升压素(VP) 的释放状态。
一、大脑皮层的生物电活动
• 大脑皮层的电活动:自发脑电活动(脑电图)和皮层诱发电位。 (经历了3个发展阶段: ①Caton1875年发现脑电波; ②Hans
Berger 1929年记录并分析人脑电图; ③第二次世界大战后的 现代电生理方法研究)
(一)脑电图与皮层脑电图
把引导电极安置于颅外头皮表面所记录到的皮层自发电 位活动称为脑电图(EEG)。 把引导电极安置于皮层表面所记录到的皮层自发电位活动 称为皮层脑电图(CEEG)。
3、前脑基底部睡眠区 包括:视前区、Broca斜带区。高、低频刺激均引起 同步化的慢波睡眠。 以上很多脑区之间相互联系。
2、睡眠的两种时相的细胞机制与相关生理功能变化 正相睡眠(慢波睡眠)
兴奋部位 脑干中缝核 相关递质 5-HT ①EEG为高振幅快波; ②感觉、呼吸、Bp、心 睡眠 率、代谢率↓,肌紧张减 特点 退; ③不出现眼球快速运动; ④唤醒阈低,且主诉做梦 者少。
相关文档
最新文档