睡眠与觉醒的脑机制.ppt

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1、人类三分之一的生命在睡眠人类三分之一的生命在睡眠第一节第一节 睡眠概论睡眠概论 感觉活动和运动性活动感觉活动和运动性活动暂时停止暂时停止，给予，给予适当刺激适当刺激就能使其立即觉醒的状态就能使其立即觉醒的状态 由于由于脑的功能活动脑的功能活动而引起的动物而引起的动物生理性活动低下生理性活动低下，给予，给予适当刺激适当刺激可使之达到完全清醒的状态可使之达到完全清醒的状态 高等脊椎动物高等脊椎动物周期性周期性出现的一种出现的一种自发的自发的和和可逆的可逆的静息状态，表现为机体对外界刺激的静息状态，表现为机体对外界刺激的反应性降低反应性降低和和意识的暂时中断意识的暂时中断。人类睡眠的定义人类睡眠的定

2、义睡眠的生物功能睡眠的生物功能 为什么要睡觉？为什么要睡觉？睡眠有什么特殊的生物意义？睡眠有什么特殊的生物意义？睡眠功能理论的设想恢复理论恢复理论睡眠是为了休息和恢复，准备再度醒来。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雷切斯查芬等人对人和动物做过减少睡眠的系列研究，未发现支持这一理论的观点。列研究，未发现支持这一理论的观点。适应理论适应理论为了逃避麻烦，在我们最脆弱的时候躲避天敌，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。躲避环境中的有害情况，或者节约体能。第二节第二节 睡眠时相和周期睡眠时相和周期 人类对睡眠的认识是

3、随着脑电技术的发展而逐渐深入。人类对睡眠的认识是随着脑电技术的发展而逐渐深入。1875年年CatonCaton第一次从家兔和犬脑表面记录到了脑电活第一次从家兔和犬脑表面记录到了脑电活动波动波 1929年年BergerBerger从其儿子的头皮上首次记录到了人类的脑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，脑电图有显著不电波，并观察到睡眠和觉醒状态下，脑电图有显著不同。同。1953年美国芝加哥大学生理教研室的年美国芝加哥大学生理教研室的Kleitman教授和教授和他的研究生他的研究生AserinskyAserinsky第一次通过脑电、眼电和肌电的记第一次通过脑电、眼电和

4、肌电的记录发现了快速眼动录发现了快速眼动(rapid eye movement sleeprapid eye movement sleep)睡眠睡眠，使人类，使人类对睡眠的认识由原来的单一过程改变为包含两个截然对睡眠的认识由原来的单一过程改变为包含两个截然不同时相的双相过程，即慢波睡眠，并且随后的研究不同时相的双相过程，即慢波睡眠，并且随后的研究发现引起发现引起快波快波睡眠神经机制与慢波睡眠也不同。睡眠神经机制与慢波睡眠也不同。人类对睡眠的研究历程 从从20世纪世纪30年代开始，包括神经生理学、神经解剖学和年代开始，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神

5、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，使人类对睡眠和觉醒有了一定的认识。在早期的研究中，研究中，损伤损伤和和刺激刺激是最常用来鉴定神经系统中产生和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。神经生理学通的睡眠紊乱和昏迷提供了神经

6、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，明确了一些睡眠醒的细胞，明确了一些睡眠-觉醒产生的细胞机制觉醒产生的细胞机制。从从20世纪世纪60年代开始，更多的研究聚焦于年代开始，更多的研究聚焦于神经递质神经递质在睡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醒机制的理解。目前认为睡眠和觉醒是在神经和神经介神经和神经介质共同作用质共同作用而完成，其本身受而完成，其本身受昼夜节律、人体生物钟和昼夜节律、人体生物钟和周围环境周

7、围环境的影响和调节。的影响和调节。脑电图(Electroencephalogram,EEG)简介EEGEEG的定义的定义通过放置在通过放置在头皮表面头皮表面的的多个电极多个电极所记录到的所记录到的一组一组场电位场电位 Dr.Hans BergerDr.Hans Berger,奥地利精神病学奥地利精神病学家家 首次记录首次记录人人体脑电体脑电 1929年，年，BergerBerger发表了有关人发表了有关人类脑电的第一篇论文类脑电的第一篇论文d（delta）波：小于4Hzq（theta）波：47Hza（alpha）波：813Hz（beta）波：大于14Hz睡眠的两种状态睡眠的两种状态非快速眼球运

8、动睡眠非快速眼球运动睡眠(non-rapid eye movement sleep,NREM non-rapid eye movement sleep,NREM)快速眼球运动睡眠快速眼球运动睡眠(rapid eye movement sleep,REM rapid eye movement sleep,REM)慢波睡眠慢波睡眠(slow wave sleepslow wave sleep，SWSSWS)浅睡浅睡快波睡眠快波睡眠(fast-wave sleep,FWSfast-wave sleep,FWS深睡深睡EEG:高波幅的慢波高波幅的慢波 EEG:低波幅的快波低波幅的快波（一）慢波睡眠（一

9、）慢波睡眠视、听、嗅、触等感觉功能暂时减退视、听、嗅、触等感觉功能暂时减退骨骼肌反射及肌紧张减退骨骼肌反射及肌紧张减退伴有一系列自主神经功能的改变，且相当稳定。伴有一系列自主神经功能的改变，且相当稳定。如心率如心率，血压，血压，呼吸，呼吸，瞳孔缩小，体温，瞳孔缩小，体温，胃液分泌，胃液分泌，唾液分泌，唾液分泌等。等。表现为交感活动水平表现为交感活动水平，而副交感活动相对，而副交感活动相对有些内分泌功能的改变有些内分泌功能的改变，如生长激素的分泌如生长激素的分泌生理功能特征特征：休闲的脑和可动的躯体（二）快波睡眠（二）快波睡眠 各种感觉功能的进一步减退，以致各种感觉功能的进一步减退，以致唤醒阈唤

10、醒阈提高；提高；骨骼肌反射和肌紧张进一步减弱，肌肉几乎完全松弛；骨骼肌反射和肌紧张进一步减弱，肌肉几乎完全松弛；交感神经活动进一步减弱，表现为心率交感神经活动进一步减弱，表现为心率、血压、血压、下、下丘脑体温调节功能明显减退。丘脑体温调节功能明显减退。出现肢体远端的肌肉和面部表情肌短促的抽动、眼球快速出现肢体远端的肌肉和面部表情肌短促的抽动、眼球快速运动及血压运动及血压、心率、心率、呼吸快而不规则等间断的阵发性、呼吸快而不规则等间断的阵发性表现。在快波睡眠期，阵发性的肢体抽动、表现。在快波睡眠期，阵发性的肢体抽动、PGO 锋电位及锋电位及快速眼球运动统称为快速眼球运动统称为时相性活动时相性活动

11、(phasic activitiesphasic activities)。与此相。与此相对应，持续性的脑电去同步化和肌张力消失等现象则称之对应，持续性的脑电去同步化和肌张力消失等现象则称之为为紧张性活动紧张性活动(tonic activitiestonic activities)。做梦做梦生理功能特征刚能中断睡眠的临界刺激强度特征：活跃的脑和麻痹的躯体 睡眠和觉醒周期：睡眠和觉醒周期：觉醒觉醒第第1 1次次REMREM第第2 2次次REMREM 觉醒觉醒 每夜睡眠由慢每夜睡眠由慢-快波睡眠交替快波睡眠交替4 46 6个周个周期，越到后半夜期，越到后半夜REMREM睡眠越长、非睡眠越长、非REM

12、REM睡眠越睡眠越短，而短，而d d波睡眠逐渐消失。波睡眠逐渐消失。两种睡眠状态的比较两种睡眠状态的比较1.一夜中慢波睡眠与一夜中慢波睡眠与REM睡眠周期性交替睡眠周期性交替4-6次次,每一周期约每一周期约90-120min。2.两次两次REM睡眠间的时间间隔渐短睡眠间的时间间隔渐短,但每次的但每次的REMREM 睡眠持续时间渐增加。睡眠持续时间渐增加。3.比例：比例：慢波睡眠慢波睡眠占占75%，又分为，又分为4个时期。其中个时期。其中I期仅占期仅占 5%，期睡眠占期睡眠占50%，期和期和期各占期各占10%。快波睡眠快波睡眠约占约占25%.4.I期是过渡性的睡眠，通常只持续几分钟，它是睡期是过

13、渡性的睡眠，通常只持续几分钟，它是睡 眠最浅，最易被唤醒的阶段。眠最浅，最易被唤醒的阶段。期睡眠稍深。期睡眠稍深。、期期(睡眠较深时期睡眠较深时期)主要在睡眠的前半段主要在睡眠的前半段,较浅的较浅的睡眠时期和睡眠时期和REM睡眠主要在睡眠时间的后半段睡眠主要在睡眠时间的后半段,故清故清晨人易醒来。晨人易醒来。慢波睡眠慢波睡眠 I期（期（入睡期）入睡期）：低波幅低波幅波和波和波，波，波逐渐减少波逐渐减少，脑电波趋于平坦，脑电波趋于平坦 期（期（浅睡期）浅睡期）：出现睡眠梭形波出现睡眠梭形波(变异的变异的a a波，波，1315Hz，2040V，0.5 1 s)和若干和若干-复合复合波波(是是波和梭

14、形波的复合波和梭形波的复合)期（期（中度睡眠期）中度睡眠期）：出现高幅出现高幅波，占波，占20%-50%(1.5-2Hz，75 V)期（期（深度睡眠期）深度睡眠期）：呈现连续的高幅呈现连续的高幅波，数量波，数量超过超过50%各期波的种类脑电特征：同步化慢波脑电特征：同步化慢波 睡眠各期的脑波典型典型a a波波a a波变得不规则，出现波变得不规则，出现q波，睡眠梭形波波，睡眠梭形波a a波消失，波消失，q波背景波背景上出现上出现K K复合波复合波在在q波背景上出现波背景上出现d波波50%50%以上出现高以上出现高幅幅d波波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，但在觉醒状态下

15、，一般只能进入慢波睡眠，不能直接进入快波睡眠。三种功能状态的比较三种功能状态的比较 觉醒觉醒 N-REM REMN-REM REMEEGEEG 低电压低电压,快节律快节律 高电压高电压,慢节律慢节律 低电压低电压,快节律快节律感觉感觉 形象形象,来自外部来自外部 迟钝或缺乏迟钝或缺乏 形象形象,来自内部来自内部思维思维 有逻辑有逻辑,进展性进展性 有逻辑有逻辑,重复重复 形象形象;无逻辑无逻辑,离奇离奇运动运动 持续持续,随意随意 偶尔偶尔,不随意不随意 肌瘫痪肌瘫痪,脑发出运脑发出运 动指令动指令,但不被执行但不被执行 眼球眼球 时常时常 极少极少 常常常常 运动运动睡眠与觉醒的脑机制发生机

16、制睡眠与觉醒睡眠与觉醒的的神经机制神经机制睡眠的机制睡眠的机制慢波慢波睡眠的机制睡眠的机制快波睡眠的机制快波睡眠的机制觉醒的机制觉醒的机制中枢的神经递质和体液中枢的神经递质和体液因子参与对睡眠的调节因子参与对睡眠的调节第三节第三节发生机制 睡眠与觉醒是中枢特定结构主动活动的睡眠与觉醒是中枢特定结构主动活动的结果结果l 下丘脑是控制机体生物节律活动的基础下丘脑是控制机体生物节律活动的基础l上行抑制系统：存在于脑干尾端上行抑制系统：存在于脑干尾端，能引起睡眠和脑电，能引起睡眠和脑电波同步化，波同步化，其上传冲动作用于大脑皮层，对抗上行激其上传冲动作用于大脑皮层，对抗上行激动系统的作用，调节睡眠与觉醒的相互转换动系统的作用，调节睡眠与觉醒的相互转换一参与控制觉醒一参与控制觉醒(A 和和B)的系统的系统A 参与维持觉醒的神经元系统。参与维持觉醒的神经元系统。结节乳头体核结节乳头体核(TMNTMN)的的组胺能神经元组胺能神经元，中脑中脑(VTAVTA)的多巴胺能神经元的多巴胺能神经元，基底前，基底前脑、脑桥被盖核和外背侧被盖核的胆碱能神经元脑、脑桥被盖核和外背侧被盖核的胆碱能神经元，中，中缝核的