睡眠与觉醒(神经生物学).ppt

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1、睡眠与觉醒睡眠与觉醒n 睡眠的定义和脑的电活动睡眠的定义和脑的电活动n 睡眠的周期和表现睡眠的周期和表现n 产生睡眠和觉醒状态的神经机制产生睡眠和觉醒状态的神经机制n 睡眠的调节睡眠的调节n 睡眠的作用睡眠的作用提纲：提纲：n高等脊椎动物中普遍存在的一种对环境没有反应的高等脊椎动物中普遍存在的一种对环境没有反应的, ,有感有感知的可逆性行为状态，一种生理和行为过程非常复杂的复知的可逆性行为状态，一种生理和行为过程非常复杂的复合状态。合状态。n睡眠对我们的生命与摄食和呼吸一样重要，人一生约有三睡眠对我们的生命与摄食和呼吸一样重要，人一生约有三分之一的时间处于睡眠分之一的时间处于睡眠, ,其中四分

2、之一的睡眠时间处于活跃其中四分之一的睡眠时间处于活跃做梦的状态。做梦的状态。n长期剥夺睡眠能毁灭性的破坏机体的正常功能。长期剥夺睡眠能毁灭性的破坏机体的正常功能。n不同于昏迷不同于昏迷: :睡眠是生理性的睡眠是生理性的, ,可循环的可循环的, , 可逆性的。可逆性的。睡眠定义睡眠定义1.1. 运动能动性降低；运动能动性降低；2.2. 对刺激的反应减小；对刺激的反应减小；3.3. 刻板的姿态（例：人类的闭眼躺卧）；刻板的姿态（例：人类的闭眼躺卧）；4.4. 比较容易逆转；比较容易逆转；睡眠在行为学上判定标准：睡眠在行为学上判定标准：脑的电活动脑的电活动:皮层诱发电位（皮层诱发电位（evoked

3、cortical evoked cortical potentialpotential）：l感觉传入系统受刺激时，在皮层上某一局限区感觉传入系统受刺激时，在皮层上某一局限区域引出的形式较为固定的电位变化域引出的形式较为固定的电位变化自发脑电活动（自发脑电活动（spontaneous electric spontaneous electric activity of the brainactivity of the brain）：l在无明显刺激情况下，大脑皮层经常自发地产在无明显刺激情况下，大脑皮层经常自发地产生的节律性电位变化生的节律性电位变化皮层诱发电位皮层诱发电位基本波形基本波形：l主反应

4、主反应：先正后先正后负的电位变化负的电位变化l后发放：后发放：一系列一系列正相的周期性电正相的周期性电位波动位波动.+脑电图（脑电图（electroencephalogramelectroencephalogram，EEGEEG）概念概念： 在头皮上记录的在头皮上记录的持续的、节律的持续的、节律的自发脑电活动的自发脑电活动的图形图形脑电波形成的机制脑电波形成的机制l 皮层表面的电位变化：大量神经皮层表面的电位变化：大量神经元同步发生突触后电位（元同步发生突触后电位（EPSPEPSP、IPSPIPSP）而产生）而产生l 动作电位是脑内唯一可以快速远动作电位是脑内唯一可以快速远距离传递的信号距离传

5、递的信号, ,神经元相互结合神经元相互结合成电网络，同时也可按某种节律成电网络，同时也可按某种节律同步放电同步放电, ,群电活动可以通过表面群电活动可以通过表面或深部电极加以记录或深部电极加以记录脑电波划分频率波段脑电波划分频率波段n定义：单位时间定义：单位时间( (秒秒) )内内波的个数波的个数n单位单位: : 赫兹赫兹(Herz, Hz)(Herz, Hz)nEEGEEG频率的分类频率的分类l 波波: 7-13 Hz: 7-13 Hzl 波波: 14-30 Hz: 14-30 Hzl 波波: 4-7 Hz: 4-7 Hzl 波波: 0.5-3 Hz: 0.5-3 Hz种类频率(Hz)波幅(

6、uV)主导时期BetaBeta14-3014-302-202-20思维活动思维活动AlphaAlpha8-138-1320-6020-60清醒、放松清醒、放松ThetaTheta4-74-720-10020-100儿童的支配频率，在成儿童的支配频率，在成人随困倦和注意而增加人随困倦和注意而增加DeltaDelta0.5-30.5-320-20020-200深睡，婴儿支配频率深睡，婴儿支配频率频率与波幅EEGEEG：1.1.慢波睡眠（慢波睡眠（slow wave sleepslow wave sleep，SWS）或正相睡眠）或正相睡眠（orthodox sleeporthodox sleep）2

7、.2.快波睡眠（快波睡眠（fast wave sleepfast wave sleep，FWS）或异相睡眠）或异相睡眠（paradoxical sleepparadoxical sleep，PS）眼动电图眼动电图：1.1.非快眼动睡眠非快眼动睡眠(Non-rapid eye movement sleep(Non-rapid eye movement sleep，Non-REM) )l 睡眠一期（睡眠一期（stage 1stage 1）l 睡眠二期（睡眠二期（stage 2stage 2）l 睡眠三期（睡眠三期（stage 3stage 3）l 睡眠四期（睡眠四期（stage 4stage 4）

8、2.2.快眼动睡眠快眼动睡眠(Rapid eye movement sleep(Rapid eye movement sleep，REM) )睡眠的两个时相：睡眠的两个时相：从从non-REM non-REM 睡眠的第一睡眠的第一期开始期开始, ,逐步进展逐步进展(1(1期、期、2 2期、期、3 3期、期、4 4期期) )到第四到第四期期, ,该过程可被偶而出现该过程可被偶而出现的身体运动及部分觉醒的身体运动及部分觉醒打断打断. .70-8070-80分钟后分钟后, ,一般短暂一般短暂地回到第三期或第二期地回到第三期或第二期),),由此进入第一个持续约由此进入第一个持续约5-105-10分钟的

9、分钟的REMREM睡眠期睡眠期. .人类从人类从non-REMnon-REM睡眠开始睡眠开始到第一个到第一个REMREM睡眠结束的睡眠结束的周期约周期约90-11090-110分钟分钟 睡眠周期循环：l随着睡眠的进程，随着睡眠的进程，non-REMnon-REM睡眠的时程普遍缩短睡眠的时程普遍缩短( (特别是特别是3 3期和期和4 4期）期）lREMREM睡眠延长睡眠延长. .一夜的一夜的REMREM睡眠有一半发生在最后睡眠有一半发生在最后三分之一的睡眠时间三分之一的睡眠时间. .lREMREM睡眠期最长可持续睡眠期最长可持续30-5030-50分钟分钟. .健康成年人睡眠总时间健康成年人睡眠

10、总时间 75%75%为为non-REMnon-REM睡眠睡眠 25%25%为为REMREM睡眠睡眠睡眠周期循环：循环特点：非快速眼动睡眠表现非快速眼动睡眠表现表现一：表现一：在此期间可发生梦游和梦话，生理激发减少，在此期间可发生梦游和梦话，生理激发减少，此期间分泌生长激素此期间分泌生长激素, ,这即是青春期睡眠很多的原故，这即是青春期睡眠很多的原故，75-80%75-80%的睡眠时间是的睡眠时间是non-REM sleepnon-REM sleep表现二：表现二：神经活动降低，代谢率及大脑温度降至最低，交感活动神经活动降低，代谢率及大脑温度降至最低，交感活动减少减少, ,心率、血压下降，付交感

11、活动增强心率、血压下降，付交感活动增强, ,并占主导地位（如瞳孔并占主导地位（如瞳孔收缩收缩, ,肌张力及反射完整）肌张力及反射完整）休闲的脑休闲的脑, ,可动的躯体可动的躯体表现三：表现三：脑电波节率慢脑电波节率慢, ,振幅大振幅大, ,提示皮层神经元振荡的同步性较高提示皮层神经元振荡的同步性较高, ,大大部分感觉输入不到达皮层，被唤醒后部分感觉输入不到达皮层，被唤醒后, ,通常回忆不起有过任何思维活动通常回忆不起有过任何思维活动, ,或仅回忆起非常模糊的思维，详细的或仅回忆起非常模糊的思维，详细的, ,有情节的梦很少出现有情节的梦很少出现快眼动睡眠快眼动睡眠（REM SleepREM Sl

12、eep）：表现一：表现一：人类人类 REM REM 睡眠睡眠9090分钟一个周期分钟一个周期, ,每个每个REMREM周期比上个周期要长一些周期比上个周期要长一些. .快速眼快速眼球运动出现生动的梦或恶梦，身体是球运动出现生动的梦或恶梦，身体是“麻麻痹的痹的.”.”活跃的脑活跃的脑, ,瘫痪的躯体瘫痪的躯体表现二：表现二：脑的氧耗高于清醒状态，骨骼肌张力近乎完全丧脑的氧耗高于清醒状态，骨骼肌张力近乎完全丧失，躯体的大部分实际上不能动弹失，躯体的大部分实际上不能动弹表现三：表现三：呼吸肌继续工作呼吸肌继续工作, ,但很微弱但很微弱. .眼肌和内耳肌则非常眼肌和内耳肌则非常活跃活跃, ,眼睑闭合眼

13、睑闭合, ,眼球时而来回运动眼球时而来回运动, ,予示着生动的梦予示着生动的梦, ,在眼在眼动和眼动后被唤醒的人动和眼动后被唤醒的人9090-95-95报告做了梦报告做了梦表现四：表现四：自主神经系统的交感活性占主导地位。心率和呼自主神经系统的交感活性占主导地位。心率和呼吸加速吸加速, ,但不规则但不规则, ,内稳态功能减弱内稳态功能减弱, ,呼吸与血中呼吸与血中COCO2 2浓度的关浓度的关联减弱联减弱. . 体温控制系统基本放弃体温控制系统基本放弃, ,深部体温开始下降深部体温开始下降非快眼动睡眠和快眼动睡眠生理表现比较非快眼动睡眠快眼动睡眠心率规则，血压平稳 心率不平稳呼吸频率慢而有规律

14、呼吸频率不平稳呼吸道阻力增加-血液中CO2分压增加-体温和脑温降低主动体温调节功能消失，脑温升高脑组织血流量、氧耗量、葡萄糖耗量降低脑组织血流量、氧耗量、葡萄糖耗量增加-肢体远端的肌肉和面部肌肉短暂抽动，肌张力消失性激素分泌高峰，生长激素分泌增加 -睡眠和觉醒状态的神经机制睡眠和觉醒状态的神经机制p觉醒与睡眠的形成是两个系统作用觉醒与睡眠的形成是两个系统作用:l觉醒觉醒非特异上行激活系统非特异上行激活系统l睡眠睡眠下丘脑视前区腹外侧部（下丘脑视前区腹外侧部（VLPO）（NREM)；桥脑头端被盖外侧区；桥脑头端被盖外侧区(REM)p两个系统互相作用，互相制约；两个系统互相作用，互相制约；p觉醒与

15、睡眠都是主动过程；觉醒与睡眠都是主动过程；上行激活系统：上行激活系统：特异性投射系统：特异性投射系统：p特定的感觉（例如躯体感觉）通过三级神经元到达皮特定的感觉（例如躯体感觉）通过三级神经元到达皮层，产生某种特定的感觉，层，产生某种特定的感觉，p特异性传入系统的功能是引起特定的感觉，并激发大特异性传入系统的功能是引起特定的感觉，并激发大脑皮层传出冲动。脑皮层传出冲动。 非特异性投射系统：非特异性投射系统：p特异性投射系统第二级神经元的纤维在通过脑干时，特异性投射系统第二级神经元的纤维在通过脑干时，发出侧支与脑干中的神经元发生联系发出侧支与脑干中的神经元发生联系p失去了专一的感觉性质及定位特征。

16、功能是维持和改失去了专一的感觉性质及定位特征。功能是维持和改变大脑皮层的兴奋状态，但不能产生特定的感觉。变大脑皮层的兴奋状态，但不能产生特定的感觉。特异性投射系统特异性投射系统非特异性投射系统非特异性投射系统中继核中继核感觉接替核（主）感觉接替核（主）联络核（次）联络核（次）中缝核群（髓板内核群）中缝核群（髓板内核群）传导路径传导路径固有特异固有特异无特异无特异换元次数换元次数3-53-5次次5 5次以上次以上投射特点投射特点点对点点对点弥散广泛（大脑皮层各层）弥散广泛（大脑皮层各层）突触类型突触类型轴体型轴体型轴树型轴树型功能功能产生特异性感觉产生特异性感觉提高大脑皮层兴奋性提高大脑皮层兴奋性上行激活系统被盖背外侧核和脚桥被盖核氨基能的核团结节乳头核腹外侧视前核中缝核蓝斑核谷氨酸组成的弥散的多突触通路觉醒有关的神经递质：觉醒有关的神经递质：上行激活系统蓝斑核胆碱能组成的弥散的多突触通路脚桥被盖核 中缝核 结节乳头体核 腹外侧视前区 丘脑 与觉醒有关的神经递质与觉醒有关的神经递质1.乙酰胆碱乙酰胆碱2.多巴胺多巴胺3.去甲肾上腺素去甲肾上腺素4.五羟色胺五羟色胺5.组胺组胺6.增食肽增