睡眠与觉醒的脑机制.ppt

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1、睡眠与觉醒的脑机制,人类三分之一的生命在睡眠,第一节 睡眠概论,感觉活动和运动性活动暂时停止，给予适当刺激就能使其立即觉醒的状态 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 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。,人类睡眠的定义,睡眠的生物功能,为什么要睡觉？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,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，未发现支持这一理论的观点。,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

2、情况，或者节约体能。,第二节 睡眠时相和周期,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(rapid eye movement sleep)睡眠，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快波睡眠神经机制与慢波睡眠也不同。,人类对

3、睡眠的研究历程,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

4、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,EEG的定义通过放置在头皮表面的多个电极所记录到的一组场电位,Dr.Hans Berger,奥地利精神病学家首次记录人体脑电1929年，Berger发表了有关人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,非快速眼球运动睡眠(non-rapid eye movement sleep,NREM),快速眼球运动睡

5、眠(rapid eye movement sleep,REM),慢波睡眠(slow wave sleep，SWS)浅睡,快波睡眠(fast-wave sleep,FWS深睡,EEG:高波幅的慢波,EEG:低波幅的快波,（一）慢波睡眠,视、听、嗅、触等感觉功能暂时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。如心率，血压，呼吸，瞳孔缩小，体温，胃液分泌，唾液分泌等。表现为交感活动水平，而副交感活动相对有些内分泌功能的改变，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,各种感觉功能的进一步减退，以致唤醒阈提高；骨骼肌反射和肌紧张进一步减弱，肌肉几

6、乎完全松弛；交感神经活动进一步减弱，表现为心率、血压、下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、眼球快速运动及血压、心率、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、PGO 锋电位及快速眼球运动统称为时相性活动(phasic activities)。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为紧张性活动(tonic activities)。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：觉醒第1次REM第2次REM 觉醒 每夜睡眠由慢-快波睡眠交替46个周期，越到后半夜REM睡眠越长、非

7、REM睡眠越短，而d波睡眠逐渐消失。,两种睡眠状态的比较,1.一夜中慢波睡眠与REM睡眠周期性交替4-6次,每一周期约90-120min。2.两次REM睡眠间的时间间隔渐短,但每次的REM 睡眠持续时间渐增加。3.比例：慢波睡眠占75%，又分为4个时期。其中I期仅占 5%，期睡眠占50%，期和期各占10%。快波睡眠约占25%.4.I期是过渡性的睡眠，通常只持续几分钟，它是睡 眠最浅，最易被唤醒的阶段。期睡眠稍深。、期(睡眠较深时期)主要在睡眠的前半段,较浅的睡眠时期和REM睡眠主要在睡眠时间的后半段,故清晨人易醒来。,慢波睡眠,I期（入睡期）：低波幅波和波，波逐渐减少，脑电波趋于平坦 期（浅睡

8、期）：出现睡眠梭形波(变异的波，1315Hz，2040V，0.5 1 s)和若干-复合波(是波和梭形波的复合)期（中度睡眠期）：出现高幅波，占20%-50%(1.5-2Hz，75V)期（深度睡眠期）：呈现连续的高幅波，数量超过50%,各期波的种类,脑电特征：同步化慢波,睡眠各期的脑波,典型a波,a波变得不规则，出现q波，睡眠梭形波,a波消失，q波背景上出现K复合波,在q波背景上出现d波,50%以上出现高幅d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，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 觉醒 N-REM REMEEG 低电压,快节

9、律 高电压,慢节律 低电压,快节律感觉 形象,来自外部 迟钝或缺乏 形象,来自内部思维 有逻辑,进展性 有逻辑,重复 形象;无逻辑,离奇运动 持续,随意 偶尔,不随意 肌瘫痪,脑发出运 动指令,但不被执行 眼球 时常 极少 常常 运动,睡眠与觉醒,的,脑机制,发生机制,睡眠与觉醒,的,神经机制,睡眠的机制,慢波睡眠的机制,快波睡眠的机制,觉醒的机制,中枢的神经递质和体液因子参与对睡眠的调节,第三节,发生机制,睡眠与觉醒是中枢特定结构主动活动的结果,下丘脑是控制机体生物节律活动的基础,上行抑制系统：存在于脑干尾端，能引起睡眠和脑电波同步化，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

10、眠与觉醒的相互转换,一参与控制觉醒(A 和B)的系统,A 参与维持觉醒的神经元系统。结节乳头体核(TMN)的组胺能神经元，中脑(VTA)的多巴胺能神经元，基底前脑、脑桥被盖核和外背侧被盖核的胆碱能神经元，中缝核的5-羟色胺能神经元，和蓝斑的去甲肾上腺素能神经元构成广泛的投射系统.B.位于外侧下丘脑区的增食素能神经元进一步增强上述神经元的活动,启动睡眠与觉醒的中枢部位,Moruzzi和Magoun的经典研究表明，电刺激中脑网状结构可导致觉醒，而损毁这一区域则导致昏睡。电刺激下丘脑前部及与之毗邻的基底前脑可很快导致睡眠，损毁该部位则导致长期的睡眠减少。据认为，该区域的促睡眠作用系由称为“非REM开

11、（non-REM-on）”细胞的GABA能抑制性神经元介导。,二慢波睡眠的神经机制,脑干睡眠诱导区脑干尾端的延髓网状结构,2.间脑睡眠诱导区下丘脑后部、丘脑髓板内核群邻旁区和丘脑前核的间脑区域,3.前脑基底部睡眠区视前区和Broca斜带区,慢波睡眠,觉醒,低频刺激,高频刺激,腹外侧视前区（VLPO）的GABA 能神经元通过抑制中枢内与觉醒有关的神经元而促进睡眠,三快波睡眠的神经机制,快波睡眠的启动因素：起自脑桥被盖外侧区的胆碱能神经元，并扩布至脑桥网状结构、外侧膝状体及枕叶的棘波。与快速眼球运动几乎同时出现 在觉醒时和慢波睡眠时明显减少，而在异相睡眠时显著增加。,脑桥-外侧膝状体-枕叶锋电位（

12、ponto-geniculo-occipital spikes，PGO锋电位）,脑桥横切和损毁实验：脑桥被盖上方横切仍能维持正常的异相睡眠，损毁脑桥网状结构和蓝斑及其邻近部位，快波睡眠就会消失结论：产生快波睡眠的关键部位在脑桥网状结构及其邻近区，这些神经元通过向前脑的投射引起脑电的去同步化活动和PGO锋电位。,三快波睡眠的神经机制,四、中枢的神经递质和体液因子参与对睡眠的调节,（一）单胺类递质和乙酰胆碱（二）体液因子,5-羟色胺去甲肾上腺素乙酰胆碱,腺苷前列腺素D2生长激素,5-羟色胺,中缝核,中缝核头部：触发慢波睡眠,中缝核尾部：触发快波睡眠,蓝斑核尾部NE能神经元,低位脑干被盖部ACh能神

13、经元,+,+,色氨酸,小米（最多）。牛奶、香菇、葵花子、海蟹、黑芝麻、黄豆、南瓜子、肉松、油豆腐、鸡蛋,去甲肾上腺素,蓝斑,蓝斑核头部：维持觉醒,蓝斑核中、后部：与快波睡眠的产生有关,乙酰胆碱,5-羟色胺、去甲肾上腺素和乙酰胆碱三种神经递质与睡眠关系密切,中缝核头部的5-羟色胺能神经元参与慢波睡眠的产生和维持，而蓝斑核尾部的去甲肾上腺素(NE)能神经元和低位脑干被盖部的乙酰胆碱(Ach)能神经元则可在5-羟色胺能神经元的触发下产生快波睡眠。这三种神经递质的相互作用引起慢波睡眠和快波睡眠的周期性活动。,（二）体液因子,1.腺苷 2.前列腺素D23.生长激素,各种睡眠调节物质的作用部位前列腺素D2

14、作用于基底前脑的表面，并通过剌激腺苷的释放而引起睡眠。腺苷通过A2型腺苷受体剌激腹外侧视前区的GABA 能神经元,通过A1型腺苷受体抑制基底前脑的胆碱能神经元，并由此促进睡眠。生长激素释放激素和肿瘤坏死因子都可以作用于视前区而增加睡眠。,快速眼动睡眠与梦,做梦前半夜的梦比较短，多是针对现实；后半夜的梦较长，内容怪异每个人每天夜晚都会做梦REM睡眠期的梦境生动鲜明、知觉性强；非REM睡眠期的梦概念性、思维性强,梦的理论1.佛洛伊德：梦是欲望经过改装而成2.荣格：象征性的梦维持心理平衡3.阿德勒：梦是睡前思考的延续4.弗洛姆：梦是另一种清醒5.莱格芙特：梦是两个自我的交流6.Hobson：激活合成

15、,快速眼动睡眠与梦,第三节 睡眠障碍,“参差荇菜，左右流之；窈窕淑女，寤寐求之。求之不得，寤寐思服，悠哉悠哉，辗转反侧。”,案例,睡眠障碍（sleep disorder）,是指睡眠量及质的异常，或在睡眠时发生某些临床症状，也包括影响入睡或保持正常睡眠能力的障碍，如睡眠减少或睡眠过多，以及异常的睡眠相关行为。,分 类,诊断标准,主诉入睡困难，或难以维持睡眠，或睡眠 质量差；,昼夜专注于失眠，过分担心失眠的后果；,每周至少发生3次并持续1个月以上；,睡眠量和（或）质的不满引起了明显的苦恼或影响了社会及职业功能,失 眠,影响因素,失眠,发作性睡眠（narcolepsy）,是指不可抗拒的突然发生的睡眠

16、，并伴有猝倒症、睡眠瘫痪和入睡幻觉，是一种特殊的睡眠障碍。,1994年4月在北京召开的国际鼾症研讨会上，各国专家、学者把打呼噜确定为“睡眠呼吸暂停综合症”，是病症，是症候群，与27种疾病有关,睡眠呼吸暂停综合症(SAS),是以睡眠中呼吸反复停顿为特征的一组综合症，每次停顿10s，通常每小时停顿次数20次，临床上表现为时睡时醒，并伴有动脉血氧饱和度降低、低氧血症、高血压及肺动脉高压。,分类,其他类型睡眠障碍,睡眠过度（hypersonmnias）,表现为过多的睡眠，可持续几小时或几天，难以唤醒。,特点：睡眠开始时无REM期，整个睡眠中NREM和REM睡眠期与正常睡眠相似。,睡眠剥夺（sleep

17、deprivation）,是睡眠时间和睡眠时相的减少。,总睡眠剥夺部分睡眠剥夺选择性睡眠剥夺 睡眠片段,恢复性睡眠,长期的睡眠剥夺，引起长期心情不佳，情绪不稳，容易冲动，带来一些心理问题影响人际和谐，特别是年轻人，在个性形成阶段危害很大。,严重的社会问题,梦游症（sleep walking）,是指睡眠中突然爬起来进行活动，而后又睡下，醒后对睡眠期间的活动一无所知。又称夜游症、梦行症、睡行症,梦游症不是发生在梦中，而是发生在睡眠的第3-4期深睡阶段，此阶段集中于前半夜。故夜游症通常发生在入睡后的 前2-3小时。,梦魇（nightmare）,指在睡眠中被噩梦突然惊醒，醒后仍有短暂的意识模糊，情绪紧

18、张、心悸、面色苍白或出冷汗。对梦境中的恐怖内容能回忆片段，发作后可依然入睡。,睡惊（night terrors）,现为睡眠中突然惊醒，两眼直视，表情紧张恐惧，呼吸急促，心率增快，伴有大声喊叫，躁动不安，发作历时12分钟，发作后又复入睡，晨醒后对发作不能回忆。,睡眠开始1530分钟内出现，属于NREM期，是一种“觉醒障碍”。,遗尿(bedwetting),指5岁以上的儿童仍不能控制排尿，在日间或夜间反复出现不自主的排尿。,原发性未建立排尿控制，家族遗传继发性形成正常排尿习惯后，又出现遗尿,主要因素：遗传因素睡眠机制障碍泌尿系统解剖或功能障碍控制排尿的中枢神经系统发育迟缓,第四节 中医的睡眠养生,

19、“阴气盛则寐，阳气盛则寤。”子时：合阴，养阴 午时：合阳，养阳,睡眠的时间和质量 1）与睡眠时间有关的因素（1）年龄因素：一般而言，年龄越小，睡眠时间越长，次数也越多。老人睡眠深度变浅，质量不佳，应当增加必要的休息，尤以午睡为重要。由于性激素分泌差异有关，女性比男性平均睡眠时间长。（2）体质与性格因素：体质：阳盛阴虚型睡眠时间较少；痰湿血瘀型睡眠时间相对多。体型：肥瘦分类，肥人较瘦人睡眠时间多。性格：内向性格、思维类型的人睡眠时间较多；而外向性格、实干类型的人睡眠时间较少。（3）环境、季节因素：春夏宜晚睡早起，秋季宜早睡早起，冬季宜早睡晚起。阳光明媚日子一般人睡眠时间短，气候恶劣天气里一般人的

20、睡眠时间长。随地区海拔增高，一般人的睡眠时间稍稍减少；随纬度增加，一 般人的 睡眠时间稍要延长。,睡眠养生保健,（4）其他影响睡眠的因素：睡眠时间的变化还与工作性质、体力消耗和生活习惯有关。“猫头鹰型”夜能力倍增，精力充沛，效率高，但昼精神欠佳。“百灵鸟型”入睡早，醒得也早，白天精力充沛，入夜疲倦。精神因素、营养条件、工作环境等有关。,2）睡眠的质量标准：（1）“久卧伤气”：过多睡眠和恋床可造成大脑皮层抑制，使大脑细胞乏氧。（2）睡眠的质量决定于睡眠深度和REM的比例，REM对改善大脑疲劳有重要作用。（3）睡眠质量标准：一般说来，睡眠质量好，则睡眠时间可以少些。入睡快。上床后515分钟进入睡眠

21、状态；睡眠深。睡中呼吸匀长，无鼾声，不易惊醒；无起夜。睡中梦少，无梦惊现象，很少起夜；起床快。早晨醒来身体轻盈，精神好；白天头脑清晰，工作效率高，不困倦。,睡眠养生保健,3）睡眠规律与子午觉：（1）养成良好的睡眠习惯，符合觉醒-睡眠节律，是提高睡眠质量的基本保障。（2）“春夏宜早起，秋冬任晏眠，晏忌日出后，早忌鸡鸣前”。（3）子午觉是古人睡眠养生法之一，即是每天于子时、午时入睡，以达颐养天年目的。子午之时，阴阳交接，极盛及衰，体内气血阴阳极不平衡，必欲静卧，以候气复。（4）夜间0点至4点，机体各器官功率降至最低；中午12点至1点，人体交感神经最疲劳时间。（5）老年人睡子午觉可降低心、脑血管病的

22、发病率，有防病保健意义。,（三）睡眠的方位与姿势1）睡眠的卧向：根据天人相应、五行相生理论。对寝卧方向提出过几种不同的主张：按四时阴阳定东西：“凡卧，春夏首宜向东，秋冬首宜向西”：认为春夏属阳，头宜朝东卧；秋冬属阴，头宜朝西卧，以合“春夏养阳，秋冬养阴”的原则。寝卧恒东向：“寝恒东首，谓顺生气而卧也”。头为诸阳之会，人体之最上方，气血升发所向，而东方震位主春，能够升发万物之气，故头向东卧，可保证清升浊降，头脑清楚。避免北首而卧：古代养生家在这一点上基本一致。认为北方属水，阴中之阴位，主冬主寒，恐北首而卧阴寒之气直伤人体元阳，损害元神之府。临床调查发现头北足南而卧的老人，其脑血栓发病率较其他卧向

23、高。国外资料表明，头北足南而卧，易诱发心肌梗塞。,睡眠养生保健,2）睡眠姿势：“立如松、坐如钟、卧如弓”（1）常人宜右侧卧：气功家口头禅叫做：“侧龙卧虎仰瘫尸”。古今医家以右侧卧为最佳卧姿。使心在胸受压最小，利于减轻心脏负荷，使心输出量增多。右侧卧时肝处于最低位，肝藏血最多，加强了对食物的消化和营养物质的代谢。右侧卧时，胃及十二指肠的出口均在下方，利于胃肠内容物的排空“如食后必欲卧，宜右侧以舒脾气”（2）孕妇宜左侧卧：俯卧可使颜面皮肤血液循环受影响，致皱纹增加。仰卧对妇女盆腔 血液循环不利，易致各种月经病。右侧卧可压迫腹部下腔静脉，影响血液回流，不利于胎儿发育和分娩。,睡眠养生保健,（四）睡眠

24、与卧具1）床铺：（1）床宜高低适度：“床低则卧起俱便”，高度以略高于就寝者膝盖，约为0.40.5m，这样的高度便于上下床。过高：易使人产生紧张感影响安眠。过低：易受潮，使寒湿、湿热之地气直中脏腑，或造成关节痹症。在过低的床铺上睡眠，往往呼吸不到新鲜空气，灰尘、二氧化碳较多，影响健康。床铺宜长于就寝者长的0.20.3m，宽于就寝者身宽达0.40.5m。（2）床宜软硬适中：标准的软硬度以木板床上铺0.1m厚的棉垫为宜。现代的弹簧钢丝床、沙发床、席梦思有弹性过大、过软的缺点，可用软床铺硬垫办法纠正。软硬适中的床可保证脊椎维持正常生理曲线，使肌肉放松，有利于恢复疲劳。而过软的床则能使脊椎周围韧带和椎关

25、节负荷增加，肌肉被动紧张，久则引起腰背疼痛。,睡眠养生保健,2）枕头：(1）枕头的基本要素：高度：“高下尺寸，令侧卧恰与肩平，即仰卧亦觉安舒”。古：“枕高肝缩，枕下肺蹇”。即是说枕过高影响肝脉疏泄，枕过低则影响肺气宣降今：高枕妨碍头部血液循环，易形成脑缺氧、打鼾和落枕。低枕使头部充血，易造成眼睑和颜面浮肿。建议：一般认为高血压、颈椎病及脊椎不正的病人不宜使用高枕；肺病、心脏病、哮喘病病人不宜使用低枕。软硬度：枕芯应选质地松软之物，制成软硬适度，稍有弹性的枕头为好。太硬：使头颈与枕接触部位压强增加，造成头部不适。太软：难以维持正常高度，头颈项部得不到一定支持而疲劳。枕头的使用：一般仰卧时，枕应放

26、在头肩之间的项部，使颈椎生理前凸得以维持，侧卧时，枕应放置于头下，使颈椎与整个脊柱保持水平位置。,睡眠养生保健,药枕的保健范围及宜忌：药枕无病防病，有病疗病，对全身系统的器官均有影响，但一般对五官科及头面疾患效果最佳。神经系统、呼吸系统、循环系统疾患效果亦好。使用药枕时应注意：枕内容物宜选辛香平和、微凉、清轻之品，以植物花、叶、茎为好，不宜使用大辛大热、大寒及浓烈毒之物，如附子、乌头、狼毒、斑蝥等。选药时慎用动血、破血之品，如麝香等，阳亢阴虚病人、孕妇及小儿禁用。对于药效强，药力猛的治疗性药枕，如治疗风湿、类风湿之药枕，不可滥用于常人保健。药枕宜定期更换枕芯，以一个月至三个月为宜，夏天宜常晒晾

27、，以防发霉变质。,睡眠养生保健,睡眠的宜忌 我国古人把睡眠经验总结为“睡眠十忌”。一忌仰卧；二忌忧虑；三忌睡前恼怒，四忌睡前进食；五忌睡卧言语；六忌睡卧对灯光；七忌睡时张口；八忌夜卧覆首；九忌卧处当风；十忌睡卧对炉火。,睡眠养生保健,（五）失眠的预防 定义：中医称为“不寐”，是指睡眠时间不足或质量差 分类：偶然性失眠与习惯性失眠。偶然失眠不能算作疾病，它是由偶然因素引起的。长期、反复的失眠称习惯性失眠（又分为继发性和原发性两种）。习惯性失眠就是病态了。失眠有多种分类方法，按现代最常见的失眠分类法可分为三种类型。（1）起始失眠：又称入睡困难型失眠。夜晚精力充沛，思维奔逸，上床后辗转难眠，毫无困意，直至后半夜才因极度疲劳而勉强入睡。此类型人占失眠绝大多数，通常是“猫头鹰型人”，以青壮年多见。（2）间断失眠：又称熟睡困难型失眠。睡眠程度不深，夜间常被惊醒，醒后久久无法再眠。此类型人通常更为焦虑痛苦，常见于体弱有慢性病及个性特殊的人。（3）终点失眠：又称睡眠早醒型失眠。早早醒来，后半夜一醒即再难入睡。白天精神状态差，常常打盹，至下午精神才好转，常见于动脉硬化病人及年迈的老人。有的老年人素来醒得很早，醒后十分精神，白无不觉疲劳，尽管少眠不属失眠范围,睡眠养生保健,