脑的节律、性与脑

脑的节律,张兴梅,南方医科大学 神经生物学教研室,主要内容,脑电图-记录脑节律的经典方法，研究睡眠的必要手段睡眠-睡眠和觉醒时最明显的节律行为生理性昼夜节律-几乎所有的生理功能都随日夜交替而发生相应变化,冬眠迁徙呼吸节律行走步伐睡眠周期大脑皮层电节律,大脑控制的生物节律,脑电图(electroencephalogram, EEG),组成：电极、放大器、记录装置；A，耳廓；C，中心；Cz，颅顶；F，额部；Fp，额极；O，枕部；P，顶部；T，颞部,由锥体细胞突触产生的微小电场,单个皮层神经元对脑电的贡献是微不足道的。,同步性活动所产生的巨大的EEG信号,EEG信号的振幅主要取决于电极下面神经元活动的同步性。,EEG节律,高频低幅：警觉和觉醒、做梦低频高幅：无梦状态下的睡眠和病理的昏迷,不同节律的产生原因不同,同步化节律的产生,起步器引导（如：丘脑）,相互兴奋或抑制,脑节律的功能,假说一：脑把皮层与感觉输入分离的一种方法，如睡眠。假说二：协调神经系统不同区域之间的活动，如抓篮球。,癫痫(epilepsy),病因不明，包括肿瘤、外伤、代谢障碍、感染和血管性疾病。7%-10%的人至少有过一次发作,反复出现的发作称为癫痫。,癫痫是由多种原因引起的慢性脑功能障碍临床综合征，是大脑神经细胞群反复超同步放电所引起的发作性、突然性、反复性、短暂性脑神经系统功能紊乱。,泛化发作(generalized seizure)；部分发作(partial seizure),可能的发作原因,睡眠,机体对环境的反应性降低，以及与环境的相互作用减弱的一种可以被轻易逆转的状态。,1） 人的一生中1/3时间在睡眠中度过，而其中1/4还处于做梦状态；2） 昏迷和全身麻醉不能被轻易逆转，因此不属于睡眠。,脑的功能状态,觉醒：上行性网状激活系统 睡眠 快速动眼睡眠(rapid eye movement sleep, REM)或 异相睡眠 “一个瘫痪的躯体中的活跃而又充满幻觉的脑”非快速动眼睡眠(non-REM sleep) 或 慢波睡眠(slow wave sleep, SWS) “一个可活动的躯体中的空闲的脑”,脑的三种功能状态的特点(重点）,睡眠循环,非REM睡眠：75% REM睡眠：25% 90min/循环,一夜睡眠的各个阶段及EEG节律,睡眠的功能,我们需要睡多久？,我们为什么要睡眠？,醒来时的状态是衡量睡眠质量的最佳指标。,睡眠促进记忆吗？,恢复理论和适应理论 海豚的睡眠，睡眠剥夺,“睡眠-学习法” 毫无根据。,梦,弗洛伊德：性和攻击幻想的无意识表达方式 Hobson： “激活-合成”理论,睡眠中的行走、讲话和尖叫,梦游症：11岁左右最多见，40%的人曾出现，非REM 睡眠第4期，不易被唤醒，清醒后遗忘。说梦话：杂乱无章的、毫无意义的。睡眠恐怖(夜惊）：5-7岁最为常见，年龄增长而消失， 与梦魇不同。,发作性睡病（narcolepsy）,一种奇怪的难于控制的睡眠和觉醒障碍，发病率1/1000-2000，有遗传因素,可能与orexin受体，胆碱能和儿茶酚胺能系统有关。可出现下列部分或全部症状：猝倒：突然出现的肌肉瘫痪现象，但意识并不丧失。睡眠性麻痹：出现于睡眠和觉醒的过渡阶段，“鬼压床”。睡眠性幻觉：是一些生动的且常常令人恐惧的梦境，可在睡眠开始时紧接着睡眠性麻痹出现。这种梦有时可与入睡前刚刚发生的真实事件流畅地连接起来。,睡眠的神经机制,觉醒与上行性网状激活系统入睡和非REM睡眠REM睡眠的机制促睡眠因子,觉醒,慢波睡眠,快波睡眠,脑干网状上行激活系统蓝斑核小细胞产生NE,视交叉上核 松果体 褪黑激素 中缝核 5-HT 慢波睡眠GABA受体, 睡眠肽 慢波睡眠,快波睡眠的开启、脑电的去同步眼动、 PGO波和肌张力消失（桥脑和延脑网状大细胞，外侧膝状体神经元和蓝斑核内或周边的Ach神经元）快波睡眠关闭（蓝斑核小细胞NE神经元）,生理性昼夜节律(circadian rhythm),生物钟环境钟：环境中各种提示时间的线索（光明和黑暗，以及温度和湿度的变化，食物和水的供应等）自由运行节律：完全剥夺环境钟后的节律。小鼠23h，仓鼠24h，人24.5-25.5h。,人睡眠和觉醒的生理性昼夜节律,视交叉上核(SCN)：一种脑时钟,SCN神经元的节律,对光感受，但不依赖视锥、视杆细胞，可能依赖crytochrome蛋白。SCN自身产生的节律不依赖于动作电位 “动作电位只是钟表的指针而不是钟表的发条”,性与脑,主要内容,性和性别性的激素控制性相关行为的神经基础雄性和雌性的脑为何及有何不同性的取向,一、性和性别,如何来判断性别：,外表？行为？解剖？心理？遗传？,1. 人的染色体,Sex-determining Region of the Y chromosome,SRY,2. 有性生殖3. 性别的发育和分化,SRY 基因诱导的性器官发育,二、性的激素控制,主要的雄性和雌性激素 雄激素（如：睾酮）；雌激素（如：雌二醇）垂体和下丘脑对类固醇性激素的控制 促性腺激素：黄体生成素（LH）、 卵泡雌激素（FSH）促性腺激素释放激素（GnRH）-下丘脑分泌 激素周期和对脑的反馈,胆固醇,孕激素,睾酮,雌二醇,性激素的合成和调控,三、性相关行为的神经基础,Ferid Murad,Viagra,哺乳动物的交配策略,雄性和雌性在生殖生物学中的差异： 雌性选择力大，付出多。 雄性需要竞争，需要考虑留下还是离开。,多配偶：一雄多雌 一雌多雄 单配偶：一雄一雌 （3%的哺乳动物）,择偶标准：基因好，生存几率大。,生殖行为的神经化学,草原田鼠,高山田鼠,生殖行为的神经化学,高山田鼠,草原田鼠,催产素受体,加压素受体,四、雄性和雌性脑的差异,性别二态性：由于性别不同而造成的差异。,脑的结构、性格、行为、认知等等都存在性别二态性。,中枢神经系统的性别二态性,雄性,雌性,SDNSexually dimorphic nucleus,类固醇激素对神经元直接和间接的影响,雌二醇,Songbirds,HVC,雄激素与鸟的鸣叫,雄性和雌性脑的差异,认知的性别二态性,女性：女婴爱看人脸。善于理解、词语、写作等，更富爱心。男性：男婴爱看其它事物。善于空间