睡眠与觉醒的脑机制PPT课件.ppt

夜深了你会 2019 12 19 1 与狼共舞 2019 12 19 2 与蝠遨游 2019 12 19 3 或者你会 2019 12 19 4 请小声 嘘 2019 12 19 5 睡 觉 2019 12 19 6 你可能会这样入睡 2019 12 19 7 你也可能会这样睡着 2019 12 19 8 当然 你也可能这样 2019 12 19 9 甚至 这样你也会睡着 2019 12 19 10 这样的话 那你是否思考过 睡眠是什么呢 为什么我们需要睡眠 睡眠又有什么作用 睡眠是怎样的一个机制呢 如果缺乏睡眠 又会怎样 觉醒又是一个什么样的状态 它的机制又是什么呢 2019 12 19 11 第一节睡眠概论 睡眠的定义 1 机体对环境的反应性降低 与环境相互作用减弱的状态 很容易逆转 2 睡眠是一种在哺乳动物 鸟类和鱼类等生物中普遍存在的自然休息状态 甚至在无脊椎动物 如果蝇中也有这种现象 3 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 4 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 2019 12 19 12 人的一生大约有三分之一的时间在睡眠中度过 其中四分之一的睡眠时间处于活跃做梦的状态 人的一生 睡眠时间有多少呢 2019 12 19 13 如果长期剥夺睡眠会如何 情绪变化是最早出现的副作用 如烦躁 欣快和抑郁快速交替出现 对环境缺乏兴趣等 被剥夺睡眠者手脚有刺痛感 对疼痛更加敏感 还会发生眼睛烧灼感 眼睛刺痛 复视和幻觉 睡眠剥夺3天后 等各种视觉障碍 被剥夺睡眠者的思维紊乱 表现为回答问题时词不达意 无法表达完整的意思 对最近发生的事情健旺 最终可导致精神失常 2019 12 19 14 睡眠为何如此重要 目前 没有一种关于睡眠功能的理论被公认 但最合理的理论有两个 恢复理论和适应理论 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 但未发现支持这一理论的结果 适应理论 为了逃避麻烦 在我们最脆弱的时候躲避天敌 躲避环境中的有害情况 或者节约体能 2019 12 19 15 人类对睡眠的研究历程 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睡眠 rapideyemovementsleep 2019 12 19 16 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 2019 12 19 17 脑电图 Electroencephalogram EEG 简介 脑电图是通过精密的电子仪器 从头皮上将脑部的自发性生物电位加以放大记录而获得的图形 是通过电极记录下来的脑细胞群的自发性 节律性电活动 常规脑电图 动态脑电图监测 视频脑电图监测 2019 12 19 18 脑电波类型 delta 波 小于4Hz theta 波 4 8Hz alpha 波 8 13Hz beta 波 大于14Hz 2019 12 19 19 第二节睡眠时相和周期 睡眠时相非快速眼动睡眠 non rapideyemovementsleep 非REM睡眠 快速眼动睡眠 rapideyemovementsleep REM睡眠 2019 12 19 20 非快速眼动睡眠 non rapideyemovementsleep 非REM睡眠 肌张力下降 运动减至最小脑电波节律慢 振幅大生理特征 体温 能耗 副交感神经系统活动 心率 呼吸 泌尿 消化活动 大部分感觉输入不到达皮层很少出现梦境生长激素分泌 休闲的大脑 可动的躯体 2019 12 19 21 快速眼动睡眠 rapideyemovementsleep REM睡眠 脑的氧耗较清醒状态高 肌张力几乎丧失 身体动弹不得脑电波节律快 眼肌和内耳肌活跃心率和呼吸加速 但变得不规则躯体深部体温开始下降快速眼动 伴随做梦 活跃的大脑 瘫痪的身体 2019 12 19 22 睡眠周期 睡眠过程 脑反复循环于非REM睡眠相和REM睡眠相两种状态 两者周期性地交替进行 大约90分钟为一个周期 健康成年人睡眠时间 75 非REM睡眠时间 25 REM睡眠1期 几分钟 睡眠最浅 节律不规则 并逐渐消失 眼球缓慢转动2期 5 15分钟 睡眠较深 偶发睡眠梭形波及大幅度的K复合波 眼球几乎停止转动3期 出现大幅度的 慢速的 节律 眼和躯体停止运动4期 睡眠最深 出现大幅度的小于或等于2Hz的 节律 20 40分钟 非REM睡眠相 2019 12 19 23 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 2019 12 19 24 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 2019 12 19 25 第三节睡眠与觉醒的机制 睡眠与觉醒是中枢特定结构主动活动的结果大脑皮层的活动状态实际上是由脑深部的少数神经元群控制的 这些神经元就像开关与调谐器 调控着大脑皮层的兴奋性 调控着感觉信息流向大脑皮层的传输 大脑皮层 神经元群 感觉信息 2019 12 19 26 虽然现有的研究对这些调制系统的工作原理还不完全了解 但可归纳出几条基本原则 1 弥散性调制系统对睡眠和觉醒起最关键的控制作用 2 脑干NE和5 HT能神经元在觉醒期间放电 维持觉醒状态 而Ach能神经元活动则维持快速眼动睡眠 3 弥散性调制系统控制丘脑的节律活动 丘脑又反过来控制着皮层的脑电节律 丘脑缓慢的 与睡眠相关的节律阻断感觉信息输入大脑皮层 4 睡眠还涉及下行调制系统的活动 如在做梦时 脑通过下行调制系统有效的抑制运动神经元 2019 12 19 27 弥散性调制系统 diffusemodulatorysystem 弥散性调制系统 diffusemodulatorysystem 存在于中枢神经系统内 由一些相关但释放不同递质的细胞群组成 这些细胞群都能通过它们广泛的轴突分支投射 来扩大它们的空间联系 并通过促代谢型的突触后受体来延长它们的作用 弥散性调制系统的神经细胞通常不传输具体的感觉信息 而是行使调节功能 调制着大量的突触后神经元 比如大脑皮层 丘脑和脊髓 的兴奋性和同步化活动等 2019 12 19 28 一 上行网状激活系统与觉醒 20世纪40年代至50年代 意大利神经生理学家Moruzzi及同事开始研究脑干对觉醒的控制他们发现 损毁动物脑干网状结构导致类似于非REM睡眠的状态 反之 电刺激脑干网状结构可使皮层从非REM睡眠的慢速 节律性脑电活动转变为更警觉 更唤醒状态 其脑电图与觉醒相似 提示了这一部位的神经元活动是保持觉醒所必须的Moruzzi将这个刺激区称为 上行网状激活系统 2019 12 19 29 2019 12 19 30 20世纪60年代以后 研究者采用脑横断法进行的一系列实验表明 脑干在睡眠与觉醒的调节中有重要作用 1 脑干后端横切脑 动物保持正常的觉醒与睡眠状态 2 脑干中部横切脑 动物几乎都处于觉醒状态 提示脑干网状结构后部控制睡眠 3 脑干以上横切脑后 动物处于永久睡眠状态 提示脑干网状结构前部控制觉醒 2019 12 19 31 2019 12 19 32 一些脑区的神经元在觉醒状态时放电频率增高 其中包括蓝斑 NE神经元 中缝核群 5 HT能神经元 基底前脑 Ach能神经元 这些区域的神经元直接与丘脑 大脑皮层及其他脑区形成突触联系 它们释放递质所导致的总效应是使靶区神经元去极化 兴奋性增高 并抑制节律性的放电 这种效应在丘脑感觉中继神经元表现得尤为明显 2019 12 19 33 二 入睡与非快速眼动睡眠 入睡过程包含一系列进行性的脑活动改变 然后进入非REM睡眠状态非REM睡眠是如何被启动的 现在还不清楚 但大多数弥散调制性系统的神经元 如蓝斑 中缝核群以及基底前脑的神经元 放电频率普遍降低 尽管基底前脑大部分区域似乎参与维持觉醒和唤醒 但有一组神经元在非REM睡眠期间放电频率增高 而在觉醒状态时沉寂 2019 12 19 34 非REM睡眠早期的脑电活动有睡眠梭形波 由丘脑神经元的固有节律产生 随着非REM睡眠的进展 梭形脑电波消失 代之为缓慢的 节律 小于4Hz 节律也是丘脑神经元活动产生的 梭形波或 节律期间神经元活动的同步化是由于丘脑内部及丘脑与皮层之间的交互神经网络的活动导致的 由于丘脑和大脑皮层之间存在强的双向兴奋性联系 丘脑或大脑皮层任何一方的节律性活动都会显著的影响另一方 2019 12 19 35 三 快速眼动睡眠 大脑皮层在REM睡眠期间的活跃程度至少不低于在觉醒时 如视皮层神经元 运动皮层神经元REM睡眠期间复杂的梦需要大脑皮层的活动 而大脑皮层并非REM睡眠所必须REM睡眠的神经控制来自脑干深部 特别是位于脑桥的弥散性调制系统上位脑干的两大系统 蓝斑的NE能系统和中缝核群的5 HT能系统 随着REM睡眠 这两大系统的放电活动几乎降到零 2019 12 19 36 然而 脑桥Ach能系统的神经元放电频率则急剧上升表明 Ach能系统神经元的活动触发REM睡眠Ach 蓝斑的NE能神经元和中缝核群的5 HT能神经元REM睡眠的开始与终止 2019 12 19 37 丘脑脑 脑干 大脑皮层 固有节律 上行网状激活系统 弥散性调制系统神经元NE 5 HT 脑干 Ach 基底前脑 下行调制系统 2019 12 19 38 2019 12 19 39 四 促睡因子 患有流感后 你最想做的事情是什么 瞌睡 提示机体对感染的免疫反应和睡眠调控之间可能有直接联系 2019 12 19 40 在睡眠剥夺的动物上 已经鉴定出多种促睡物质 大多数与机体的免疫系统间有相互作用 2019 12 19 41 胞壁酰二肽20世纪70年代 哈弗大学生理学家Pappenheimer在睡眠剥夺的山羊的脑脊液中鉴定出一种能异化非REM睡眠的物质由细菌的细胞壁生成 有致热效应 激活血液中的免疫细胞白介素 1多肽 在脑内由胶质细胞和巨噬细胞合成 可激活免疫系统 2019 12 19 42 促睡物质的作用机理尚不清楚 但它们不太可能是控制睡眠的一线物质 原因是 它们在正常瞌睡 而非睡眠剥夺 的动物脑中并未达到有效浓度 另外 它们倾向于缩短REM睡眠的时间 因而其促睡作用具有相当的选择性 但无论如何 促睡与免疫激活之间的这种联系可能意味着睡眠有助于抵御感染 2019 12 19 43 第四节 快速眼动睡眠和梦 梦是什么 我们又如何解读梦 目前尚无一致的认识 这是由于我们无法直接观察他人的梦 即使是做梦者本人也只有在醒后才能回忆自己所做的梦 而此时梦的内容可能被遗忘或歪曲 梦多数发生在REM睡眠期间 对梦的解释极大地依赖于对REM睡眠而非梦本身的研究 因为REM睡眠可以被客观地测量 2019 12 19 44 我们非做梦不可吗 不知道 但是 机体似乎非常渴求REM睡眠 每当受试者进入REM睡眠状态时将其唤醒 就可以特异性地剥夺REM睡眠受试者在1 2分钟后再次入睡时 必定先进入非REM睡眠状态 这样 受试者整夜的睡眠都处在比较纯粹的非REM睡眠状态 Dement首先发现 经过数天的这种处理后 受试者试图进入REM睡眠状态的次数大大增大 当最终被允许不受干扰地睡眠时 他们的REM睡眠时程延迟 与被剥夺的REM的时程成比例 2019 12 19 45 大多数研究并未发现REM睡眠剥夺会导致日间任何心理上的障碍 需要强调的是 不能讲REM睡眠剥夺理解为梦剥夺 因为在REM睡眠被剥夺的情况下 梦仍可能出现于睡眠初期或非REM睡眠期 2019 12 19 46 弗洛伊德对梦的解释梦是对伪装起来的愿望的一种释放 是表达性或攻击幻想的一种无意识方式 而这些幻想在觉醒时是被禁止的 哈弗大学Hobson和McCarly对梦的解释 激活 合成 假说明确反对弗洛伊德学派对梦的心理学解释认为 梦或梦的某些奇异的特征代表大脑皮层的记忆或联系的形成过程 这些记忆或联系是在REM睡眠期间脑桥神经元随机放电所激活的 脑桥神经元通过丘脑激活大脑皮层多个区域 诱发出熟悉的形象或情感 而大脑皮层则试图将破碎的 无联系的细节合成为一个合理的整体 2019 12 19 47 对于 激活 合成 假说 有支持的依据 也有反对的依据 激活 合成 假说解释了梦的怪异性和梦与REM睡眠的相关性 然而 尚不能解释脑桥随机放电活动如何触发许多梦所包含的复杂而流畅的故事情节以及那些反复出现的相同梦境 2019 12 19 48 许多研究工作提示 REM睡眠 可能还有梦的本身 在记忆形成中扮演重要的角色 有研究提示 REM睡眠通过某种途径有助于记忆的整合或巩固 剥夺人或大鼠REM睡眠会损伤其对多种任务的学习能力 有证据表明 经历高强度的学习后 REM睡眠时程随之增加 2019 12 19 49 第五节睡眠障碍 睡眠障碍 sleepdisorder 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 2019 12 19 50 分类 2019 12 19 51 诊断标准 2019 12 19 52 影响因素 2019 12 19 53 发作性睡眠 narcolepsy 是指不可抗拒的突然发生的睡眠 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 2019 12 19 54 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 2019 12 19 55 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 2019 12 19 56 分类 2019 12 19 57 其他类型睡眠障碍 2019 12 19 58 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 2019 12 19 59 睡眠剥夺 sleepdeprivation 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 2019 12 19 60 梦游症 sleepwalking 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 2019 12 19 61 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 2019 12 19 62 睡惊 nightterrors 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1 2分钟 发作后又复入睡 晨醒后对发作不能回忆 睡眠开始15 30分钟内出现 属于非REM期 是一种 觉醒障碍 2019 12 19 63 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 2019 12 19 64 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 2019 12 19 65 第六节中医的睡眠养生 阴气盛则寐 阳气盛则寤 按照 黄帝内经 睡眠理论 夜半子时为阴阳大会 水火交泰之际 称为 合阴 是一天中阴气最重的时候 阴主静 所以夜半应长眠 就如同植物吸收阳光的能量 夜里生长 所以夜晚在农村的庄稼地里可听到拔节的声音 人类和植物同属于生物 细胞分裂的时间段大致相同 错过夜里睡觉的良辰 细胞的新生远赶不上消亡 人就会过早的衰老或患病 人要顺其自然 就应跟着太阳走 即天醒我醒 天睡我睡 2019 12 19 66 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 一 睡眠的时间和质量 2019 12 19 67 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 2019 12 19 68 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5 15分钟进入睡眠状态 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 2019 12 19 69 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 脑血管病的发病率 有防病保健意义 2019 12 19 70 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高 国外资料表明 头北足南而卧 易诱发心肌梗塞 二 睡眠的方位与姿势 2019 12 19 71 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 2019 12 19 72 一 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 4 0 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