生理心理学第八章3_睡眠与觉醒

1、,一、睡眠类型与睡眠周期 二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究 三、经典睡眠理论 四、对睡眠机制的现代认识 五、睡眠周期与生物节律,第八章（下） 睡眠与觉醒的脑机制,漫谈睡眠,睡眠和梦是神秘的。 睡眠是文学、艺术、哲学和科学所偏爱的主题。 睡眠是一个有力的控制者。 如何对睡眠进行研究？我们要睡多长时间？ 睡着的时候我们会做什么？睡眠具有怎样的规律（类型、周期、生理、理论）？ 关于睡眠障碍我们了解了什么？ 没有充足的睡眠会怎样？睡眠的功能是什么？,睡眠的定义,睡眠是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。 昏迷和全身麻醉不能被轻易逆转，因此不属于睡眠。,如何对睡

2、眠进行研究？,重点： 睡眠的脑中枢 （脑干网状结构在睡眠和觉醒中的作用） 睡眠的神经化学机制,了解： 睡眠类型 睡眠周期 睡眠的功能,学习目标,不同睡眠阶段的EEG节律,低振幅，频率快慢混合，以4-7次s的波为主。,低振幅，在波的背景上出现13-16次秒的睡眠纺锤波，和一些复合波（意外声音）。,高振幅、在波背景上出现20-50的0.5-3次秒波,50以上为高幅波,一、睡眠类型与睡眠周期,（一）睡眠的类型：,异相睡眠 (Paradoxical sleep),脑电活动的变化与行为变化相平行。 脑电波呈现同步化慢波的时相 。,脑电活动的变化与行为变化相分离。 脑电波呈现去同步化快波的时相 。,慢波睡

3、眠 (Slow wave sleep，SWS),快波睡眠 (Fast wave sleep，FWS) 快速眼动睡眠 (Rapid eye movement sleep，REM),慢波睡眠的特点：,一个可活动的躯体中的空闲的脑（Willian Dement）。,慢波睡眠的特点：,快速眼动睡眠的特点：,一个瘫痪的躯体中的活跃而又充满幻觉的脑。,成人需要多长时间睡眠？,差异很大，510h，平均7.5小时 68%青年人睡眠时间在6.58.5之间 你所合适的睡眠时间是多少呢？ 衡量指标：醒来时的状态,长,（二）成人的睡眠觉醒周期：,（二）成人的睡眠觉醒周期：,（二）成人的睡眠觉醒周期：,夜间睡眠8h的过

4、程是： 开始为睡眠的潜伏期，接着进入SWS状态，迅速由第1期依次进入第4期并持续一段时间。在入睡后的6090 min内出现第一次REM睡眠； 之后，进入下一个SWS睡眠，从而形成了SWSREM睡眠循环周期。 以后，平均每90min左右出现一次REM睡眠，每次REM睡眠的时间依次递增。 整晚共有4个SWS-REM周期，每个周期持续时间将近2 h。 夜晚睡眠的时间分配是： 5为慢波1期， 50为慢波2期，10为慢波3期，10为慢波4期，25为快波睡眠。 决定睡眠质量的是： 在于慢波睡眠4期和快波睡眠所占总睡眠时间的比例。 因此，剥夺睡眠后，恢复睡眠必须增加SWS 4期睡眠和REM睡眠来作为“补偿”

5、。,（三）常见睡眠障碍,慢波睡眠的常见障碍 （出现于幼儿慢波睡眠第四期）： 夜尿症(Nocturnal enuresis) 梦游症(Somnabulism) 夜惊症(Nightterrors),异相睡眠中的常见障碍： 嗜睡症(Narcolepsy) 猝倒(Cataplexy) 入眠前幻觉(Hypnagogic hallucination) 快速眼动睡眠行为障碍,慢波睡眠睡眠中的常见障碍：,夜尿症 病儿常在睡眠的慢波4期尿床。,夜惊症 病儿在睡眠的慢波4期出现惊叫、颤抖、手足快速运动等极度恐怖表现，事后对这种体验不能回忆。,梦游症 病儿在睡眠的慢波4期中,从床上起来进行一些刻板动作，事后又回床继

6、续睡眠，次日不能回忆出夜间的异常行为.,治疗,夜尿症一般用训练方法来治疗 设置一个特殊的电路电铃，检测到几滴尿液时就响铃 梦游症和夜惊症 一般儿童长大后就痊愈了 最好的治疗方法就是不采取任何治疗,异相睡眠中的常见障碍,嗜睡症： 又称发作性睡病，主要症状是在不应睡眠的工作时间内，突然不可控制地陷入睡眠状态，特别是在单调或枯燥的环境中更容易发作。 每次发作性睡眠持续25分钟，醒来后觉得精神很好。,异相睡眠中的常见障碍,猝倒： 发作时全身肌肉张力突然消失，病人摔倒好像是从清醒状态突然进入异相睡眠阶段，持续几秒钟至几分钟。 猝倒不同于发作性睡病，一般不会自发地发作。情绪波动是最常见的诱发因素，生气、大

7、笑或紧张地完成某一动作，如试图抓住从身边飞过的物体等均可引起猝倒。,入眠前幻觉： 在躺在床上刚入睡或早上即将醒来时，突然陷入异相睡眠状态，体验到可怕的情景却呼叫不得也动不得因为肌肉张力完全消失。别人呼叫他的名字或轻轻拉动他的身体，可使之立即摆脱此种幻觉状态。恢复正常后还能描述幻觉内容与内心体验。,异相睡眠中的常见障碍,从清醒期越过慢波睡眠阶段突然陷入异相睡眠状态。是异相睡眠脑机制的障碍。,病因,遗传障碍，受未知环境因素影响（Mignot,1998）。,实验方案：让数只不同品种的狗患上嗜睡症 Lin等人（1999）发现，犬类嗜睡症是由一种基因突变引起的。近期研究发现，这种基因的产物是一种感受器，

8、负责接受一种叫做下丘泌素的缩氨酸神经递质。 Chemelli等人（1999）依据这种基因培育老鼠，发现这样的老鼠的确表现出嗜睡症。直接从觉醒状态进入REM睡眠，它们在觉醒时也会出现猝倒现象。,Hara等人（2001）培育出一代遗传基因突变的老鼠。这种突变会让下丘泌素神经元最终消亡。老鼠在生命后期表现出嗜睡症状。,下球泌素神经系统的变异似乎是人类嗜睡症的原因（Nishimo 等人，2000）。 嗜睡症是一种遗传障碍，这种障碍刺激免疫系统侵袭和损坏下丘泌素能神经元，但在青春期时免疫系统才侵袭这些神经元，嗜睡症状才开始。,治疗,药物治疗 发作性睡眠 哌甲酯类利他林和儿茶酚胺激动剂类兴奋剂控制 猝倒、

9、入眠前幻觉 可用抗镇静剂药物减轻,快速眼动睡眠行为障碍,REM睡眠中不能处于瘫痪状态。 可能是一种与遗传相关的神经退行性障碍,二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究,我们为什么要睡眠？ 哺乳动物、鸟类、爬行动物 睡眠时间差异巨大：蝙蝠（18h）,马（3h）,长颈鹿（3h）,海豚(8h) 睡眠与脑 睡眠与生存,二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究,睡眠的功能： 1、睡眠的保护性作用 (1)适应生存的需要 (2)消除疲劳、保存能量 2、正常情绪状态维持 3、睡眠对记忆的影响 4、睡眠对激素分泌和脑的发育方面的作用,睡眠剥夺的实验研究,三、经典睡眠理论,（一） 巴甫洛夫的睡眠理论 （二） 脑干网状结构的重

10、要作用,（一） 巴甫洛夫的睡眠理论,1、睡眠的本质是大脑皮层起源的广泛扩散的内抑制； 2、这种抑制在皮层中和向皮层下脑结构扩散过程中存在一定的时相，构成从觉醒到完全睡眠的过渡； 3、梦是由于内外环境因素的影响，在普遍抑制背景上大脑皮层细胞群局部的兴奋活动。,（二） 脑干网状结构的重要作用,网状结构：位于脑干中央区的一个大的神经组织网络结构，从延髓至中脑 在睡眠、觉醒、注意、运动及各种重要的反应起作用,2020/7/21,33,三个著名的动物模型： 去大脑皮层标本 (间脑动物标本) 孤立脑标本 (脑干动物标本) 孤立头标本 (脊髓动物标本),（二） 脑干网状结构的重要作用,证据1：1937年，著

11、名生理学家布瑞莫(Bremer) 孤立脑(Isolated brain)标本：在中脑四叠体的上丘和下丘之间横断猫脑，此后猫陷入永久睡眠状态； 孤立头(Isolated head contents)标本：在脊髓和延脑之间横断猫脑，则猫保持正常的睡眠与觉醒周期。 证明：在延脑至中脑的脑干中，存在着调节睡眠与觉醒的脑中枢。,（二） 脑干网状结构的重要作用,把脑干上部的网状结构称为上行网状激活系统(Ascending reticular activeitingsystem)。,证据2： 1949年，意大利，著名电生理学家马鲁吉和马贡(Moruzzi and Magoun) ：损伤脑干中线结构可以引起一

12、种与慢波睡眠相似的状态。相反，电刺激脑干网状结构中的中脑被盖中线区，可以引起大脑皮层从慢波睡眠转为警觉和唤醒状态。 此后大量实验表明，无论各种外部刺激还是感觉通路的电刺激，均沿传入通路的侧枝引起脑干网状结构的兴奋，再引起大脑皮层广泛区域的觉醒反应。,证据3：电生理研究证明脑干上行网状激活系统的神经元单位活动可受多种刺激的影响，提高其发放频率。 行为的觉醒水平、脑电图觉醒反应与脑干网状上行激活系统存在确定的一致关系。,证明脑干网状结构在睡眠与觉醒的机制中具有重要作用。 迄今仍将脑干上部的网状上行激活系统看成是维持觉醒的重要脑结构。,证据4：20世纪50年代末，脑干中间横断脑（桥脑中部横断），动物

13、7090%时间处于觉醒状态； 说明：桥脑中部以下的脑干网状结构对睡眠具有重要作用。,永久性睡眠,7090%时间处于觉醒状态,正常的睡眠与觉醒周期,脑干上部的网状上行激活系统对维持觉醒状态起重要作用。 桥脑下部的网状结构对睡眠起重要作用。 脑干上部与下部的网状结构相互作用维持正常的睡眠和觉醒周期。,控制网状结构系统的中枢是什么?在脑的什么部位?,慢波睡眠：其中枢在缝际系统中，位置在脑干中线的一些神经细胞集合的中缝核（nuclei of rapbe)； 快波睡眠：其脑区域是脑桥背部的蓝斑(blue macula)。,四、对睡眠机制的现代认识,睡眠的脑化学机制： 1、慢波睡眠有关的化学物质 单胺类物

14、质：5-HT 肽类：睡眠肽 大分子蛋白质：-氨基丁酸的受体蛋白质 2、快波睡眠有关的化学物质 去甲肾上腺素（NE） 乙酰胆碱,中缝核区域的细胞主要产生5HT这种神经递质。 电损毁中缝核前部之后，动物出现不眠状态，慢波睡眠明显减少。,蓝斑区域的细胞含有NE，在导致快波睡眠中起重要作用。 在破坏猫的脑桥背部蓝斑区域的中和后部神经细胞时，能消除快波睡眠。,小结：睡眠的脑化学机制,人类的睡眠可以分为两种类型：慢波睡眠和快波睡眠。 导致慢波睡眠的中枢在中缝核，而与快波睡眠有直接关系的部位是蓝斑。这两个区域对于睡眠与觉醒的调节是通过不同的神经递质来实现的。 中缝核区域的细胞主要产生成5-羟色胺（5-HT）

15、这种神经递质，它在慢波睡眠中具有重要作用。蓝斑区域的细胞含有去甲肾上腺素（NE），它在导致快波睡眠中起重要作用。,五、睡眠周期与生物节律,生理性昼夜节律：是一些由地球自转引起的光照和黑暗的日循环。机体的多数生理和生化过程随着日节律的变化而起伏。,五、睡眠周期与生物节律,下丘脑的视交叉上核（Suprachiasmatic necleus ，SCN）：一种脑时钟 体积不超过0.3mm3，神经元是全脑最小的。位于大脑中线的两侧，紧挨着第三脑室。 作为多种生物节律调节的重要中枢，影响着睡眠与觉醒周期，主要作用于觉醒和慢波睡眠间的节律关系。,实验支持,电刺激SCN可以引起预期的生理性昼夜节律的改变。 双侧切除SCN可以消除躯体活动、睡眠和觉醒、进食和饮水的生理性昼夜节律。 给仓鼠移植一个新的SCN可以在24周内恢复节律。如果没有SCN，脑的内在节律就永远不能恢复。,视交叉上核的机制,SCN神经元是如何保持其时间信息的呢？ 研究发现：每个SCN细胞都是一个微小的时钟。 分离实验： 把神经元从大鼠的SCN中分离出来，使其单独地在组织培养皿中生长。 结果发现：这些细胞的动作电位发放频率、葡萄糖利用、加压素生成和蛋白质合成仍按大约24h的节律变化，就像它们在完整的脑中一样。哺乳动物的其他神经元被分离后没有节律。,1. 当人们闭目养神,内心十分平静时，记录到的脑电图多以_次/秒的节律变化为