觉醒和睡眠的基本机制

睡眠生理睡眠生理觉醒和睡眠的基本机制觉醒和睡眠的基本机制觉醒和睡眠的基本机制觉醒和睡眠的基本机制觉醒的基本机制觉醒的基本机制 觉醒状态的维持觉醒状态的维持 与觉醒有关的中枢神经递质与觉醒有关的中枢神经递质睡眠的基本机制睡眠的基本机制 对对睡眠的认识阶段睡眠的认识阶段 与与睡眠睡眠有关的中枢神经递质有关的中枢神经递质 睡眠期中枢对运动神经元的调控睡眠期中枢对运动神经元的调控1.1.药物对药物对REMREM期运动神经元的影响期运动神经元的影响一、觉醒的基本机制一、觉醒的基本机制脑电觉醒状态脑电觉醒状态：EEGEEG由睡眠时的高振幅慢波由睡眠时的高振幅慢波 变为觉醒时低振幅快波。变为觉醒时低振幅快波。行为觉醒状态行为觉醒状态：出现觉醒时的各种行为表现，：出现觉醒时的各种行为表现，如对新异刺激出现的探究反如对新异刺激出现的探究反 应，对刺激的反应普遍增强。应，对刺激的反应普遍增强。(一一)觉醒状态的维持觉醒状态的维持 靠脑干网状结构上行激活系统的活动来靠脑干网状结构上行激活系统的活动来 维持。维持。特定感觉区特定感觉区 点对点投射点对点投射 丘脑丘脑感觉接替核感觉接替核 脑干脑干 脊髓后角脊髓后角 脊神经节脊神经节 感受器感受器功能功能 引起特定感觉引起特定感觉 维持与改变皮层的兴奋狀态维持与改变皮层的兴奋狀态侧支侧支 脑干网狀结构脑干网狀结构（多次换元）（多次换元）丘脑丘脑髓板内核群髓板内核群 弥散地投射弥散地投射 皮层的广泛区域皮层的广泛区域 （二）（二）与觉醒有关的中枢神经递质与觉醒有关的中枢神经递质乙酰胆碱（乙酰胆碱（ACACh h）：脑内注入胆碱类药物，动）：脑内注入胆碱类药物，动物出现物出现低振幅快波的觉醒脑电状态，抗低振幅快波的觉醒脑电状态，抗胆碱类胆碱类药物，则出现药物，则出现高振幅慢波的睡眠脑电状态。高振幅慢波的睡眠脑电状态。清醒动物注射阿托品后，清醒动物注射阿托品后，脑电觉醒被阻断，脑电觉醒被阻断，但行为上仍处于觉醒状态，并不出现睡眠。说但行为上仍处于觉醒状态，并不出现睡眠。说明明脑电觉醒和行为觉醒状态的维持可能分别有脑电觉醒和行为觉醒状态的维持可能分别有不同的发生机制不同的发生机制。多巴胺（多巴胺（DADA）：）：19701970年年JonesJones动物实验表明，动物实验表明，破坏中脑黑质的破坏中脑黑质的DADA系统后，动物表现为行为不系统后，动物表现为行为不觉醒，脑电觉醒。觉醒，脑电觉醒。行为觉醒状态的维持与行为觉醒状态的维持与中脑中脑黑质黑质-纹状体的纹状体的DADA系统功能的关。系统功能的关。黑质黑质纹状体帕金森症患者，特别是老年患者整天处于困倦状态震颤麻痹震颤麻痹(Parkinson(Parkinson病病)舞蹈病舞蹈病亨廷顿亨廷顿()去甲基肾上腺素（NE）：1970年Petijean电刺激中脑蓝斑中脑蓝斑核核头部或背侧NE系统上行纤维，引起脑电觉醒。破坏该部位后，动物脑电的快波明显减少，出现类似睡眠样的同步化慢波，但行为上可以行走，不表现为睡眠。可唤醒，刺激停止，脑电觉醒也停止。脑干网状结构上行系统的ACh起持续作用，中脑蓝斑的NE系统起暂时的作用，即时相性作用。中脑蓝斑中脑蓝斑NENE系统、系统、脑干网状结构上行系统和皮质内的上行系统和皮质内的ACACh系统与系统与脑电觉醒的维持有关，行为觉醒状态的维持与脑电觉醒的维持有关，行为觉醒状态的维持与中脑中脑黑质黑质-纹状体的纹状体的DADA系统功能的关。系统功能的关。OrexinOrexin二、二、睡眠的基本机制睡眠的基本机制（一）对（一）对睡眠的认识阶段睡眠的认识阶段最初法国学者认为：睡眠是由于身体内部的需要，最初法国学者认为：睡眠是由于身体内部的需要，使感觉活动和运动性活动暂时停止，给予适当刺使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。激就能使其立即觉醒的状态。当人们认识了脑电活动后，就认为：睡眠是由于当人们认识了脑电活动后，就认为：睡眠是由于脑的功能活动而引起的动物生理性活动低下，给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。予适当刺激可使之达到完全清醒的状态。近些年的现代医学研究大致认为：睡眠是一种主近些年的现代医学研究大致认为：睡眠是一种主动过程，睡眠是恢复精力所必须的休息，有专门动过程，睡眠是恢复精力所必须的休息，有专门的中枢管理睡眠与觉醒，睡时人脑只是换了一个的中枢管理睡眠与觉醒，睡时人脑只是换了一个工作方式，使能量得到贮存，有利于精神和体力工作方式，使能量得到贮存，有利于精神和体力的恢复；而适当的睡眠是最好的休息，既是维护的恢复；而适当的睡眠是最好的休息，既是维护健康和体力的基础，也是取得高度生产能力的保健康和体力的基础，也是取得高度生产能力的保证。证。两种观点：两种观点：（1）睡眠是一种扩散的抑制过程而睡眠是一种扩散的抑制过程而不是某个特定的中枢神经结构的功能，不是某个特定的中枢神经结构的功能，这是巴甫洛夫学派的传统观点。这是巴甫洛夫学派的传统观点。根据条件反射实验的观察，巴甫根据条件反射实验的观察，巴甫洛夫认为睡眠是一种广泛地扩散的抑洛夫认为睡眠是一种广泛地扩散的抑制过程。当抑制过程占领全部大脑皮制过程。当抑制过程占领全部大脑皮层并扩散至皮层下中枢时，即出现完层并扩散至皮层下中枢时，即出现完全的睡眠。全的睡眠。(2)睡眠与中枢神经系统内某些特定结睡眠与中枢神经系统内某些特定结构有关，此派主张在中枢神经系统中存构有关，此派主张在中枢神经系统中存在有关睡眠的中枢。在有关睡眠的中枢。实验结果表明，刺激动物实验结果表明，刺激动物丘脑或脑丘脑或脑干一些结构可诱发睡眠干一些结构可诱发睡眠。在。在延脑和脑桥延脑和脑桥网状结构内存在网状结构内存在上行抑制系统上行抑制系统，其活动，其活动可对抗上行激活系统的作用，从而引起可对抗上行激活系统的作用，从而引起睡眠。此系统一方面接受来自躯体和内睡眠。此系统一方面接受来自躯体和内脏感觉的上行冲动而诱发睡眠，另一方脏感觉的上行冲动而诱发睡眠，另一方面又接受前脑的面又接受前脑的梨状区、扣带回和视前梨状区、扣带回和视前区区等结构的下行冲动而引起睡眠。等结构的下行冲动而引起睡眠。性质性质NREMREM自主活动自主活动心率心率缓慢下降缓慢下降易变，且有阵发性易变，且有阵发性呼吸呼吸缓慢下降缓慢下降易变，且有阵发性易变，且有阵发性体温调节体温调节保持保持受损受损脑温度脑温度降低降低增高增高大脑皮层血流大脑皮层血流减少减少高高骨骼肌系统骨骼肌系统肌紧张肌紧张进行性降低进行性降低消失消失腱反射腱反射正常正常被抑制被抑制周期性抽搐周期性抽搐降低降低增高增高眼动眼动少、慢、不协调少、慢、不协调快、协调快、协调认知状态认知状态模糊的思考模糊的思考鲜明的梦鲜明的梦，有组织的，有组织的生长激素分泌生长激素分泌高高低低皮层细胞活动皮层细胞活动大量细胞降低，且有阶段性大量细胞降低，且有阶段性放电频率增加，紧张性活动放电频率增加，紧张性活动感觉诱发电位感觉诱发电位大大降低降低盲人做梦吗？盲人做梦吗？古人云：古人云：“盲人无梦，愚夫寡梦盲人无梦，愚夫寡梦”。天生盲者的梦境缺乏影像和场景，但天生盲者的梦境缺乏影像和场景，但有声音触觉和情绪的经验。有声音触觉和情绪的经验。后天盲者睡眠时后天盲者睡眠时眼球眼球运动的次数养活，运动的次数养活，并与失明的时间呈负相关。并与失明的时间呈负相关。提示梦境的内容特别显示其所依赖的提示梦境的内容特别显示其所依赖的感觉。感觉。眼球眼球的运动与资讯的撷取有关的运动与资讯的撷取有关塞内加尔及印尼的原住民睡眠时塞内加尔及印尼的原住民睡眠时眼球眼球运运动的次数比较少，？动的次数比较少，？婴儿的睡眠绝大多数是婴儿的睡眠绝大多数是REMREM睡眠，？睡眠，？如果如果梦梦到打乒乓球，眼球就左右跳，如到打乒乓球，眼球就左右跳，如果果梦梦到上到上楼楼梯或打梯或打篮篮球，眼球就上下球，眼球就上下动。动。视神经视神经视交叉视交叉视视 束束外侧膝状体外侧膝状体中脑中脑 上上丘丘 视皮层视皮层动眼神动眼神经副核经副核动眼神经动眼神经躯体运动躯体运动 提上睑肌、内上下直和下斜肌提上睑肌、内上下直和下斜肌内脏运动内脏运动 瞳孔括约肌，睫状肌瞳孔括约肌，睫状肌蜗神经节蜗神经节蜗神经后核蜗神经后核 蜗神经前蜗神经前核核 同侧同侧 对侧上橄榄对侧上橄榄核核下丘核下丘核内侧膝状体内侧膝状体颞横回颞横回延髓脑桥（二）与（二）与睡眠睡眠有关的中枢神经递质有关的中枢神经递质5-5-羟色胺：羟色胺：6060年代，由于中枢神经递质研究年代，由于中枢神经递质研究的进展，发现低位脑干中缝核群前段的进展，发现低位脑干中缝核群前段5-5-羟色羟色胺能系统与慢波睡眠有关，（而脑桥蓝斑核胺能系统与慢波睡眠有关，（而脑桥蓝斑核去甲肾上腺素能系统与异相睡眠有关。）去甲肾上腺素能系统与异相睡眠有关。）睡眠肽：睡眠肽：7070年代，从入睡的兔和羊脑内提取年代，从入睡的兔和羊脑内提取出多肽，将其注入另一动物脑室内可诱导出出多肽，将其注入另一动物脑室内可诱导出波，类似慢波睡眠。目前至少已提取出三波，类似慢波睡眠。目前至少已提取出三种种“睡眠肽睡眠肽”，在动物的脑脊液、大脑皮层、，在动物的脑脊液、大脑皮层、脑干中含量较多。动物被强制剥夺睡眠后，脑干中含量较多。动物被强制剥夺睡眠后，它们的浓度猛增，导致睡眠。它们的浓度猛增，导致睡眠。氨基丁酸氨基丁酸（GABAGABA）：大脑浅层、小脑浦氏细大脑浅层、小脑浦氏细胞。胞。甘氨酸甘氨酸 ：脊髓和脑干中闰绍细胞的递质。：脊髓和脑干中闰绍细胞的递质。（三）睡眠过程中运动神经元的变化（三）睡眠过程中运动神经元的变化脑干网状结构易化区脑干网状结构易化区脑干网状结构抑制区脑干网状结构抑制区脑干网状脑干网状结构易化区结构易化区 前庭核前庭核小脑前叶小脑前叶 两侧部两侧部脑干网状脑干网状结构抑制区结构抑制区 大脑皮质大脑皮质 纹狀体纹狀体小脑前叶小脑前叶 蚓蚓 部部 网网 狀狀脊髓束脊髓束 运动运动神经元神经元梭内肌梭内肌 收缩收缩肌梭敏肌梭敏感性感性肌紧张肌紧张肌活动肌活动 网网 狀狀脊髓束脊髓束 运动运动神经元神经元梭内肌梭内肌 舒张舒张肌梭敏肌梭敏感性感性肌紧张肌紧张肌活动肌活动1.1.兴奋性突触后电位兴奋性突触后电位（EPSPEPSP）突触小泡释放兴突触小泡释放兴奋性递质奋性递质与后膜受与后膜受体结合后提高了后膜体结合后提高了后膜对对NaNa+、K K+、ClCl-,特别特别是是NaNa+通透性通透性后膜后膜局部去极化局部去极化(EPSPEPSP)总和后，达到阈电位总和后，达到阈电位水平时发生动作电位。水平时发生动作电位。2.2.抑制性突触后电位抑制性突触后电位（IPSPIPSP）突触小泡释放抑突触小泡释放抑制性递质制性递质与后膜受与后膜受体结合后提高了后膜体结合后提高了后膜对对K K+、ClCl-,特别是特别是ClCl-的通透性的通透性后膜超极后膜超极化化(IPSPIPSP)也可总和，也可总和，降低突触后膜的兴奋降低突触后膜的兴奋性。性。中枢抑制的方式：中枢抑制的方式：突触后抑制突触后抑制 抑制出现在突触后膜上，特点是兴奋抑制出现在突触后膜上，特点是兴奋性神经元必须先兴奋抑制性中间神经性神经元必须先兴奋抑制性中间神经元，由后者释放抑制性递质，使突触元，由后者释放抑制性递质，使突触后膜超极化。后膜超极化。传入侧支性抑制传入侧支性抑制 回返性抑制回返性抑制突触前抑制突触前抑制甘氨酸甘氨酸GABANREM和和REM期运动神经细胞的期运动神经细胞的EPSPS可能机制：可能机制：突触后抑制突触后抑制突触前抑制突触前抑制硝酸士的宁硝酸士的宁是较强的致是较强的致惊剂，它为惊剂，它为脊髓抑制性脊髓抑制性神经递质神经递质甘甘氨酸受体的氨酸受体的拮抗剂拮抗剂。The End