睡眠的定義
簡(jiǎn)單行為學(xué)定義：機(jī)體失去對(duì)周圍環(huán)境知覺和反應(yīng)的一種可逆行為，是復(fù)雜的生理和行為過程;
按狀態(tài)分為：NREM&REM睡眠;
腦電圖EEG表現(xiàn)：NREM睡眠期EEG表現(xiàn)同步化慢波，波形特征紡錘波、K-符合波和高振幅慢波，分期為(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)期，
REM睡眠期EEG表現(xiàn)活躍、激活，肌張力遲緩，伴有眼球快速運(yùn)動(dòng);
中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)REM期： 腦橋-膝狀體-枕葉POG波，伴隨眼球運(yùn)動(dòng)、遠(yuǎn)端肌肉抽搐、中耳肌活動(dòng);脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受到
抑制，肌肉松弛，心肺活動(dòng)波動(dòng)，伴隨夢(mèng)境。
睡眠開始
睡眠開始的定義從生理指標(biāo)的狀態(tài)識(shí)別
肌電圖
眼電圖
腦電圖
睡眠開始伴隨的行為
簡(jiǎn)單的行為任務(wù)(認(rèn)知&駕駛);
視覺反應(yīng)(閃光刺激被抑制);
聽覺反應(yīng)(刺激潛伏期延長(zhǎng)或消失);
嗅覺反應(yīng)(潛伏期延長(zhǎng)或消失，但特殊氣味在任何睡眠期都能嗅出);
對(duì)有意義刺激的反應(yīng)
睡眠肌陣孿
睡眠開始前記憶
(對(duì)有意義的刺激通常會(huì)引出K-復(fù)合波或產(chǎn)生喚醒，閾值敏感度相對(duì)較低 )
(對(duì)有意義的聲音刺激時(shí)大腦顳中回區(qū)域被激活;無意義刺激時(shí)大腦雙側(cè)眶額皮層區(qū)被激活)
睡眠-覺醒發(fā)生相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)
腦干睡眠產(chǎn)生系統(tǒng)的鑒定
背側(cè)延髓網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)和孤束核神經(jīng)元，可誘發(fā)覺醒狀態(tài)下皮層慢波活動(dòng)，產(chǎn)生睡眠;
可能是通過抑制上行網(wǎng)狀激動(dòng)系統(tǒng)神經(jīng)元而產(chǎn)生睡眠，還可能同時(shí)直接影響前腦系統(tǒng);
孤束核接受舌咽神經(jīng)和迷走神經(jīng)(顱神經(jīng)第9支和第10支)的傳入，來自胸和腹腔內(nèi)臟的壓力感受器和化學(xué)感受器;
孤束核和背側(cè)延隨網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的傳出神經(jīng)向上投射到腦橋吻側(cè)和中腦，很多終止于臂旁核;
臂旁核向吻側(cè)投射到丘腦、下丘腦、視前區(qū)、杏仁核和額眶皮層，這些區(qū)域?qū)儆趦?nèi)臟-邊緣前腦;
孤束核不僅抑制網(wǎng)狀激動(dòng)，也是睡眠產(chǎn)生有關(guān)的前腦邊緣系統(tǒng)。
前腦睡眠產(chǎn)生系統(tǒng)
下丘腦前部-、基底前腦和視前區(qū)，與低位腦干是誘發(fā)睡眠的重要區(qū)域;
丘腦在皮層紡錘波的產(chǎn)生是必須的，但對(duì)皮層慢波和睡眠行為的產(chǎn)生不是必需的;
眶額皮層與基底前腦、視前區(qū)、下丘腦前部的神經(jīng)元共同構(gòu)成了前腦的睡眠誘導(dǎo)系統(tǒng)。
單細(xì)胞記錄睡眠—激活神經(jīng)元
大腦中只有少數(shù)神經(jīng)元在慢波睡眠時(shí)發(fā)放頻率增加，且多集中在腦干;
孤束核也有一些神經(jīng)元在慢波睡眠時(shí)比覺醒狀態(tài)活躍，這些睡眠相關(guān)神經(jīng)元與該區(qū)域覺醒時(shí)高頻自發(fā)放電神經(jīng)元共存;
相對(duì)于覺醒狀態(tài)，下丘腦前部、視前區(qū)和杏仁核神經(jīng)元在慢波睡眠時(shí)放電頻率增加;
慢波睡眠時(shí)，放電活動(dòng)首先表現(xiàn)為丘腦網(wǎng)狀核起源的紡錘波，12-14Hz，與丘腦-皮層投射頻率相符;
丘腦和皮層投射神經(jīng)元的內(nèi)在特性也表現(xiàn)為其它頻率的慢波0.1-4Hz慢波。這種慢波活動(dòng)也從皮層向紋狀體、基底前腦、腦干、脊髓和丘腦投射，通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)加強(qiáng)其在慢波睡眠中起重要作用。
慢波睡眠中的化學(xué)物質(zhì)(神經(jīng)遞質(zhì)或神經(jīng)調(diào)質(zhì) )
★5-羥色胺
5-HT可以通過作用于不同類型細(xì)胞的不同受體來減弱皮層活動(dòng)并促進(jìn)慢波睡眠產(chǎn)生;
5-HT 可抑制腦橋、中腦和基底前腦的膽堿能神經(jīng)元;
5-HT在異相睡眠期間停止放電，進(jìn)一步證實(shí)其不是維持睡眠的關(guān)鍵物質(zhì);生化研究在REM&NREM睡眠中5-HT釋放量均
小于覺醒狀態(tài)，證明5-HT神經(jīng)元在睡眠維持中并不是非常重要的，也不是慢波睡眠所必需的。
★腺苷
腺苷作為神經(jīng)調(diào)質(zhì)是通過第二信使偶聯(lián)的突觸后 受體抑制神經(jīng)元放電，它也可以作用于其它受體阻止神經(jīng)末梢釋放神
經(jīng)遞質(zhì);
在丘腦皮層，腺苷超極化投射神經(jīng)元可促進(jìn)神經(jīng)元在慢波睡眠中表現(xiàn)為慢波活動(dòng)的爆發(fā)放電。因此腺苷在腦中像在外周
一樣發(fā)揮其功能，當(dāng)細(xì)胞持續(xù)活動(dòng)時(shí)累積 可防止細(xì)胞過度活動(dòng)而受損;
腦中腺苷與丘腦-皮層回路的特異性爆發(fā)放電相關(guān)，構(gòu)成慢波睡眠的基礎(chǔ);
腺苷在腦細(xì)胞外(1分子ATP)積累可能是誘發(fā)大腦疲勞和睡眠的因素。
【 ATP不能被儲(chǔ)存，因?yàn)锳TP在合成后必須于短時(shí)間內(nèi)被消耗。三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate, ATP)是一種核苷酸，作為細(xì)胞內(nèi)能量傳遞的“分子通貨”，儲(chǔ)存和傳遞化學(xué)能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。腺苷是一種遍布人體細(xì)胞的內(nèi)源性核苷，可直接進(jìn)入心肌經(jīng)磷酸化生成腺苷酸，參與心肌能量代謝，同時(shí)還參與擴(kuò)張 冠脈血管，增加血流量。腺苷對(duì)心血管系統(tǒng)和肌體的許多其它系 統(tǒng)及組織均有生理作用。腺苷是用于合成三磷酸腺苷(ATP)、腺嘌呤、腺苷酸、阿糖腺苷的重要中間體。 】
★γ-氨基丁酸
GABA是大腦中主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，在睡眠中具有重要意義;
在腦干網(wǎng)狀機(jī)構(gòu)中，相對(duì)較小的GABA能神經(jīng)元與較大的氨基酸神經(jīng)元混合分布，通過局部投射抑制上行網(wǎng)狀激動(dòng)系統(tǒng)的谷氨酸能神經(jīng)元;
含有GABA的丘腦網(wǎng)狀神經(jīng)元可產(chǎn)生丘腦-皮層紡錘波，同時(shí)通過抑制性突觸后電位，抑制丘腦皮層的接替神經(jīng)元。它抑制了大腦皮層傳入門路-丘腦，這是慢波睡眠和意識(shí)喪失的基礎(chǔ);
GABA神經(jīng)元分布在下丘腦前部-視前區(qū)和基底前腦及下行投射到下丘腦后部的腦區(qū)，抑制覺醒系統(tǒng)神經(jīng)元;
GABAA與氯離子通道直接連接，作用迅速;GABAB通過第二信使系統(tǒng)發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)不同的鉀離子和鈣離子通道，作用遲緩、持久;
二者都參與了與慢波和紡錘波相關(guān)的超級(jí)化。參與了慢波睡眠基本的誘導(dǎo)和維持，首先通過抑制覺醒系統(tǒng)，其次通過誘發(fā)、調(diào)節(jié)和穩(wěn)定以丘腦-皮層爆發(fā)性放電為基礎(chǔ)的紡錘波和慢波活動(dòng)。
★腦脊液中的因子、多肽與慢波睡眠
內(nèi)源性阿片肽中的腦啡肽、內(nèi)啡肽、強(qiáng)啡肽，與感覺調(diào)節(jié)及痛覺缺失有關(guān)，可能在睡眠的啟動(dòng)和維持中發(fā)揮作用;
生長(zhǎng)抑素對(duì)中樞神經(jīng)元主要產(chǎn)生抑制作用;
皮質(zhì)抑素在結(jié)構(gòu)和生理上與生長(zhǎng)抑素相似;
生長(zhǎng)激素釋放因子;
前列腺D2(主要是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞合成)具有與睡眠-覺醒周期一致的晝夜節(jié)律性。
★血源性因子與慢波睡眠
5-HT是血小板產(chǎn)生并存在于血液中，在腦血屏障外的大腦特定區(qū)域促進(jìn)睡眠產(chǎn)生;
覺醒期間胰島素的蓄積導(dǎo)致睡眠的產(chǎn)生，亦在血腦屏障外的室周器官和附近的和核團(tuán)，特別是基底下腦、孤束核和付迷走神 經(jīng)區(qū);
膽囊收縮素是一種攝食后分泌的腸道激素，抑制進(jìn)一步的食物攝取。這種厭食激素也可促進(jìn)休息并誘導(dǎo)慢波睡眠;
腸道激素鈴蟾肽也在攝食后釋放，形成飽腹感，通過間接作用迷走神經(jīng)出入到孤束核或直接作用于虛腦屏障外的室周器官， 誘導(dǎo)飯后休息和睡眠;
胞壁酰肽類物質(zhì)由腸道細(xì)菌合成，具有誘導(dǎo)睡眠的功能。同其他細(xì)菌和病毒一樣，它可以促進(jìn)白介素等細(xì)胞因子的合成和釋 放，可以誘導(dǎo)慢波睡眠;
在機(jī)體受到外界刺激時(shí)，從腸道或免疫系統(tǒng)釋放的激素或肽類物質(zhì)可導(dǎo)致睡眠的產(chǎn)生;
因此像覺醒調(diào)節(jié)一樣，血源性物質(zhì)對(duì)中樞睡眠系統(tǒng)的影響，部分通過室周器官到達(dá)大腦發(fā)揮作用，這些因子也可能是某種垂體 激素，如生長(zhǎng)激素、催乳素，他們?cè)诼ㄋ邥r(shí)釋放，因此也可能對(duì)睡眠產(chǎn)生影響。
睡眠期內(nèi)的腦電活動(dòng)和感覺處理
基本概念
★高振幅與同步化的腦電節(jié)律-----區(qū)分SWS、NREM、REM睡眠期和覺醒
★覺醒與REM睡眠期----活化(“去同步化”)
意味高振幅和同步腦電波的中斷，高頻低振幅取代低頻振蕩波
丘腦皮質(zhì)系統(tǒng) 的同步化振蕩 和 活化模式 的細(xì)胞基礎(chǔ)
★NREM時(shí)丘腦皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的低頻振蕩
紡錘振蕩;δ振蕩(1-4Hz);慢震蕩(‹1Hz);
★腦干--丘腦回路參與覺醒和REM期腦電活動(dòng)和快振蕩(20-50Hz)
感覺信息的處理過程
★興奮性增強(qiáng)
★覺醒和REM睡眠時(shí)彌散的大腦活化
★ 選擇性注意：一般覺醒效應(yīng)可分為選擇性注意和運(yùn)動(dòng)起始兩個(gè)部分;
P100可能提示輸入信號(hào)的確認(rèn)，P300反映非特異性決策后關(guān)閉;
★警覺與REM睡眠中深層相位事件通路
有兩種神經(jīng)通路可能參與覺醒期由外部感覺刺激誘導(dǎo)產(chǎn)生的相位過程,和 REM睡眠期由腦存儲(chǔ)信息激發(fā)的相位事件;
(一條通路由黑質(zhì)網(wǎng)狀部SNr(黑質(zhì)網(wǎng)狀部)的GABG能神經(jīng)元及其在上丘腦投射、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上部臂旁區(qū)和丘腦核組成，最終通過丘腦投射至腦橋動(dòng)眼神經(jīng)核;此外，黑質(zhì)網(wǎng)狀部與致密部和中腦-腦橋結(jié)合處膽堿能臂旁核(或腦橋核神經(jīng)元)也由神經(jīng)投射將其連接起來。)
一個(gè)警覺刺激必須可以使用兩個(gè)完全不同的系統(tǒng)。第一個(gè)系統(tǒng)：SNr-丘腦-腦橋通路，負(fù)責(zé)凝視的相位變換參與定位行動(dòng);第二個(gè)系統(tǒng)由腦干臂旁區(qū)和SNr的丘腦投射靶區(qū)組成; 腦橋-膝狀體-枕區(qū)( ponto – geniculo - occipital PGO )波，PGO波廣泛分布于丘腦核和視覺皮質(zhì)以外的相應(yīng)皮層區(qū);下丘腦和前腦結(jié)構(gòu)(此區(qū)域被認(rèn)為存儲(chǔ)了一些感情信息)可能對(duì)驅(qū)動(dòng)腦干神經(jīng)元產(chǎn)生PGO是最有效的。
★修飾抑制(保障了對(duì)輸入信號(hào)的選擇及對(duì)輸出信號(hào)的調(diào)節(jié)，維持適應(yīng)的狀態(tài)所必需的. Ach GABA EEG同步振蕩活動(dòng)基礎(chǔ))
健康成人睡眠結(jié)構(gòu)整夜睡眠進(jìn)程
1、由清醒進(jìn)入NREM睡眠;
2、NREM-REM睡眠周期持續(xù)時(shí)間一般為90分鐘;
3、夜間睡眠前三分之一以SWS為主，與睡眠啟動(dòng)有關(guān);
4、夜間后三分之一以REM為主，和體溫晝夜節(jié)律有關(guān);
5、NREM睡眠通常占75%-80%;
6、REM睡眠占總睡眠的20%-25%，每晚4-6次間隔出現(xiàn);
REM睡眠(rapid eye movement , REM )
清晰生動(dòng)的“夢(mèng)”
EEG幅度減低與覺醒時(shí)相似，新皮層呈現(xiàn)低電壓，而海馬呈現(xiàn)規(guī)則的高電壓θ波。
肌張力遲緩;
生殖器勃起、擴(kuò)張變化;
體溫調(diào)節(jié)消失，體溫隨環(huán)境溫度波動(dòng);
外側(cè)膝狀體PGO波，映射到丘腦核和新皮層(腦橋-膝狀體-枕葉( ponto – geniculo - occipital PGO );
呼吸心率不規(guī)則;(不規(guī)則活動(dòng)不是由某一個(gè)單一的起搏器控制)
產(chǎn)生外周或中耳肌肉抽搐信號(hào)，可能先于或繼發(fā)于PGO和快速眼球運(yùn)動(dòng)
REM產(chǎn)生機(jī)制
★離斷研究
腦橋是產(chǎn)生REM睡眠的關(guān)鍵部位，是前腦和腦干機(jī)制動(dòng)態(tài)相互作用的結(jié)果。肌張力的缺失需要脊髓中運(yùn)動(dòng)抑制系統(tǒng)活化。
★損毀研究
藍(lán)斑下核的缺失程度
★刺激研究
膽堿能激動(dòng)劑激發(fā)REM睡眠作用最強(qiáng)的一種(注射到腦橋腹側(cè)藍(lán)斑的特定部位才能實(shí)現(xiàn))
★神經(jīng)元活動(dòng)
REM-發(fā)放細(xì)胞(REM-啟動(dòng))：發(fā)放細(xì)胞群的神經(jīng)遞質(zhì)是γ-氨基丁酸、乙酰膽堿、谷氨酸或甘氨酸等;
REM-沉寂細(xì)胞(REM-關(guān)閉)：發(fā)放細(xì)胞群的神經(jīng)遞質(zhì)是去甲腎上腺素、腎上腺素、5-羥色胺和組胺等;
肌張力控制
在REM睡眠過程中，運(yùn)動(dòng)輸出的抑制伴隨感覺傳遞的抑制，二者具有相似的神經(jīng)互學(xué)機(jī)制。
REM睡眠功能
進(jìn)化角度解釋：NREM的失活狀態(tài)導(dǎo)致代謝過程減慢，反應(yīng)力低下。從REM睡眠中喚起比從NREM喚起警覺度更高。
REM回彈現(xiàn)象：REM睡眠過程中，組胺、去甲腎上腺素和5-羥色胺神經(jīng)元活動(dòng)終止，這種終止在清醒狀態(tài)中不會(huì)發(fā)生，因此清醒不能代替REM睡眠功能。回彈可能是單胺能細(xì)胞群鈍化的需求的積累。在釋放減少時(shí)，會(huì)加速單胺能和受體的合成，不需要激動(dòng)劑，這些物質(zhì)的受體就可以脫敏。但是這種假說不完全得到支持。
