睡眠和觉醒的生理心理学
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生理心理学第八章3 睡眠与觉醒
2. 猫的________标本，使其陷入永久性睡眠。 （ ） A.间脑 B.去大脑皮层 C.孤立脑 D.孤立头
3. _____横断猫脑, 则猫70%－90%时间处于觉醒状态。（ ）
A. 上丘与下丘之间
B. 中脑与桥脑之间
C. 脑干中部(桥脑中部)
D. 延脑与脊髓之间
4. 在慢波睡眠中，脑电活动的变化与行为变化相___平__行___，在异相睡
1. 夜间睡眠8h的过程是：
✓ 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60—90 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SWS—REM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
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、睡眠对激素分泌和脑的发育方面的作用 3、睡眠对记忆的影响
二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究
▪ 睡眠的剥夺：
• 休息和从疲劳中恢复是睡眠的重要功能之一。从更 积极的意义上理解，睡眠还有促进生长发育、易化 学习、形成记忆等多种功能 。
梦少。即使做梦，梦境平淡、生动性 弱，概念性和思维性较强。 梦魇或恶梦惊醒者多发生在慢波睡眠 第四期。此时睡梦者醒后只能陈述恐 惧感，被追捕或掉入深渊等危险境界 ，不能陈述梦境的全部故事情节。
异相睡眠的特点
肌肉呈完全松弛状态，甚至肌肉电活动完全消失
睡眠深度比慢波四期更深，体温仍较低，对外部 刺激的感觉功能进一步降低，难以将睡眠者从此 期立即唤醒
醒状态；
▪ 孤立头(Isolated head contents)标本：在脊髓和延脑之
生理心理学课件第10章 睡眠和觉醒
梦有什么样的功能？
➢ 中国传统文化的解释：预见性
➢ 弗洛伊德的解释：梦是被压抑的冲动或愿望以改变 的形式出现在意识中，它主要是人的性本能和攻击 本能的反映。
➢ 生理心理学的解释：梦的本质是我们对脑的随机神 经活动的主观体验。
第五节 睡眠障碍
失眠症: ➢ 大都不是一种疾病，受多种因素影响 ➢ 诱发因素：压力、疼痛、疾病、兴奋预期 、睡眠窒息 ➢ 药物治疗：通常会导致药物依赖性失眠
嗜睡症：
➢ 四个典型症状特征： ❖ 睡眠发作：几分钟的不可抗拒的睡觉欲望 ❖ 猝倒：在意识清醒期间突然瘫痪 ❖ 瘫痪：发生在开始睡觉之前或临醒时 ❖ 睡眠幻觉：发生在睡眠瘫痪期间、夜间睡眠之前的梦
➢ 病理: ❖ 一种遗传障碍，这种障碍在青春期时开始刺激免疫系 统侵袭和毁坏下丘泌素能神经元
➢ 治疗： ❖ 用兴奋剂如安非那明治疗睡眠发作 ❖ 用5-HT激动剂治疗其他症状
第10章 睡眠和觉醒
第一节 睡眠状态及其特点 第二节 生物节律 第三节 睡眠和觉醒的生理机制 第四节 睡眠的功能 第五节 睡眠障碍 拓展学习：
➢ 其他意识状态：白日梦、催眠、冥想、精神药物
第一节 睡眠状态及其特点
小结： 睡眠阶段
清醒和警觉时： beta wave(>13Hz)
困乏和放松时：alpha wave(8~12Hz)
整夜睡眠模式图
人类一生的睡眠模式
生物钟
白昼-黑夜生理节律主要受下丘脑视交叉上核的神经元 （生物钟）控制。
生物钟的周期约为25小时，但可通过对光线的检测重 新设定周期的起点。这实现了生物钟与与外部环境同 步化。
生物钟的“滴答”由蛋白质周期性地生成与衰退来实 现。
季节节律的控制涉及到视交叉上核和松果体。夜间， 视交叉上核向松果体输送信号来分泌褪黑素。褪黑素 增多，机体进入冬季状态。褪黑素也参与白昼-黑夜生 理节律的同步化。
生理心理学：11睡眠与觉醒
脑桥、丘脑外侧膝状体和枕叶皮层出现周期性 高幅放电，称为PGO波。在惊觉时也有，可能 代表对新异刺激的反应；
80%的报告有梦，内容生动离奇，知觉性强， 视觉尤为突出。
枕叶皮层
丘脑外侧膝状体
脑桥
概括起来说，慢波睡眠是相对安静的睡眠，而 快波睡眠则是相对活跃的睡眠；快波睡眠时脑 的活动增强，代谢率增加，植物性神经系统的 自主功能增强，但由于肌紧张减弱或消失，使 其“运动”功能丧失，而慢波睡眠一般呈现出 相反的状态。
– 在我们大多数人的生命中，睡眠时间要超 过175000小时
假设，每天少睡2小时，60年中，我们 会多出5年的时间去……
对于睡眠的畏惧
第一节 人类的睡眠时相及其特点
20世纪50年代，美国芝加哥大学的克莱特 曼(N.Kleitman)和阿瑟琳斯基(E.Aserinsky) 在对婴儿睡眠的研究中发现，在安静相睡眠 之后出现活动相睡眠，并伴随快速眼动。后 来，克莱特曼和德蒙特(W.Dement)在对成人 睡眠的研究中，将眼动与脑电活动模式联系 起来，明确了两种睡眠的存在，即慢波睡眠 和快波睡眠。
δ波（0.5-3次/秒），波幅为20-200微伏，典型的高幅 慢波，慢波睡眠3-4期出现。
σ梭形波（大约14次/秒），为一组形似纺锤的波，在慢 波2期出现。
k-复合体，由一个正相波和一个负相波组成，在慢波2期 出现 。
放松的唤醒状态 慢睡1期
慢睡2期
慢睡3期 慢睡4期
快速眼动或异相睡眠
清醒
8-12Hz α波 13-30Hz β波
3. 评价：
阐明了睡眠发展过程中脑的宏观生理机制， 并可解释一些与睡眠有关的精神病理现象。 但由于形成于20世纪10-20年代，历史的局 限性使其不可能从细胞和分子水平上揭露睡 眠的本质。
80%的报告有梦，内容生动离奇，知觉性强， 视觉尤为突出。
枕叶皮层
丘脑外侧膝状体
脑桥
概括起来说，慢波睡眠是相对安静的睡眠，而 快波睡眠则是相对活跃的睡眠；快波睡眠时脑 的活动增强，代谢率增加，植物性神经系统的 自主功能增强，但由于肌紧张减弱或消失，使 其“运动”功能丧失，而慢波睡眠一般呈现出 相反的状态。
– 在我们大多数人的生命中，睡眠时间要超 过175000小时
假设，每天少睡2小时，60年中，我们 会多出5年的时间去……
对于睡眠的畏惧
第一节 人类的睡眠时相及其特点
20世纪50年代，美国芝加哥大学的克莱特 曼(N.Kleitman)和阿瑟琳斯基(E.Aserinsky) 在对婴儿睡眠的研究中发现，在安静相睡眠 之后出现活动相睡眠，并伴随快速眼动。后 来，克莱特曼和德蒙特(W.Dement)在对成人 睡眠的研究中，将眼动与脑电活动模式联系 起来，明确了两种睡眠的存在，即慢波睡眠 和快波睡眠。
δ波（0.5-3次/秒），波幅为20-200微伏，典型的高幅 慢波，慢波睡眠3-4期出现。
σ梭形波（大约14次/秒），为一组形似纺锤的波，在慢 波2期出现。
k-复合体，由一个正相波和一个负相波组成，在慢波2期 出现 。
放松的唤醒状态 慢睡1期
慢睡2期
慢睡3期 慢睡4期
快速眼动或异相睡眠
清醒
8-12Hz α波 13-30Hz β波
3. 评价：
阐明了睡眠发展过程中脑的宏观生理机制， 并可解释一些与睡眠有关的精神病理现象。 但由于形成于20世纪10-20年代，历史的局 限性使其不可能从细胞和分子水平上揭露睡 眠的本质。
睡眠与觉醒 生物心理学论文
睡眠与觉醒摘要：对于一个正常人，都存在着觉醒和睡眠这两种生理状态，而且这两种生理状态是相互交替、相互制约的。
睡眠与觉醒相互交替的节律活动不是完全由环境昼夜交替引起的被动反应,而是身体内部的振荡机制进行调节和维持的结果。
保证正常的觉醒与睡眠对人体健康和保持良好的状态非常重要。
关键词：睡眠觉醒机制调节周期正文：觉醒与睡眠是保持人体正常生理机能的重要条件，是脑的生活节律。
生物体和人体呈现种种节律现象，就如脉搏和呼吸周而复始地出现，心动周期是0.8秒，以节律来说平均是每分钟75次，呼吸周期是4秒，每分钟16次，这些是较短的周期、较快的节律；体温凌晨低、下午高，再到凌晨又低，人体的血压、代谢、血细胞数目、激素的分泌量等种种功能都呈现一种规律的波动，大体都是以一个昼夜为周期，这是“近似昼夜的节律”。
最让人关心的昼夜节律可能是觉醒与睡眠。
白天工作，晚上睡眠；日出而作，日落而睡。
特殊工作的倒过来，但也总是要使大脑有睡与醒的交替。
长时间不睡，人就受不了，会出现种种神经精神症状；长时间不醒也不可能，除非人在昏迷中。
人体觉醒与睡眠的周期，正好与昼夜的交替一致，是人与自然形成的默契，这种默契伴随着生物进化已形成了人体的“生物钟”。
这种醒与睡交替现象，专门研究睡眠的科学家至今还说不清楚为什么。
但这种规律对人体的影响是客观存在和重要的。
人体保健，特别是中老年人伴随着生理功能“走下坡路”更显得重要。
一睡眠的分期成年人正常睡眠是由慢波睡眠与快波睡眠两个时相周期交替形成的，每夜大约反复转变4－5次。
开始入睡时首先进入慢波睡眠，或称非快速眼动睡眠；再转为快波睡眠，或称异相睡眠，这个阶段发生在慢波睡眠之后，常伴有间断性的眼球快速运动，又称快速动眼睡眠。
在人的一生中，每天睡眠总时间随年龄增长而逐渐减少，其中快波睡眠时间缩短更明显。
新生儿的快波睡眠占整个睡眠时间的50%左右，成年人只占20%～30%，老年人占的比例更小。
脑电图记录技术的发展及应用有力地推进了睡眠的实验性研究。
生理心理学睡眠和觉醒.课件
在睡眠中发生异常的发作性事件（在儿童时期主要与儿童 的生长发育有关，在成人则主要是心因性的）
睡行症 睡惊 梦魇
失眠的定义
失眠不是一个诊断,而是一个临床主诉
无法入睡 无法维持睡眠 无效睡眠
一过性失眠
最多持续几天 常由突然的压力或环境改变引起
常见的突发因素包括：
陌生的睡眠环境 跨时区旅行
情景压力
药物作用、咖啡因
两种觉醒的维持机制不同。
3.脑电觉醒状态的维持： ⑴ 脑干网状结构上行激动系统的递
质是ACh。静脉注射阿托品,可阻 断脑干网状结构对脑电的唤醒作 用，脑电呈同步化慢波，而不出 现快波；但行为上不表现睡眠。 (即脑电不觉醒，行为觉醒)
⑵ 破坏蓝斑核上部(去甲肾上腺系统) 后，脑电快波明显减少，新异刺激 仍能引起快波，但刺激一旦停止， 唤醒作用随即停止。 以上说明：脑电觉醒状态的维持与 脑干网状结构上行激动ACh 系统的 时相性作用及蓝斑核上部去甲肾上
每年的3月21日是世界睡眠日。
CREB（cAMP-response element binding protein）cAM P 反应元件，转录增强因子 AANAT（褪黑素合成限速酶----N-乙酰转换酶）
腺苷（adenosine）的作用：
Adenosine 升高，激活促进睡眠的神经元。 睡眠过程中，脑内腺苷浓度下降， 觉醒过程逐渐发生。
rapid eye movements,REM
⑴表现： ①脑电图呈去同步化快波； ②各种感觉功能进一步减退，唤醒
阈提高； ③骨骼肌反射活动和肌紧张进一步
减弱，几乎完全松弛；
④有间断的阵发性表现：如眼球快速 运动、部分躯体抽动、血压升高、 心率加快、呼吸不规则等。
⑤做梦
⑵意义： ①异相睡眠是必需的生理活动过程; ②异相睡眠期间，生长素分泌虽减 少，但脑内蛋白质合成加快，有 利于幼儿神经系统的成熟，新突 触联系的建立，促进精力的恢复; ③异相睡眠期间有间断的阵发性表 现，易导致某些疾病(如心绞痛、 哮喘、脑血管病等)的发作；
睡行症 睡惊 梦魇
失眠的定义
失眠不是一个诊断,而是一个临床主诉
无法入睡 无法维持睡眠 无效睡眠
一过性失眠
最多持续几天 常由突然的压力或环境改变引起
常见的突发因素包括：
陌生的睡眠环境 跨时区旅行
情景压力
药物作用、咖啡因
两种觉醒的维持机制不同。
3.脑电觉醒状态的维持： ⑴ 脑干网状结构上行激动系统的递
质是ACh。静脉注射阿托品,可阻 断脑干网状结构对脑电的唤醒作 用，脑电呈同步化慢波，而不出 现快波；但行为上不表现睡眠。 (即脑电不觉醒，行为觉醒)
⑵ 破坏蓝斑核上部(去甲肾上腺系统) 后，脑电快波明显减少，新异刺激 仍能引起快波，但刺激一旦停止， 唤醒作用随即停止。 以上说明：脑电觉醒状态的维持与 脑干网状结构上行激动ACh 系统的 时相性作用及蓝斑核上部去甲肾上
每年的3月21日是世界睡眠日。
CREB（cAMP-response element binding protein）cAM P 反应元件，转录增强因子 AANAT（褪黑素合成限速酶----N-乙酰转换酶）
腺苷（adenosine）的作用：
Adenosine 升高，激活促进睡眠的神经元。 睡眠过程中，脑内腺苷浓度下降， 觉醒过程逐渐发生。
rapid eye movements,REM
⑴表现： ①脑电图呈去同步化快波； ②各种感觉功能进一步减退，唤醒
阈提高； ③骨骼肌反射活动和肌紧张进一步
减弱，几乎完全松弛；
④有间断的阵发性表现：如眼球快速 运动、部分躯体抽动、血压升高、 心率加快、呼吸不规则等。
⑤做梦
⑵意义： ①异相睡眠是必需的生理活动过程; ②异相睡眠期间，生长素分泌虽减 少，但脑内蛋白质合成加快，有 利于幼儿神经系统的成熟，新突 触联系的建立，促进精力的恢复; ③异相睡眠期间有间断的阵发性表 现，易导致某些疾病(如心绞痛、 哮喘、脑血管病等)的发作；
生理心理学：11睡眠与觉醒
慢波睡眠 心率减慢、血压下降、呼吸率下降、吐液分泌
减少、基础代谢率降低； 脑温下降、全脑血流比安静时少； 肾上腺皮质激素分泌增加、生长素分泌在慢3-
4出现高峰； 少数人报告有梦，内容平淡，概念性思维强，
生动性弱。
快波睡眠
植物性神经系统呈现出不规则的短暂变化，表 现为：心率与血压活动不平稳、脑血流量较安 静时为多、脑温回升至觉醒水平，心绞痛和支 气管哮喘易发；
婴儿有两种睡眠： 活动相睡眠（有眼动、体动，呼吸不规则， 有自发性吮吸动作）= 成人的快波睡眠 安静相睡眠（无眼动、体动，呼吸规则）= 成人的慢波睡眠
脑电图
正在睡眠的被试头上安放着电极， 可以记录脑的电活动。
三个心理生理指标
眼电(electrooculogram, EOG) 肌电(electromyogram, EMG) 脑电(EEG)
一、慢波睡眠与快波睡眠的生理特征
根据人类睡眠时出现的脑电图(EEG), 眼 动图（EOG）和肌电图（MEG）的变化特 征，可以将成人睡眠过程分为两个时相： 慢波睡眠(slow wave sleep, SWS)和快 波睡眠(fast wave sleep, FWS)。
四、人类睡眠的个体发生与发展
1、发生：
胎儿
– 24-36周出现明显的觉醒与睡眠状态
– 24-30周出现快波睡眠
– 32-36周出现慢波睡眠
新生儿
– 需要的睡眠时间很长，每天约睡16-18时。每昼夜 觉醒-睡眠周期为5-6次。随着婴儿的成熟，短的睡 眠逐渐合成为长的睡眠，觉醒行为逐渐集中到白天 时间，而睡眠时间则逐渐集中到夜晚。
δ波（0.5-3次/秒），波幅为20-200微伏，典型的高幅 慢波，慢波睡眠3-4期出现。
σ梭形波（大约14次/秒），为一组形似纺锤的波，在慢 波2期出现。
减少、基础代谢率降低； 脑温下降、全脑血流比安静时少； 肾上腺皮质激素分泌增加、生长素分泌在慢3-
4出现高峰； 少数人报告有梦，内容平淡，概念性思维强，
生动性弱。
快波睡眠
植物性神经系统呈现出不规则的短暂变化，表 现为：心率与血压活动不平稳、脑血流量较安 静时为多、脑温回升至觉醒水平，心绞痛和支 气管哮喘易发；
婴儿有两种睡眠： 活动相睡眠（有眼动、体动，呼吸不规则， 有自发性吮吸动作）= 成人的快波睡眠 安静相睡眠（无眼动、体动，呼吸规则）= 成人的慢波睡眠
脑电图
正在睡眠的被试头上安放着电极， 可以记录脑的电活动。
三个心理生理指标
眼电(electrooculogram, EOG) 肌电(electromyogram, EMG) 脑电(EEG)
一、慢波睡眠与快波睡眠的生理特征
根据人类睡眠时出现的脑电图(EEG), 眼 动图（EOG）和肌电图（MEG）的变化特 征，可以将成人睡眠过程分为两个时相： 慢波睡眠(slow wave sleep, SWS)和快 波睡眠(fast wave sleep, FWS)。
四、人类睡眠的个体发生与发展
1、发生：
胎儿
– 24-36周出现明显的觉醒与睡眠状态
– 24-30周出现快波睡眠
– 32-36周出现慢波睡眠
新生儿
– 需要的睡眠时间很长，每天约睡16-18时。每昼夜 觉醒-睡眠周期为5-6次。随着婴儿的成熟，短的睡 眠逐渐合成为长的睡眠，觉醒行为逐渐集中到白天 时间，而睡眠时间则逐渐集中到夜晚。
δ波（0.5-3次/秒），波幅为20-200微伏，典型的高幅 慢波，慢波睡眠3-4期出现。
σ梭形波（大约14次/秒），为一组形似纺锤的波，在慢 波2期出现。
生理心理学_睡眠与觉醒_ZM
华中师大生命科学学院张铭编制
人体生物三节律
人体生物三节律又称"PSI周期"。注：PSI是英文Physical （体力）、Sensitive（情绪）、Intellectual（智力）的缩写。 人体生物钟在运行中，呈正弦曲线变化，体力生物钟一周期 是23天，情绪钟一周期是28天，智力钟一周期是33天。 华中师大生命科学学院张铭编制
华中师大生命科学学院张铭编制
华中师大生命科学学院张铭编制
华中师大生命科学学院张铭编制
海豚的两个大脑半球轮流睡觉
华中师大生命科学学院张铭编制
海豚两个大脑半球的脑电波变化
华中师大生命科学学院张铭编制
第二节 觉醒和睡眠的神经机制
觉醒与睡眠状态的发生和维持，与脑干 网状结构上行激活系统等脑区的兴奋与抑 制有关。
华中师大生命科学学院张铭编制
睡眠－觉醒周期
华中师大生命科学学院张铭编制
睡眠－觉醒周期
华中师大生命科学学院张铭编制
睡眠质量
在整个睡眠过程中，每个睡眠周期的SWS睡 眠和REM睡眠都不是前一个周期的简单重复。 成年人典型的夜晚睡眠时间分配是：50％ 为慢波2期，25％为快波睡眠，10％为慢波3期， 5％为慢波1期。决定睡眠质量主要在于慢波4期 和快波睡眠所占总睡眠时间的比例。 老人睡眠潜伏期延长，可以完全没有慢波4 期，第一次快波睡眠推迟出现，每次快波睡眠持 续时间均衡，故入睡困难，中途转醒更为频繁。
睡眠和觉醒各阶段中蓝斑内去甲 肾上腺素的变化Leabharlann 华中师大生命科学学院张铭编制
睡眠和觉醒各阶段中中缝核内5羟色胺的变化
华中师大生命科学学院张铭编制
二、睡眠的神经机制
1、脑干内的睡眠觉醒区； 2、睡眠与神经递质； 3、视交叉上核在昼夜节律转换中的生 物钟作用。
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是人类生活中的两种基本状态。
觉醒状态是人们清醒、有意识地认识和感知外界环境的状态，而睡眠状态则是进入一种无意识、休息和恢复体力的状态。
觉醒和睡眠的基本机制是由复杂的神经生理和神经化学过程调控的。
觉醒的基本机制可以分为两个方面：意识觉醒和注意觉醒。
意识觉醒是指一个人从睡眠状态中迅速转入清醒有意识的状态。
这是由于脑干网状结构核的兴奋和大脑皮层的激活所发生的。
脑干网状结构核通过广泛投射至大脑皮层的多巴胺、去甲肾上腺素和神经肽等神经递质的释放，来促进大脑皮层细胞的兴奋活动。
注意觉醒是指一个人能够有选择性地集中注意力，在各种感官输入中筛选和选择相关信息。
这是由于大脑皮层中大量神经元的活动所调控的，这些神经元之间形成了复杂网络连接，以及通过神经递质的释放来调节信息传递和信息处理速度。
睡眠的基本机制主要包括两个过程：睡眠调节和睡眠周期。
睡眠调节是通过两种互补的机制来调节睡眠的产生和维持：睡眠欲望和生物钟。
睡眠欲望是人体对休息和恢复的需求。
它由脑干的多巴胺、腺苷和腺苷酸等神经递质的释放所调节。
脑干神经元的活动水平增加导致多巴胺的释放增加，进而抑制大脑皮层的活动，使人体产生入睡的欲望。
而生物钟则是人体内部的时间节律系统，通过释放调控因子来调节觉醒和睡眠周期。
睡眠周期是指一夜睡眠中多个不同阶段的循环。
睡眠可以分为两个主要阶段：快速眼动睡眠（REM睡眠）和非快速眼动睡眠（NREM睡眠）。
在NREM睡眠阶段，人体进入较深的睡眠状态，大脑皮层神经元的活动趋于抑制；而在REM睡眠中，大脑皮层活动增强且与记录到的梦境出现相关联。
觉醒和睡眠的机制受到多种因素的影响，包括环境因素和内部因素。
环境因素如光照、噪音、温度等可以影响睡眠和觉醒的质量和时长。
光照对生物钟调节有重要作用，充足的阳光可以促进觉醒，而昏暗的光线则有助于入睡。
内部因素如年龄、健康状况、药物使用等也可以影响觉醒和睡眠。
婴儿和年长者的睡眠需要比成年人更多，而健康问题如失眠、睡眠呼吸暂停等会干扰睡眠。
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睡眠周期的交替
❖ 睡眠-觉醒周期是生理节律之一 ❖ 人的睡眠可以分为两种类型，慢波睡眠
（NREM）和快波睡眠(REM)。
❖ 两种睡眠在脑电图肌电图、眼动电图和行为 上有不同的特征
❖ 一夜睡眠中约有4-5个睡眠周期反复交替。 根据脑电图及其他身体的变化判断
慢波睡眠
非快动眼睡眠（nonrapid eye movement sleep，NREM睡眠）或慢波 睡眠（SWS）
❖ 非特异性上行投射系统－脑干网状结构侧重 要组成部分
❖ 此系统在脑干网状结构内经过多次突触联络 后到达底丘脑，向大脑皮层作弥散性投射， 维持影响大脑的兴奋状态。
有关于觉醒反应的经典论述
❖ 全身觉醒反应都是通过脑干网状结构实现。
❖ 刺激 － 特异性上行投射系统 － 大脑皮质特异性功 能区 － 产生特异性感觉
❖ 可以预言21世纪攀登脑科学顶峰中睡眠 研究将会是一个主要切入点
醒－睡节律
❖ 内源性周期 ❖ 生物钟及其生理机制 ❖ 生物钟的调节
内源性周期
❖ 睡眠-觉醒周期是生理节律之一；
❖ 生物体内的生理活动都有他们各自的节律性， 大于24小时节律的如激素释放周期、月经周 期；小于24小时节律的，如呼吸、心跳周期； 与地球自转周期24小时合拍的节律，称为昼 夜节律，最典型的是睡眠一觉醒节律。
睡眠和觉醒的生理心理学
❖醒－睡节律 ❖觉醒状态 ❖睡眠的分期与脑机制 ❖睡眠的功能及梦的学说
睡眠的含义
❖ 睡眠表现为机体运动活动停止、肌肉松弛、 意识消失、与世隔绝；
❖ 新陈代谢下降，允许在能量消耗最小的条件 下保证机体的基本生命活动；
❖ 感知觉与环境分离并丧失反应能力的一种可 逆转状态，常可在“瞬间”完成睡眠和觉醒的 转换
❖ 麻醉或昏迷状态与睡眠截然有别，不具备瞬 间唤醒的特性。
❖ 脑科学研究显示，睡眠不仅仅是简单的 活动停止，更是维持高度生理功能的适 应行为和生物防御技术所必需的状态。
❖ 拥有良好的睡眠，觉醒时才能高度发挥 大脑信息处理功能的能力。
❖ 在探求精神和意识，学习和记忆等脑高 级功能时，无疑睡眠占有重要地位。
❖ 心率、血压、呼吸出现爆发式变化；
❖ 支气管哮喘患者可突然发作哮喘，心脏病人也可能 发作心绞痛，高血压病人发生脑出血；
❖ 内分泌活动的特点是生长激素分泌迅速降低，性腺 和肾上腺皮质分泌活动增加，男子阴茎勃起、遗精， 女性阴道壁充血、分泌物增多。
反应
慢波睡眠
快波睡眠
脑电图
慢波
快波
感觉
↓
↓↓
(唤醒阈高）
肌反射及肌紧张
↓
↓↓
血压
低而稳
血压升/ 降
呼吸
慢而均匀
快而不均
眼球运动 无快速眼运动 有快速眼运动
睡眠1期（stage 1 sleep）（S1） 睡眠2期（stage 2 sleep） （S2） 睡眠3期（stage 3 sleep） （S3） 睡眠4期（stage 4 sleep）（S4）
SWS的生理变化及生理功能
❖ 慢波睡眠1-4期过渡中，全身肌张力逐渐降低，心 率和呼吸逐渐变慢，体温和脑温降低；
❖ 脑电图--低幅快波模式 ❖ 肌张力--完全松弛 ❖ 感觉功能--进一步降低，难以唤醒 ❖ 眼球在快速转动，约每分钟60次左右 ❖ 出现许多特异的生理变化 ❖ 被唤醒--80%以上的人正在做梦 ❖ 一个人4-6个/夜 ❖ 异相睡眠 (paradoxical sleep)
❖ 体温仍较低，但脑的温度、脑血流量、脑耗氧量迅 速增加；
实验证实腺苷脱氨酶和腺苷A2A受体被证实对不 同睡眠时相具有一定的影响。
四、奥立新（orexins)及其受体的作用
中枢orexins的大幅度降低是嗜睡症的重要标志。
室旁核区是与唤醒信号通路有关的orexins敏感 区，该区的受体可能是OX2R。
视网膜 大脑视皮层
光暗信息
下丘脑-垂体
视交叉上核 下丘脑视前区
❖ 血压下降但脑血流量较清醒安静时为多； ❖ 胃肠蠕动增加、胃液分泌量增多，闭眼、缩瞳，发
汗功能有所增加。 ❖ 脑下垂体分泌的生长激素和促肾上腺皮质激素以及
肾上腺分泌的肾上腺皮质激素比白天清醒时增多， 特别是生长激素在睡眠4期分泌达高峰； ❖ 说明慢波睡眠与生长发育和体力恢复有关。
快波睡眠特点
❖ 快动眼睡眠（rapid eye movement sleep， REM睡眠）快波睡眠
❖ 刺激 － 侧支纤维 － 脑干网状结构非特异性上行激
活系统 － 觉醒反应
皮层
情感
自主性
脊髓
睡眠的分期与脑机制
❖ 人的一生约有1／3的时间是在睡眠中度 过的。
❖ 不同年龄所需睡眠时间不一样，不同的 个体差异也相当大。
❖ 正常人每隔24小时即有一次觉醒 （wakefulness）与睡眠（sleep）的 交替
脑干，脊髓
大鼠的视交叉上核
觉醒状态
❖ 清醒时脑电波－去同步化快波 ❖ 闭目安静时－枕叶a波 ❖ 睡眠时－同步化慢波
P140图8-3、p144表8-1
维持觉醒的神经机制
- 脑干的上行网状激活系统（上行投 射系统）：释放乙酰胆碱、谷氨 酸
其他脑区 ： 蓝斑-去甲肾上腺素 中脑-黑质纹状体乙酰胆碱
二、松果体与褪黑素
松果体释放的褪黑素浓度升高是机体内源性昼夜 节律的信号表现；
褪黑素可能通过作用与SCN昼夜起搏点，调节机 体昼夜节律变化，使机体内源性节律与外环境周期 相一致，从而影响觉醒－睡眠周期；
褪黑素有利于帮助克服时差。
三、腺苷及其受体Βιβλιοθήκη 作用觉醒时脑内腺苷浓度逐渐升高，可以激活促睡 眠神经元。（咖啡因和茶碱的提神的药理基础就是 阻断大多数腺苷受体）
基底前脑、丘脑-乙酰胆碱 下丘脑-组胺
❖ 特异性上行投射系统－各种感觉传导通路的总 称
内侧丘系（深感觉） 外侧丘系（听觉）
脊髓丘系（浅感觉）
三叉丘系（面部感觉）
视觉与内脏感觉传导束 各束在脑干中上行，终止于丘脑的特异性核 团交换神经元，投射到大脑皮层感觉区产生特 定感觉，并对皮层有一定的激醒作用。
生物钟
一、视交叉上核
❖ 下丘脑腹侧前部的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN）被证实是昼夜节律生物钟的中枢振 荡器的定位处；
❖ 当SCN受到损害后，会扰乱昼夜节律（包括睡眠－ 觉醒周期、皮质类固醇释放、饮水、运动活动等）；
❖ SCN通过颈上神经节控制松果体合成和释放褪黑素。