脑电活动及觉醒、睡眠
脑的群电活动与睡眠觉醒节律
EEG通过放置在记录到的记录到的一组EEG的本质单极与双极记录国际标准系统Gibbssystem)脑波的起源两种可能的振荡控制中心指挥型凑呜曲型脑波的起源简单的细胞环路即可产生振荡脑波的起源甚至单个细胞在外来刺激下也会产生振荡脑波的起源目前认为，神经细胞的内在特性(intrinsic properties)及其相互间的突触连接决定了神经网络的振荡特性数：波幅E E G 的参EEG 的参数：波形正常波形EEG的参数：波形•正常变异EEG的参数：波形 病理波形绘制意识之图数字化的EEG模/数转换(A/D converter) 采样间隔(sampling timeinterval): 0.005 -0.01 s实时(real time)记录定量EEG: 可用于显示、滤波、频率及波幅分析、以及彩色地形图功率谱分析EEG 与基础研究EEG 与感觉听觉辨别任务难度增加时α波抑制增加EEG 与注意当任务不要求注意环境时, (例如心算)比要求注意环境时顶叶α波增加EEG 的临床应用癫痫由于神经元混沌式活动导致的惊厥睡眠障碍 脑肿瘤诱发电位(Evoked Potential)与事件相关电位(Event-RelatedPotential))Definition指对神经系统某一特定部位(包括从感受器到大脑皮层)给予相宜的刺激，或使大脑对刺激(正性或负性)的信息进行加工，在该系统脑的相应产生检的与刺统和脑的相应部位产生可以检出的、与刺激有相对固定时间间隔(锁时关系)和特定位相的生物电反应。
EP/ERP 的特性空间特性: 只能在特定的空间范围内检测到 时间特性: 具有特定的波形和强度分布 :(time-相位特性: 刺激和反应之间存在锁时(time locked)关系EP / ERP 的起源大部分源于大脑皮层, 因为皮层神经元有特殊的层状排列部分可能反映了脑干神经元的活动EP / ERP 均反映了脑内神经元群体的活动的采集：平均策略短潜伏期体感诱发电位(SLSEP)脑干听觉诱发电位(BAEP)运动诱发电位(MEP)波形在顶叶中线附近最主要反映脑对外部信息Noseth tL e f R i g OccipitalTop 皮肤、骨骼、N睡眠各期的脑波睡眠各期的循环慢波睡眠和快速眼动睡眠-I慢波睡眠：脑电同步化首次出现的阶段1及阶段2、3、4均属慢波睡眠或同步化睡眠：在该睡眠时相，脑电以频率逐渐减慢幅 脑电特征：在该睡眠时相，脑电以频率逐渐减慢、幅度逐渐增高、δ波所占比例逐渐增多为特征。
正常脑电图
李正丰
构架
正常清醒期 正常睡眠期 各种诱发试验
一、清醒期正常脑电图型
后头部α节律
1.出现在后头部1.8-13Hz的节律，思睡状态下减慢 7-8Hz. 2.清醒状态下闭眼且放松状态下易出现睁眼或外界 刺激，会完全或部分消失。 3. 为圆钝或正弦样波形，如果加入ß活动，可呈尖 样波 4.频率变化范围两侧半球对应区域内不超0.5-1Hz; 5. 波幅一般右侧较左侧高，可变动，成人常低于 50uv，持续性不超过50%，无伪迹影响可为正常；
闪光刺激(photic stimulation)
1.≤3Hz，诱发可为正相电位，100ms延迟，O1、 O2、T5、T6最明显，扩散程度不同，类似λ波 2.≥6Hz，节律性诱发电位更加明显，有琐时关系， 表现为完全性节律化同步或小数节律同步化 3.儿童和老年人更明显 4. 可对称或非对称反应，多数人无反应
三、正常睡眠脑电图及睡眠周期
正常睡眠脑电图型主要包括： 1.思睡期慢波 2.顶尖波 3.睡眠纺锤波 4.K-综合波 5.觉醒反应
1.思睡期慢波活动（drowsing slow activity）特点总结：
1.反复，阵发性，同步化。 2.5-7Hz的低至中波幅θ活动。 3.以中央、顶为著，可扩散全头。 4.持续时间0.5-3s，可散发出现。
6.主要分布在 O1、O2、T5、T6、P3、P4，可向C3、 C4、T3、T4、A1、A2扩散； 7.耳电极参考记录有利于对称性的观察； 8.如果有两种相近频率组成的α 并存，可形成渐强 渐弱的α 节律； 9.儿童及青年常见，也可与服用镇静剂类相关。 10.节律与脑功能状态及发育水平有密切关系，与智 力水平、人格、个性无关
α节律变异
1.慢α节律锯齿状α，频率约为α主频率的一半，因 与两种频率的α波未完全融合 2.快α节律，11-13Hz，夹杂14-20Hz的快波以 上两种变异型部位、反应性同正常α节律
睡眠与觉醒神经生物学
睡眠稳态调节
我们现在对这种睡眠稳态调节的具体 作用机制还不清楚，比如VLPO神经元 系统，它们在人体缺觉时的活性并不 会升高，即没有积累“催促”人体入 睡的信号，直至我们入睡为止。
眼动电图：
1. 非快眼动睡眠(Non-rapid eye movement sleep， Non-REM)
睡眠一期（stage 1） 睡眠二期（stage 2） 睡眠三期（stage 3） 睡眠四期（stage 4）
2. 快眼动睡眠(Rapid eye movement sleep，REM)
不同于昏迷:睡眠是生理性的,可循环的, 可逆性的。
睡眠在行为学上判定标准：
1. 运动能动性降低； 2. 对刺激的反应减小； 3. 刻板的姿态（例：人类的闭眼躺卧）； 4. 比较容易逆转；
脑的电活动:
皮层诱发电位（evoked cortical potential）：
感觉传入系统受刺激时，在皮层上某一局限区 域引出的形式较为固定的电位变化．
昼昼夜夜节节律律调调节节
▪ 视交叉上核神经核团（SCN）是我们大脑中的主控时钟 （master clock）。SCN细胞具有24小时周期性的活化特征， 将这些细胞从大脑中分离出来，该调控机制同样有效。
▪ 动物缺乏SCN细胞，又缺乏外界的时间信息，它们就会失去 对包括睡眠在内的各种日常行为、活动以及生理过程的昼夜 调控能力。
表现四：自主神经系统的交感活性占主导地位。心率和呼吸 加速,但不规则,内稳态功能减弱,呼吸与血中CO2浓度的关联 减弱. 体温控制系统基本放弃,深部体温开始下降
觉醒和睡眠的基本机制
增高
快、协调 鲜明的梦，有组织的 低 放电频率增加，紧张性活动 降低
盲人做梦吗？
古人云：“盲人无梦，愚夫寡梦”。 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。 后天盲者睡眠时眼球运动的次数养 活，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 的感觉。
眼球的运动与资讯的撷取有关
纹状体 黑质ຫໍສະໝຸດ 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 (Parkinson病) 舞蹈病 亨廷顿
去甲基肾上腺素（NE）：1970年Petijean
电刺激中脑蓝斑核头部或背侧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NE系统、脑干网状结构上行系 统和皮质内的ACh系统与脑电觉醒的维持 有关，行为觉醒状态的维持与中脑黑质纹状体的DA系统功能的关。 Orexin
（ 三 ） 睡 眠 过 程 中 运 动 神 经 元 的 变 化
脑干网状结构易化区
前庭核 小脑前叶 两侧部 脑干网状 网 狀 运动⊕ 梭内肌 收缩 结构易化区 脊髓束 神经元 肌梭敏 感性↑ 脑干网状 网 狀 运动㈠ 结构抑制区 脊髓束 神经元 肌梭敏 感性↓ 肌紧张↑ 肌活动↑
脑干网状结构抑制区
睡眠生理
觉醒和睡眠的基本机制
觉醒和睡眠的基本机制
觉醒的基本机制 1. 觉醒状态的维持 2. 与觉醒有关的中枢神经递质 睡眠的基本机制 1. 对睡眠的认识阶段 2. 与睡眠有关的中枢神经递质 3. 睡眠期中枢对运动神经元的调控
本科生课程-9-神经系统高级功能脑电图睡眠与觉醒剖析
始于出生时,随年龄增长而变化: 新生儿一昼夜多个周期(60-90 min) 儿童两个周期(午睡与夜间睡眠) 成年人一个周期(与昼夜交替大致同步)
睡眠的时相
睡眠时许多生理功能都发生变化。例如，感觉功能减退，骨骼肌反射和肌 紧张减弱，植物性功能也发生改变。
应用脑电技术及其他测定发现睡眠具有两种不同的时相状态: 慢波睡眠(s1ow wave sleep) 快波睡眠(rapid wave sleep)，异相睡眠(paradoxical sleep)或快速眼
但是，异相睡眠会出现间断性的阵发性表现，这可能与某些疾病在夜间发 作有关，例如心绞痛、哮喘、阻塞性肺气肿缺氧发作等。有报导，病人 在夜间心绞痛发作前常先做梦，梦中情绪激动，伴有呼吸加快、血压升 高、心率加快，以致心绞痛发作而觉醒。
睡眠发生的机制
睡眠是由中枢内发生了一个主动过程而造成的，中枢内存在着 产生睡眠的中枢，有人认为，在脑干尾端存在能引起睡眠 和脑电波同步化的中枢。这一中枢向上传导可作用于大脑 皮层（有人称之为上行抑制系统），并与上行激动系统的 作用相对抗，从而调节着睡眠与觉醒的相互转化。
脑的高级功能
脑电图和脑诱发电位
自发脑电活动: 大脑皮层的神经元具有生物电活动，因此 大脑皮层经常有持续的节律性电位改变，称为自发脑电 活动。
脑电图: 临床上在头皮上用双极或单极记录法来观察皮层 的电位变化，记录到的脑电波称为脑电图。
皮层电图: 在动物中将颅骨打开或以病人进行脑外科手术 时，直接在皮层表面引导的电位变化，称为皮层电图。
快波睡眠：在慢波睡眠后进入快波睡眠，这时眼球出现快速运 动，有时部分肌肉抽动，出现作梦。
快波睡眠的脑电特征：其脑电特点是一种去同步的低电压快波 脑电波。
第十二讲 脑的节律——睡眠和觉醒
动占优势。
快速动眼睡眠（REM）—做梦的阶段
年轻人中出现频率较 高的的梦境内容多与 日间的生活经历和体 验有关，且往往是日 间生活中不便表达的 或不愿想到的。
梦的释疑
梦只在快速动眼期出现，如果醒来时正好是在快速动眼期，
那么你就能知道自已做梦。反过来，如果醒来时正好是在 非快速动眼期，那么你并觉得自已没做梦。
左半脑
高度警觉
清醒
右睡左工作
左睡右工作
需要睡眠的两种最合理的观点为恢复理论（restoration)
和适应理论(adaptation)。
睡眠是种存保存能量的适应行为。睡眠时，身体所做的
工作仅仅是为了维持生命，所有的消耗都减到最低。对 于生活在狐狸领地的松鼠来说，在月光下漫步太危险了。 对松鼠来说，最好的策略莫过于在呆有洞穴里，睡眠则 是达到这一目的的好方法。
同步化
清醒和安静时的脑电图
闭上眼睛清醒安静时可以看到α 波活动，频率为8-13Hz,在
枕区最大。当睁眼时，则可看到α节律被抑制。
眨眼伪迹
α节律
β 节律
脑节律的功能
至今，大脑的皮质节律的功能在很大程度上还是一个谜。
一种观点认为，神经节律可以协调神经系统不同区域之间
的活动。在觉醒状态下，脑的感觉系统和运动系统经常发 生阵发性同步神经活动。如当你试图抓住一个篮球时，同 时对形状、颜色、运动、距离甚至篮球的含义反应的不同 神经元趋于同步化，将分散的信息统一起来。 另一种观点则认为，大多数的节律没有直接的意义。尽管 这些节律很有意思，但却只是多种兴奋性通路之间联系而 产生的副产品。 不管脑节律是否真的有什么功能，但为我们了解脑的功能 状态提供了一个便利的窗口。
第十二讲 睡眠和觉醒
睡眠与觉醒的机制
睡眠与觉醒的机制赵天明190701046睡眠和觉醒是人一生中反复交替的二种生理状态，睡眠占据了人类生命中大约三分之一的时间，是人类生存的必要条件。
它受制于接近地球自转周期的“昼夜节律（circadianrhythm）”的影响，同时也受人类自身“生物钟（biologicalclock）”的调控。
自古以来人类就对睡眠的本质有过数不清的猜测和遐想，但直到目前睡眠和觉醒觉醒的机制（mechanismsofsleep-wakestates）仍然是困惑人类的一个基本课题。
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异相睡眠(paradoxicalsleep)即快速眼动睡眠(rapideyemovementsleep)，使人类对睡眠的认识由原来的单一过程改变为包含两个截然不同时相的双相过程，即慢波睡眠和异相睡眠，并且随后的研究发现引起异相睡眠神经机制与慢波睡眠也不同。
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。
脑的电活动睡眠和觉醒
脑的电活动睡眠和觉醒脑的电活动：睡眠和觉醒脑是人体最为重要的器官之一，它控制着我们的思维、感知和行为。
脑的电活动是指脑细胞之间的电信号传递，它是我们认识和理解脑功能的关键之一。
睡眠和觉醒是我们日常生活中经常经历的两个状态，与脑的电活动密切相关。
本文将探讨脑的电活动在睡眠和觉醒状态下的特点和作用。
一、睡眠状态下的脑电活动睡眠是人体重要的生理状态之一，它是身体休息和恢复的必需过程。
脑的电活动在睡眠过程中表现出明显的特点，主要通过脑电图来观察和记录。
1.深睡眠阶段深睡眠阶段是睡眠过程中最为重要的阶段之一，也被称为非快速眼动睡眠（Non-Rapid Eye Movement，NREM）阶段。
在这个阶段中，脑电图呈现出较低的频率和较高的幅度，具有较为规则的波形。
大脑在深睡眠阶段进行恢复、修复和记忆巩固等重要功能。
2.快速眼动睡眠阶段快速眼动睡眠（Rapid Eye Movement，REM）阶段是睡眠过程中另一个重要的阶段。
在这个阶段中，脑电图与清醒状态下的脑电活动相似，呈现出高频率、低幅度的波形。
大脑在快速眼动睡眠阶段进行梦境的产生和处理，同时促进记忆的巩固和学习能力的提高。
二、觉醒状态下的脑电活动觉醒状态是指我们清醒时的状态，与睡眠状态相对应。
在觉醒状态下，脑的电活动表现出不同于睡眠状态的特点。
1.β波当我们清醒时，脑电图呈现出一种频率较高、幅度较小的波形，称为β波。
β波是清醒状态下的主导脑电节律，与高度的警觉性和大脑认知功能的发挥有关。
2.α波当我们放松但仍处于清醒状态时，脑电图呈现出频率较低、幅度较大的波形，称为α波。
α波活动是在相对放松和休息的状态下观察到的，它与放松、冥想等有关，同时还与大脑自组织、创造力和思维灵活性有关。
三、脑的电活动对睡眠和觉醒的调控1.睡眠的调控脑的电活动在睡眠调控中起着关键作用。
睡眠周期性发生的不同阶段与脑的电活动的变化密切相关，脑电图可以帮助我们了解睡眠的深浅和质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A
B
刺激家兔腓总神经引起的躯体感觉诱 发电位（SEP）
主反应：
先正后负的电位变化 在皮层投射有特定中心 区 与刺激有锁时关系
次反应：
扩散性延续反应 在大脑皮层无中心区 与刺激物琐时关系
后发放：
一系列正相周期性电 活动
意义：感觉在皮层的投
射定位
三、觉醒(arousal)与睡眠(sleep) 1. 觉醒状态的维持 ➢ 行为觉醒(behavioral ~)：黑质DA系统 证据：破坏该系统后无探究行为 ➢ 脑电觉醒(electroencephalogram ~)： • 蓝斑上部NA系统(紧张性作用) 证据：破坏后快波↓, 但仍能短时唤醒 • 脑干网状结构ACh系统(时相性作用) 证据：注入阿托品后脑电呈慢波
第六节 脑电活动及觉醒、睡眠
一、脑电图(electroencephalogram) ➢ 自发脑电活动 (spontaneous electric activity of the brain) NhomakorabeaHz
V
常见部位
出现条件
8-13 20-100 枕叶 成人安静、闭眼、清醒时 14-30 5-20 额、顶叶 成人活动时 4-7 100-150 颞、顶叶 少年正常时, 成人困倦时 0.5-3 20-200 颞、枕叶 婴幼儿正常时,成人熟睡时
出现不规则β波，眼电增强，肌电减弱 感觉进一步减退，唤醒阈高，骨骼肌松弛， 反射减弱，眼球快速运动，部分躯体抽动， 血压升高，心率加快，呼吸加快但不规则， 做梦者多见 脑桥被盖外侧区胆碱能神经元活动，称异 相睡眠启动神经元(PS-ON N) 脑桥被盖、蓝斑和中缝核的去肾上腺素能和 5-HT能神经元为异相睡眠关闭神经元
α波梭形 spindle α波阻断 α － block：正常人在清醒、闭目、安静时出现α波。 睁眼、思考问题或接受其它刺激时，α波立即消失而出现快波
➢脑电图波形及临床意义(脑瘤和癫痫)
血糖、体温及糖皮质激素处于低水平、PO2 处于高水平 时， 波的频率减慢
异常高频高幅脑电波：癫痫
肿瘤占位性病变也出现异常脑电波活动
A：切断特异投射系统保留非特异投射系统:觉醒 B: 切断非特意投射系统; 睡眠
2. 睡眠的两个时相 ➢ 慢波睡眠(slow wave sleep, SWP) • 表现：感觉、运动、自主神经活动减退 • 意义：GH分泌增多, 促进生长和体力恢复 ➢ 异相睡眠(paradoxical sleep, PS) • 表现：活动进一步减退, 伴阵发性表现 • 意义：GH分泌减少, 脑内蛋白合成加快, 促进精力恢复; 某些疾病可能夜间发作
3. 睡眠发生机制 ➢ 慢波睡眠：三个有关脑区 • 间脑睡眠区：下丘脑后部、 丘脑髓板内核群邻旁区、丘脑前核 • 延髓同步化区：上行抑制系统(尾端网状结构) • 前脑基底部睡眠区：视前区和Broca斜带区 促眠物质：5-HT受体拮抗剂、腺苷、PGD2
入睡期
浅睡期 中度睡眠期 深度睡眠期
➢ 异相睡眠：
➢脑电波的形成机制(略)
大量神经元同步发生的突触后电位的总和在皮层表 面的电变化 一定的同步节律的非特异投射系统的活动可促进皮层 电活动的同步化
二、皮层诱发电位(evoked cortical potential) ➢ 概念：在皮层某一特定部位引出 与特异传入通路受刺激有关 ➢ 组成：主反应(与刺激锁时)、次反应和后放 ➢ 描记：计算机叠加和平均 ➢ 应用：科研和临床诊断 ➢ 常用诱发电位：SEP、AEP、VEP