生理心理学第八章3-睡眠与觉醒.ppt

生理心理学第八章生理心理学第八章3_3_睡眠与觉醒睡眠与觉醒漫谈睡眠睡眠和梦是神秘的。睡眠和梦是神秘的。睡眠是文学、睡眠是文学、艺术、哲学和科学所偏、哲学和科学所偏爱的主的主题。睡眠是一个有力的控制者。睡眠是一个有力的控制者。如何如何对睡眠睡眠进行研究？我行研究？我们要睡多要睡多长时间？睡着的睡着的时候我候我们会做什么？睡眠具有怎会做什么？睡眠具有怎样的的规律律（类型、周期、生理、理型、周期、生理、理论）？）？关于睡眠障碍我关于睡眠障碍我们了解了什么？了解了什么？没有充足的睡眠会怎没有充足的睡眠会怎样？睡眠的功能是什么？睡眠的功能是什么？睡眠的定义睡眠是机体睡眠是机体对环境的反境的反应性降低，以及与性降低，以及与环境的境的相互作用减弱的一种相互作用减弱的一种可以被可以被轻易逆易逆转的状的状态。昏迷和全身麻醉不能被昏迷和全身麻醉不能被轻易逆易逆转，因此不属于睡，因此不属于睡眠。眠。如何对睡眠进行研究？不不同同睡睡眠眠阶阶段段的的E EE EG G节节律律低振幅，低振幅，频率快慢混合，率快慢混合，以以4-7次次s的的波波为主。主。低振幅，在低振幅，在波的波的背景上出背景上出现13-16次秒的睡眠次秒的睡眠纺锤波，和一些复波，和一些复合波（意外声音）。合波（意外声音）。高振幅、在高振幅、在波背波背景上出景上出现20-50的的0.5-3次秒次秒波波50以上以上为高幅高幅波波一、睡眠类型与睡眠周期一、睡眠类型与睡眠周期（一）睡眠的类型：异相睡眠异相睡眠(Paradoxical sleep)脑电活活动的的变化与行化与行为变化相平行。化相平行。脑电波呈波呈现同步化慢波的同步化慢波的时相相。脑电活活动的的变化与行化与行为变化相分离。化相分离。脑电波呈波呈现去同步化快波的去同步化快波的时相相 。慢波睡眠慢波睡眠(Slow wave sleep，SWS)快波睡眠快波睡眠(Fast wave sleep，FWS)快速眼快速眼动睡眠睡眠(Rapid eye movement sleep，REM)阶段阶段脑电波脑电波外显行为外显行为内在生理变化内在生理变化1期期(入入睡期睡期)低振幅，频率快慢低振幅，频率快慢混合，以混合，以4-74-7次次s s的的波为主。波为主。安静困倦开始进入安静困倦开始进入睡眠状态睡眠状态(10(10分钟分钟)1 1、颈部肌肉和四肢、颈部肌肉和四肢肌肉张力肌肉张力逐渐逐渐降低，降低，2 2、心率心率和和呼吸呼吸逐渐变慢，逐渐变慢，体温体温、脑温脑温降低，闭眼、缩瞳降低，闭眼、缩瞳3 3、生长、生长激素激素和促肾上腺皮质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以及肾上腺分泌的肾上腺皮质激素在慢波睡眠中比在白天清醒时素在慢波睡眠中比在白天清醒时增多。增多。4 4、做梦做梦极少。即使做梦梦境也平极少。即使做梦梦境也平淡、生动性弱，概念性和思维性淡、生动性弱，概念性和思维性较强。较强。梦魇或恶梦惊醒者多发生在慢波梦魇或恶梦惊醒者多发生在慢波睡眠第睡眠第4 4期。梦醒后只能陈述恐惧期。梦醒后只能陈述恐惧感，被追捕或掉入深渊等危险境感，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界，不能陈述梦境的全部故事情节。节。2期期(浅浅睡期睡期)低振幅，在低振幅，在波的波的背景上出现背景上出现13-1613-16次秒的睡眠纺锤次秒的睡眠纺锤波，和一些复合波。波，和一些复合波。已经入睡，并出现已经入睡，并出现酣声，但将被试叫酣声，但将被试叫醒后却常自称尚未醒后却常自称尚未睡着（睡着（5-155-15分钟）分钟）3期期(中中睡期睡期)高振幅、在高振幅、在波背波背景上出现景上出现20-5020-50的的0.5-30.5-3次秒次秒波波已经睡熟，但尚易已经睡熟，但尚易叫醒（叫醒（1515分钟）分钟）4期期(深深睡期睡期)5050以上为高幅以上为高幅波波不但睡熟还难以叫不但睡熟还难以叫醒（醒（20-4020-40分钟）分钟）慢波睡眠的特点：慢波睡眠的特点：一个可活动的躯体中的空闲的脑（一个可活动的躯体中的空闲的脑（Willian Dement）。）。指标指标快速眼动睡眠的特点快速眼动睡眠的特点脑电波脑电波不规律低幅快波，类似清醒期和睡眠一期的脑电变化。不规律低幅快波，类似清醒期和睡眠一期的脑电变化。肌张力肌张力肌肉肌肉呈完全松弛状态，甚至肌肉电活动完全消失；呈完全松弛状态，甚至肌肉电活动完全消失；呼吸、眼动呼吸、眼动心率心率呼吸呼吸体温体温脑温脑温睡眠深度比慢波四期更深，睡眠深度比慢波四期更深，体温体温仍较低，对外部刺激的感觉功仍较低，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能进一步降低，难以将睡眠者从此期立即唤醒脑的温度脑的温度、脑血流量、脑血流量、脑耗氧量脑耗氧量迅速增加迅速增加呼吸心率呼吸心率也时而突然加快，甚至一些支气管哮喘病在此期睡眠也时而突然加快，甚至一些支气管哮喘病在此期睡眠中可突然发作哮喘；心脏病人也可能发作心绞痛中可突然发作哮喘；心脏病人也可能发作心绞痛内分泌内分泌活动活动生长激素生长激素分泌迅速降低，性腺和肾上腺皮质分泌活动增强。生分泌迅速降低，性腺和肾上腺皮质分泌活动增强。生殖器充血，分泌物增多或阴茎勃起、遗精等殖器充血，分泌物增多或阴茎勃起、遗精等做梦做梦从异相睡眠中唤醒后，从异相睡眠中唤醒后，8080以上的人声称正在以上的人声称正在做梦做梦，尚可陈述，尚可陈述梦境的故事情节，形象生动以视觉变幻为主梦境的故事情节，形象生动以视觉变幻为主眼球快眼球快速运动速运动出现出现眼球快速运动眼球快速运动，约每分钟，约每分钟6060次左右。眼电现象显著加强，次左右。眼电现象显著加强，在在桥脑、外侧膝状体和枕叶皮层中可记录到周期性的高幅放电桥脑、外侧膝状体和枕叶皮层中可记录到周期性的高幅放电现象，称之为现象，称之为PGOPGO波波快速眼动快速眼动睡眠的特点：睡眠的特点：一一个个瘫瘫痪痪的的躯躯体体中中的的活活跃跃而而又又充充满满幻幻觉觉的的脑。脑。成人需要多长时间睡眠？差异很大，差异很大，510h，平均，平均7.5小小时68%青年人睡眠青年人睡眠时间在在6.58.5之之间你所合适的睡眠你所合适的睡眠时间是多少呢？是多少呢？衡量指衡量指标：醒来：醒来时的状的状态长长（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：（二）成人的睡眠觉醒周期：1.夜夜间睡眠睡眠8h的的过程是：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。2.夜晚睡眠的夜晚睡眠的时间分配是：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。3.决定睡眠决定睡眠质量的是：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”。（三）常见睡眠障碍（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：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.治疗夜尿症一般用夜尿症一般用训练方法来治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异相睡眠中的常见障碍从从清醒期清醒期越过慢波睡眠阶段突然陷入越过慢波睡眠阶段突然陷入异相睡眠状态异相睡眠状态。是。是异相睡眠脑机制的障碍。异相睡眠脑机制的障碍。病因遗传障碍，受未知障碍，受未知环境因素影响境因素影响（Mignot,1998）。）。实验方案：方案：让数只不同品种的狗患上嗜睡症数只不同品种的狗患上嗜睡症Lin等人（等人（1999）发现，犬，犬类嗜睡症是由一种嗜睡症是由一种基基因突因突变引起的。近期研究引起的。近期研究发现，这种基因的种基因的产物物是一种感受器，是一种感受器，负责接受一种叫做接受一种叫做下丘泌素下丘泌素的的缩氨酸神氨酸神经递质。Chemelli等人（等人（1999）依据）依据这种基因培育老鼠，种基因培育老鼠，发现这样的老鼠的确表的老鼠的确表现出嗜睡症。直接从出嗜睡症。直接从觉醒醒状状态进入入REM睡眠，它睡眠，它们在在觉醒醒时也会出也会出现猝倒猝倒现象。象。Hara等人（等人（2001）培育出一代）培育出一代遗传基因突基因突变的的老鼠。老鼠。这种突种突变会会让下丘泌素神下丘泌素神经元最元最终消亡。消亡。老鼠在生命后期表老鼠在生命后期表现出嗜睡症状。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，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。这些神经元，嗜睡症状才开始。治疗药物治物治疗发作性睡眠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、入眠前幻猝倒、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睡眠中不能睡眠中不能处于于瘫痪状状态。可能是一种与可能是一种与遗传相关的神相关的神经退行性障碍退行性障碍二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究我我们为什么要睡眠？什么要睡眠？哺乳哺乳动物、物、鸟类、爬行、爬行动物物睡眠睡眠时间差异巨大：蝙蝠（差异巨大：蝙蝠（18h）,马（3h）,长颈鹿鹿（3h）,海豚海豚(8h)睡眠与睡眠与脑睡眠与生存睡眠与生存二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究二、睡眠的功能与睡眠剥夺的实验研究睡眠的功能：睡眠的功能：1、睡眠的保、睡眠的保护性作用性作用(1)适适应生存的需要生存的需要(2)消除疲消除疲劳、保存能量、保存能量2、正常情、正常情绪状状态维持持3、睡眠、睡眠对记忆的影响的影响 4、睡眠、睡眠对激素分泌和激素分泌和脑的的发育方面的作用育方面的作用睡眠剥夺的实验研究睡眠剥夺的实验研究三、经典睡眠理论三、经典睡眠理论（一）巴甫洛夫的睡眠理论（二）脑干网状结构的重要作用（一）（一）巴甫洛夫的睡眠理论巴甫洛夫的睡眠理论1、睡眠的本、睡眠的本质是大是大脑皮皮层起源的广泛起源的广泛扩散的散的内抑制内抑制；2、这种抑制在皮种抑制在皮层中和向皮中和向皮层下下脑结构构扩散散过程中存程中存在一定的在一定的时相，构成从相，构成从觉醒到完全睡眠的醒到完全睡眠的过渡；渡；3、梦梦是由于内外是由于内外环境因素的影响，在普遍抑制背景上境因素的影响，在普遍抑制背景上大大脑皮皮层细胞群局部的胞群局部的兴奋活活动。（二）脑干网状结构的重要作用网状网状结构：构：位于位于脑干中央区干中央区的一个大的神的一个大的神经组织网网络结构，从延髓至中构，从延髓至中脑在睡眠、在睡眠、觉醒、注意、运醒、注意、运动及各种重要的反及各种重要的反应起起作用作用2024/5/24 周五33 三个著名的三个著名的动物模型：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据1：1937年，著名生理学家布瑞莫年，著名生理学家布瑞莫(Bremer)孤立孤立脑(Isolated brain)标本：本：在中在中脑四叠体的上丘和下丘之四叠体的上丘和下丘之间横断猫横断猫脑，此后猫陷入，此后猫陷入永久睡眠状永久睡眠状态；孤立孤立头(Isolated head contents)标本：本：在脊髓和延在脊髓和延脑之之间横断猫横断猫脑，则猫保持猫保持正常的睡眠与正常的睡眠与觉醒周期醒周期。证明：在延明：在延脑至中至中脑的的脑干中，存在着干中，存在着调节睡眠与睡眠与觉醒的醒的脑中枢。中枢。（二）（二）脑干网状结构的重要作用脑干网状结构的重要作用把把脑干上部的网状干上部的网状结构称构称为上行网状激活系上行网状激活系统(Ascending reticular activeitingsystem)。证据据2：1949年，意大利，著名年，意大利，著名电生理生理学家学家马鲁吉和吉和马贡(Moruzzi and Magoun)：损伤脑干中干中线结构可以引构可以引起一种与慢波睡眠相似的状起一种与慢波睡眠相似的状态。相反，。相反，电刺激刺激脑干网状干网状结构中的中构中的中脑被盖中被盖中线区，可以引起大区，可以引起大脑皮皮层从慢波睡眠从慢波睡眠转为警警觉和和唤醒状醒状态。此后大量此后大量实验表明，无表明，无论各种各种外部刺激外部刺激还是是感感觉通路的通路的电刺激，刺激，均沿均沿传入通路的入通路的侧枝枝引起引起脑干网状干网状结构的构的兴奋，再引起再引起大大脑皮皮层广泛区域的广泛区域的觉醒反醒反应。证据据3：电生理研究生理研究证明明脑干上行网状激活干上行网状激活系系统的神的神经元元单位活位活动可受多种刺激的影响，可受多种刺激的影响，提高其提高其发放放频率。率。行行为的的觉醒水平、醒水平、脑电图觉醒反醒反应与与脑干网干网状上行激活系状上行激活系统存在确定的一致关系。存在确定的一致关系。证明明脑干网状干网状结构在睡眠与构在睡眠与觉醒的机制中具有重要作用。醒的机制中具有重要作用。迄今仍将迄今仍将脑干上部的网状上行激活系干上部的网状上行激活系统看成是看成是维持持觉醒醒的重要的重要脑结构。构。证据据4：20世世纪50年代末，年代末，脑干中干中间横断横断脑（桥脑中部横断），中部横断），动物物7090%时间处于于觉醒状醒状态；说明：明：桥脑中部以下的中部以下的脑干网状干网状结构构对睡眠具有重睡眠具有重要作用。要作用。永久性睡眠永久性睡眠7090%时间处于时间处于觉醒状态觉醒状态正常的睡眠与觉醒周正常的睡眠与觉醒周期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。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。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。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四、对睡眠机制的现代认识睡眠的睡眠的脑化学机制：化学机制：1、慢波睡眠有关的化学物慢波睡眠有关的化学物质单胺胺类物物质：5-HT肽类：睡眠：睡眠肽大分子蛋白大分子蛋白质：-氨基丁酸的受体蛋白氨基丁酸的受体蛋白质2、快波睡眠有关的化学物快波睡眠有关的化学物质去甲去甲肾上腺素（上腺素（NE）乙乙酰胆碱胆碱中中缝缝核区域的核区域的细细胞胞主要产生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，慢波睡眠明慢波睡眠明显显减少减少。蓝蓝斑区域斑区域的细胞含有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，能消除快波睡眠消除快波睡眠。五、睡眠周期与生物节律五、睡眠周期与生物节律生理性昼夜生理性昼夜节律：是一些由地球自律：是一些由地球自转引起的光照引起的光照和黑暗的日循和黑暗的日循环。机体的多数生理和生化。机体的多数生理和生化过程随程随着日着日节律的律的变化而起伏。化而起伏。五、睡眠周期与生物节律五、睡眠周期与生物节律下丘下丘脑的的视交叉上核（交叉上核（Suprachiasmatic necleus，SCN）：一种）：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。实验支持电刺激刺激SCN可以引起可以引起预期的生理性昼夜期的生理性昼夜节律的改律的改变。双双侧切除切除SCN可以消除躯体活可以消除躯体活动、睡眠和、睡眠和觉醒、醒、进食和食和饮水的生理性昼夜水的生理性昼夜节律。律。给仓鼠移植一个新的鼠移植一个新的SCN可以在可以在24周内恢复周内恢复节律。如果没有律。如果没有SCN，脑的内在的内在节律就永律就永远不能恢不能恢复。复。视交叉上核的机制SCN神神经元是如何保持其元是如何保持其时间信息的呢？信息的呢？研究研究发现：每个：每个SCN细胞都是一个微小的胞都是一个微小的时钟。分离分离实验：把神把神经元从大鼠的元从大鼠的SCN中分离出来，使其中分离出来，使其单独地独地在在组织培养皿中生培养皿中生长。结果果发现：这些些细胞的胞的动作作电位位发放放频率、葡萄率、葡萄糖利用、加糖利用、加压素生成和蛋白素生成和蛋白质合成仍按大合成仍按大约24h的的节律律变化，就像它化，就像它们在完整的在完整的脑中一中一样。哺乳。哺乳动物的其他神物的其他神经元被分离后没有元被分离后没有节律。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/秒的节律变化为主。（）A0.35B.47C.813D.14302.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 4.在慢波睡眠中，脑电活动的变化与行为变化相_，在异相睡眠中，脑电活动的变化与行为变化相_。练习题练习题 平行平行分离分离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.延脑与脊髓之间描述夜描述夜间睡眠睡眠过程：各个程：各个阶段及其特性段及其特性讨论快速眼快速眼动睡眠和慢波睡眠的相关障碍。睡眠和慢波睡眠的相关障碍。