第六章-睡眠与生理节律课件

第六章睡眠与生理节律脑电图睡眠与觉醒1精选课件pptBeforewestart…我们一生中1/3的时间将在睡眠中度过吃饭和娱乐也会占据另外的1/3时间在剩余1/3的生命中童年和各种教育占据1/3老年时期占据另外1/3因此，只有大约1/9的生命，大约不足10年时间，可以用于有效的工作2精选课件pptBeforewestart…睡眠的大部分时间都被浅睡或梦境占据通常在整个夜晚，只有不足30分钟是真正的深睡眠事实上，我们在所谓清醒的日间也很少有真正清醒、没有做白日梦或注意力分散的时候3精选课件ppt因此:我们有必要了解下述两类过程睡眠和觉醒梦与非梦4精选课件pptWhatwewilllearn脑电图脑的状态：睡眠与觉醒5精选课件ppt脑电图(Electroencephalogram,EEG)EEG简介EEG的记录EEG的计算机辅助分析EEG在基础和临床医学中的应用事件相关电位6精选课件pptEEG简介EEG的定义通过放置在头皮表面的多个电极所记录到的一组场电位7精选课件pptEEG的历史RichardCaton,利物浦内科医生将电极直接放在暴露的动物脑表面，发现存在电信号，发表于1875年

1887年,Caton通过干扰落在动物眼中的光线，检测到脑电的负向波动8精选课件pptDr.HansBerger9精选课件pptHistoryofEEGDr.HansBerger,奥地利精神病学家首次记录人体脑电十八世纪20年代早期，利用移动感光纸和闪动光点记录脑电，发现每秒10次的常规波动由于这是他第一个从人类EEG中分离出来的波，他将此波动命名为波1929年，Berger发表了该结果，这是有关人类脑电的第一篇论文10精选课件pptHistoryofEEGDr.HansBerger十八世纪30年代，首先命名了波和波第一个采用EEG作为脑电图的缩写名称提出波幅度小于波指出波与集中注意力和惊跳反应有关11精选课件pptEEG的本质未知部分动作电位、兴奋性突触后电位、抑制性突触后电位等电位活动的总和(Eccles,张香桐,Jung等)已知部分大群神经元的同步放电12精选课件pptEEG的本质13精选课件pptEEG的记录14精选课件pptEEG的参数：频率定义：单位时间(秒)内波的个数单位:赫兹(Herz,Hz)EEG频率的分类波:7.5-13Hz

波:14-30Hz

波:3.5-7.5Hz

波:0.4-3Hz15精选课件ppt种类频率(Hz)波幅(uV)主导时期Alpha7.5-1320-60清醒、放松Beta14-302-20思维活动Theta3.5-7.520-100儿童的支配频率，在成人随困倦和注意而增加Delta0.4-320-200深睡，婴儿支配频率频率与波幅16精选课件pptEEG的参数：波幅17精选课件pptEEG的参数：波形正常波形18精选课件pptEEG的参数：波形正常变异19精选课件pptEEG的参数：波形病理波形20精选课件pptEEG解释的困难每个通道的皮层电位是脑内大量神经元活动组合的反映源的贡献随着其与电极距离的缩短而非线性地增大在向头皮传递过程中受脑膜、头骨和皮肤影响可能会衰减或扭曲21精选课件ppt计算机辅助下的EEG分析在计算机协助下，可以生成脑电地形图声称三维重构影像进行功率谱分析以及其它许多分析22精选课件ppt绘制意识之图23精选课件ppt数字化的EEG模/数转换(A/Dconverter)采样间隔(samplingtimeinterval):0.005-0.01s实时(realtime)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24精选课件pptEEG脑地形图25精选课件ppt功率谱分析26精选课件ppt诱发电位(EvokedPotential)与事件相关电位(Event-RelatedPotential)27精选课件pptDefinition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。28精选课件pptEP/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相位特性:刺激和反应之间存在锁时(time-locked)关系29精选课件pptEP/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30精选课件ppt短潜伏期体感诱发电位(SLSEP)31精选课件pptERP的定量化与参数提取波幅(Amplitude)潜伏期(Latency)波峰间期(Inter-PeakLatency)波幅比值和峰间期比值(Ratio)波面积(AreaunderCurve)32精选课件pptERP的临床解释首先建立正常值数据库理解各种参数的生理学和病理生理学意义潜伏期:反映传导功能幅度:参与放电的神经元成分缺失:严重损伤的存在进一步还需研究EP活动的来源33精选课件pptERP的多通道记录ERP长于说明事件在脑内发生的时刻，却无法有效地说明他们发生的位置34精选课件pptSummaryEP/ERP可以反映视网膜、视觉通路、内耳、听神经、脑干、外周神经、脊髓后索、感觉皮质以及上下运动神经元的各种病变，事件相关诱发电位则用以判断患者的注意力和反应能力。诱发电位具有高度敏感性，对感觉障碍可进行客观评诂，对病变能进行定量判断。对心理精神领域可进行一定的检测，故当前广泛应用于对神经系统病变的早期诊断，病情随访，疗效判断，予后估计，神经系统发育情况的评估以及协助判断昏迷性质和脑死亡等。但图形无特异性，必须结合临床资料进行判断；不在有关神经传导径路中的病变，不能发现异常。35精选课件ppt睡眠与觉醒睡眠－觉醒周期是一种昼夜节律人的睡眠可按EEG特征分期睡眠过程呈现慢波睡眠和快速眼动睡眠的周期性交替睡眠的生物学意义睡眠－觉醒节律的机制-中枢的主动活动36精选课件ppt概述睡眠与觉醒：两种不同的功能状态觉醒状态：与环境有主动感觉运动联系，产生复杂适应行为睡眠状态：联系减弱或消失，伴有躯体和植物性功能变化睡眠与觉醒是以自然昼夜为周期的生理活动

研究方法:EEG,EOG（眼电图）.EMG（肌电图）人类对睡眠的认识两种睡眠时相,特别是快动眼睡眠的发现37精选课件ppt睡眠/觉醒周期与昼夜节律Ⅰ约日节律/昼夜节律(circadianrhythm)与24小时自然昼夜交替大致同步人一生中的睡眠觉醒周期始于出生时,随年龄增长而变化:新生儿一昼夜多个周期(60~90min)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)38精选课件ppt睡眠/觉醒与昼夜节律Ⅱ睡眠觉醒周期由身体内部的生物钟决定曾经的推测-由昼夜节律决定的被动反应如今的认识-与外界环境‘隔离’(隔绝昼夜,温度,真实的时间变化)的受试者:睡眠觉醒周期依然存在,但延长至25小时而非24小时与体温变化的相应关系出现分离39精选课件ppt睡眠/觉醒与昼夜节律Ⅱ睡眠觉醒周期由身体内部的生物钟决定－睡眠觉醒周期的节律是独立于外界,并与其他生理节律无依从关系的内部节律－脑内内在的节律-生物钟,在正常情况下接受自然界的明暗变化信息,并将内在节律与自然界昼夜节律同步起来40精选课件ppt生物钟下丘脑的视交叉上核神经节细胞中的黑视素光感受器：对光线敏感季节节律的调节：视交叉上核、松果腺和褪黑素41精选课件ppt睡眠的脑电图特征与分期Ⅰ睡眠深度唤醒阈：刚能中断睡眠的临界刺激强度EEG最特异睡眠的EEG分期：

发现REM睡眠分期之前:Loomis按睡眠EEG特征将睡眠分A、B、C、D、E5期：A期，觉醒期；B期，入睡期；C、D、E期分别为浅睡，中等度睡眠和深睡眠期42精选课件ppt睡眠的脑电图特征与分期II睡眠的EEG分期：发现REM睡眠后:睡眠的EEG分为1、2、3、4阶段，成为公认的分期：阶段1（入睡期）：

波明显减少，出现低幅快波，8-12Hz阶段2（浅睡期）：出现睡眠梭形波(变异的

波，13–15Hz，20–40

V，0.5–1s)，伴有少量

波、

波，也可有K-复合波阶段3（中睡期）：在

波、

波为背景的基础上，有睡眠梭形波，4-7Hz阶段4（深睡期）：高幅慢波，

波超过50％，1.5~2Hz，高振幅43精选课件ppt睡眠各期的脑波44精选课件ppt睡眠的脑电图特征与分期III整夜中睡眠EEG各阶段的持续时间及其转化规律睡眠开始后，EEG变化为阶段1234，即随着睡眠加深，EEG频率

、振幅

、

波，约需30–45min，然后返回，4321，此时的阶段1是首次开始出现的快速眼动睡眠(REM)，该时相持续10–20min，再顺序进入阶段4。一夜中循环4–5次。越近早晨，最大睡眠深度

，不能到阶段4。入睡时的阶段1及全部2，3，4均为慢波睡眠除入睡的阶段1外，其余的阶段1均为快速眼动睡眠45精选课件ppt睡眠周期46精选课件ppt慢波睡眠和快速眼动睡眠-I慢波睡眠（SWS）：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、

波所占比例逐渐增多为特征。阶段3，4合称为睡眠功能特征：循环、呼吸、交感神经等系统活动随睡眠加深而降低，且相当稳定；肌张力明显下降但保持一定肌紧张，平均20min调整睡眠姿势一次47精选课件ppt慢波睡眠和快速眼动睡眠-IIa快速眼动睡眠(REM)：去同步化脑电除入睡后第一次出现的阶段1外，再出现的阶段1均为REM脑电特征：脑电回到阶段1，行为睡眠继续，脑电则去同步化类似觉醒，称为快波睡眠或去同步化睡眠48精选课件ppt慢波睡眠和快速眼动睡眠-IIb快速眼动睡眠(REM)：去同步化脑电功能特征：此期颈后肌、四肢抗重力肌几乎消失，交感活动广泛抑制，心率、心输出量

，血压

，下丘脑体温调节功能或丧失，内稳态低下是此阶段的显著特征；似乎睡眠进一步加深，但与脑电变化不一致，故也称异相睡眠49精选课件ppt慢波睡眠和快速眼动睡眠-IIIa快速眼动睡眠：去同步化脑电其它特征：控制眼运动、听小骨位移和呼吸的肌肉保持张力。眼球快速扫视，叠加在缓慢眼动的背景上；并呈现位相性中耳肌活动、呼吸急促而不规则、血压

、心率

、四肢肌肉抽动等。50精选课件ppt慢波睡眠和快速眼动睡眠-IIIbREM期间唤醒，74%-95%正在做梦；SWS期间唤醒，0%-51%做梦。上述现象可能与梦境有关觉醒状态只能进入SWS；SWS或REM均可直接觉醒，但REM自动觉醒可能性更大(似乎是最浅的睡眠)；但REM期环境刺激唤醒阈显著提高(此角度又是最深的睡眠)。哪一种睡眠更深?51精选课件ppt慢波睡眠和快速眼动睡眠-IV快速眼动睡眠期位相性运动由脑区神经元活动触发

从脑干可记录到位相性电发放，脑桥背部

面神经核、前庭神经核、三叉神经核

动眼神经核、外侧膝状体

视、听皮层，称为桥－膝－枕波(PGO)。REM睡眠期间眼动首次诱发与PGO峰对应52精选课件ppt慢波睡眠和快速眼动睡眠-IV两种睡眠状态的周期性交替:

一夜中慢波睡眠与REM睡眠周期性交替4-6次,每一周期约90-120min

两次REM睡眠间的时间间隔渐短,但每次的REM睡眠持续时间渐增加青年人,REM睡眠占总睡眠的20-25%

慢波睡眠的较深时期(阶段3、4)主要在睡眠的前半段,较浅的睡眠时期和REM睡眠主要在睡眠时间的后半,故清晨人易醒来.53精选课件ppt睡眠的生物学意义-Ia不同种属和不同发育阶段动物睡眠需求不同SWS存在于所有哺乳类、鸟类和部分爬行动物，两栖类和鱼类无；REM首先出现在鸟类，仅见于孵化后很短时间，占总睡眠时间1%；成年哺乳动物则占20~30%54精选课件ppt睡眠的生物学意义-Ib不同种属和不同发育阶段动物睡眠需求不同睡眠时间：婴儿期16h以上，青春期8h，老年期更短；SWS-REM周期：新生儿45min，成年人90min；睡眠E期随年龄增长指数递减，60岁后几乎消失；REM睡眠婴儿占50%，2岁占30~35%，10岁后25%55精选课件ppt睡眠的生物学意义-Ic不同种属和不同发育阶段动物睡眠需求不同生理功能变化：SWS期血压

、心率

、呼吸频率

、脑血流

、脑代谢

、机体总耗能

、垂体促激素分泌

、生长素分泌

；REM期血压、心率、呼吸非规律性间断

，脑和自主神经系统激活，阴茎勃起或阴蒂充血，体温调节机能丧失56精选课件ppt睡眠的生物学意义-IIa剥夺睡眠后的睡眠反弹剥夺睡眠导致清醒后出现补偿性睡眠反弹选择性剥夺REM睡眠导致REM睡眠反弹(几乎所有鸟类和哺乳类)57精选课件ppt睡眠的生物学意义-IIbREM睡眠与神经系统发育成熟人类睡眠时间随年龄变化个体发生过程中，人睡眠的成熟表现在REM睡眠和慢波睡眠阶段4REM睡眠：出生前在子宫内已有，出生时8小时，青春期只有1.5-1.7小时慢波睡眠阶段4：从胚胎发育到中年呈指数下降，60岁后可消失。REM睡眠时的氧耗量比觉醒状态下强体力或脑力活动时更多，提示REM睡眠可促进脑发育成熟。58精选课件ppt睡眠的生物学意义-Ⅲa梦与生理睡眠梦与REM睡眠有关的事实的确立,改变了过去的关于梦的观点:

过去:梦少,且从受试者对梦的回忆来判断是否有梦

现代生理学研究表明,每个人夜间睡眠中(每次的REM睡眠)都可能有梦.但随着REM睡眠转入慢波睡眠后的时间越长,回忆出梦的可能性越少.

59精选课件ppt睡眠的生物学意义-ⅢREM强度例如眼运动等与梦的内容有关，多变化的梦较平静的梦与REM的频度有关，REM睡眠时梦是清晰的慢波睡眠时也有梦，但梦不易回忆，梦中的形象也是模糊的，情绪也少，但梦魇或噩梦惊醒常发生在此期60精选课件ppt睡眠障碍失眠症药物、心理、生理睡眠窒息嗜睡症与下丘泌素神经元退化睡眠发作猝倒睡眠瘫痪睡眠幻觉61精选课件ppt睡眠/觉醒与中枢主动活动-I早期认为睡眠是被动的去传入机制孤立脑动物EEG持续高幅慢波（永久睡眠状态），孤立头动物觉醒－睡眠周期正常；进一步切断感觉神经则进入睡眠认为前脑的感觉传入对维持睡眠－觉醒周期必要脑干中存在着调节睡眠与觉醒的脑中枢损毁外侧被盖区特异性感觉上行通路不影响睡眠周期；损毁脑干中轴部位网状结构上行投射则导致持续深度睡眠认为脑干上部的网状上行激活系统维持觉醒，桥脑下部的网状结构维持睡眠62精选课件ppt睡眠/觉醒与中枢主动活动-II现代睡眠理论：睡眠是睡眠中枢引起的主动活动结果脑干存在特定睡眠诱导区低频刺激猫丘脑导致深度睡眠，刺激下丘脑后部引起觉醒在三叉神经根前方切断中脑，不论是否保留脑神经，都可产生失眠麻醉脑干头端可使清醒猫入睡，麻醉其尾侧可使睡眠猫清醒，提示脑干尾侧可诱发睡眠脑干睡眠诱导区位于脑桥中央与延髓尾侧之间，包括中缝核、孤束核、蓝斑及网状结构背内侧；缝际核头部损毁影响SWS，尾部损毁主要抑制REM63精选课件ppt睡眠/觉醒与中枢主动活动-III现代睡眠理论：睡眠是睡眠中枢引起的主动活动结果中缝核：5-HT能神经元密集区。其头部和尾部在功能上有区别，主要由于结构联系不同：头部纤维投射到间脑和大脑皮层，尾部与脑桥背内侧背盖有纤维联系。分别损毁头部与尾部的实验表明：缝际核头部形成慢波睡眠，其尾部则触发REM。孤束核：位于延脑，激活此区可引起睡眠，但损伤该区并不引起失眠，提示其间接作用，分析表明，引发睡眠可能与调制网状结构的唤醒物质有关。一般认为，中缝核头部、孤束核及其邻近的网状神经元是产生慢波睡眠的特定脑区。它们共同组成上行抑制系统，一方面调制网状结构的唤醒物质引发睡眠，另一方面还可对驱动他的网状激活系统有负反馈作用，从而诱发睡眠。64精选课件ppt慢波睡眠的神经控制促睡眠区：下丘脑的腹外侧视前区促唤醒区：脑干和前脑唤醒系统腺苷的作用：促进睡眠见182图65精选课件ppt睡眠/觉醒与中枢主动活动-IV现代睡眠理论：睡眠是睡眠中枢引起的主动活动结果

与快波睡眠有关的脑区：蓝斑位于脑桥背内侧背盖(与缝际核尾部神经元有密切联系)损毁蓝斑头部的上行投射延长EEG同步化，不影响REM，故维持觉醒；破坏其中、后部及邻近网状结构，REM大幅度减少或消失，不影响SWS，故执行REM中缝背核的5-HT神经元觉醒时最大发放，REM时放电

，提示其兴奋可抑制REM及其相关改变66精选课件ppt睡眠/觉醒与中枢主动活动-V中枢神经递质与睡眠/觉醒：5