第12章 睡眠与觉醒

第十二章睡眠与觉醒人类一生中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本章内容睡眠的时相及其特点觉醒和睡眠的神经机制睡眠的功能睡眠觉醒关系失调第一节睡眠的时相及其特点一、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(slowwavesleepSWS)和快波睡眠(fastwavesleepFWS)。慢波睡眠又称浅睡(lightsleep)，非快速眼动睡眠(non-rapid-eye-movementsleepNREM)和同步睡眠(synchronizedsleep)；快波睡眠又称深睡(deepsleep)，快速眼动睡眠(rapid-eye-movementsleepREMsleep)和异相睡眠(paradoxicalsleepPS)。成年人的慢波睡眠又可分为1-4个期相，它也有深浅之分。觉醒与睡眠中常见的脑电图α波（8-13次/秒），波幅为0-50微伏，在清醒闭目不思考时出现。β波（14-30次/秒），是觉醒时的兴奋脑波，典型的低幅快波。θ波（4-7次/秒），慢波睡眠1-2期出现。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。觉醒与睡眠中常见的脑电图次/秒慢波睡眠1期：αθ波，入睡开始慢波睡眠2期：θ波背景上出现σ梭形波和k-复合体，浅睡过程慢波睡眠3期：δ波20%-50%慢波睡眠4期：δ波50%以上，深睡过程慢波睡眠各期主要的脑电波人在清醒状态、慢波睡眠和快波睡眠时的EEG模式两种类型睡眠时电生理反应的比较慢波睡眠快波睡眠EEG高幅慢波（同步化波）EEG低幅快波（去同步化波）EMG肌肉有一定紧张度EMG肌肉完全松弛EOG无明显眼动EOG有快速眼动(50-60次/分）二、成人整夜睡眠过程1.过程一夜交替4-6次，平均周期约90分钟觉醒慢波睡眠快波睡眠（123432）一个成年人整夜睡眠过程的示例睡眠与觉醒时相的交替睡眠期相2、各期睡眠的时间分配：慢波睡眠1期5％2期49％3期8％4期14％快波睡眠24％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%睡眠较深时期(时期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.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；觉醒与两种睡眠状态的关系决定睡眠质量主要在于慢波睡眠4期和快波睡眠所占总睡眠时间的比例。比如临床上，对失眠的药物治疗原理主要是改变慢波睡眠的4期和快波睡眠在睡眠过程中所占的比例。三、睡眠的生理与生化改变慢波睡眠心率减慢、血压下降、呼吸率下降、唾液分泌减少、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，概念性思维性强，生动性弱。特征：休闲的脑和可动的躯体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；眼球快速运动脑桥、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%的人报告有梦，内容生动离奇，知觉性强，视觉尤为突出。特征：活跃的脑和麻痹的躯体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。第二节觉醒和睡眠的神经机制17世纪，人们才开始研究睡眠的脑机制。早期的理论认为睡眠是一种被动的过程。近期，研究者开始深入到脑的内部，发现睡眠不是觉醒状态的简单终结，而是中枢神经系统内发生的一个主动过程。睡眠与觉醒状态的发生和维持与脑干的网状激活系统及其它一些脑区域的神经控制有密切的关系，同时也与脑内神经化学递质的动态变化有密切关系。一、巴甫洛夫的睡眠理论1.要点：睡眠的本质是起源于大脑皮层广泛扩散的内抑制；这种抑制在皮层中和皮层下脑结构扩散中存在一定的时相，构成了从觉醒到完全睡眠的过渡；梦是由于内外环境因素的影响，在普遍抑制的背景上大脑皮层细胞群局部兴奋活动的结果。2、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。二、脑干网状结构的作用1、电生理技术发现，刺激脑干网状结构会引起动物的觉醒反应。已有资料证实，无论是外部刺激还是感觉通路的电刺激，均沿着传入通路的侧支引起脑干网状结构的兴奋，然后再引起大脑皮层的广泛区域觉醒反应。脑干上部的网状结构称为网状上行激活系统(ascendingreticularactivatingsystem,ARAS)。这一系统中神经元的单位发放水平与行为的觉醒水平、脑电图的觉醒水平之间存在明确的一致关系。感觉传入上行激活系统2、20世纪60年代以来，研究者采用脑横断法进行的一系列实验表明，脑干在睡眠与觉醒的调节中有重要作用：(1)脑干后端横切脑（孤立头标本），动物保持正常的觉醒与睡眠状态。(2)脑干中部（桥脑中部）横断脑，动物几乎都处于觉醒状态，提示脑干网状结构后部控制睡眠。(3)脑干以上(中脑四叠体中部）横断脑（孤立脑标本）后，动物处于永久睡眠状态，提示脑干网状结构前部控制觉醒。3、脑干上部与下部分别麻醉的实验表明，上部麻醉后动物陷入睡眠状态，说明脑干上部对觉醒是重要的；下部麻醉后动物很快醒来，说明脑干下部对睡眠是必要的。蓝斑核三、睡眠的脑机制第三节睡眠的功能对于睡眠的功能，广泛接受的理论是“恢复”和“休息”的理论。然而，多方面的研究结果显示，睡眠是动物长期进化的一种适应性行为，也是一种本能性行为。睡眠除了有恢复和休息的功能之外，还对脑的发育、记忆信息在脑内的加工、激素的分泌，以及身心健康维持有重要作用。一、睡眠剥夺1、睡眠剥夺实验是在实验室中借助于一定的生理和行为控制手段，对动物或人的夜间睡眠过程进行剥夺的实验。全部睡眠剥夺不允许被试睡眠；部分睡眠剥夺只允许被试部分时间睡眠，如上半夜或下半夜睡眠；选择性睡眠剥夺只允许被试有某个时相的睡眠，如快波睡眠剥夺。2、对身心健康的影响成人被全部剥夺睡眠60小时后，会出现一系列不适应症状，如疲乏、焦虑、激动、发怒或不友好、注意力涣散、记忆力降低、思维迟钝、动作笨拙、头痛耳鸣和复视等。全睡眠剥夺100小时以上，大脑将无法工作，嗜睡极为严重。有人出现意识障碍或明显的幻觉等。长时间睡眠剥夺还会引起眼球振颤、眼睑下垂和肌张力下降等症状。个别被试会出现类似于精神病人的行为。3、睡眠剥夺后的“反跳现象”对人全部睡眠剥夺之后，恢复睡眠期间的慢波睡眠和快波睡眠时间会出现延长现象，即超过原先的正常值，称为睡眠剥夺后的“反跳现象”。如一夜睡眠剥夺后的恢复夜晚快波睡眠的增加占总睡眠时间的5-10%，同时慢波睡眠的3-4期时间也有所增加。二、睡眠的功能1、消除疲劳，恢复体力觉醒期间体内分解代谢活动占优势，尤其在体力劳动与锻炼之后，以及疼痛和受伤时的分解代谢水平更高。由于慢波睡眠时体内的合成代谢占优势，因此充足的睡眠可以使人们消除疲劳，恢复体力。2、慢波睡眠有助于生长发育睡眠与激素的分泌有密切的关系。垂体前叶分泌多种激素，如生长素、催乳素和黄体生成素（青春期）在睡眠过程中分泌增加，其中生长素最为明显。生长素在慢波睡眠的3-4期出现24小时分泌高峰，正常成年人血浆中生长素在清醒休闲时为0-2皮克/毫升，而在慢波睡眠的3-4期可增加至10-20皮克/毫升。3、快波睡眠有助于脑的成熟快波睡眠是脑生长发育所必需的。人与动物的比较研究发现，它们出生时脑发育程度与所需的快波睡眠时间量之间呈现反比关系。如人、猫和大鼠在出生时脑发育得很不成熟，尚不能自我保护，快波睡眠相对于总睡眠时间的比例很高（50%）；相反，绵羊和豚鼠出生时脑已基本发育完善，出生后便能走动，感觉系统很快便能执行机能，它们的快波睡眠所占比例相应较低（10%以下）。4、快波睡眠促进信息编码与记忆的巩固研究发现，快波睡眠可能与新信息的编码有关。在丰富环境与贫乏环境中饲养的幼年大鼠，前者的快波睡眠显著高于后者。由此人们推测，由于婴幼儿和儿童需要学习很多新的内容，因此他们需要更多的快波睡眠；而老年人所学习的新内容减少了，自然快波睡眠会相应减少。还有研究表明，快波睡眠有助于短时记忆向长时记忆的转化，即记忆的巩固过程。人和动物的实验均证明，快波睡眠剥夺与电休克一样可以干扰短时记忆的巩固，记忆后良好的睡眠有利于记忆的保持。第四节睡眠与觉醒关系的失调觉醒与睡眠过程的交替循环是脑控制的一种生物钟节律活动，它与身体的其它许多机能活动如体温、血压、代谢和激素分泌等一样，是以一个昼夜（24小时）为周期变化的。因此，这类周期性机能活动称为“似昼夜节律”。但外界的变化和机体内在原因均可以可能引起人脑对这种节律调节与控制出现紊乱，导致睡眠与觉醒关系的失调。良好睡眠（1）入睡顺利，在10~15分钟内（2）整个睡眠过程中不觉醒（3）觉醒后清爽舒服睡眠不良（1）入睡困难，30~60分钟（2）睡眠过程至少觉醒1次（3）觉醒后仍有疲惫，头脑昏沉的感觉1、失眠及其分类失眠（insomnia）：难于入睡或维持睡眠困难，每周至少四晚，至少连续三周。多导生理记录仪检查发现，入睡潜伏期超过30分钟和（或）睡眠效率低于85%（对老年人需作适当调整）。一、睡眠不多—失眠根据睡眠效率，人类的睡眠障碍分为5级：70-80%的为一级睡眠障碍60-70%的为二级睡眠障碍50-60%的为三级睡眠障碍40-50%的为四级睡眠障碍30-40%的为五级睡眠障碍睡眠效率在80-90%的为正常睡眠或偶尔失眠，90%以上的为睡眠良好者。根据失眠者的特点可以将失眠分为三种类型：入睡困难型、夜间觉醒型和早醒型。入睡困难型的特点是难以入睡，情绪紧张、激动焦虑的人易造成入睡困难。这种类型的失眠多见于神经症患者。夜间觉醒型的特点是夜间多次觉醒，或醒后不易再睡，造成片断睡眠。具有紧张个性特点的人易夜间觉醒。早醒型的特点是清晨过早醒来，而不能入睡。2、失眠者的个性特点凯勒斯用明尼苏达多项个性调查表（MMPI）对220名失眠者进行评价发现，80%的失眠者在1项或多项测验结果属于病理范围，最多的涉及抑郁，比例随年龄的增长而增加。所有失眠者都是紧张内化者，他们在觉醒时不能发泄自己的情绪，代之以抑郁，而把问题带到了床上。由于他们的焦虑转为内心，因而这些人显然处于情绪的唤醒状态。我国精神病学家刘协和等人对慢性失眠者采用MMPI调查的结果显示，慢性失眠者的心理特点高度一致，这些特点是抑郁、焦虑、易疲劳、乏力、对健康过于关心。他们还发现，慢性失眠者往往对入睡时间估计过长，而对实际睡眠时间估计过短，与EEG记录的结果相差很大。因此，不应仅仅根据患者的主述来确定失眠程度和划分失眠类型。现代社会生活环境中，由于种种社会原因，失眠已是一种较为常见的病症。美国的两次全国性调查结果表明，失眠者的患病率为32%,即有1/3的人口患不同程度的失眠症。在失眠人群中，女性多于男性，老年人多于年轻人；经济条件差的多于经济条件好的；城市高于农村。3、失眠者在人群中比例（1）心理因素：情绪不安、烦闷、激动、兴奋、紧张、忧愁和思虑过多。（2）生理因素：过饱或过饥，性兴奋得不到满足。（3）睡眠与觉醒节律被打扰：倒班工作、周际旅