生理學課件：第34章 腦電活動及睡眠和覺醒

第34章腦電活動及睡眠和覺醒

Electroencephalography,sleepandwakefulness第一節(jié)腦電活動一、在大腦皮層可記錄到自發(fā)腦電活動和皮層誘發(fā)電位自發(fā)腦電活動（spontaneouselectricalactivityofbrain)：在無明顯刺激情況下，大腦皮層自發(fā)產生的節(jié)律性電位變化。（一）機體處于不同狀態(tài)時腦電波呈現(xiàn)不同的狀態(tài)在頭皮表面記錄到的自發(fā)腦電活動稱為腦電圖（electroencephalogram，EEG）腦電波的頻率（1）波：

-阻斷（

-block）和喚醒反應（arousalresponse）（2）其他波形2.腦電的波形的改變快波、慢波及同步化（synchronization）和去同步化（desynchronization）腦電的發(fā)育變化和和身體狀況的影響疾病時的變化Hz

V常見部位出現(xiàn)條件α8-1320-100枕葉成人安靜、閉眼、清醒時β14-305-20額、頂葉成人活動時θ4-7100-150顳、頂葉少年正常時,成人困倦時δ0.5-320-200顳、枕葉嬰幼兒正常時,成人熟睡時Petitmalepilepsy(癲癇小發(fā)作）RecordoffourcorticalEEGleadsfroma6-year-oldboy（二）皮層誘發(fā)電位(evokedcorticalpotential)

是指感覺傳入系統(tǒng)或腦的某一部位受到刺激時在大腦皮層一定部位引出的電位變化組成：主反應(primaryresponse):有中心區(qū),鎖時次反應(primaryresponse):無中心區(qū),不鎖時后放(afterdischarge):無中心區(qū),不鎖時皮層誘發(fā)電位的描記:計算機疊加和平均應用:科研和臨床診斷平均誘發(fā)電位（Everagedevokedpotential）體感誘發(fā)電位（Somatosensoryevokedpotential）聽覺誘發(fā)電位（Auditoryevokedpotential）視覺誘發(fā)電位（Visualevokedpotential）二、在皮層記錄的腦電活動是皮層大量神經(jīng)元同步活動的結果產生機制：大量神經(jīng)元同步發(fā)生的突觸后電位經(jīng)總和后形成。結構基礎：皮層層面；神經(jīng)環(huán)路層面同步化機制：皮層與丘腦非特異投射系統(tǒng)之間的交互作用。與去同步化（a-阻斷）機制：高頻刺激對同步化活動的擾亂?？刂普哳^部佩戴便攜式無線腦電采集設備，控制者根據(jù)視覺反饋和視覺刺激，腦部產生方向控制意圖；計算機程序解碼腦電信號，識別控制者的控制意圖，控制意圖轉換為控制指令后無線發(fā)送到蟑螂的電子背包接收器；蟑螂腦部的觸角神經(jīng)被植入了電刺激的微電極，這樣就制作出了一個可控的活體“機器動物”。第二節(jié)睡眠與覺醒一、睡眠-覺醒周期具有明顯的晝夜節(jié)律睡眠-覺醒周期對環(huán)境的獨立性視交叉上核(suprachiasmaticn.)

二、睡眠過程表現(xiàn)慢波睡眠與異相睡眠兩種交替的時相（一）慢波睡眠以同步化腦電波為特征，可分為入睡（I）、淺睡（Ⅱ）、中度睡眠（Ⅲ）、深度睡眠（IV）四期I期：

+

Ⅱ期的特征性

波和

-(keppa)復合波（+d）Ⅲ期：d波20%-50%IV期：d波>50%d睡眠的概念（Ⅲ+IV）慢波睡眠亦稱非快動眼睡眠、同步化睡眠意義：生長激素分泌；體力恢復和生長發(fā)育。

波

波

（二）異相睡眠以去同步化腦電位特征，表現(xiàn)為與覺醒相似的不規(guī)則波快動眼睡眠去同步化睡眠意義：神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和成熟；學習記憶。睡眠時相交替睡眠剝奪睡眠補償三、睡眠與覺醒的產生涉及多個腦區(qū)（一）腦內存在特定的慢波睡眠誘導區(qū)延髓同步化區(qū)：尾端網(wǎng)狀結構——上行抑制系統(tǒng)間腦睡眠區(qū)：下丘腦后部、丘腦髓板內核群鄰旁區(qū)、丘腦前核前腦基底部睡眠區(qū)：視前區(qū)和Broca斜帶區(qū)（Ach

GABA神經(jīng)元？）下丘腦視前區(qū)腹外側部(ventrolateralpreopticarea,VLPO)—最重要，通過GABA抑制TMN產生睡眠？（二）異相睡眠的產生與腦橋網(wǎng)狀結構的活動密切相關腦橋頭端被蓋外側區(qū)膽堿能神經(jīng)元—最重要腦橋頭端被蓋外側區(qū)膽堿能神經(jīng)元——腦橋網(wǎng)狀結構（Ponto-）——外膝體（Genieulo-）——枕葉（Occipital）環(huán)路激發(fā)PGO鋒電位該膽堿能神經(jīng)元即REM-on神經(jīng)元，受來自促覺醒區(qū)的REM-off神經(jīng)元的抑制Rem-oninducesmuscleanonia（三）覺醒與腦干網(wǎng)狀結構上行激活系統(tǒng)的活動有關腦干網(wǎng)狀結構上行激活系統(tǒng)與覺醒維持(膽堿能？谷氨酸能？)腦干網(wǎng)狀結構上行激活系統(tǒng)的通路和神經(jīng)遞質腦橋藍斑去甲腎上腺素(NE)能系統(tǒng)腦橋頭端被蓋膽堿(ACh)能神經(jīng)元中縫背核5-羥色胺(5-HT)能系統(tǒng)中腦黑質多巴胺(DA)能系統(tǒng)下丘腦結節(jié)乳頭體核組胺(His)能神經(jīng)元下丘腦外側區(qū)orexin能神經(jīng)元前腦基底部膽堿(ACh)能系統(tǒng),等等Dorsalandventralpathwaysoftheascendingreticularactivatingsystem(ARAS).Thedorsalpathway(blue)originatesinpontineandmidbrainreticularformation,mostprominentlycholinergic(LDT/PPT)andglutamatergicneuronswhichprojecttothe“nonspecific”intralaminarandmidlinethalamicnucleiwhichdiffuselyinnervatemanyareasofthecerebralcortexaswellasthalamicrelayneuronswithmoreselectiveprojectionspatterns.Theventralpathwayalsooriginatesinpontine/midbrainregionsandprojectstothelateralhypothalamic(LH)andtuberomammillary(TMN)nucleiofthehypothalamus,aswellasthebasalforebrain(BF).OutputofLHandTMNalsoascendtoBF,whichinturnprojectstothecortex.Noradrenergicneuronsofthelocuscoeruleus(LC)andserotonergicneuronsinthedorsalraphe(DR)contributetobothpathwaysandsenddirectprojectionstothecortexasdohistamineneuronsoftheTMNandorexinergicneuronsintheLH.LDT,laterodorsaltegmentalnucleus;PPT,pedunculopontinenucleus.[AdaptedfromPaxinosandWatson(989),withpermissionfromElsevier.]覺醒狀態(tài)有行為覺醒和腦電覺醒之分，前者表現(xiàn)為對新異刺激有探究行為；后者則不一定有探究行為，但腦電呈現(xiàn)去同步化快波(b波)。藍斑上部去甲腎上腺素能系統(tǒng)和腦干網(wǎng)狀結構膽堿能系統(tǒng)的作用都有關：靜脈注射阿托晶阻斷腦干網(wǎng)狀結構膽堿能系統(tǒng)的活動后，腦電呈現(xiàn)同步化慢波而不出現(xiàn)快波，但動物在行為上并不表現(xiàn)為睡眠破壞腦橋藍斑上部去甲腎上腺素能系統(tǒng)后，動物的腦電快波明顯減少，在有感覺傳入時，動物仍能被喚醒，腦電呈現(xiàn)快波，但這種喚醒作用很短暫，感覺刺激一停止，喚醒作用隨即終止。去甲腎上腺素能系統(tǒng)的作用是持續(xù)性的或緊張性的，腦干網(wǎng)狀結構膽堿能系統(tǒng)的作用則為時相性的，并能調制前者的腦電覺醒作用。黑質多巴胺能系統(tǒng)可能與行為覺醒的維持有關：單純破壞中腦黑質多巴胺能系統(tǒng)后，動物對新異刺激不再產生探究行為，但腦電仍可有快波出現(xiàn)，這與帕金森病患者缺乏行為覺醒的表現(xiàn)是一致的。三、中樞神經(jīng)遞質和體液因子參與對睡眠的調節(jié)（一）單胺類遞質和乙酰膽堿遞質控制睡眠過程（二）體液因子參與對睡眠的調節(jié)1.腺苷2.PGD23.生長激素一些細胞因子(IL-1、IFN、TNF)和促眠因子(催眠毒素hypnotoxin、S因子、

促眠肽等)第三十五章腦的高級功能王繼江Departmentofphysiologyandpathophysiologywangjj@Jun.201532第一節(jié)學習和記憶學習(1earning)：是指人和動物依賴于經(jīng)驗來改變自身行為以適應環(huán)境的神經(jīng)活動過程。記憶(memory)：是將學習到的信息進行儲存和“讀出”的神經(jīng)活動過程。一、學習有聯(lián)合型學習非聯(lián)合型學習兩種形式（一）

非聯(lián)合型學習(nonassociative~)：不需要在刺激和反應之間形成某種明確的聯(lián)系。不同形式的刺激使突觸活動發(fā)生習慣化、敏感化等可塑性改變，就屬于這種類型的學習

（二）聯(lián)合型學習(associative~)：在時間上很接近的兩個事件重復地發(fā)生，最后在腦內逐漸形成聯(lián)系，如：條件反射的建立和消退操作式條件反射(operateconditionedreflex)二、記憶是大腦鞏固獲得的信息并使之再現(xiàn)的過程(一)根據(jù)記憶的持續(xù)時間可將記憶分為短時程記憶和長時程記憶短時程記憶影響記憶工作記憶操作記憶長時程記憶永久記憶（二）根據(jù)記憶的內容可將記憶分為陳述性記憶非陳述性記憶1.陳述性記憶(declarative~)情景式(episodic)語義式(semantic)記憶2.非陳述性記憶(nondeclarative~)：反射性記憶（三）遺忘(lossofmemory)是記憶的部分或完全喪失為正常生理現(xiàn)象;特點：遺忘速率先快后慢機制：條件反射久不強化;后來信息的擾病理性遺忘：記憶障礙或遺忘癥(amnesia)順行性遺忘(anterograde~)：多見慢性酒精中毒逆行性遺忘(retrograde~)：多見腦震蕩34三、學習與記憶的機制（一）中樞神經(jīng)系統(tǒng)有多個腦區(qū)參與學習記憶的過程皮層聯(lián)絡區(qū)、海馬及其鄰近結構、丘腦、杏仁核等（二）突觸的可塑性是學習記憶的神經(jīng)生理學基礎突觸的可塑性、突觸前易化（三）學習記憶的過程與腦內蛋白質的合成有關神經(jīng)生化機制：蛋白質的合成,某些智能性遞質和生物活性物質神經(jīng)解剖機制：新突觸聯(lián)系的建立35第二節(jié)大腦的語言功能一、語言功能設計多個腦區(qū)及它們之間的相互聯(lián)系Pathtakenbyimpulseswhenasubjectnamesavisualobject,projectedonahorizontalsectionofthehumanbrain.LocationofsomeoftheareasthatinthecategoricalhemisphereareConcernedwithlanguagefunctions.視覺信號→語言中樞運送處理視覺信號過程Brainareasinvo