睡眠與生物節(jié)律

1、睡眠與生物鐘,腦電圖EEG 用于診斷一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病特別是癲癇的發(fā)作 也用于研究特別是睡眠的研究 （電極通過導(dǎo)電膏粘在頭皮表面以保證低阻抗連接）,EEG電極的標(biāo)準(zhǔn)安放位置,腦電圖EEG 代表什么呢？ EEG所測(cè)量的是大腦皮層眾多錐體細(xì)胞興奮時(shí)的突觸后電位的同步總和。,EEG的振幅 主要取決于電極下面神經(jīng)元的同步性synchronous而不是活動(dòng)的強(qiáng)度 （一群細(xì)胞反復(fù)出現(xiàn)同步性興奮，EEG中就會(huì)有較大節(jié)律波動(dòng)）,EEG分類 （根據(jù)節(jié)律的頻率范圍） 節(jié)律：頻率大約813HZ，顯示安靜和覺醒 節(jié)律：頻率大于14HZ，顯示皮層處于興奮 節(jié)律：47HZ在睡眠中出現(xiàn) 節(jié)律：很慢，小于4HZ，振幅很大，是深

2、度睡眠的特征,EEG的特點(diǎn) 高頻低幅表示警覺和覺醒也可能在做夢(mèng) 高幅低頻則與無夢(mèng)的睡眠和病理?xiàng)l件下的昏迷有關(guān) 理由: 當(dāng)大腦皮層積極處理信息時(shí)神經(jīng)元的活動(dòng)水平高但是也相對(duì)的不同步 當(dāng)深度睡眠時(shí)皮層神經(jīng)元不參與信息處理，大量神經(jīng)元被共同的慢節(jié)律的輸入而階段性激活.,睡眠,睡眠分為REM 和NREM（SWS） NREM：一個(gè)可活動(dòng)肢體中休閑的腦 活動(dòng)調(diào)整睡眠姿勢(shì)而已，全身肌肉張力下降，活動(dòng)減少到最低程度， 體溫和能量代謝都降低， 副交感神經(jīng)活性增加，心率，呼吸，腎臟功能下降,消化功能增強(qiáng). 腦好象正在休息,其能量消耗和神經(jīng)原總體發(fā)放率為一天中最低點(diǎn).）,REM(異向睡眠) 一個(gè)癱瘓的肢體中活躍而又

3、充滿幻覺的腦. 腦耗氧比覺醒和解答數(shù)學(xué)難題時(shí)候更高. 肢體處于癱瘓狀態(tài)，骨骼肌張力幾乎完全喪失，呼吸肌繼續(xù)工作僅為了維持呼吸， 但是控制眼動(dòng)的肌肉和內(nèi)耳的小肌群特別活躍，眼瞼閉合，眼睛不停來回的快速眼動(dòng)，預(yù)示著生動(dòng)的夢(mèng)！ 主要由交感神經(jīng)支配，體溫控制系統(tǒng)幾乎停止，體溫下降，呼吸和心率加快但是無規(guī)律，陰蒂和陰莖會(huì)充血勃起（與性無關(guān)）,睡眠的循環(huán) NREM約占整個(gè)睡眠的75%，REM占25%，整個(gè)夜晚兩種狀態(tài)交替進(jìn)行 我們首先進(jìn)入NREM階段，然后進(jìn)入REM，形成一個(gè)周期，之后在返回NREM。就這樣大約以90分鐘為一個(gè)周期循環(huán)。 每一個(gè)周期中的NREM變的越來越短和越來越淺，而REM變的越來越長。

4、,The duration of sleep each night in adults is normally distributed with a mean of 7.5 hours and a standard deviation of about 1.25 hours. Thus, each night about two-thirds of the population sleeps between 6.25 and 8.75 hours.,睡覺多長時(shí)間好呢? 正常成年人所需要的時(shí)間差異很大5到10個(gè)小時(shí)，平均7.5H 醒來時(shí)候的狀態(tài)是衡量睡眠的最佳指標(biāo),The duration of

5、 daily sleep as a function of age.,REM sleep occupies about 8 hours a day in newborns but less than 2 hours in most adults.,動(dòng)物的睡眠 蝙蝠一天需要睡覺18H 馬和駱駝只需要3小時(shí) 寬吻海豚一側(cè)半球工作一側(cè)半球休息,輪流進(jìn)行休息 可見睡眠的重要性和普遍性,犰狳,為什么要睡覺（自游國雄）,一。促進(jìn)腦的發(fā)育和發(fā)展（REM） 癡呆患者REM睡眠明顯減少 嬰兒REM比例高 二。保存能量，恢復(fù)軀體功能（NREM） 剝奪睡眠3周后動(dòng)物死亡，食量增加很多,但機(jī)體能量大量消耗導(dǎo)致體重進(jìn)行

6、性減少,他們變的虛弱,出現(xiàn)胃潰瘍,胃出血,最后死亡. 在人類長期睡眠缺乏可以損害體溫調(diào)節(jié)，食物代謝和免疫機(jī)能，最后導(dǎo)致死亡,In this apparatus, an experimental rat is kept awake because the onset of sleep (detected electroencephalographically) triggers movement of the cage floor. The control rat (brown) can thus sleep intermittently間歇地, whereas the experimental

7、 animal (white) cannot.,The consequences of total sleep deprivation in rats. After two to three weeks of sleep deprivation, the experimental animals begin to lose weight, fail to control their body temperature, and eventually die.,三，學(xué)習(xí)與記憶REM 剝奪REM可以損害多種學(xué)習(xí)能力,高強(qiáng)度學(xué)習(xí)可以使REM睡眠的時(shí)間延長,REM對(duì)記憶的強(qiáng)化非常有效 （可以將再現(xiàn)的記憶

8、信息重新處理對(duì)相關(guān)信息加工處理） 四，促進(jìn)機(jī)體成長，延緩衰老（NREM） 約70%的GH由NREM的深睡產(chǎn)生，人到中年后24hGH分泌減少34倍，深睡覺隨之減少 五，增強(qiáng)機(jī)體免疫機(jī)制（NREM） 睡眠時(shí)IL-2，TNF-釋放增加,睡眠發(fā)生的體液調(diào)節(jié)學(xué)說,1965，發(fā)現(xiàn)胞壁酰肽和胞壁酰二肽（促眠和免疫致熱的效果） 1965，發(fā)現(xiàn)一種多肽-促眠肽 1971，從睡眠剝奪的大鼠中提取了尿苷和氧化谷胱甘肽（也存在于靈芝和人參中） 感冒后病人睡眠多，感染期間產(chǎn)生的IL-1，IFN，TNF 吃完飯后想睡覺，腦外分泌的INSULIN ，CCK 腺苷(茶,咖啡的關(guān)系)和PGD,Secretion of mela

9、tonin. Retinohypothalamic fibers synapse in the suprachiasmatic nuclei (SCN), and there are connections from the SCN to sympathetic preganglionic neurons in the spinal cord that project to the superior cervical ganglion. Postganglionic neurons project from this ganglion to the pineal gland that secr

10、etes melatonin. The cyclic activity of SCN sets up a circadian rhythm for melatonin release. This rhythm is entrained to light/dark cycles by neurons in the retina.,睡眠發(fā)生的神經(jīng)機(jī)制學(xué)說,睡眠是一個(gè)需要很多腦區(qū)參與的主動(dòng)的過程（具體過程仍不清楚） 失眠怎么辦呢？,睡眠相關(guān)的下丘腦核團(tuán) 腹外側(cè)視前核 VLPO 分泌GABA induces sleep. 外側(cè)下丘腦區(qū)的 Orexin食欲肽 produce arousal.,GABA,

11、睡眠發(fā)生的神經(jīng)機(jī)制 與腦干的上行網(wǎng)狀激活系統(tǒng)(NA,5-HT腦的彌散性調(diào)節(jié)系統(tǒng))相關(guān)聯(lián).,Brain mechanisms of sleeping and waking Green arrows indicate excitatory connections. (NA,5-HT,Ach,Histamine) Red arrows indicate inhibitory connections. . (GABA),the cholinergic nuclei of the ponsmidbrain junction and the raphe nuclei,腦橋中腦交界處,locus coeru

12、leus tuberomammillary nuclues.,腹外側(cè)視前核 促睡眠區(qū),腦干和前腦 喚醒系統(tǒng),互相抑制,警覺，清醒狀態(tài),慢波睡眠,Orexin食欲肽,腦橋中腦交界處Ach（REM-ON）開啟快動(dòng)眼睡眠 腦干NA，5-HT（REM-OFF）關(guān)閉快動(dòng)眼睡眠 Diagram of the circuitry involved in the decreased sensation and muscle paralysis that occurs during REM sleep.,生物鐘,比如含羞草的葉子白天抬起來，晚上落下。（感知陽光？還是內(nèi)在生物鐘） 一種與含羞草類似的植物葉子在黑暗

13、中以22小時(shí)為周期抬起和落下。,鼯鼠在持續(xù)的黑暗環(huán)境中 睡眠覺醒周期繼續(xù)維持，大概24小時(shí) The thickened segments indicate periods of activity as measured by a running wheel. Note that this free-running activity cycle lasts slightly less than 24 hours.,直腸溫度在一天中的變化情況 Body temperature reaches its low for the day about 2 hours after sleep onset; it reaches its peak about 6 hours before sleep onset.,sleep,生物鐘控制著生理性的晝夜節(jié)律 人的生理性的晝夜節(jié)律 警覺水平， 體溫， GH， cortisol, 腎臟分泌鉀離子的水平 （如圖，顯示連續(xù)2天的情況）,生物鐘與環(huán)境鐘,環(huán)境鐘：環(huán)境中各種提示時(shí)間的線索（光明與黑暗，溫度和濕度的變化等） 生物鐘可以調(diào)整以便和環(huán)境鐘合拍（白天黑夜節(jié)律合拍）并且保持精確的24h 循環(huán)。 自由運(yùn)行節(jié)律：被完