第六章睡眠與生理節(jié)律腦電圖睡眠與覺醒1精選課件pptBeforewestart…我們一生中1/3的時間將在睡眠中度過吃飯和娛樂也會占據另外的1/3時間在剩余1/3的生命中童年和各種教育占據1/3老年時期占據另外1/3因此，只有大約1/9的生命，大約不足10年時間，可以用于有效的工作2精選課件pptBeforewestart…睡眠的大部分時間都被淺睡或夢境占據通常在整個夜晚，只有不足30分鐘是真正的深睡眠事實上，我們在所謂清醒的日間也很少有真正清醒、沒有做白日夢或注意力分散的時候3精選課件ppt因此:我們有必要了解下述兩類過程睡眠和覺醒夢與非夢4精選課件pptWhatwewilllearn腦電圖腦的狀態(tài)：睡眠與覺醒5精選課件ppt腦電圖(Electroencephalogram,EEG)EEG簡介EEG的記錄EEG的計算機輔助分析EEG在基礎和臨床醫(yī)學中的應用事件相關電位6精選課件pptEEG簡介EEG的定義通過放置在頭皮表面的多個電極所記錄到的一組場電位7精選課件pptEEG的歷史RichardCaton,利物浦內科醫(yī)生將電極直接放在暴露的動物腦表面，發(fā)現存在電信號，發(fā)表于1875年

1887年,Caton通過干擾落在動物眼中的光線，檢測到腦電的負向波動8精選課件pptDr.HansBerger9精選課件pptHistoryofEEGDr.HansBerger,奧地利精神病學家首次記錄人體腦電十八世紀20年代早期，利用移動感光紙和閃動光點記錄腦電，發(fā)現每秒10次的常規(guī)波動由于這是他第一個從人類EEG中分離出來的波，他將此波動命名為波1929年，Berger發(fā)表了該結果，這是有關人類腦電的第一篇論文10精選課件pptHistoryofEEGDr.HansBerger十八世紀30年代，首先命名了波和波第一個采用EEG作為腦電圖的縮寫名稱提出波幅度小于波指出波與集中注意力和驚跳反應有關11精選課件pptEEG的本質未知部分動作電位、興奮性突觸后電位、抑制性突觸后電位等電位活動的總和(Eccles,張香桐,Jung等)已知部分大群神經元的同步放電12精選課件pptEEG的本質13精選課件pptEEG的記錄14精選課件pptEEG的參數：頻率定義：單位時間(秒)內波的個數單位:赫茲(Herz,Hz)EEG頻率的分類波:7.5-13Hz

波:14-30Hz

波:3.5-7.5Hz

波:0.4-3Hz15精選課件ppt種類頻率(Hz)波幅(uV)主導時期Alpha7.5-1320-60清醒、放松Beta14-302-20思維活動Theta3.5-7.520-100兒童的支配頻率，在成人隨困倦和注意而增加Delta0.4-320-200深睡，嬰兒支配頻率頻率與波幅16精選課件pptEEG的參數：波幅17精選課件pptEEG的參數：波形正常波形18精選課件pptEEG的參數：波形正常變異19精選課件pptEEG的參數：波形病理波形20精選課件pptEEG解釋的困難每個通道的皮層電位是腦內大量神經元活動組合的反映源的貢獻隨著其與電極距離的縮短而非線性地增大在向頭皮傳遞過程中受腦膜、頭骨和皮膚影響可能會衰減或扭曲21精選課件ppt計算機輔助下的EEG分析在計算機協(xié)助下，可以生成腦電地形圖聲稱三維重構影像進行功率譜分析以及其它許多分析22精選課件ppt繪制意識之圖23精選課件ppt數字化的EEG模/數轉換(A/Dconverter)采樣間隔(samplingtimeinterval):0.005-0.01s實時(realtime)記錄定量EEG:可用于顯示、濾波、頻率及波幅分析、以及彩色地形圖24精選課件pptEEG腦地形圖25精選課件ppt功率譜分析26精選課件ppt誘發(fā)電位(EvokedPotential)與事件相關電位(Event-RelatedPotential)27精選課件pptDefinition指對神經系統(tǒng)某一特定部位(包括從感受器到大腦皮層)給予相宜的刺激，或使大腦對刺激(正性或負性)的信息進行加工，在該系統(tǒng)和腦的相應部位產生可以檢出的、與刺激有相對固定時間間隔(鎖時關系)和特定位相的生物電反應。28精選課件pptEP/ERP的特性空間特性:只能在特定的空間范圍內檢測到時間特性:具有特定的波形和強度分布相位特性:刺激和反應之間存在鎖時(time-locked)關系29精選課件pptEP/ERP的起源大部分源于大腦皮層,因為皮層神經元有特殊的層狀排列部分可能反映了腦干神經元的活動EP/ERP均反映了腦內神經元群體的活動30精選課件ppt短潛伏期體感誘發(fā)電位(SLSEP)31精選課件pptERP的定量化與參數提取波幅(Amplitude)潛伏期(Latency)波峰間期(Inter-PeakLatency)波幅比值和峰間期比值(Ratio)波面積(AreaunderCurve)32精選課件pptERP的臨床解釋首先建立正常值數據庫理解各種參數的生理學和病理生理學意義潛伏期:反映傳導功能幅度:參與放電的神經元成分缺失:嚴重損傷的存在進一步還需研究EP活動的來源33精選課件pptERP的多通道記錄ERP長于說明事件在腦內發(fā)生的時刻，卻無法有效地說明他們發(fā)生的位置34精選課件pptSummaryEP/ERP可以反映視網膜、視覺通路、內耳、聽神經、腦干、外周神經、脊髓后索、感覺皮質以及上下運動神經元的各種病變，事件相關誘發(fā)電位則用以判斷患者的注意力和反應能力。誘發(fā)電位具有高度敏感性，對感覺障礙可進行客觀評詁，對病變能進行定量判斷。對心理精神領域可進行一定的檢測，故當前廣泛應用于對神經系統(tǒng)病變的早期診斷，病情隨訪，療效判斷，予后估計，神經系統(tǒng)發(fā)育情況的評估以及協(xié)助判斷昏迷性質和腦死亡等。但圖形無特異性，必須結合臨床資料進行判斷；不在有關神經傳導徑路中的病變，不能發(fā)現異常。35精選課件ppt睡眠與覺醒睡眠－覺醒周期是一種晝夜節(jié)律人的睡眠可按EEG特征分期睡眠過程呈現慢波睡眠和快速眼動睡眠的周期性交替睡眠的生物學意義睡眠－覺醒節(jié)律的機制-中樞的主動活動36精選課件ppt概述睡眠與覺醒：兩種不同的功能狀態(tài)覺醒狀態(tài)：與環(huán)境有主動感覺運動聯(lián)系，產生復雜適應行為睡眠狀態(tài)：聯(lián)系減弱或消失，伴有軀體和植物性功能變化睡眠與覺醒是以自然晝夜為周期的生理活動

研究方法:EEG,EOG（眼電圖）.EMG（肌電圖）人類對睡眠的認識兩種睡眠時相,特別是快動眼睡眠的發(fā)現37精選課件ppt睡眠/覺醒周期與晝夜節(jié)律Ⅰ約日節(jié)律/晝夜節(jié)律(circadianrhythm)與24小時自然晝夜交替大致同步人一生中的睡眠覺醒周期始于出生時,隨年齡增長而變化:新生兒一晝夜多個周期(60~90min)兒童兩個周期(午睡與夜間睡眠)成年人一個周期(與晝夜交替大致同步)38精選課件ppt睡眠/覺醒與晝夜節(jié)律Ⅱ睡眠覺醒周期由身體內部的生物鐘決定曾經的推測-由晝夜節(jié)律決定的被動反應如今的認識-與外界環(huán)境‘隔離’(隔絕晝夜,溫度,真實的時間變化)的受試者:睡眠覺醒周期依然存在,但延長至25小時而非24小時與體溫變化的相應關系出現分離39精選課件ppt睡眠/覺醒與晝夜節(jié)律Ⅱ睡眠覺醒周期由身體內部的生物鐘決定－睡眠覺醒周期的節(jié)律是獨立于外界,并與其他生理節(jié)律無依從關系的內部節(jié)律－腦內內在的節(jié)律-生物鐘,在正常情況下接受自然界的明暗變化信息,并將內在節(jié)律與自然界晝夜節(jié)律同步起來40精選課件ppt生物鐘下丘腦的視交叉上核神經節(jié)細胞中的黑視素光感受器：對光線敏感季節(jié)節(jié)律的調節(jié)：視交叉上核、松果腺和褪黑素41精選課件ppt睡眠的腦電圖特征與分期Ⅰ睡眠深度喚醒閾：剛能中斷睡眠的臨界刺激強度EEG最特異睡眠的EEG分期：

發(fā)現REM睡眠分期之前:Loomis按睡眠EEG特征將睡眠分A、B、C、D、E5期：A期，覺醒期；B期，入睡期；C、D、E期分別為淺睡，中等度睡眠和深睡眠期42精選課件ppt睡眠的腦電圖特征與分期II睡眠的EEG分期：發(fā)現REM睡眠后:睡眠的EEG分為1、2、3、4階段，成為公認的分期：階段1（入睡期）：

波明顯減少，出現低幅快波，8-12Hz階段2（淺睡期）：出現睡眠梭形波(變異的

波，13–15Hz，20–40

V，0.5–1s)，伴有少量

波、

波，也可有K-復合波階段3（中睡期）：在

波、

波為背景的基礎上，有睡眠梭形波，4-7Hz階段4（深睡期）：高幅慢波，

波超過50％，1.5~2Hz，高振幅43精選課件ppt睡眠各期的腦波44精選課件ppt睡眠的腦電圖特征與分期III整夜中睡眠EEG各階段的持續(xù)時間及其轉化規(guī)律睡眠開始后，EEG變化為階段1234，即隨著睡眠加深，EEG頻率

、振幅

、

波，約需30–45min，然后返回，4321，此時的階段1是首次開始出現的快速眼動睡眠(REM)，該時相持續(xù)10–20min，再順序進入階段4。一夜中循環(huán)4–5次。越近早晨，最大睡眠深度

，不能到階段4。入睡時的階段1及全部2，3，4均為慢波睡眠除入睡的階段1外，其余的階段1均為快速眼動睡眠45精選課件ppt睡眠周期46精選課件ppt慢波睡眠和快速眼動睡眠-I慢波睡眠（SWS）：腦電同步化首次出現的階段1及階段2、3、4均屬慢波睡眠或同步化睡眠腦電特征：在該睡眠時相，腦電以頻率逐漸減慢、幅度逐漸增高、

波所占比例逐漸增多為特征。階段3，4合稱為睡眠功能特征：循環(huán)、呼吸、交感神經等系統(tǒng)活動隨睡眠加深而降低，且相當穩(wěn)定；肌張力明顯下降但保持一定肌緊張，平均20min調整睡眠姿勢一次47精選課件ppt慢波睡眠和快速眼動睡眠-IIa快速眼動睡眠(REM)：去同步化腦電除入睡后第一次出現的階段1外，再出現的階段1均為REM腦電特征：腦電回到階段1，行為睡眠繼續(xù)，腦電則去同步化類似覺醒，稱為快波睡眠或去同步化睡眠48精選課件ppt慢波睡眠和快速眼動睡眠-IIb快速眼動睡眠(REM)：去同步化腦電功能特征：此期頸后肌、四肢抗重力肌幾乎消失，交感活動廣泛抑制，心率、心輸出量

，血壓

，下丘腦體溫調節(jié)功能或喪失，內穩(wěn)態(tài)低下是此階段的顯著特征；似乎睡眠進一步加深，但與腦電變化不一致，故也稱異相睡眠49精選課件ppt慢波睡眠和快速眼動睡眠-IIIa快速眼動睡眠：去同步化腦電其它特征：控制眼運動、聽小骨位移和呼吸的肌肉保持張力。眼球快速掃視，疊加在緩慢眼動的背景上；并呈現位相性中耳肌活動、呼吸急促而不規(guī)則、血壓

、心率

、四肢肌肉抽動等。50精選課件ppt慢波睡眠和快速眼動睡眠-IIIbREM期間喚醒，74%-95%正在做夢；SWS期間喚醒，0%-51%做夢。上述現象可能與夢境有關覺醒狀態(tài)只能進入SWS；SWS或REM均可直接覺醒，但REM自動覺醒可能性更大(似乎是最淺的睡眠)；但REM期環(huán)境刺激喚醒閾顯著提高(此角度又是最深的睡眠)。哪一種睡眠更深?51精選課件ppt慢波睡眠和快速眼動睡眠-IV快速眼動睡眠期位相性運動由腦區(qū)神經元活動觸發(fā)

從腦干可記錄到位相性電發(fā)放，腦橋背部

面神經核、前庭神經核、三叉神經核

動眼神經核、外側膝狀體

視、聽皮層，稱為橋－膝－枕波(PGO)。REM睡眠期間眼動首次誘發(fā)與PGO峰對應52精選課件ppt慢波睡眠和快速眼動睡眠-IV兩種睡眠狀態(tài)的周期性交替:

一夜中慢波睡眠與REM睡眠周期性交替4-6次,每一周期約90-120min

兩次REM睡眠間的時間間隔漸短,但每次的REM睡眠持續(xù)時間漸增加青年人,REM睡眠占總睡眠的20-25%

慢波睡眠的較深時期(階段3、4)主要在睡眠的前半段,較淺的睡眠時期和REM睡眠主要在睡眠時間的后半,故清晨人易醒來.53精選課件ppt睡眠的生物學意義-Ia不同種屬和不同發(fā)育階段動物睡眠需求不同SWS存在于所有哺乳類、鳥類和部分爬行動物，兩棲類和魚類無；REM首先出現在鳥類，僅見于孵化后很短時間，占總睡眠時間1%；成年哺乳動物則占20~30%54精選課件ppt睡眠的生物學意義-Ib不同種屬和不同發(fā)育階段動物睡眠需求不同睡眠時間：嬰兒期16h以上，青春期8h，老年期更短；SWS-REM周期：新生兒45min，成年人90min；睡眠E期隨年齡增長指數遞減，60歲后幾乎消失；REM睡眠嬰兒占50%，2歲占30~35%，10歲后25%55精選課件ppt睡眠的生物學意義-Ic不同種屬和不同發(fā)育階段動物睡眠需求不同生理功能變化：SWS期血壓

、心率

、呼吸頻率

、腦血流

、腦代謝

、機體總耗能

、垂體促激素分泌

、生長素分泌

；REM期血壓、心率、呼吸非規(guī)律性間斷

，腦和自主神經系統(tǒng)激活，陰莖勃起或陰蒂充血，體溫調節(jié)機能喪失56精選課件ppt睡眠的生物學意義-IIa剝奪睡眠后的睡眠反彈剝奪睡眠導致清醒后出現補償性睡眠反彈選擇性剝奪REM睡眠導致REM睡眠反彈(幾乎所有鳥類和哺乳類)57精選課件ppt睡眠的生物學意義-IIbREM睡眠與神經系統(tǒng)發(fā)育成熟人類睡眠時間隨年齡變化個體發(fā)生過程中，人睡眠的成熟表現在REM睡眠和慢波睡眠階段4REM睡眠：出生前在子宮內已有，出生時8小時，青春期只有1.5-1.7小時慢波睡眠階段4：從胚胎發(fā)育到中年呈指數下降，60歲后可消失。REM睡眠時的氧耗量比覺醒狀態(tài)下強體力或腦力活動時更多，提示REM睡眠可促進腦發(fā)育成熟。58精選課件ppt睡眠的生物學意義-Ⅲa夢與生理睡眠夢與REM睡眠有關的事實的確立,改變了過去的關于夢的觀點:

過去:夢少,且從受試者對夢的回憶來判斷是否有夢

現代生理學研究表明,每個人夜間睡眠中(每次的REM睡眠)都可能有夢.但隨著REM睡眠轉入慢波睡眠后的時間越長,回憶出夢的可能性越少.

59精選課件ppt睡眠的生物學意義-ⅢREM強度例如眼運動等與夢的內容有關，多變化的夢較平靜的夢與REM的頻度有關，REM睡眠時夢是清晰的慢波睡眠時也有夢，但夢不易回憶，夢中的形象也是模糊的，情緒也少，但夢魘或噩夢驚醒常發(fā)生在此期60精選課件ppt睡眠障礙失眠癥藥物、心理、生理睡眠窒息嗜睡癥與下丘泌素神經元退化睡眠發(fā)作猝倒睡眠癱瘓睡眠幻覺61精選課件ppt睡眠/覺醒與中樞主動活動-I早期認為睡眠是被動的去傳入機制孤立腦動物EEG持續(xù)高幅慢波（永久睡眠狀態(tài)），孤立頭動物覺醒－睡眠周期正常；進一步切斷感覺神經則進入睡眠認為前腦的感覺傳入對維持睡眠－覺醒周期必要腦干中存在著調節(jié)睡眠與覺醒的腦中樞損毀外側被蓋區(qū)特異性感覺上行通路不影響睡眠周期；損毀腦干中軸部位網狀結構上行投射則導致持續(xù)深度睡眠認為腦干上部的網狀上行激活系統(tǒng)維持覺醒，橋腦下部的網狀結構維持睡眠62精選課件ppt睡眠/覺醒與中樞主動活動-II現代睡眠理論：睡眠是睡眠中樞引起的主動活動結果腦干存在特定睡眠誘導區(qū)低頻刺激貓丘腦導致深度睡眠，刺激下丘腦后部引起覺醒在三叉神經根前方切斷中腦，不論是否保留腦神經，都可產生失眠麻醉腦干頭端可使清醒貓入睡，麻醉其尾側可使睡眠貓清醒，提示腦干尾側可誘發(fā)睡眠腦干睡眠誘導區(qū)位于腦橋中央與延髓尾側之間，包括中縫核、孤束核、藍斑及網狀結構背內側；縫際核頭部損毀影響SWS，尾部損毀主要抑制REM63精選課件ppt睡眠/覺醒與中樞主動活動-III現代睡眠理論：睡眠是睡眠中樞引起的主動活動結果中縫核：5-HT能神經元密集區(qū)。其頭部和尾部在功能上有區(qū)別，主要由于結構聯(lián)系不同：頭部纖維投射到間腦和大腦皮層，尾部與腦橋背內側背蓋有纖維聯(lián)系。分別損毀頭部與尾部的實驗表明：縫際核頭部形成慢波睡眠，其尾部則觸發(fā)REM。孤束核：位于延腦，激活此區(qū)可引起睡眠，但損傷該區(qū)并不引起失眠，提示其間接作用，分析表明，引發(fā)睡眠可能與調制網狀結構的喚醒物質有關。一般認為，中縫核頭部、孤束核及其鄰近的網狀神經元是產生慢波睡眠的特定腦區(qū)。它們共同組成上行抑制系統(tǒng)，一方面調制網狀結構的喚醒物質引發(fā)睡眠，另一方面還可對驅動他的網狀激活系統(tǒng)有負反饋作用，從而誘發(fā)睡眠。64精選課件ppt慢波睡眠的神經控制促睡眠區(qū)：下丘腦的腹外側視前區(qū)促喚醒區(qū)：腦干和前腦喚醒系統(tǒng)腺苷的作用：促進睡眠見182圖65精選課件ppt睡眠/覺醒與中樞主動活動-IV現代睡眠理論：睡眠是睡眠中樞引起的主動活動結果

與快波睡眠有關的腦區(qū)：藍斑位于腦橋背內側背蓋(與縫際核尾部神經元有密切聯(lián)系)損毀藍斑頭部的上行投射延長EEG同步化，不影響REM，故維持覺醒；破壞其中、后部及鄰近網狀結構，REM大幅度減少或消失，不影響SWS，故執(zhí)行REM中縫背核的5-HT神經元覺醒時最大發(fā)放，REM時放電

，提示其興奮可抑制REM及其相關改變66精選課件ppt睡眠/覺醒與中樞主動活動-V中樞神經遞質與睡眠/覺醒：5