神经生物学 脑的节律与睡眠-5年制学习课件

脑的节律与睡眠周煜东浙江大学神经科学研究所yudongzhou@Outline脑电图睡眠与觉醒昼夜节律

HansBerger与EEG的发现

从telepathy到EEG的发现EEG电极位置

A,耳(auricle);C,中央(central);Cz,顶点(vertex);F,前额部(frontal);Fp,额极(frontalpole);O,枕部(occipital);P,顶部(parietal);T,颞侧(temporal).测量一对电极间的差异信号EEG的产生

只有许多细胞的贡献才能使在头皮上记录的信号大到被识别记录思考问题

突触活动在皮层深层，记录到的EEG极性如何？动作电位的幅度要比突触后电位大，为什么EEG的主要贡献是后者？抑制性突触后电位能被EEG记录到吗？神经元同步活动可使EEG信号增大脑电节律Alpha波Characteristics:

-frequency:8-13Hz

-amplitude:20-60µVEasilyproducedwhenquietlysittinginrelaxedpositionwitheyesclosed(fewpeoplehavetroubleproducingalphawaves)Alphablockadeoccurswithmentalactivity

-exceptionsfoundbyShaw(1996)inthecaseofmentalarithmetic,archery,andgolfputting

Beta波Characteristics:

-frequency:14-30Hz

-amplitude:2-20µVThemostcommonformofbrainwaves.ArepresentduringmentalthoughtandactivityThetaWavesCharacteristics:

-frequency:4-7Hz

-amplitude:20-100µVBelievedtobemorecommoninchildrenthanadultsWalterStudy(1952)foundthesewavestoberelatedtodispleasure,pleasure,anddrowsinessMaulsby(1971)foundthetawaveswithamplitudesof100µVinbabiesfeedingDeltaWavesCharacteristics:

-frequency:0.5-3.5Hz

-amplitude:20-200µVFoundduringperiodsofdeepsleepinmostpeopleCharacterizedbyveryirregularandslowwavepatternsAlsousefulindetectingtumorsandabnormalbrainbehaviorsGammaWavesCharacteristics:

-frequency:32-100Hz

-amplitude:3-5µVOccurwithsuddensensorystimuli,sensorybindingConsciousattention

meditationDifferenttypesofbrainwavesinnormalEEGRhythmFrequency(Hz)Amplitude(uV)Recording&LocationAlpha(α)8–1350–100Adults,rest,eyesclosed.OccipitalregionBeta(β)14-3020Adult,mentalactivityFrontalregionTheta(θ)4–7Above50Children,drowsyadult,emotionaldistressOccipitalDelta(δ)2–4Above50ChildreninsleepSlow-wavesleep同步化产生双神经元振荡单神经元振荡丘脑节律驱动皮层节律异常EEG节律：癫痫Seizures:temporarydisruptionsofbrainfunctionresultingfromabnormal,excessiveneuronalactivity;Epilepsy:achronicconditionofrepeatedseizures.FocalseizuresGeneralizedseizures局灶发作的产生原理NeuronsinaseizurefocushavecharacteristicactivityThebreakdownofsurroundinhibitionleadstosynchronizationExcitationandinhibitioninaseizurefocus原发性全面发作的产生原理Outline脑电图睡眠与觉醒昼夜节律

睡眠Sleepisareadilyreversiblestateofreducedresponsivenessto,andinteractionwith,theenvironment.对环境反应和与环境互动显著降低的可随时逆转的状态脑的功能状态觉醒非快速眼动睡眠（慢波睡眠）：可运动躯体中的怠速运行的脑快速眼动睡眠：麻痹躯体中的活跃而幻觉的脑睡眠周期存在4阶段non-REM和REM睡眠的周期Non-REM占睡眠的75%，REM占25%周期平均90分钟Non-REM由长变短，REM由短变长睡眠后期很少进入第4阶段的non-REM睡眠Non-REM和REM至少30分钟间隔睡眠的EEG节律变化梦Non-REM梦：时间较短，视觉内容少，少有情绪内容，多是概念性的，常与日常生活事件相关。

梦游，梦话REM梦：时间相对长，主要是视觉的，也有情绪的，与日常经历的时间相对无关，生动的，怪诞的。

清醒梦香草天空，2001我们能控制梦境吗？Luciddreams清醒梦做梦者于睡眠状态中保持意识清醒直接控制梦的内容，使自己的梦境中的感觉真实得跟现实世界并无二样“知道自己在做梦时做的梦”梦的神经生物学“激活-合成假说”REM睡眠脑桥神经元随机激活丘脑皮层各区合成梦境恢复休息、恢复、为觉醒准备适应规避风险节省能量记忆巩固新学习的任务相关的脑活动在睡眠中同样被激活为什么需要睡眠？睡眠的神经机制方法：毁损、刺激、记录觉醒与上行网状激活系统Non-REM睡眠机制弥散调制系统的逐步退出源于皮层和丘脑的同步活动REM睡眠机制初级视皮层不变外纹状皮层和边缘皮层增加前额叶皮层降低初级视皮层和部分前额叶皮层降低外纹状皮层和边缘系统增加脑桥胆碱能神经元蓝斑NA能神经元中缝核5-HT神经元REM睡眠行为障碍丧失正常REM睡眠时伴有的肌张力抑制，而代以和梦境一致的运动活动脑干抑制脊髓运动神经元的作用受损发作性睡病(narcolepsy)1.嗜睡或突然感觉无力2.白天频繁小睡或突然进入睡眠3.在情绪亢奋的情况下出现双侧肌张力突然消失（猝倒症）4.相关的症状包括：①睡眠瘫痪；②入睡前幻觉；③不自主运动；④夜间睡眠频繁觉醒。直接由觉醒进入REM睡眠Orexinisapeptideneurotransmitterreleasedinapathwayfromthelateralnucleusofthehypothalamushighlyresponsiblefortheabilitytostayawake.Stimulatesacetylcholine-releasingcellsintheforebrainandbrainstemtoincreasewakefulnessandarousal.发作性睡病促进睡眠胞壁酰二肽(muramyldipeptide)：促进Non-REM睡眠白介素1(interleukin-1)：免疫分子腺苷(adenosine)：抑制弥散性调制系统褪黑激素(melatonin)：在夜晚释放Outline脑电图睡眠与觉醒昼夜节律

生理功能的昼夜节律授时因子生物钟与授时因子人的睡眠-觉醒节律视交叉上核视交叉上核接受来自视网膜光敏感节细胞的直接支配光敏感节细胞的光敏素是黑视蛋白（melanopsin）视交叉上