睡眠与生物节律

1、睡眠与生物钟,脑电图EEG 用于诊断一些神经系统疾病特别是癫痫的发作 也用于研究特别是睡眠的研究 （电极通过导电膏粘在头皮表面以保证低阻抗连接）,EEG电极的标准安放位置,脑电图EEG 代表什么呢？ EEG所测量的是大脑皮层众多锥体细胞兴奋时的突触后电位的同步总和。,EEG的振幅 主要取决于电极下面神经元的同步性synchronous而不是活动的强度 （一群细胞反复出现同步性兴奋，EEG中就会有较大节律波动）,EEG分类 （根据节律的频率范围） 节律：频率大约813HZ，显示安静和觉醒 节律：频率大于14HZ，显示皮层处于兴奋 节律：47HZ在睡眠中出现 节律：很慢，小于4HZ，振幅很大，是深

2、度睡眠的特征,EEG的特点 高频低幅表示警觉和觉醒也可能在做梦 高幅低频则与无梦的睡眠和病理条件下的昏迷有关 理由: 当大脑皮层积极处理信息时神经元的活动水平高但是也相对的不同步 当深度睡眠时皮层神经元不参与信息处理，大量神经元被共同的慢节律的输入而阶段性激活.,睡眠,睡眠分为REM 和NREM（SWS） NREM：一个可活动肢体中休闲的脑 活动调整睡眠姿势而已，全身肌肉张力下降，活动减少到最低程度， 体温和能量代谢都降低， 副交感神经活性增加，心率，呼吸，肾脏功能下降,消化功能增强. 脑好象正在休息,其能量消耗和神经原总体发放率为一天中最低点.）,REM(异向睡眠) 一个瘫痪的肢体中活跃而又

3、充满幻觉的脑. 脑耗氧比觉醒和解答数学难题时候更高. 肢体处于瘫痪状态，骨骼肌张力几乎完全丧失，呼吸肌继续工作仅为了维持呼吸， 但是控制眼动的肌肉和内耳的小肌群特别活跃，眼睑闭合，眼睛不停来回的快速眼动，预示着生动的梦！ 主要由交感神经支配，体温控制系统几乎停止，体温下降，呼吸和心率加快但是无规律，阴蒂和阴茎会充血勃起（与性无关）,睡眠的循环 NREM约占整个睡眠的75%，REM占25%，整个夜晚两种状态交替进行 我们首先进入NREM阶段，然后进入REM，形成一个周期，之后在返回NREM。就这样大约以90分钟为一个周期循环。 每一个周期中的NREM变的越来越短和越来越浅，而REM变的越来越长。

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.,睡觉多长时间好呢? 正常成年人所需要的时间差异很大5到10个小时，平均7.5H 醒来时候的状态是衡量睡眠的最佳指标,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.,动物的睡眠 蝙蝠一天需要睡觉18H 马和骆驼只需要3小时 宽吻海豚一侧半球工作一侧半球休息,轮流进行休息 可见睡眠的重要性和普遍性,犰狳,为什么要睡觉（自游国雄）,一。促进脑的发育和发展（REM） 痴呆患者REM睡眠明显减少 婴儿REM比例高 二。保存能量，恢复躯体功能（NREM） 剥夺睡眠3周后动物死亡，食量增加很多,但机体能量大量消耗导致体重进行

6、性减少,他们变的虚弱,出现胃溃疡,胃出血,最后死亡. 在人类长期睡眠缺乏可以损害体温调节，食物代谢和免疫机能，最后导致死亡,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间歇地, 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，学习与记忆REM 剥夺REM可以损害多种学习能力,高强度学习可以使REM睡眠的时间延长,REM对记忆的强化非常有效 （可以将再现的记忆

8、信息重新处理对相关信息加工处理） 四，促进机体成长，延缓衰老（NREM） 约70%的GH由NREM的深睡产生，人到中年后24hGH分泌减少34倍，深睡觉随之减少 五，增强机体免疫机制（NREM） 睡眠时IL-2，TNF-释放增加,睡眠发生的体液调节学说,1965，发现胞壁酰肽和胞壁酰二肽（促眠和免疫致热的效果） 1965，发现一种多肽-促眠肽 1971，从睡眠剥夺的大鼠中提取了尿苷和氧化谷胱甘肽（也存在于灵芝和人参中） 感冒后病人睡眠多，感染期间产生的IL-1，IFN，TNF 吃完饭后想睡觉，脑外分泌的INSULIN ，CCK 腺苷(茶,咖啡的关系)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.,睡眠发生的神经机制学说,睡眠是一个需要很多脑区参与的主动的过程（具体过程仍不清楚） 失眠怎么办呢？,睡眠相关的下丘脑核团 腹外侧视前核 VLPO 分泌GABA induces sleep. 外侧下丘脑区的 Orexin食欲肽 produce arousal.,GABA,

11、睡眠发生的神经机制 与脑干的上行网状激活系统(NA,5-HT脑的弥散性调节系统)相关联.,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,脑桥中脑交界处,locus coeru

12、leus tuberomammillary nuclues.,腹外侧视前核 促睡眠区,脑干和前脑 唤醒系统,互相抑制,警觉，清醒状态,慢波睡眠,Orexin食欲肽,脑桥中脑交界处Ach（REM-ON）开启快动眼睡眠 脑干NA，5-HT（REM-OFF）关闭快动眼睡眠 Diagram of the circuitry involved in the decreased sensation and muscle paralysis that occurs during REM sleep.,生物钟,比如含羞草的叶子白天抬起来，晚上落下。（感知阳光？还是内在生物钟） 一种与含羞草类似的植物叶子在黑暗

13、中以22小时为周期抬起和落下。,鼯鼠在持续的黑暗环境中 睡眠觉醒周期继续维持，大概24小时 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.,直肠温度在一天中的变化情况 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,生物钟控制着生理性的昼夜节律 人的生理性的昼夜节律 警觉水平， 体温， GH， cortisol, 肾脏分泌钾离子的水平 （如图，显示连续2天的情况）,生物钟与环境钟,环境钟：环境中各种提示时间的线索（光明与黑暗，温度和湿度的变化等） 生物钟可以调整以便和环境钟合拍（白天黑夜节律合拍）并且保持精确的24h 循环。 自由运行节律：被完