第6-7节觉醒睡眠与脑电活动和高级功能课件.ppt
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- 关 键 词:
- 觉醒 睡眠 活动 高级 功能 课件
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1、 第六节第六节觉醒、睡眠与脑电活动觉醒、睡眠与脑电活动 wakefulness&sleep Electric activity of the brain 一、脑电活动一、脑电活动(一一)脑电图脑电图 (electroencephalogram,EEG)自发脑活动自发脑活动:在无明显感觉刺激情在无明显感觉刺激情 况下,大脑皮层经常自发产生的节况下,大脑皮层经常自发产生的节 律性电位变化。律性电位变化。脑电图脑电图:应用记录电极在头皮应用记录电极在头皮 表面表面 所记录的自发脑电活动。所记录的自发脑电活动。皮层电图皮层电图:在开颅情况下,应用记在开颅情况下,应用记 录电极在皮层表面所记录的自发脑录
2、电极在皮层表面所记录的自发脑 电活动。电活动。1 1脑电图的基本波形脑电图的基本波形 各波参数及意义各波参数及意义频率频率(次次/s)/s)幅值(幅值(VV)意义意义 波:波:0.53 0.53 慢慢 20200 20200 高高 (睡眠、疲劳睡眠、疲劳)波:波:47 100150 47 100150 (困倦)(困倦)波:波:813 20100 813 20100 (清醒安静)(清醒安静)波:波:1430 1430 快快 520 520 低低 (紧张活动)(紧张活动)波梭形和波梭形和波阻断波阻断正常人正常人波在清醒、闭目、安静时出现,波在清醒、闭目、安静时出现,呈由小变大,又由大变小的梭形变化
3、,呈由小变大,又由大变小的梭形变化,称为称为波梭形。每个梭形持续波梭形。每个梭形持续1-2s1-2s。当受试者睁眼或接受刺激时当受试者睁眼或接受刺激时波消失并波消失并转为快波,称为转为快波,称为波阻断。波阻断。同步化与去同步化同步化与去同步化 当大脑皮层神经元的活动趋向步调当大脑皮层神经元的活动趋向步调 一致时一致时,出现出现低频高幅慢波低频高幅慢波,称为称为同同 步化步化。如。如,波就是一种同步化波。波就是一种同步化波。当大脑皮层神经元的活动步调不一当大脑皮层神经元的活动步调不一 致时,出现致时,出现高频低幅快波高频低幅快波,称为,称为去去 同步化同步化。如,。如,波阻断后出现的波阻断后出现
4、的 波,就是一种去同步化波。波,就是一种去同步化波。2 2脑电波的形成机制脑电波的形成机制 皮层表层的电位变化是大量皮层表层的电位变化是大量皮层皮层 神经元神经元突触后电位同步总和突触后电位同步总和形成形成 的,其中锥体细胞同步发生的突的,其中锥体细胞同步发生的突 触后电位的总和起重要作用。触后电位的总和起重要作用。皮层神经元的同步化节律源于丘脑皮层神经元的同步化节律源于丘脑 对轻度麻醉动物的髓板内核群对轻度麻醉动物的髓板内核群 施加施加8-128-12次次/s/s的节律性的节律性电刺激电刺激,在皮层会引导出类似在皮层会引导出类似波的脑波的脑 电活动;电活动;中度麻醉动物,即使无感觉刺激,中度
5、麻醉动物,即使无感觉刺激,皮层也会出现皮层也会出现8-128-12次次/s/s的类似的类似波波 的自发脑电活动,的自发脑电活动,切断皮层与丘脑切断皮层与丘脑 之间的纤维联系之间的纤维联系,该类电活动减少;,该类电活动减少;以以6060次次/s/s的节律性电刺激来刺激的节律性电刺激来刺激 丘脑非特异投射系统,丘脑非特异投射系统,干扰干扰丘脑丘脑 非特异投射系统非特异投射系统与与皮层神经元之皮层神经元之 间间的同步化的同步化联系联系,脑电图出现去,脑电图出现去 同步化快波,引起同步化快波,引起波阻断。波阻断。以上说明以上说明,皮层神经元的同步化节,皮层神经元的同步化节律来源于丘脑,是皮层神经元与丘
6、律来源于丘脑,是皮层神经元与丘脑非特异投射系统之间的交互作用,脑非特异投射系统之间的交互作用,一定的同步节律的丘脑非特异投射一定的同步节律的丘脑非特异投射系统的活动,促进了皮层电活动的系统的活动,促进了皮层电活动的同步化。同步化。(二二)皮层诱发电位皮层诱发电位 evoked cortical potential在感觉传入冲动的激发下,在大脑皮在感觉传入冲动的激发下,在大脑皮层某一局限区域记录出的波形较为固层某一局限区域记录出的波形较为固定的电位变化。定的电位变化。1.1.波形:波形:主反应:先正主反应:先正(向下向下)后负后负(向上向上);后发放:一系列正相周期性波动。是皮层后发放:一系列正
7、相周期性波动。是皮层与丘脑感觉接替核团之间环路活动的结果。与丘脑感觉接替核团之间环路活动的结果。2.2.意义意义:临床用于中枢病变定位诊:临床用于中枢病变定位诊断,如视觉诱发电位、体感诱发电位、断,如视觉诱发电位、体感诱发电位、听觉诱发电位等;用于科学研究,如听觉诱发电位等;用于科学研究,如皮层感觉区的定位。皮层感觉区的定位。二、睡眠与觉醒二、睡眠与觉醒 Wakefulness&Sleep(一一)觉醒状态的维持觉醒状态的维持 1.1.网状结构上行激动系统网状结构上行激动系统 Ascending reticular activating system 动物实验:动物实验:刺激中脑网状结构,能唤醒
8、动物,脑刺激中脑网状结构,能唤醒动物,脑电呈电呈去同步化快波去同步化快波;在中脑头端切断网状结构,动物昏睡,在中脑头端切断网状结构,动物昏睡,脑电呈脑电呈同步化慢波同步化慢波;表明表明:脑干网状结构内存在着具有上:脑干网状结构内存在着具有上行唤醒作用的功能系统,即网状结构行唤醒作用的功能系统,即网状结构上行激动系统。上行激动系统。(2)(2)网状结构上行激动系统是通过丘网状结构上行激动系统是通过丘 脑脑非特异投射系统非特异投射系统而起作用的;而起作用的;(3)(3)网状结构上行激动系统是一个网状结构上行激动系统是一个多多 突触的接替系统突触的接替系统,易受药物影响,易受药物影响 而产生传导阻滞
9、。而产生传导阻滞。2.2.觉醒状态分成两部分觉醒状态分成两部分:脑电觉醒脑电觉醒状态:脑电波表现为状态:脑电波表现为 去同步化快波,但不一定呈现去同步化快波,但不一定呈现 觉醒探究行为觉醒探究行为;行为觉醒行为觉醒状态:出现觉醒时的状态:出现觉醒时的 各种行为表现各种行为表现,尤其是尤其是探究行为探究行为;两种觉醒两种觉醒的维持机制不同。的维持机制不同。3.3.脑电觉醒状态的维持脑电觉醒状态的维持:脑干网状结构上行激动系统的递脑干网状结构上行激动系统的递 质是质是AChACh。静脉。静脉注射阿托品注射阿托品,可阻可阻 断脑干网状结构对脑电的唤醒作断脑干网状结构对脑电的唤醒作 用,脑电呈同步化慢
10、波,而用,脑电呈同步化慢波,而不出不出 现快波现快波;但行为上不表现睡眠。;但行为上不表现睡眠。(即即脑电不觉醒,行为觉醒脑电不觉醒,行为觉醒)破坏蓝斑核上部破坏蓝斑核上部(去甲肾上腺系统去甲肾上腺系统)后,脑电后,脑电快波明显减少快波明显减少,新异刺激,新异刺激 仍能引起快波,但刺激一旦停止,仍能引起快波,但刺激一旦停止,唤醒作用随即停止。唤醒作用随即停止。以上说明以上说明:脑电觉醒状态的维持与:脑电觉醒状态的维持与 脑干网状结构上行激动脑干网状结构上行激动AChACh 系统的系统的 时相性作用时相性作用及蓝斑核上部及蓝斑核上部去甲肾上去甲肾上 腺腺系统的系统的持续性紧张性持续性紧张性作用有
11、关。作用有关。4.4.行为觉醒状态的维持行为觉醒状态的维持:单纯破坏黑质多巴胺递质系统,单纯破坏黑质多巴胺递质系统,动物动物行为行为上上不不表现为表现为觉醒觉醒,对新,对新 异刺激不能表现探究行为,但脑异刺激不能表现探究行为,但脑 电仍出现快波电仍出现快波(脑电觉醒脑电觉醒)。因此,因此,行为觉醒行为觉醒状态的维持可能状态的维持可能 与与黑质多巴胺递质系统黑质多巴胺递质系统功能有关。功能有关。(二二)睡眠的时相睡眠的时相1.1.慢波睡眠慢波睡眠(slow wave sleep,SWS)表现表现:脑电图呈同步化慢波;脑电图呈同步化慢波;视、嗅、听、触等感觉功视、嗅、听、触等感觉功 能暂时减退;能
12、暂时减退;骨骼肌反射活动和肌紧张骨骼肌反射活动和肌紧张 减弱;减弱;自主神经功能活动改变:如血自主神经功能活动改变:如血 压压、心率、心率、尿量、尿量、体温、体温、代谢代谢、瞳孔缩、瞳孔缩小小、呼吸变、呼吸变慢慢、胃液分泌胃液分泌、发汗功能、发汗功能等。等。慢波睡眠慢波睡眠分期分期:stage:入睡期入睡期,波波渐减少渐减少,呈若干呈若干波波,脑电平坦脑电平坦;stage:浅睡期浅睡期,在在波波背景上出现背景上出现睡眠梭睡眠梭 形形(波变异的波变异的波波)和和-复合波复合波 (波和波和波的复合波的复合););stage:中度睡眠期中度睡眠期,高幅高幅波波,占占20%50%;stage:深度睡眠
13、期深度睡眠期,高幅高幅波波,占占50%以上以上;意义:生长素分泌增加,有利于促进生长意义:生长素分泌增加,有利于促进生长 和体力恢复。和体力恢复。2.2.快波睡眠快波睡眠 fast wave sleep,FWS 又称又称异相睡眠异相睡眠 paradoxical sleep,PS 快动眼睡眠快动眼睡眠 rapid eye movements,REM 表现:表现:脑电图呈去同步化快波;脑电图呈去同步化快波;各种感觉功能进一步减退,唤醒各种感觉功能进一步减退,唤醒 阈提高;阈提高;骨骼肌反射活动和肌紧张进一步骨骼肌反射活动和肌紧张进一步 减弱,几乎完全松弛;减弱,几乎完全松弛;有间断的阵发性表现:如
14、眼球快速有间断的阵发性表现:如眼球快速 运动、部分躯体抽动、血压升高、运动、部分躯体抽动、血压升高、心率加快、呼吸不规则等。心率加快、呼吸不规则等。做梦做梦意义:意义:异相睡眠是异相睡眠是必需的生理活动过程必需的生理活动过程;异相睡眠期间,生长素分泌虽减异相睡眠期间,生长素分泌虽减 少,但脑内少,但脑内蛋白质合成蛋白质合成加快,有加快,有 利于利于幼儿神经系统幼儿神经系统的的成熟成熟,新突新突 触联系触联系的建立,促进的建立,促进精力精力的恢复的恢复;异相睡眠期间有间断的异相睡眠期间有间断的阵发性表阵发性表 现现,易导致某些疾病,易导致某些疾病(如心绞痛、如心绞痛、哮喘、脑血管病等哮喘、脑血管
15、病等)的发作;的发作;3.3.睡眠时相的转换睡眠时相的转换 慢波睡眠和快波睡眠均可转为觉醒慢波睡眠和快波睡眠均可转为觉醒 状态,但入睡必须先慢波睡眠状态,但入睡必须先慢波睡眠 80 80120120min异相睡眠异相睡眠20203030min 慢波睡眠。在整个睡眠期间,转慢波睡眠。在整个睡眠期间,转 化化4 45 5次,越接近睡眠后期,异相次,越接近睡眠后期,异相 睡眠持续时间越长。睡眠持续时间越长。(三三)睡眠发生机制睡眠发生机制 睡眠是睡眠是CNSCNS内发生的内发生的主动过程。主动过程。1.1.与睡眠有关的脑结构与睡眠有关的脑结构:(1)(1)慢波睡眠慢波睡眠:下丘脑后部下丘脑后部,丘脑
16、髓板内丘脑髓板内 核群至丘脑前核之间区域核群至丘脑前核之间区域;脑干尾脑干尾 端的网状结构端的网状结构上行抑制系统上行抑制系统 (ascending inhibitory system););视前区和视前区和BrocaBroca斜带区的基底前脑;斜带区的基底前脑;(2)(2)异相睡眠异相睡眠:脑桥被盖外侧区脑桥被盖外侧区AChACh神经神经 元元;脑桥脑桥-外膝状体外膝状体-枕叶锋电位枕叶锋电位PGOPGO 启动异相睡眠。启动异相睡眠。2.2.神经递质神经递质 慢波睡眠慢波睡眠:脑干脑干5-HT5-HT抑制抑制,而腺苷、而腺苷、PGDPGD2 2促进睡眠促进睡眠 异相睡眠异相睡眠:中缝核中缝核
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