1、睡眠与觉醒的生理基础 人生的三分之一时间是在睡眠中渡过的。从生理心理学的角度看,睡眠(sleep)是一 种本能,它具有相对独立于环境的节律。睡眠与觉醒是人和高等动物维持正常生命活动所必 须的两个相互转化和交替的过程。这种转化是生物体周期性活动规律的典型范例。觉醒时,机体对外界和内部环境的刺激较为敏感,并能做出有目的的、有效的反应;睡眠时,机体对 内外环境刺激的敏感性降低,人脑的一些高级功能,如学习、记忆,特别是思维不再能正常 而有效地进行。睡眠与健康的关系历来受到人们的重视。近年来对睡眠的生理过程的研究有了重要突 破,在诊断和治疗睡眠障碍方面有许多进展。睡眠类型与睡眠周期 关于睡眠的研究发现,
2、睡眠期间人脑并未休息,只是换了一种工作方式。脑电图(EEG)清楚地显示,睡眠并不是一个平静的过程,而是由一系列主动调节的睡眠周期组的。最好的人类睡眠研究是在实验室内进行的,实验者将电极安放在睡眠者头皮上,以监测其脑电图,用其他的电极和传感装置以监测肌肉、眼动和自主神经系统的活动。正常人觉醒状态时的脑电图呈现两种基本的活动模式:波和 波。清醒时闭上眼,什么事也不想时的脑电波与睁眼时相比,波幅稍高也稍慢,每秒 813 次,这种脑电波叫 波。清醒状态下的脑电波是低幅快波,每秒钟 13 次以上,又叫波,通常是个体注意环境 中的事件或积极思考时出现。一、睡眠类型 人类的睡眠可以分为两种类型:脑电波呈现同
3、步化慢波的时相,称为慢波睡眠(slow wave sleep,SWS);脑电波呈现去同步化的快波时相,称为快波睡眠(fast wave sleep,FWS),又称异相睡眠(paradoxical sleep)。人们刚刚入睡后的睡眠大都属于慢波睡眠。根据脑电波的变化,慢波睡眠时相可以分为1、2、3、4 期,分别对应于入睡期、浅睡期、中睡期和深睡期。在慢波睡眠中,脑电活动 的变化与行为变化相平行,从入睡期至深睡期,脑电活动逐渐变慢并伴随着行为变化,表现 为肌张力逐渐减弱,呼吸节律和心率逐渐变慢等。一、慢波睡眠 慢波睡眠的特点是从入睡开始,随着睡眠加深而出现脑电波频率逐渐减慢,电压(波 幅)逐渐增高
4、,脑电图波的四个阶段共持续 3045 分钟以上。然后,脑电图又按相反的顺 序经过同样长的时间由第四阶段返回到第一阶段,行为上由安静困倦开始进入睡眠状态。入睡期 慢波睡眠 1 期(入睡期):个体对外界刺激仍有反应,而且有不少奇异体验,如躯体麻 术、颤动和沉浮感等。头脑中还有片断的思维活动,醒后仍可回忆。脑电图上波消失,有 各种频率的低幅脑波而无纺锤波。这就是睡眠第一阶段的波形。我们平时犯困,所谓瞌睡期 或朦胧期,就是指这一期,其时间的长短因人而异。慢波睡眠 2 期(浅睡期):个体对外界刺激已元反应,亦无可回忆的精神活动。脑电图 表现为典型的 1214Hz 纺锤波与复合波。这一阶段脑电图的最大特点
5、就是慢波当中时常 会也现一种所谓纺锤形波,其频率为 1214Hz,波幅由小到大,再由大到小,呈纺锤形。一夜中,人有一半时间处于这种浅睡眠状态(即第 2 阶段睡眠,占总睡眠的 50%)。浅睡期 慢波睡眠 3 期(中睡期):脑电图上有中等程度高幅 8 波,偶有纺锤波的余迹。脑电图 比第 2 阶段明显慢些,平均频率 47Hz,波幅也较高,其中极慢频率(0.53Hz),也就 是 8 波,约占 25%50%。中睡期 慢波睡眠 4 期(深睡期):脑电图上出现大量高幅 8 波。睡眠最深阶段是第四阶段,此 时 8 波占 50%以上。第三阶段和第四阶段的睡眠仅有量的不同而无质的差别。因为脑电波 均很慢,所以合称
6、慢波睡眠;因为睡眠均很深,所以又叫深睡眠。深睡期（二)异相睡眠 异相睡眠或快波睡眠是睡眠过程中周期性地出现的一种激活状态,脑电波呈现去同步化 快波。由于这种类型的睡眠常伴有眼球的快速运动,也被称作快速眼动睡眠(rapid-eye movement,REM)。在异相睡眠中,脑电变化与行为变化相分离,脑电活动类似慢波睡眠的入睡期,以肌张 力为代表的行为变化却比深睡期还深,肌张力几乎完全松弛,还伴有快速眼动现象和脑桥-膝状体-枕叶(PGO)波周期性高幅放电等特殊变化。这种类型的睡眠与做梦的关系比慢波 睡眠更为密切。睡眠生理与调节 脑桥顶部的蓝斑分泌去甲肾上腺素参与REM睡眠。脑干中央的中逢核分泌5-
7、羟色胺与睡眠的激活有关。二、睡眠周期 慢波睡眠其实是一种全身放松阶段,这时人的呼吸变深、变慢、变均匀,心率也减慢,身体的各个部分都在放松休息。在整个慢波睡眠期间,肌肉松弛,但躯体运动并不消失。正 常人平均 20 分钟有一次大的姿势调节,有的人甚至短至 5 分钟就有一次姿势调节活动。内 脏运动以副交感神经活动占优势,表现为心率减慢、血压下降,胃肠蠕动增加,唤醒的阔值 随着睡眠的阶段序号的增减而增减,或者与脑电活动频率相反 第一阶段最易唤醒,第四阶段(8 波睡眠最难唤醒。应该注意的是,慢波睡眠 4 期可能促进机体某些激素的分泌,特别是未成年人的垂体前叶分泌的生长素,因此保证充足的睡眠有助于未成年人
8、机体的生长 发育。慢波睡眠 4 期 人体经过慢波睡眠后,进入快波睡眠,这时候身体表现为继续放松,然而内部机能却开 始活跃,脑电波由慢波转为快波,呼吸加快、体温和心率也明显上升。这个阶段对于人体有 着十分重要的作用。快波睡眠的表现情况 快波睡眠的表现情况 在这个阶段,体内的各种新陈代谢功能明显增加,确保了脑组织蛋白质 的合成和消耗物质的补充,使神经系统能正常发育,并为第二天正常活动积蓄能量。有效地 保证异相睡眠的时间对睡眠质量及人的身体健康来说都十分重要。异相睡眠期,睡眠者肌肉呈完全松弛状态,甚至肌肉电活动完全消失,睡眠深度似乎比 慢波四期更深,体温仍较低,对外部剌激的感觉功能进一步降低,难以将
9、睡眠者从此期唤醒。与行为变化相反,脑电活动为极不规律的低幅快波。在异相睡眠中,最有特征的行为变 化是眼球快速运动,约每分钟 60 次。快波睡眠的表现情况 进入睡眠约 90 分钟后,突然出现几种生理变化:脑电图突然变得不同步;表现出第一 阶段的低压、快速特征;体温略有上升;交感神经活动增强;心率加快,血压上升,呼吸加 快而不规则;胃肠运动停止;全身肌张力极度降低,因而导致蔚声消退;此时不能调节体 温,所以体温会朝着周围环境温度水平变化。快波睡眠的表现情况 在异相睡眠时,机体的唤醒阈值升高。从这个角度看,异相睡眠是睡眠的最深沉阶段。当睡眠者在异相睡眠时被唤醒并问他是否做了梦时,74%95%的人能记
10、起梦境内容。快波睡眠的表现特征 人的每夜睡眠大约由慢波睡眠和异相睡眠交替变换 46 个周期所组成,平均每个周期 历时 8090 分钟,包括 2030 分钟的异相睡眠和约 60 分钟的慢波睡眠。成人入睡后,必 须先经过慢波睡眠 14 期和 42 期的顺序变化后,才能进入第一次异相睡眠。整个睡眠过 程的每个睡眠周期中的慢波睡眠和异相睡眠都不是前一个周期的简单重复。从上半夜到下半 夜每次更替一个周期,异相睡眠的时间都有所增长。所以,后半夜睡眠中,异相睡眠时间的 比例增大。慢波睡眠与快波睡眠的交替 成年人夜晚睡眠时间的分配大致是:异相睡眠占全部睡眠 25%,慢波睡眠 2 期占睡眠 总时间的 50%,慢
11、波睡眠 3、4 期占 20%,慢波睡眠 1 期占 5%。其中慢波睡眠 4 期和异相 睡眠占总睡眠时间的比例决定睡眠质量。成人异相睡眠 在典型的夜间睡眠期间,正常人的异相睡眠和慢波睡眠交替地出现,每晚睡眠中异相睡 眠阶段有规律地问隔出现 57 次。入睡后第一次出现的异相睡眠持续时间通常比较短(510 分钟),但在后续各周期中逐渐延长(可达 30 分钟)。相反,慢波睡眠的第 3、4 期在睡 眠的前三分之一部分占有优势,但在睡眠的后三分之一即早晨的睡眠中往往完全缺如。正是 由于清晨的几小时 8 睡眠少而异相睡眠时间较长这一特点,人们才更频繁地从清晨的睡梦之 中醒来。从整体来看,年轻人的睡眠中,异相睡
12、眠约占 20%25%,而慢波睡眠 2 期约占 睡眠总时间的一半,3 期和 4 期约各占 15%。三、年龄与睡眠的关系 不同年龄的人对睡眠的日需要量是不同的。正常足月新生儿每天花在睡眠上的时间达18 小时以上,一直到整个青春期睡眠时数都呈稳定下降的趋势,至中年期维持一定水平,老年期再进一步减少。从儿童期到老年期,异相睡眠与慢波睡眠的 8 睡眠(慢波睡眠 4 期)时间逐渐减少。婴幼儿期是整个机体发育,特别是大脑发育的重要阶段,脑力和体力活动都十分活跃,这时正是睡眠量最大,异相睡眠时间最长的时期。提前 10 周出生的早产新生儿,其睡眠时 间的 80%为异相睡眠;提前 24 周出生的新生儿,其睡眠时间
13、的 60%65%为异相睡眠;足月新生儿的异相睡眠时间只占整个睡眠时间的 50%;2 岁时的异相睡眠时间降到总睡眼时 间的 30%35%;10 岁的只有 25%;青春期以后约为 20%,以后大致稳定在这个水平上,直到 70 岁以前很少再有改变。异相睡眠的时间由出生时的 8 小时左右降到青春期的 1.5 1.75 时。而人到了老年期,脑力和体力活动都减少,睡眠总量明显少于正常儿童。由于 异相睡眠时的脑电活动很像觉醒状态下的注意力集中状态,大脑的耗氧量大于觉醒时;加上 童年期异相睡眠的时间变化与大脑皮层联络纤维的发育及大脑髓鞘发育的时间相平行。因此,有的学者认为,异相睡眠对于儿童脑部的发育是至关重要
14、的,有点类似体育锻炼对肌肉 发育的作用。此外,有研究发现,患有老年痴呆症的老人睡眠时间也有所减少;另有研究表 明,精神发育迟滞儿童的异相睡眠量也明显少于同龄的健康儿童。以上情况都表明,异相睡眠时间长短与脑力活动呈平行关系。与此同时,慢波睡眠 3、4 期也从童年期到老年期逐渐减少,60 岁以后基本上没有慢波 睡眠 4 期睡眠。这种情况与晚间自发醒来的次数增多有关。研究发现,70 岁的人比 20 岁的 青年人夜间醒来的次数要多 6.5 倍。睡眠时间从童年期到老年期慢慢地减少,但慢波睡眠 1、2 期却逐渐增多,这说明即使是健康人,年纪大了,睡眠的质量也会下降。慢波3、4期 睡眠障碍 睡眠向来被临床
15、上作为衡量健康状况的 重要指标之一。睡眠障碍是指睡眠量的异常及睡眠质的异常或在睡眠时发生某些临床症状。根据睡眠障碍发生的机制和 行为表现，将失眠障碍区分为异相睡眠障碍和慢波睡眠障碍。一、与异相睡眠有关的障碍 异相睡眠障碍是患者突然从觉醒状态陷入异相睡眠,发作时不伴有动作表现,且事后对梦境体验能够回忆和叙述。发作性睡病(narcolepsy)是指长期的警醒程度减退,和在不应睡眠的时间里,发作性 地不可抗拒地睡眠。大多数患者有一种或数种其他症状,包括睡眠发作、猝倒症、睡眠麻痹 和入睡幻觉。1.睡眠发作 睡眠发作是不可抑制的,但为时短暂,患者醒来后觉得精神很好。在任 何场合,如呓饭、谈话、工作、行走
16、时均可突然发生,单调的工作、安静的环境以及餐后更 易发作,可能发生在行路中,可能发生在谈话时,也可能发生在开车时的驾驶座上。这种短 暂睡眠的发作常持续 25 分钟,一般睡眠程度不深,易唤醒,但醒后容易再次入睡。睡眠发作 2.猝倒(cataplexy)是发作性睡病的另一种表现形式。在强烈的情绪刺激下,如喜悦、痛苦、发怒、兴奋等情绪下,患者突然发生短暂的肌张力减退和运动抑制,以至于 跌倒在地,但意识清晰。患者像是从清醒状态突然进入异相睡眠状态,症状在情绪消退或患 者被触及后消失,一般持续 12 分钟。猝倒 3.睡眠麻痹(sleep paralysis)常发生于睡眠和觉醒间期,一般在早晨醒之 前时或午睡时发生。多见于青年人。患者醒后发现自己全身不能动,仅呼吸和眼球运动不受 影响,意识清晰,往往伴有焦躁和幻觉。持续数秒至数分钟后缓解,偶然长达数小时。但只 要有人推他一下或与他说话,就立即恢复清醒状态。睡眠麻痹 4.入睡前幻觉(hypnagogichallucinations)是出现在入睡前的幻觉。这些幻觉常是觉醒和睡眠转换时出现的可怕的噩梦。患者对周围环境的动态有知觉,但同时又 像在梦境中。患
