第1章　睡眠的概述

第1節　什么是睡眠？

睡眠是一種與覺醒狀態周期性地交替出現的機體狀態。是維持機體健康不可缺少的生理過程，是機體復原、整合和鞏固記憶的重要環節，其生理必要性僅次于呼吸和心跳。它是人類生存的一個主要組成部分。睡眠是受大腦（睡眠–覺醒中樞）主動調節的一種周期性的可逆的靜息現象，是人體適應自然界晝夜變化的一種自然調節的生理功能。如果睡眠質量不高，會引起煩躁不安、情緒不穩、注意力不集中，嚴重的還會造成精神情緒障礙，并且誘發多種疾病。有報道顯示，睡眠不足的人比睡眠充足的人存在更多的健康問題。

『專家提示』

睡眠是一種保護性的抑制，一方面它可以使神經細胞充分休息，避免過度疲勞或衰竭。另一方面在睡眠中合成代謝大于分解代謝，有利于精神和體力的恢復。

第2節　睡眠的生理變化和意義

睡眠占據了人類生命中大約1/3的時間，正常人的睡眠是與覺醒交替進行的，稱為睡眠–覺醒周期。白天覺醒，夜間睡眠是人類的基本生活規律，它受制于接近地球自轉周期的“晝夜節律”的影響，同時也受人類自身“生物鐘”的調控。自古以來人類就對睡眠的本質有過數不清的猜測和遐想，但直到目前睡眠和覺醒的機制仍然是困惑人類的一個基本課題。

進入睡眠后，各個系統在生理上有許多變化。如運動系統的變化表現為眼瞼肌松弛、閉合，瞳孔縮小，但對光反射存在。全身骨骼肌松弛，肌張力降低或消失，腱反射減弱或消失。呼吸系統的變化表現為呼吸變慢變淺，肺通氣量減少20％～25％。血氧飽和度稍降低，CO2分壓稍增高，呼吸中樞對CO2的刺激敏感性降低。循環系統的變化表現為心率變慢（一般減慢10～20次/分），血壓下降（一般下降10～20mmHg）。消化系統的變化表現為唾液和各種消化液分泌減少，胃腸蠕動增加。泌尿系統變化表現為尿液分泌減少，尿的濃度增加。中樞神經系統的變化表現為大腦皮質活動減少，睡得越深，這種變化越明顯，這樣可使大腦的神經細胞得到充分的休息，使其功能恢復。其他方面的變化還有淚液分泌減少、汗腺分泌增加、基礎代謝率降低（為10％～20％）、體溫降低等。

第3節　與睡眠相關的神經解剖結構

現代醫學研究發現，與睡眠相關的神經解剖結構主要包括延髓網狀結構（圖1-1）背側的神經細胞、孤束核（圖1-2）和前腦睡眠誘導系統。

延髓網狀結構背側的神經細胞和孤束核可以產生睡眠，其機制在于對前腦直接整合的影響和對上行激活系統神經細胞的抑制。來自延髓網狀結構背側的神經細胞上行纖維投射至腦橋和中腦，終止于臂旁核，后者再投射至丘腦、下丘腦、視前區、杏仁核和眶額部皮質。孤束核可以引起睡眠，它接受來自舌咽神經和迷走神經的傳入沖動。孤束核發出的神經纖維最后投射到上述除皮質以外的這些區域。神經解剖資料顯示，孤束核的主要作用不是通過網狀激活系統而是通過前腦邊緣結構實現，后者也與自律調節和睡眠產生有關。

前腦睡眠誘導系統由下丘腦前部、視前區、前腦基底、眶額部皮質共同組成。

下丘腦前部被認為是睡眠的中樞，它與位于下丘腦后部的覺醒中樞相對，正常情況下與覺醒中樞形成平衡。后來有人證實下丘腦前部視前區存在促使睡眠的區域。用電刺激這一區域可以誘發出行為抑制并伴有與睡眠一致的相關性改變，這一區域的神經細胞被認為具有抑制上行網狀激活系統神經細胞的作用。

20世紀60年代發現電刺激視前區和前腦基底，可以引起嗜睡、睡眠行為和睡眠腦電圖改變，與此相反，這些區域的大面積損傷可以引起睡眠減少和睡眠周期的消失。因此，下丘腦前部、視前區、前腦基底對睡眠的產生具有重要作用。然而，Villablanca等發現這些結構還不足以產生慢波睡眠，基底神經節和大腦皮質也參與睡眠的形成和維持。一些損傷表明，眶額部皮質在慢波活動的產生和睡眠行為的產生中尤其重要。

神經解剖和神經生理研究表明，前腦睡眠誘導系統與邊緣系統有聯系，并且這個系統與腦干激活系統互相作用。從早期的神經解剖研究中發現視前區和下丘腦前部的神經細胞與前腦邊緣結構互相聯系，包括隔區、杏仁核和眶額皮質，并下行投射到邊緣中腦區域，有人稱為邊緣前腦-中腦環路，這個下行投射擴展至中腦內部結構，包括中央灰質和縫核，也終止于中腦網狀結構，前腦的睡眠產生神經細胞可以部分通過上行網狀激活系統的拮抗神經細胞而起作用。

因此，前腦邊緣區域和腦干下部的自律中心也有明顯的聯系，下丘腦前部的神經細胞直接投射至孤束核和鄰近的延髓區域，發送纖維通過腦橋的臂旁核。除了作為視前區、下丘腦前部和臂旁核的重要傳入外，眶額皮質也直接投射到孤束核。這些前腦和腦干下部的結構通過相互聯系形成一個系統，除了影響睡眠外，在內臟反射方面也起到重要作用。由于睡眠和副交感中樞在下丘腦前部重疊存在，因此刺激這一部位可引起睡眠行為和腦電圖改變，同時引起血壓降低、心率減慢和瞳孔縮小。相反，覺醒和交感中樞在下丘腦后部重疊存在，刺激這一區域在引起覺醒和皮質活動的同時，也引起血壓升高、心率增快和瞳孔增大。

第4節　與睡眠相關的神經遞質

神經遞質是指神經末梢產生和釋放的特殊化學物質。這些物質對睡眠和覺醒發揮一定作用?，F在發現與睡眠、覺醒有關的神經遞質有乙酰膽堿（Ach）、多巴胺（DA）、5-羥色胺（5-HT）、去甲腎上腺素（NE）、γ-氨基丁酸（GABA）等。

睡眠過程中一方面興奮性神經遞質的活性降低，另一方面能釋放抑制性神經遞質的神經元被激活。目前認為與覺醒有關的神經遞質有乙酰膽堿和多巴胺，其中多巴胺主要是阻斷快速眼球運動睡眠，多巴胺與腦中大量的區域有著聯系，其在覺醒過程中發揮著非常重要的作用，乙酰膽堿主要是阻斷非快速眼球運動睡眠；也有研究認為大腦皮質中的乙酰膽堿有助于覺醒的維持，腦干中的乙酰膽堿與藍斑尾部共同參與快波睡眠，同時乙酰膽堿會抑制中縫核中的5-羥色胺神經元活動，對抗慢波睡眠。誘導睡眠的神經介質主要是5-羥色胺和去甲腎上腺素，5-羥色胺主要是在孤束核等區域，主要誘導的是非快速眼球運動睡眠，但是有研究將5-羥色胺直接注射進動物的中縫核里并沒有產生睡眠的明顯增加，所以現在只是知道5-羥色胺與睡眠有關，但5-羥色胺是促眠因子還是失眠因素還有待于研究。去甲腎上腺素主要存在于腦干的藍斑，它誘導的主要是快速眼球運動睡眠；也有研究認為藍斑頭部的去甲腎上腺素遞質系統與腦電的覺醒有關，而藍斑尾部的去甲腎上腺素遞質系統對快波睡眠起主要作用。海馬中的去甲腎上腺素則可以通過其β-受體促進慢波睡眠，抑制覺醒。另外與睡眠有關的神經遞質還有γ-氨基丁酸，γ-氨基丁酸屬強神經抑制性氨基酸，具有鎮靜、催眠、抗驚厥、降血壓的生理作用。它是抑制性神經遞質，可以抑制動物的活動，減少能量的消耗，廣泛存在于中樞神經系統和外周神經系統。有實驗顯示失眠患者的腦脊液γ-氨基丁酸含量顯著低于正常人，說明γ-氨基丁酸是促醒因素，但是又有其他實驗顯示γ-氨基丁酸能通過介導褪黑素來促進睡眠。γ-氨基丁酸具體的作用機制和作用部位還有待研究。

還有其他睡眠因子如誘導肽、白介素-1、腫瘤壞死因子、腺嘌呤核苷、前列腺素-D等，但這些物質和功能之間的關系尚不清楚。

第5節　睡眠的時相和周期

人類對睡眠的認識是隨著腦電技術的發展而逐漸深入的。1875年Caton第一次從家兔和犬腦表面記錄到了腦電活動波，1929年Berger從其兒子的頭皮上首次記錄到了人類的腦電波，并觀察在睡眠和覺醒狀態下，腦電波有顯著不同。隨著肌電圖、眼動電流圖、腦電圖的廣泛應用，人們對睡眠的了解有了很大的進展。清醒期腦電圖（圖1-3）表現以α波和β波為主，間有少量的散在的慢波（θ波、δ波、）。α波主要分布于枕、頂部，β波主要分布于額、顳部，左右對稱。

在波形當中以α波為背景，間或出現θ波、δ波、β波

1.睡眠時相

目前臨床上通用的分類法是按照腦電圖的變化、眼球運動情況和肌張力的變化將睡眠分為快速眼球運動（rapid eye movement，REM）睡眠期和非快速眼球運動（non-rapid eye movement，NREM）睡眠期，在非快速眼球運動睡眠期中又分為 第Ⅰ時相（Ⅰ期）、第Ⅱ時相（Ⅱ期）、第Ⅲ時相（Ⅲ期）、第Ⅳ時相（Ⅳ期），所以正常人的生理睡眠結構主要分為五個時相（表1-1），其中Ⅲ期、Ⅳ期又合稱慢波睡眠（SWS）期。

非快速眼球運動睡眠的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期，相應于睡眠由淺入深的過程。人們入睡后所發生的睡眠大多數屬于此種。包括淺睡期和深睡期，淺睡期即睡眠Ⅰ期（S1）和Ⅱ期（S2），Ⅰ期腦電圖表現（圖1-4），呈現低振幅腦電波，頻率快慢混合，而以4～7次/秒的θ波為主。肌張力開始下降，可見鐘擺樣慢眼球運動相。此期常出現于睡眠開始和夜間短暫蘇醒之后。

可見 α 波解體，代之以θ波、δ波、β波的混合節律波

Ⅱ期腦電圖表現（圖1-5），也呈現較低振幅腦電波，中間常出現短串的12～14次/秒的睡眠紡錘波和一些復合波。無眼球運動，肌電波幅低平。

可見在 S1 的背景上出現了12～14Hz睡眠紡錘波和K復合波

深睡期即第Ⅲ（S3）和第Ⅳ睡眠期（S4）。Ⅲ期腦電圖表現（圖1-6），常呈現短暫的高振幅腦電波，振幅超過50μV，為頻率1～2次/秒的δ波。

這期中0.5～2Hz的δ波占到20％～50％

Ⅳ期腦電圖表現（圖1-7），呈現高振幅腦電波。此期以δ波為主。其出現時間占總時間的1/2以上，代表深睡狀態。

這期的特點是 0.5～2Hz 的δ波占 50％～70％，而且兩側對稱同步

Ⅲ期與Ⅳ期僅有量的差別，而無質的不同。通常認為，Ⅳ期慢波睡眠具有促進體力及精力恢復的功能。因為人們觀察到在長時間的體力勞動或不睡后，在恢復睡眠中此期持續時間最長。隨著睡眠由淺入深，各個系統逐步出現以下變化，如大腦皮質活動減少、血壓稍降、心率及呼吸減慢、瞳孔縮小、體溫及基礎代謝率降低、尿量減少、胃液增多、唾液分泌減少、發汗功能增強等，上述生理變化都較穩定。

快速眼球運動睡眠又稱異相睡眠或快波睡眠，腦電圖特征是呈現出去同步化的快波，各種感覺和軀體運動功能減退，而眼動圖的表現是兩眼球同步相對快速運動，肌電圖的表現為肌電波幅平坦（圖1-8）。此外，還可有間斷性的陣發性表現，如出現快速眼球運動，血壓升高，呼吸、心跳加快等，此期睡眠時，腦內蛋白質合成增加，新的突觸聯系建立，這有利于幼兒神經系統的成熟、促進學習記憶活動和精力的恢復。做夢也是此期的一個特征。

這期的特點類似于睡眠Ⅰ期

『專家提示』

睡眠時相是人在睡眠中根據腦電圖、眼球運動情況和肌張力的變化將睡眠分為快速眼球運動睡眠期和非快速眼球運動睡眠期。在非快速眼球運動睡眠期中又分為第Ⅰ時相、第Ⅱ時相、第Ⅲ時相、第Ⅳ時相。正常人的生理睡眠結構主要分為五個時相，非快速眼球運動睡眠的Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期，相應于睡眠由淺入深的過程。

2.睡眠的周期

除了睡眠和覺醒是周期性地發生以外，睡眠本身也由幾個周期組成，成人平均每晚出現4～6個睡眠時相周期，每一睡眠周期都含有從60～120min不等的有順序的睡眠時相，平均是90min。在入睡后最初的20～30min，從非快速眼球運動睡眠第Ⅰ時相進入第Ⅱ、Ⅲ時相，再經過第Ⅳ時相之后返回。睡眠者經過第Ⅲ時相回到第Ⅱ時相，再從第Ⅱ時相進入快速眼球運動睡眠，大約持續10min后，又進入第Ⅱ時相。在睡眠周期的進程中，在任何一處把睡眠者喚醒后再繼續睡眠時，他都不會回到把他喚醒的那一睡眠時相中，而是從開頭的最初狀態開始。隨著進入深夜，每一時相所用的時間量會發生變化。剛入睡時，非快速眼球運動睡眠的第Ⅲ、Ⅳ時相約占90min，快速眼球運動睡眠持續不超過30min。進入深夜，快速眼球運動睡眠會延長到60min，而非快速眼球運動睡眠的第Ⅲ、第Ⅳ時相所占的時間則會相應縮短。越接近睡眠后期，快速眼球運動睡眠持續時間越長。睡眠時相周期在白天小睡時也會出現，但非快速眼球運動睡眠和快速眼球運動睡眠時間多少根據白天小睡的時間而定。上午小睡，是后半夜睡眠的延續，快速眼球運動睡眠所占比例較大，非快速眼球運動睡眠的時間減少。下午小睡，非快速眼球運動睡眠所占比例增多。下午的睡眠會減少晚上睡眠時非快速眼球運動睡眠的量。值得指出的是，睡眠時一些時相對人體具有特殊的意義。在非快速眼球運動睡眠的第Ⅳ時相（有時也包括第Ⅲ時相）的睡眠中，體內可分泌大量的生長激素，其功能是促進合成作用，減少蛋白質的分解，加速受損組織的愈合，特別是對于軟骨組織和肌肉組織的生長是非常重要的?？焖傺矍蜻\動睡眠對精神和情緒上的平衡最為重要。因為這一時期的夢境都是生動的，充滿感情色彩的，此夢境可減輕、緩解精神壓力，使人將憂慮的事情從記憶中消除。