19睡眠与觉醒的脑机制

睡眠与觉醒的机制赵天明190701046睡眠和觉醒是人一生中反复交替的二种生理状态，睡眠占据了人类生命中大约三分之一的时间，是人类生存的必要条件。

它受制于接近地球自转周期的“昼夜节律（circadianrhythm）”的影响，同时也受人类自身“生物钟（biologicalclock）”的调控。

自古以来人类就对睡眠的本质有过数不清的猜测和遐想，但直到目前睡眠和觉醒觉醒的机制（mechanismsofsleep-wakestates）仍然是困惑人类的一个基本课题。

人类对睡眠的认识是随着脑电技术的发展而逐渐深入。

1875年Caton第一次从家兔和犬脑表面记录到了脑电活动波，1929年Berger从其儿子的头皮上首次记录到了人类的脑电波，并观察到睡眠和觉醒状态下，脑电图有显著不同。

1953年美国芝加哥大学生理教研室的Kleitman教授和他的研究生Aserinsky第一次通过脑电、眼电和肌电的记录发现了异相睡眠(paradoxicalsleep)即快速眼动睡眠(rapideyemovementsleep)，使人类对睡眠的认识由原来的单一过程改变为包含两个截然不同时相的双相过程，即慢波睡眠和异相睡眠，并且随后的研究发现引起异相睡眠神经机制与慢波睡眠也不同。

从20世纪30年代开始，包括神经生理学、神经解剖学和神经生化学的多学科就开始对睡眠和觉醒基本机制进行研究，使人类对睡眠和觉醒有了一定的认识。

在早期的研究中，损伤和刺激是最常用来鉴定神经系统中产生和维持觉醒和睡眠区域的基本方法，神经解剖学运用这些方法对动物睡眠和觉醒机制进行了大量的研究，这些研究对于了解人类睡眠和觉醒机制以及与人类脑损伤相关的睡眠紊乱和昏迷提供了神经解剖基础。

神经生理学通过记录脑内神经细胞的电活动，确认可能产生睡眠或觉醒的细胞，明确了一些睡眠-觉醒产生的细胞机制，从20世纪60年代开始，更多的研究聚焦于神经递质在睡眠和觉醒过程中的作用，进一步促进了人类对睡眠和觉醒机制的理解。

神经元调节睡眠与觉醒的生物学机制睡眠与觉醒是人体每天必不可少的两种基本状态。

据研究发现，神经元对睡眠与觉醒有着重要的调节作用。

本文将从神经元的角度探讨睡眠与觉醒的生物学机制。

一、神经元的作用神经元是构成神经系统的基本细胞。

神经元的主要功能是负责传递电信号和化学信号，参与调节人体的各种生理过程，如运动、思考、感觉等。

神经元的调节作用对睡眠与觉醒也有着至关重要的作用。

二、睡眠与觉醒的周期性人类每天都会周期性地交替进入睡眠状态和觉醒状态。

这种周期性是由神经元调控的。

睡眠可以分为浅睡和深睡两个阶段。

在睡眠期间，脑电图呈现出低频高振幅的波形。

当人体进入觉醒状态时，大脑皮层的神经元开始活跃，脑电图呈现出高频低振幅的波形。

觉醒状态分为清醒和瞬间的覺眸運動狀態两个阶段。

三、神经元对睡眠与觉醒的调节作用神经元对睡眠与觉醒的调节作用主要是通过神经递质实现的。

神经递质是神经元中的化学信使，可以传递电信号和化学信号，参与调节身体各种生理过程。

1. 神经递质的类型主要的神经递质类型包括：乙酰胆碱、多巴胺、谷氨酸、GABA、去甲肾上腺素、血清素、组胺等。

2. 神经递质在睡眠与觉醒中的作用（1）乙酰胆碱乙酰胆碱是眼动快速期睡眠时的主要神经递质，参与调节清醒与睡眠的转换。

（2）多巴胺多巴胺是调节情绪和注意力的神经递质。

多巴胺水平过高或过低都可能导致睡眠障碍。

（3）谷氨酸谷氨酸是兴奋性神经递质，主要作用于大脑皮层。

在睡眠时，谷氨酸水平显著下降。

（4）GABAGABA是抑制性神经递质，可以抑制神经元的兴奋性，参与调节身体的松弛和安眠。

（5）去甲肾上腺素去甲肾上腺素是神经内分泌递质的一种，可以促进清醒和抑制睡眠。

（6）血清素血清素是神经递质，参与调节情绪和睡眠。

血清素水平过低会导致失眠。

（7）组胺组胺是神经递质，参与调节清醒和觉醒。

组胺水平高可以促进清醒。

四、睡眠障碍睡眠障碍是指人体正常的睡眠过程被干扰或中断，会导致人们白天感到疲倦、头痛、注意力不集中等问题。

人类睡眠和觉醒的分子机制睡眠，是我们每个人都必须要做的一件事情。

人类每天需要睡眠来恢复身体，帮助大脑记忆，提高身体免疫力等等。

但是，你是否曾经想过，为什么我们需要睡眠？睡眠的分子机制是什么？在人类的身体里，有一些关键物质负责着我们的睡眠和觉醒。

睡眠和觉醒这一过程，由两个耦合的生物钟来控制：一是内部生物钟，也就是环境生物节奏的信号来源，每天24小时周期左右。

二是皮质睡眠觉醒中心，这个中枢的神经元位于大脑皮层。

但是，在真正进入睡眠状态之前，身体需要做出一系列的准备工作。

神经递质，如大家常听到的肾上腺素、多巴胺以及去甲肾上腺素这些物质，掌管着人类入睡前的各种生理与情感状态，例如体温下降、代谢率降低、呼吸和心率减缓等等。

这些变化最终引导我们进入一种放松的状态，处于这个状态时，我们会感觉到眼睛开始沉重、思绪开始混乱，这是大脑皮层中神经元沉睡的迹象。

睡眠的深度呈现多相性，大体分为快速眼动期和非快速眼动期睡眠两大部分，时间上，前者每晚占据睡眠总时间的20% ~ 25%，后者占据剩余的75% ~ 80%。

快速眼动期是一个梦境的时间，在这个时期里，大脑皮层与体温等等都处于最高峰状态，这也是我们在早晨醒来后更容易记得梦境的原因。

除了神经递质，另一个十分重要的物质就是褪黑激素，它的分泌很大程度上决定了人类的睡眠质量。

褪黑激素由松果腺分泌，一般而言，现代白天的室内环境下，我们的褪黑素分泌量很低，导致很多人需要摄入额外的褪黑素来调节自己的睡眠状态。

其他的物质还有类似于脑波和可睡眠激素这样的物质，它们的分泌与人类的睡眠状态联系十分紧密。

不过总的来说，我们现在对于人类睡眠和觉醒的分子机制还没有特别全面的认识，并且随着科技的进步，这个领域里还有很多等待探索的未知之处。