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觉醒和睡眠的基本机制ppt课件

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七、睡眠和觉醒ppt课件

七、睡眠和觉醒ppt课件

History of EEG

Dr. Hans Berger

发现癫痫病人在发作后脑波几乎变平； 波 随着意识的恢复而恢复 脑波在出生两月后才出现，与脑内神经元髓 鞘化的过程一致

EEG的本质
动作电位、兴奋性突触 后电位、抑制性突触后 电位等电位活动的总和 已知部分 群体神经元的同步放电
EEG的本质
EEG的记录
参考电极
单极与双极记录
遥控EEG记录 24小时跟踪
EEG与基础医学研究
EEG与基础研究

EEG与运动功能
成人: 无肯定的关系 儿童: 脑电高频者 fast reaction time较短


EEG与情绪
正性情绪时左侧额叶EEG活动增加 负性情绪时右侧额叶EEG活动增加

EEG与基础研究
癫痫

由于神经元混沌式活动导致的惊厥
睡眠障碍 脑肿瘤
EEG的参数：频率
定义：单位时间(秒)内波的个数 单位: 赫兹(Herz, Hz) EEG频率的分类
波: 8-13 Hz 波: 14-30 Hz 波: 4-7 Hz 波: 0.5-3 Hz
EEG的参数：波幅
EEG的参数：波形

正常波形
EEG简介 EEG的记录 EEG在基础和临床医学中的应用

EEG简介
EEG的定义
通过放置在头皮表面的多个电极所 记录到的一组场电位（脑电活动）
EEG的历史

Richard Caton, 利物浦内科医生

将电极直接放在暴露的动物脑表面，发现存 在电信号，发表于1875年 1887年, Caton通过干扰落在动物眼中的光线， 检测到脑电的负向波动

第四章 睡眠与觉醒PPT课件

第四章 睡眠与觉醒PPT课件

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48
一、睡眠障碍
1、失眠症 2、发作性嗜睡病 3、睡眠异常现象
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49
失眠症
诊断失眠的主要标准是：入睡困难，睡 眠过程中睡眠时间短，觉醒次数多并且多梦。
失眠者的REM睡眠期缩短，SWS睡眠期 较长，4期提前结束。
失眠者生理性警觉水平提高，睡眠过程 中心率、体温都较睡眠良好者高。失眠2－ 3日后，记忆思维能力下降、易怒等。
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45
睡眠－觉醒关系失调
睡眠是临床上衡量人的身体健康状况的 重要指标之一。
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46
良好睡眠的标准
1、 入睡顺利 2、整个睡眠过程中从不觉醒； 3、觉醒后有清爽舒服的感觉。
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47
睡眠不良
1、 入睡困难 2、睡眠过程中至少觉醒一次； 3、清醒后仍有疲怠不快、头脑昏沉的感觉。
睡眠的时间随年龄、个体和工作情况而 不同： 新生儿（16h/d） ＞儿童（9～ 12h/d） 、青年人＞成年人（6～9h/d）＞ 老年（5～7h/d）。
异相睡眠约占总睡眠时间的比例：新生 儿1/2，成年人1/4，老年人1/5。
每天睡眠的次数：新生儿5~6次，儿童 1~2，老年人3~5。
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开始为睡眠的潜伏期，接着进入慢波睡眠状 态，由第一期依次进入到第四期并持续一段时间。 然后在入睡60－90分钟后进入第一次REM睡眠； 再进入下一个慢波睡眠。整晚约4各SWS－REM 周期，每个周期持续约2小时，后期的REM睡眠 依次延长。
觉醒－1－2－3－4－3－2－REM－2－3－ 4－3－2－REM－2－3－2－REM－2－REM－2。
组胺能神经元活动在觉醒期间高，在慢波 睡眠和快速眼动睡眠期间低。

睡眠和觉醒PPT课件

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第8页/共47页
特征：活跃的脑和麻痹的躯体
（二）异相睡眠
生理功能特征
刚能中断睡眠的临界刺激强度
• 各种感觉功能的进一步减退，以致唤醒阈提高；
• 骨骼肌反射和肌紧张进一步减弱，肌肉几乎完全松弛；
• 交感神经活动进一步减弱，表现为心率↓↓、血压↓、下丘脑体温 调节功能明显减退。
• 出现肢体远端的肌肉和面部表情肌短促的抽动、眼球快 速运动及血压↑、心率↑、呼吸快而不规则等间断的阵发 性表现。在异相睡眠期，阵发性的肢体抽动、PGO 锋 电位及快速眼球运动统称为时相性活动(phasic activities)。与此相对应，持续性的脑电去同步化和肌 张力消失等现象则称之为紧张性活动(tonic activities)。
液分泌↓等。
表现为交感活动水平↓，而副交感活动相对↑ ④有些内分泌功能的改变，如生长激素的分泌↑
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（二）异相睡眠
脑电特征：去同步化快波
不分期
• 与觉醒的异同点 • 相同点：脑电图（EEG ）呈现不规则的β节律 • 不同点：眼动电图（EOG）显示眼球活动显著
增强，而肌电图（EMG）显示肌电活动明显减 弱

• 做梦
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两种睡眠状态与梦
REM期间唤醒，74%-95%正在做梦； SWS期间唤醒，0%-7%做梦。
现在认为
每次异相睡眠都有梦 REM时的梦：清晰的，可描述的，带有情绪色彩的。 SWS时的梦：不易回忆，模糊的，情绪也少。
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三、两种睡眠状态的周期性交替
1. 一夜中慢波睡眠与REM睡眠周期性交替4-6次, 每一周期约90-120min。
运动 持续,随意
偶尔,不随意
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睡眠与觉醒ppt课件

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Beta 14-30 Theta 3.5-7.5
Delta 0.4-3
2-20 20-100
20-200
思维活动
儿童的支配频率，在成 人随困倦和注意而增加 深睡，婴儿支配频率
14
α波阻断（ α block） α波在清醒、安静并闭眼的情况下出现，睁开眼睛或 者接受其它刺激时，立即消失并呈现快波（β波）， 这一现象称为α波阻断。
氧分压处于高水平时，α波的频率减慢
病理情况下EEG的改变：
➢ 癫痫 ➢ 睡眠障碍 ➢ 脑肿瘤
19
EEG的记录——癫痫诊断
(wikipedia)
20
计算机辅助下的EEG分析 生成脑电地形图 三维重构影像 进行功率谱分析 以及其它许多分析
EEG脑地形图 21
绘制意识之图
22
定量（数字化）的EEG ➢ 模/数转换(A/D converter) ➢ 采样间隔(sampling time interval): 0.005 - 0.01 s ➢ 实时(real time)记录 ➢ 定量EEG: 可用于显示、滤波、频率及波幅分析、以
睡眠与觉醒（1）
1
➢ 动作电位是脑内唯一可以快速远距离传递的信号 ➢ 神经元相互结合成电网络，同时也可按某种节律
同步放电 ➢ 群电活动可以通过表面或深部电极加以记录
2
脑内的电信号有
➢ 膜电位 ➢ 动作电位 ➢ 突触后电位
……
3
➢ 我们一生中1/3的时间将在睡眠中度过 ➢ 吃饭和娱乐会占据另外1/3的时间 ➢ 在剩余的1/3的生命中
45
summary
➢ EP/ERP可以反映视网膜，视觉通路，内耳，听神经，脑 干，外周神经，脊髓后索，感觉皮质以及上下运动神经元 的各种病变，事件相关诱发电位则用以判断患者的注意力 和反应能力。

睡眠和觉醒的生理学.ppt

睡眠和觉醒的生理学.ppt
前脑基底部、丘脑、丘脑下部、 孤束核
睡眠所涉及到的中枢神经系统结构 和神经介质（2）
神经介质： • 诱导睡眠： 5-HT、去甲肾上腺素 • 觉醒： 乙酰胆碱（中断睡眠）、多巴胺（抑
制REM睡眠） • 其它睡眠因子： • 诱导肽（DSIP）、白介素-1、肿瘤坏死因子 • 腺嘌呤核苷、前列腺素-D
------ 睡眠所涉及到的中枢神经系统结构和神 经介质
小结
做梦
• 快波睡眠与梦 • 慢波睡眠与梦 • 关于梦的理论
– 激活-综合理论 – 临床-解剖理论
发作性睡病
• 症状
– 睡眠发作 – 瘁倒 – 睡眠麻痹 – 入睡前幻觉
• 机制
– 遗传：带有HLA-DR2/DQwl基因，多为特发性 – 继发：间脑、下丘脑和脑干病变 – 乙酰胆碱突触的过度反应
睡眠的阶段性障碍
• 梦呓 • 睡行症 • 夜惊 • 梦魇
• 睡眠的时相 • 睡眠的机制 • 睡眠障碍
二、睡眠-觉醒周期及其阶段
• 睡眠-觉醒的阶段：
– 慢波睡眠(slow wave sleep,SWS) – 快波睡眠(FWS)
• 慢波睡眠(slow wave sleep,SWS)
– 脑电图呈同步化慢波；
– 视、嗅、听、触等感觉功能暂时减退；
– 骨骼肌反射活动和肌紧张减弱；
– 副交感神经功能活动占优势：如血压↓、心率↓、 尿量↓、体温↓、代谢↓、瞳孔缩小、呼吸变慢、 胃液分泌↑、发汗功能↑等。
神经与睡眠递质
结构 释放神经递质
作用
脑桥,延髓 乙酰胆碱，谷氨酸 增加皮层唤醒水平
蓝斑
去甲肾上腺素
在觉醒状态下增加信息储存
基底前脑 多数细胞 乙酰胆碱 其他细胞 GABA

睡眠与觉醒.ppt

睡眠与觉醒.ppt
4.睡眠还涉及下行调制系统的活动。
主动学说和被动学说
▪ 目前，有关睡眠发生机制的学说，主要有两 种，即主动学说和被动学说。
调节睡眠-觉醒的神经结构
▪ Rossi提出，睡眠和觉醒的神经调节依赖于脑干和 间脑的神经环路活动，此环路涉及二组有相反作用 的神经结构：一是位于脑干头端的网状结构和下丘 脑的唤醒或激活系统；另一是由低位脑干的神经元、 中缝核、下丘脑前部、背侧丘脑中线核等构成的催 眠或失活系统。
睡眠与觉醒的机制
▪ 几个结论：
1.对睡眠和觉醒的控制最关键的是弥散调制性神经 递质系统；
2.脑干去甲肾上腺素能和5-HT能神经元在觉醒期间 放电，增强觉醒状态；部分胆碱能神经元增强关 键的REM事件，而其他胆碱能神经元在觉醒时活 动；
3.弥散调制性神经递质系统控制丘脑的节律活动， 丘脑又控制着大脑皮层的脑电节律；丘脑缓慢的、 与睡眠有关的节律阻断感觉信息输入皮层；
前列腺素
PGD 引起睡眠
白细胞介素1 干扰素
IL-1 增加NREM睡眠时间 IFN 缩短REM睡眠潜伏期
肿瘤坏死因子
TNF 使NREM睡眠时间增加
▪ 现在观点认为，大脑皮质的广泛区域实际受控于脑 深部的一小群神经元，其作用可改变皮质的兴奋性， 控制进入其中的感觉信息流。近年研究证明，这些 神经元位于背侧丘脑。
睡眠的体液因素
▪ 直至目前为止，一度曾被假设的内源性促眠 物质至少已达22种，但是真正从哺乳动物脑 或尿液直接提取的促眠因子尚屈指可数。 （表1）
▪ 近10年来，大量实验结果表明有多种激素和 细胞因子参加睡眠调节。（表2）
表2 参与睡眠控制的激素和细胞因子
名称
英文简写作用
生长激素
GH
与深睡眠的发动有关

生理心理学 睡眠与觉醒PPT课件

第14页/共23页
（二） 脑干网状结构的重要作用
重点
证据1：1937年，著名生理学家布瑞莫(Bremer)，建 立了猫的孤立脑(Isolated brain)标本，孤立头 (Isolated head contents)标本。
• 孤立脑(Isolated brain)标本：在中脑四叠体的上丘和
下丘之间横断猫脑，此后猫陷入永久睡眠状态； • 脑干中间横断脑（桥脑中部横断），动物70％－90%时间处
（二）成人的睡眠－觉醒周期：
第5页/共23页Biblioteka （二）成人的睡眠－觉醒周期：
1. 夜间睡眠8h的过程是：
✓ 开始为睡眠的潜伏期，接着进入SWS状态，迅速由第1期依次进 入第4期并持续一段时间。在入睡后的60—90 min内出现第一次 REM睡眠；
✓ 之后，进入下一个SWS睡眠，从而形成了SWS—REM睡眠循环 周期。
学习目标
重点：
1. 睡眠的脑中枢 （脑干网状结构在睡眠和觉醒中的作用） 2. 睡眠的神经化学机制
了解：
1. 睡眠类型 2. 睡眠周期 3. 睡眠的功能
第1页/共23页
一、睡眠类型与睡眠周期
（一）睡眠的类型：
慢波睡眠
(Slow wave sleep，SWS)
脑电活动的变化与行为变化相平行。 脑电波呈现同步化慢波的时相 。
C. 8－13 D. 14－30
2. 猫的________标本，使其陷入永久性睡眠。 （
）
A.间脑
B.去大脑皮层 C.孤立脑 D.孤立头
3. _____横断猫脑, 则猫70%－90%时间处于觉醒状态。（ ）
A. 上丘与下丘之间
B. 中脑与桥脑之间
C. 脑干中部(桥脑中部)

【学习课件】第四章睡眠与觉醒


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7
睡眠与觉醒的神经机制之 觉醒的神经控制（神经递质）
与唤醒(警觉状态和觉醒状态）有关的神经递质
乙酰胆碱
去甲肾上腺素
5-羟色胺
组胺
下丘泌素
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8
乙酰胆碱
脑内存在两组乙酰胆碱能神经元，一组位 于脑桥内，一组位于基底前脑内。当两组 乙维持触发器的稳定呢？ ---下丘泌素
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17
研究认为：腺苷能通过抑制腹外侧视前区神经元来增 加睡眠，抑制的释放回激活这些神经元。
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18
快速眼动睡眠的神经控制
桥膝枕波（脑桥-膝状 体-枕部,PGO wave） 是快速眼动睡眠的第一 个指标。
---简短的、突然出现 的阶段性电位，这种电 活动产生于脑桥，蔓延 至外侧膝状体，最后扩 展到视觉皮层。
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28
快波睡眠时期的生理变化
（1）各种感觉功能进一步减退，以致唤醒 阈提高；
（2）骨骼肌反射活动和肌紧张进一步减弱， 肌肉几乎完全松弛，此外还有间断的阵发 性表现，例如出现眼球快速运动、部分躯 体抽动；
（3）在人类还伴有血压升高和心率加快、 呼吸加快而不规则 。
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29
三、两种睡眠状态与梦
第四阶段（深度睡眠）
连续高振幅δ波，多于50%。
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25
快波睡眠
快波睡眠时常伴随出现眼球快速运 动，故也称为快速眼动（rapid eye movement，REM）睡眠，而慢波睡眠 也称为非快速眼动（ NREM）睡眠。
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26
二、不同睡眠时相的生理功 慢波睡眠和快能波变睡眠化与觉醒状态相比均
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4
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脑电觉醒状态：EEG由睡眠时的高振幅慢波 变为觉醒时低振幅快波。
行为觉醒状态：出现觉醒时的各种行为表现， 如对新异刺激出现的探究反 应，对刺激的反应普遍增强。
(一)觉醒状态的维持 靠脑干网状结构上行激活系统的活动来 维持。
特定感觉区
皮层的广泛区域
↑
↑
点对点投射
弥散地投射
↑
↑
丘脑感觉接替核
丘脑髓板内核群
（ 三 ） 睡 眠 过 程 中 运 动 神 经 元
脑干网状结构易化区
前庭核 小脑前叶
两侧部
脑干网状 网 狀 运动⊕ 梭内肌 结构易化区 脊髓束 神经元 收缩
肌梭敏 肌紧张↑ 感性↑ 肌活动↑
脑干网状结构抑制区
大脑皮质 纹狀体
↑
↑
脑干 －→侧支→ 脑干网狀结构
↑
（多次换元）
脊髓后角
↑
脊神经节
↑
感受器
功能 引起特定感觉 维持与改变皮层的兴奋狀态
（二）与觉醒有关的中枢神经递质
乙酰胆碱（ACh）：脑内注入胆碱类药物， 动物出现低振幅快波的觉醒脑电状态，抗胆 碱类药物，则出现高振幅慢波的睡眠脑电状 态。
清醒动物注射阿托品后，脑电觉醒被阻断，但 行为上仍处于觉醒状态，并不出现睡眠。说 明脑电觉醒和行为觉醒状态的维持可能分别 有不同的发生机制。
的感觉。
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14
眼球的运动与资讯的撷取有关
塞内加尔及印尼的原住民睡眠时眼 球运动的次数比较少，？
婴儿的睡眠绝大多数是REM睡眠，？ 如果梦到打乒乓球，眼球就左右跳，
如果梦到上楼梯或打篮球，眼球就 上下动。
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视神经
↓ 视交叉
↓ 视束
丘中 状外 脑 体侧 膝 上
↓
↓
经动 视
副眼
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性质 自主活动 心率 呼吸 体温调节 脑温度 大脑皮层血流 骨骼肌系统 肌紧张 腱反射 周期性抽搐 眼动 认知状态 生长激素分泌 皮层细胞活动 感觉诱发电位
NREM
REM
缓慢下降 缓慢下降 保持 降低 减少
易变，且有阵发性 易变，且有阵发性 受损 增高 高
进行性降低 正常 降低 少、慢、不协调 模糊的思考 高 大量细胞降低，且有阶段性 大
皮
躯体运动 提上睑肌、内上下直和下斜肌 动眼神经
核神 层
内脏运动 瞳孔括约肌，睫状肌
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蜗神经节
↓ 蜗神经后核 蜗神经前核
同侧
↓ 对侧上橄榄核
↓ 下丘核
↓ 内侧膝状体
↓ 颞横回
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延髓
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脑桥
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（二）与睡眠有关的中枢神经递质
• 5-羟色胺：60年代，由于中枢神经递质研究的 进展，发现低位脑干中缝核群前段5-羟色胺能 系统与慢波睡眠有关，（而脑桥蓝斑核去甲肾 上腺素能系统与异相睡眠有关。）
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8
去甲基肾上腺素（NE）：1970年Petijean 电刺激中脑蓝斑核头部或背侧NE系统上行 纤维，引起脑电觉醒。
破坏该部位后，动物脑电的快波明显减少， 出现类似睡眠样的同步化慢波，但行为上 可以行走，不表现为睡眠。可唤醒，刺激 停止，脑电觉醒也停止。
脑干网状结构上行系统的ACh起持续作用， 中脑蓝斑的NE系统起暂时的作用，即时相 性作用。
多巴胺（DA）：1970年Jones动物实验表明， 破坏中脑黑质的DA系统后，动物表现为行为 不觉醒，脑电觉醒。行为觉醒状态的维持与 中脑黑质-纹状体的DA系统功能的关。
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6
纹状体
黑质
帕金森症患者，特别是老 年患者整天处于困倦状态
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7
舞蹈病 亨廷顿
(—)
震颤麻痹 (Parkinson病)
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(2)睡眠与中枢神经系统内某些特定结 构有关，此派主张在中枢神经系统中存 在有关睡眠的中枢。
实验结果表明，刺激动物丘脑或脑 干一些结构可诱发睡眠。在延脑和脑桥 网状结构内存在上行抑制系统，其活动 可对抗上行激活系统的作用，从而引起 睡眠。此系统一方面接受来自躯体和内 脏感觉的上行冲动而诱发睡眠，另一方 面又接受前脑的梨状区、扣带回和视前 区等结构的下行冲动而引起睡眠。
健康和体力的基础，也是取得高度生产能力的保
证。
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两种观点： （1） 睡眠是一种扩散的抑制过程而 不是某个特定的中枢神经结构的功能， 这是巴甫洛夫学派的传统观点。
根据条件反射实验的观察，巴甫 洛夫认为睡眠是一种广泛地扩散的抑 制过程。当抑制过程占领全部大脑皮 层并扩散至皮层下中枢时，即出现完 全的睡眠。
睡眠生理
觉醒和睡眠的基本机制
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1
觉醒和睡眠的基本机制
觉醒的基本机制
1. 觉醒状态的维持 2. 与觉醒有关的中枢神经递质
睡眠的基本机制
1. 对睡眠的认识阶段 2. 与睡眠有关的中枢神经递质 3. 睡眠期中枢对运动神经元的调控
药物对REM期运动神经元的影响
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2
一、觉醒的基本机制
中脑蓝斑NE系统、脑干网状结构上行系
统和皮质内的ACh系统与脑电觉醒的维持
有关，行为觉醒状态的维持与中脑黑质-纹
状体的DA系统功能的关。 精选ppt
Orexin9
二、睡眠的基本机制
（一）对睡眠的认识阶段
最初法国学者认为：睡眠是由于身体内部的需要， 使感觉活动和运动性活动暂时停止，给予适当刺 激就能使其立即觉醒的状态。
睡眠肽：70年代，从入睡的兔和羊脑内提取出 多肽，将其注入另一动物脑室内可诱导出δ波， 类似慢波睡眠。目前至少已提取出三种“睡眠 肽”，在动物的脑脊液、大脑皮层、脑干中含 量较多。动物被强制剥夺睡眠后，它们的浓度 猛增，导致睡眠。
γ－氨基丁酸（GABA）：大脑浅层、小脑浦氏细 胞。
甘氨酸 ：脊髓和脑精干选p中pt 闰绍细胞的递质。 19
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消失 被抑制 增高 快、协调 鲜明的梦，有组织的 低 放电频率增加，紧张性活动 降低
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盲人做梦吗？
古人云：“盲人无梦，愚夫寡梦”。 天生盲者的梦境缺乏影像和场景，
但有声音触觉和情绪的经验。 后天盲者睡眠时眼球运动的次数养
活，示其所依赖
当人们认识了脑电活动后，就认为：睡眠是由于 脑的功能活动而引起的动物生理性活动低下，给 予适当刺激可使之达到完全清醒的状态。
近些年的现代医学研究大致认为：睡眠是一种主
动过程，睡眠是恢复精力所必须的休息，有专门
的中枢管理睡眠与觉醒，睡时人脑只是换了一个
工作方式，使能量得到贮存，有利于精神和体力
的恢复；而适当的睡眠是最好的休息，既是维护