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神经生理学 2020：睡眠和睡眠觉醒障碍的神经生理学 - Dharitri Parmar，政府医学院

达里特里·帕尔玛

睡眠和清醒是大脑的重要生理表现，即使对于临床医生来说也是如此。睡眠生理学综述包括清醒状态，因为它们是可互换的、相互依赖的状态。关于睡眠介绍的讨论，其中包括睡眠周期；睡眠类型；总结了睡眠波神经递质、通路、回路和受体。回顾了高级中枢、大脑部分和其他因素（类固醇、衰老、生物节律等）的作用。描述了它在各种睡眠障碍中的含义以及与睡眠相关的神经生理学的最新发展。作为人类，我们一生中约有三分之一的时间都在睡觉，但没有人知道我们为什么要睡觉，涉及哪些分子机制，或者为什么睡眠表现为与无意识相关的大脑电活动的重大变化。这种情况本质上是危险的，因为它会阻止动物保护自己和觅食。因此，它必须发挥重要的作用。所有动物都存在睡眠，并且我们仔细寻找了睡眠的基本特征，这一结论凸显了这一结论。第一个特征是快速可逆的行为静止，它将睡眠与癫痫发作、昏迷、冬眠和麻醉区分开来。第二个特点是减少觉醒。从分析上来说，这意味着对环境刺激的反应能力降低，这也是睡眠与安静清醒的区别。第三个特点是稳态调节。这意味着每日睡眠存在一个设定点，与该设定点的变化需要稍后补偿。在实验上，这种稳态特性可以通过阻止动物睡觉然后观察不久后睡眠的补偿性增加或反弹来证明。

研究人员采取了进一步的方法来描述一些动物的睡眠特征。这种方法涉及使用电生理学技术，例如用于测量大脑活动的脑电图和用于测量骨骼肌张力的肌电图。这些程序揭示了哺乳动物、鸟类和某些蜥蜴存在两种主要的睡眠状态。非快速眼动睡眠可以通过大脑振荡的减慢和同步来区分，而快速眼动睡眠可以通过大脑不同步和肌肉无力来区分。重要的是，NREM 和 REM 睡眠状态也与上述睡眠的重要行为特征相关。因此，仅这些发育特征就足以定义动物的睡眠，其中电生理记录特别具有挑战性，包括鱼类和许多无脊椎动物。尽管如此，在其中一些动物中，例如果蝇、小龙虾和蠕虫，已证实低唤醒状态和高唤醒状态之间的大脑活动存在差异，尽管在这些生物体中尚未观察到 NREM 和 REM 睡眠状态，大概是因为无脊椎动物缺乏这些现象所需的大脑结构。

睡眠结构是指正常睡眠的基本结构组。睡眠有两种不同类型，非快速动眼睡眠和快速动眼睡眠。NREM 睡眠分为 1、2、3 和 4 阶段，代表相对深度的连续体。每个都有独特的特征，包括脑电波模式、眼球运动和肌肉张力的变化。通过使用脑电图记录追踪大脑活动的电模式，揭示了睡眠周期和阶段。这两种睡眠类型之间交替的功能尚不清楚，但不规则的循环和/或睡眠阶段缺失与睡眠障碍有关。例如，发作性睡病患者不是像通常那样通过非快速眼动睡眠进入睡眠，而是直接进入快速眼动睡眠。

睡眠结构随着年龄的增长而不断发生显着变化。从婴儿期到成年期，睡眠的启动方式、睡眠各阶段所花时间的百分比以及整体睡眠效率都发生了显着变化。总的趋势是睡眠效率随着年龄的增长而降低。尽管睡眠效率下降的后果已有相对充分的记录，但其原因却很复杂且知之甚少。然而，按年龄检查睡眠特征可以更深入地了解睡眠对人类发育和成功衰老的作用。

对睡眠和觉醒生理模式的最新见解表明，这两种状态都涉及不同的大脑处理网络和神经化学系统。构成以下丘脑为中心的上行唤醒系统的神经元通路、递质和受体通过触发器与 VLPO 中的睡眠活跃神经元相互作用，产生具有突然转变的不同睡眠-觉醒状态。在理解睡眠-觉醒状态调节背后的神经回路方面取得的进展已经导致了新机制、基质的识别，并且目前正在进行研究以调查这些潜在目标。将来，这些研究的产品可能会为治疗这些常见且棘手的疾病提供新的方法。