大脑基础知识:了解睡眠

大脑基础知识:了解睡眠

睡眠解剖
睡眠阶段
睡眠机制
您需要多少睡眠时间?
做梦
基因和神经递质的作用
通过智能技术跟踪睡眠
睡个好觉的提示
通过研究希望
在哪里可以获得更多信息?


介绍

睡眠是日常工作的重要组成部分-您花费大约三分之一的时间。优质的睡眠以及在适当的时间获得充足的睡眠与食物和水一样对生存至关重要。没有睡眠,您将无法形成或维持大脑中的通路,从而无法学习和创造新的记忆,因此很难集中精力并迅速做出反应。

睡眠对许多大脑功能都很重要,包括神经细胞(神经元)如何相互交流。实际上,您的大脑和身体在睡眠时保持活跃。最近的发现表明,睡眠起着看家的作用,可以清除清醒时大脑中积聚的毒素。 

每个人都需要睡眠,但是其生物学目的仍然是个谜。睡眠几乎影响着人体的每种组织和系统-从大脑,心脏和肺部到新陈代谢,免疫功能,情绪和疾病​​抵抗力。研究表明,长期缺乏睡眠或睡眠质量差会增加患高血压,心血管疾病,糖尿病,抑郁和肥胖症的风险。

睡眠是一个复杂而动态的过程,它会以科学家现在开始理解的方式影响您的运作方式。这本手册介绍了如何调节睡眠需求以及睡眠期间大脑中会发生什么。

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睡眠解剖

大脑中的几种结构与睡眠有关。

下丘脑 脑深处是一个花生大小的结构,包含神经细胞群,这些神经细胞充当影响睡眠和唤醒的控制中心。下丘脑内是 视交叉上核 (SCN)–成千上万个细胞的簇,它们直接从眼睛接收有关光照的信息,并控制您的行为节奏。一些SCN受损的人整天睡眠不稳定,因为他们无法使昼夜节律与明暗周期相匹配。大多数盲人保持某种感知光的能力,并能够改变他们的睡眠/唤醒周期。

 The 脑干 在大脑底部,与下丘脑沟通以控制唤醒和睡眠之间的转换。 (脑干包括称为脑桥,延髓和中脑的结构。)下丘脑和脑干内促进睡眠的细胞产生一种称为脑化学物质 加巴 ,其作用是减少下丘脑和脑干的觉醒中枢的活动。脑干(尤其是脑桥和延髓)在REM睡眠中也起着特殊的作用。它发出信号来放松对身体姿势和四肢运动必不可少的肌肉,这样我们就不会实现自己的梦想。

丘脑 充当从感官到 大脑皮层 (解释和处理从短期到长期记忆的信息的大脑覆盖物)。在大多数睡眠阶段,丘脑变得安静,让您调理外部世界。但是在快速眼动睡眠期间,丘脑活跃,发送皮质图像,声音和其他满足我们梦想的感觉。 

松果体 位于大脑两个半球内,从SCN接收信号并增加激素的产生 褪黑激素 ,一旦灯光熄灭,您就可以入睡。失去视力并且无法利用自然光协调自然唤醒睡眠周期的人们可以通过每天同时服用少量褪黑激素来稳定其睡眠方式。科学家认为,褪黑素随时间推移的高峰和低谷对于使人体的昼夜节律与光与暗的外部循环相匹配至关重要。

基底前脑 在大脑的前部和底部附近,还可以促进睡眠和清醒,而部分 中脑 充当唤醒系统。从基底前脑和其他区域的细胞释放腺苷(一种消耗细胞能量的化学副产品)可帮助您睡眠。咖啡因通过阻断腺苷的作用来抵消嗜睡。

杏仁核 一种参与情绪处理的杏仁状结构,在快速眼动睡眠中变得越来越活跃。 

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睡眠阶段

睡眠有两种基本类型:快速眼动(REM)睡眠和非REM睡眠(具有三个不同的阶段)。每个都与特定的脑电波和神经元活动有关。在典型的夜晚中,您会多次循环遍历非REM和REM睡眠的所有阶段,直到早晨出现的REM周期越来越长,越深。 

阶段1 非快速眼动睡眠是从觉醒到睡眠的转变。在相对短暂的短暂睡眠中(持续数分钟),您的心跳,呼吸和眼球运动会变慢,并且偶尔会抽搐,从而使肌肉放松。您的脑电波从白天的清醒模式开始变慢。 

第二阶段 非快速眼动睡眠是您进入深度睡眠之前的浅睡眠时间。您的心跳和呼吸缓慢,肌肉进一步放松。您的体温下降,眼球运动停止。脑电波活动减慢,但以短暂的电活动爆发为特征。与其他睡眠阶段相比,您在第二阶段睡眠中花费的重复睡眠周期更多。

第三阶段 非快速眼动睡眠是您需要在早晨感到神清气爽的深度睡眠。它在深夜的前半段时间较长。睡眠期间,您的心跳和呼吸会降至最低水平。您的肌肉放松了,可能很难唤醒您。脑电波变得更慢。 

REM睡眠 第一次发生在入睡后约90分钟。您的眼睛在紧闭的眼皮后左右快速移动。混合频率的脑电波活动变得更接近清醒时的活动。您的呼吸变得更快且不规则,并且您的心率和血压升高到接近醒来的水平。您的大部分梦想都发生在快速眼动睡眠中,尽管有些梦也可能发生在非快速眼动睡眠中。您的手臂和腿部肌肉暂时瘫痪,这使您无法实现自己的梦想。随着年龄的增长,您在REM睡眠中的睡眠时间减少。内存整合很可能需要非REM和REM睡眠。

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睡眠机制

两种内部生物学机制–昼夜节律和体内平衡–共同调节您的清醒和睡眠时间。  

昼夜节律 指导各种各样的功能,从觉醒的日常波动到体温,新陈代谢以及荷尔蒙的释放。它们控制着您的睡眠时间,使您在晚上昏昏欲睡,并在早上无警报的情况下醒来。人体的生物钟大约每天24小时运行一次,可控制大多数生物钟节律。昼夜节律大约在一天的实际时间与环境提示(光,温度)同步,但即使没有提示也持续。 

睡眠唤醒稳态 跟踪您的睡眠需求。稳态睡眠驱动器会在一段时间后提醒身体入睡,并调节睡眠强度。每当您清醒时,这种睡眠驱动力就会增强,并在一段时间的睡眠剥夺后使您的睡眠时间更长,更深。

影响您的睡眠觉醒需求的因素包括医疗状况,药物,压力,睡眠环境以及您的饮食。也许最大的影响是曝光。眼睛视网膜中的特殊细胞会处理光线,并告诉大脑是白天还是晚上,并且可以提前或延迟我们的睡眠-觉醒周期。暴露在光线下很难入睡,醒来后很难入睡。

夜班工人上床睡觉时常常会遇到麻烦,并且由于他们的自然昼夜节律和睡眠-觉醒周期受到干扰,他们也难以保持清醒状态。如果出现时差,当人们飞往另一个时区时,昼夜节律与一天中的时间不同步,从而导致内部时钟与实际时钟不匹配。 

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您需要多少睡眠时间?

您的睡眠需求和睡眠方式会随着年龄的增长而变化,但是同一年龄段的人的睡眠差异很大。没有神奇的“睡眠小时数”适用于同一年龄的每个人。婴儿最初每天睡眠长达16到18个小时,这可能会促进生长和发育(尤其是大脑)的生长和发育。学龄儿童和青少年平均每晚需要大约9.5个小时的睡眠。大多数成年人每晚需要7-9个小时的睡眠,但是60岁以后,夜间睡眠往往会更短,更轻,并且会被多次觉醒打断。老年人也更有可能服用会干扰睡眠的药物。 

通常,由于更长的工作时间以及全天候娱乐和其他活动,人们的睡眠不足,睡眠不足。 

许多人认为他们可以在周末“补足”错过的睡眠,但是,根据他们睡眠不足的程度,周末睡眠时间可能不够。 

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做梦

每个人都在做梦。每晚您花大约2个小时做梦,但可能不记得您的大多数梦。确切的目的尚不清楚,但做梦可以帮助您处理情绪。白天发生的事件通常会在睡眠中侵犯您的思想,患有压力或焦虑的人更有可能做着令人恐惧的梦。梦可以在睡眠的所有阶段经历,但通常在REM睡眠中最为生动。有些人梦到彩色,而另一些人只想起黑白的梦。

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基因和神经递质的作用

化学信号进入睡眠     

当我们准备睡觉时,大脑许多部位的促进睡眠的神经元簇变得更加活跃。称为神经递质的神经信号化学物质可以“关闭”或抑制发出唤醒或放松信号的细胞的活性。 GABA与睡眠,肌肉松弛和镇静有关。当我们清醒时,去甲肾上腺素和食欲素(也称为降血钙素)可使大脑的某些部分保持活跃。其他可影响睡眠和清醒的神经递质包括乙酰胆碱,组胺,肾上腺素,皮质醇和5-羟色胺。

基因与睡眠

基因可能在我们需要多少睡眠中起重要作用。科学家已经确定了几种与睡眠和睡眠障碍有关的基因,包括控制神经元兴奋性的基因和“时钟”基因,例如 , 蒂姆 影响我们的昼夜节律和睡眠时间。全基因组关联研究已经确定了各种染色体上的位点,这些位点增加了我们对睡眠障碍的敏感性。而且,已经鉴定出与诸如家族性晚期睡眠相障碍,嗜睡症和不安腿综合症等睡眠障碍的不同基因。在大脑皮层和其他大脑区域表达的某些基因会在睡眠和唤醒之间改变其表达水平。包括蠕虫,果蝇和斑马鱼在内的几种遗传模型正在帮助科学家识别与正常睡眠和睡眠障碍有关的分子机制和遗传变异。进一步的研究将使人们更好地了解遗传的睡眠方式以及昼夜节律和睡眠障碍的风险。 

睡眠研究

您的医疗保健提供者可能会建议您进行多导睡眠图或其他检查以诊断睡眠障碍。多导睡眠图通常涉及在睡眠实验室或睡眠中心过夜。它记录了您整个晚上的呼吸,氧气含量,眼睛和四肢的运动,心率和脑电波。您的睡眠也会录制视频和音频。这些数据可以帮助睡眠专家确定您是否在各个睡眠阶段都达到并正常进行。结果可用于制定治疗计划或确定是否需要进一步测试。 

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通过智能技术跟踪睡眠

数百万人正在使用智能手机应用程序,床头监视器和可穿戴物品(包括手镯,智能手表和头带)来非正式地收集和分析有关其睡眠的数据。智能技术可以记录睡眠中的声音和运动,睡眠时间,以及监视心跳和呼吸。使用配套应用程序,可以将来自某些设备的数据同步到智能手机或平板电脑,或上传到PC。其他应用程序和设备会发出白噪声,产生刺激褪黑激素产生的光,并使用轻微的振动来帮助我们入睡和醒来。

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睡个好觉的提示

充足的睡眠对您的健康有益。以下是一些改善睡眠的提示:

制定时间表–每天在同一时间上床睡觉。

每天运动20至30分钟,但不得晚于睡前几个小时。

白天避免咖啡因和尼古丁,睡前避免饮用含酒精的饮料。

睡前放松–尝试洗个热水澡,看书或其他放松常规。

创建一个睡觉的房间-避免明亮的灯光和响亮的声音,将房间保持在舒适的温度下,并且不要在卧室里看电视或看电脑。

不要躺在床上醒着。如果您无法入睡,请做其他事情,例如阅读或听音乐,直到感到疲倦为止。 

如果您有睡眠问题或白天感到异常疲倦,请去看医生。大多数睡眠障碍都可以得到有效治疗。

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通过研究希望

科学家们继续学习睡眠的功能和调节。研究的重点是了解与长期睡眠不足有关的风险以及睡眠与疾病之间的关系。长期睡眠不足的人比睡眠充足的人更可能超重,中风和心血管疾病,感染以及某些类型的癌症。睡眠障碍在患有与年龄有关的神经系统疾病的人中很常见,例如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病。关于睡眠与这些健康问题之间的关系,仍有许多谜团。睡眠不足会导致某些疾病吗,还是某些疾病会导致睡眠不足?这些以及其他有关睡眠的问题代表了睡眠研究的前沿。

在哪里可以获得更多信息?

有关由国家神经疾病和中风研究所资助的其他神经系统疾病或研究计划的信息,请通过以下方式与该研究所的脑资源和信息网络(BRAIN)联系:


邮局 Box 5801
贝塞斯达,MD 20824
(800)352-9424
www.ninds.nih.gov

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编制:
传播与公共联络处
国立神经疾病与中风研究所
国立卫生研究院
贝塞斯达,MD 20892

NIH出版物编号17-3440c

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