本科生課程-9-神經(jīng)系統(tǒng)高級功能腦電圖睡眠與覺醒

自發(fā)腦電活動:大腦皮層的神經(jīng)元具有生物電活動，因此大腦皮層經(jīng)常有持續(xù)的節(jié)律性電位改變，稱為自發(fā)腦電活動。腦電圖:臨床上在頭皮上用雙極或單極記錄法來觀察皮層的電位變化，記錄到的腦電波稱為腦電圖。皮層電圖:在動物中將顱骨打開或以病人進(jìn)行腦外科手術(shù)時(shí)，直接在皮層表面引導(dǎo)的電位變化，稱為皮層電圖。腦電圖記錄示意圖無關(guān)電極放置在耳殼（R），由額葉（I）電極導(dǎo)出的腦電波振幅低，由枕葉（Ⅱ）導(dǎo)出的腦電波振幅高頻率較慢第一頁，共26頁。腦電圖的波形分類，主要是依據(jù)其頻率的不同來人工劃分的。在不同條件下，波形頻率的快慢可有顯著的差別:δ波:0.5-3次/s;θ波:4-7次/s;α波:8-13次/s;β波:14-30次/s。一般說來，頻率慢的波其波幅常比較大，而頻率快的波其波幅就比較小。例如，在成年人頭上皮上引導(dǎo)時(shí)，δ波可有20-200μV，α波有20-100μV，而β波只有5-20μV。腦電圖的波形8-13次/s14-30次/s0.5-3次/sθ波:4-7次/s第二頁，共26頁。各種波都可在皮層的不同區(qū)域引得，但枕葉區(qū)域其α波活動比較顯著，而β波在額葉與頂葉比較顯著。有時(shí)，β波與α波同時(shí)在一個(gè)部位出現(xiàn)，而β波重合在α波的上面。人類α波在清醒、安靜并閉眼時(shí)即出現(xiàn)。α波出現(xiàn)時(shí)，在枕葉部位最大，并可具有時(shí)大時(shí)小的變化；即波幅先由小逐漸變大，然后又由右面變小，接著又由小變大，如此反復(fù)，形成α波的梭形，每一梭形持續(xù)約1-2s。睜開眼睛或接受其他刺激時(shí)，α波立即消失而呈現(xiàn)快波，這一現(xiàn)象稱為α波阻斷，如果被試者又安靜閉眼時(shí)，則α波又重現(xiàn)。第三頁，共26頁。在困倦時(shí)，一般可見θ波。成人清醒狀態(tài)下，幾乎是沒有θ波的，在睡眠期間腦電圖可出現(xiàn)δ波。如將睡者喚醒，δ波即轉(zhuǎn)成快波。因此，一肌認(rèn)為快波是新皮層處在緊張活動狀態(tài)時(shí)的主要腦電活動表現(xiàn)，α波是皮層處在安靜狀態(tài)時(shí)的主要表現(xiàn)，慢波是睡眠狀態(tài)下的主要表現(xiàn)。在幼兒時(shí)期，腦電波頻率比成人慢，一般常見到θ波，到10歲后才出現(xiàn)明確的α波；在嬰兒時(shí)期，腦電波頻率更慢，常見到δ波。此外δ波在成年人極度疲勞時(shí)及麻醉狀態(tài)下也可出現(xiàn)。第四頁，共26頁。腦電的發(fā)生錐體細(xì)胞的分布排列比較整齊，其頂樹突互相平行并垂直于皮層表面，因此其電活動在同步時(shí)易于總和而形成強(qiáng)大的電場，從而出現(xiàn)一種近似于正弦波的電位變化,在顱骨表面記錄得到腦電波。所以腦電波是大量的神經(jīng)細(xì)胞同時(shí)發(fā)生突觸后電位變化，同步起來引起皮層表面出現(xiàn)電位改變。刺激丘腦非特投射系統(tǒng)所獲得的腦電變化，與α波的自發(fā)腦電活動相一致。由此認(rèn)為，丘腦非特特異投射系統(tǒng)的活動，促進(jìn)了電層電活動的同步化。第五頁，共26頁。腦電圖的應(yīng)用

異常腦電圖癲癇患者，腦電圖可出現(xiàn)棘波、尖波、棘慢綜合波等.(大口喘氣誘發(fā))棘波的時(shí)程在80ms以下，幅度為50-150μV。尖波的時(shí)程為80-200ms，幅度為100-200μV。棘慢綜合波指的是棘波后跟隨出現(xiàn)一個(gè)慢波，慢波時(shí)程達(dá)200-500ms；一般棘慢綜合波出現(xiàn)時(shí)，多數(shù)為每秒3次左右。在皮層具有占位性病變（腫瘤等）的區(qū)域，即使病人外于清醒狀態(tài)時(shí)，亦可引出θ波或δ波。因此，臨床上可以借這些腦電波改變的特點(diǎn)，并結(jié)合臨床資料，來診斷癲癇或探索腫瘤的所在部位。第六頁，共26頁。人類大腦會散發(fā)出一種被稱為“事件相關(guān)潛能”（ERPS）的信號，這種信號可以用高精密的腦電圖儀器，以及128個(gè)連接在接受測謊者臉上和頭皮上的傳感器追蹤。一個(gè)人講一句真話后再講一句謊話，比連說兩句真話多花40至60毫秒，因?yàn)檎f謊話時(shí)，大腦需要花費(fèi)更長時(shí)間進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換組合。腦電圖的應(yīng)用

腦電圖測謊儀輔助測謊的儀器---多導(dǎo)生理記錄儀第七頁，共26頁。誘發(fā)電位是指感覺傳入系統(tǒng)受刺激時(shí)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)引起的電位變化。受刺激的部位可以是感覺器官、感覺神經(jīng)或感覺傳導(dǎo)途徑上的任何一點(diǎn)。但是廣義地說，用其他刺激方法引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)的電位變化，也可稱為誘發(fā)電位。例如，直接刺激脊髓前根，沖動沿運(yùn)動神經(jīng)逆向傳至脊髓前多角引起的電位變化，亦可稱為誘發(fā)電位。腦誘發(fā)電位:在感覺傳入沖動的激發(fā)下，腦的某一區(qū)域可以產(chǎn)較為局限的電位變化，稱為腦誘發(fā)電位。腦誘發(fā)電位第八頁，共26頁。大腦皮層誘發(fā)電位一般是指感覺傳入系統(tǒng)受刺激時(shí)，在皮層上某一局限區(qū)域引出的電位變化.由于皮層隨時(shí)在活動著并產(chǎn)生自發(fā)腦電波，因此誘發(fā)電位時(shí)常出現(xiàn)在自發(fā)腦電波的背景之上。在動物皮層相應(yīng)的感覺區(qū)表面引起的誘發(fā)電位可分為兩部分，一為主反應(yīng)，另一為后發(fā)放。主反應(yīng)為先正后負(fù)的電位變化,其出現(xiàn)的潛伏期穩(wěn)定不變。后發(fā)放隨主反應(yīng)之后，為一系列正相的周期電位變化。皮層誘發(fā)電位是用以尋找感覺投射部位的重要方法，在研究皮層功能定位方面起著重要的作用。家兔大腦皮層感覺運(yùn)動區(qū)誘發(fā)電位上線：誘發(fā)電位記錄，向下為正，向上為負(fù)下線：時(shí)間，50ms第一個(gè)向上小波為刺激橈淺神經(jīng)記號，

間隔10ms后即出現(xiàn)先正后負(fù)的主反應(yīng)，再間隔100ms左右后，即相繼出現(xiàn)正相波動的后發(fā)放大腦皮層誘發(fā)電位主反應(yīng)后發(fā)放第九頁，共26頁。平均誘發(fā)電位誘發(fā)電位在人體頭顱外頭皮上記錄,

由于記錄電極離中樞較遠(yuǎn)，顱骨電阻很大，記錄到的電位變化極微弱；而且誘發(fā)電位夾雜在自發(fā)腦電之間，電位很難分辨。運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)將電位變化疊加、平均起來，能夠使誘發(fā)電位顯示出來，這種方法記錄到的電位稱為平均誘發(fā)電位（averagedevokedpotential）。平均誘發(fā)電位目前已成為研究人類的感覺功能、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、行為和心理活動的一種手段。臨床常用的有體感誘發(fā)電位、聽覺誘發(fā)電位和視覺誘發(fā)電位。第十頁，共26頁。體感誘發(fā)電位的引導(dǎo)方法和波形:刺激電極安放在上肢正中神經(jīng)經(jīng)過的皮膚表面（也可放在下肢的某一部位），記錄電極放在顱頂靠近中央后回的頭皮表面，參考電極置于耳殼；記錄到的標(biāo)準(zhǔn)波形如圖所示。體感誘發(fā)電位的引導(dǎo)方法和波形分析N20波P9波:起源于正中神經(jīng)的第一級神經(jīng)元；P11波:可能起源于腦干或頸脊髓，因?yàn)榍鹉X以上中樞病變時(shí)，P11不受影響，而頸脊髓病變時(shí)P11消失；P13和P14波:可能由腦干內(nèi)側(cè)丘系活動所產(chǎn)生；N20波是一個(gè)負(fù)波，一般認(rèn)為它來源于丘腦向皮層的投射或皮層感覺區(qū)，因?yàn)樵谇鹉X病變時(shí)可使N20波消失，而N20波以前的電波成分不受影響。因此，通過體感誘發(fā)電位的記錄和分析，有助于對中樞損傷位置的診斷。

第十一頁，共26頁。

腦的高級功能

睡眠與覺醒第十二頁，共26頁。睡眠與覺醒覺醒與睡眠是生命活動所必需的兩個(gè)互相轉(zhuǎn)化的生理過程。覺醒時(shí)，人體與周圍環(huán)境進(jìn)行密切聯(lián)系，從事生產(chǎn)勞動和各種其它活動。睡眠時(shí)人體與環(huán)境的聯(lián)系大大減弱，一般生理活動降低。通過睡眠，使精力和體力得到休息和恢復(fù)。每天睡眠所需的時(shí)間隨年齡、個(gè)體和工作性質(zhì)而不同，成年人一般需7-9小時(shí)，新生兒約需18-20小時(shí)，兒童12-14小時(shí)，老年人5-7小時(shí)。睡眠是個(gè)重要的生理過程，但長期以來對睡眠的本質(zhì)卻不大了解，現(xiàn)在認(rèn)為睡眠不是覺醒的簡單終結(jié)，而是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的一個(gè)主動過程。第十三頁，共26頁。睡眠/覺醒周期與晝夜節(jié)律日節(jié)律/晝夜節(jié)律(circadianrhythm)與24小時(shí)自然晝夜交替同步人一生中的睡眠覺醒周期始于出生時(shí),隨年齡增長而變化:新生兒一晝夜多個(gè)周期(60-90min)兒童兩個(gè)周期(午睡與夜間睡眠)成年人一個(gè)周期(與晝夜交替大致同步)第十四頁，共26頁。睡眠的時(shí)相

睡眠時(shí)許多生理功能都發(fā)生變化。例如，感覺功能減退，骨骼肌反射和肌緊張減弱，植物性功能也發(fā)生改變。應(yīng)用腦電技術(shù)及其他測定發(fā)現(xiàn)睡眠具有兩種不同的時(shí)相狀態(tài):慢波睡眠(s1owwavesleep)快波睡眠(rapidwavesleep)，異相睡眠(paradoxicalsleep)或快速眼球運(yùn)動睡眠(rapideyemovementssleep)。這兩種睡眠時(shí)相在睡眠時(shí)交替出現(xiàn)。快波睡眠慢波睡眠第十五頁，共26頁。成年人睡眠一開始首先進(jìn)入慢波睡眠，慢波睡眠持續(xù)約80-120分鐘左右后，轉(zhuǎn)入快波睡眠；快波睡眠持續(xù)約20-30分鐘左右后，又轉(zhuǎn)入慢波睡眠；以后又轉(zhuǎn)入快波睡眠。整個(gè)睡眠期間，這種反復(fù)轉(zhuǎn)化約4-5次，越接近睡眠后期，快波睡眠持續(xù)時(shí)間逐步延長。慢波睡眠與快波睡眠是兩個(gè)相互轉(zhuǎn)化的時(shí)相慢波睡眠快波睡眠第十六頁，共26頁。在成年人，慢波睡眠和快波睡眠均可直接轉(zhuǎn)為覺醒狀態(tài)；但覺醒狀態(tài)只能進(jìn)入慢波睡眠,而不能直接進(jìn)入快波睡眠。在快波睡眠期間，如將其喚醒，被試者往往會報(bào)告他正在做夢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在191例被試者快波睡眠期間喚醒后，報(bào)告正在做夢的有152例，占80%左右；在160例被試者慢波睡眠期間喚醒后，報(bào)告正在做夢的只有11例，占7%左右。因此認(rèn)為，做夢是快波睡眠的特征之一。在一次睡眠中，快波睡眠在成年入約占20～25％的時(shí)間，兒童要長一些.第十七頁，共26頁。慢波睡眠(s1owwavesleep)慢波睡眠(s1owwavesleep)：夜間入睡時(shí)首先要進(jìn)入慢波睡眠，而且睡眠的多數(shù)時(shí)間處于這種睡眠狀態(tài)。慢波睡眠的腦電特征：腦電為同步化慢波時(shí)相，腦電以頻率逐漸減慢，幅度逐漸增高，呈高幅慢波，間有梭形睡眠波，故稱慢波睡眠。慢波睡眠的機(jī)體特征：慢波睡眠時(shí)機(jī)體的感覺能力減退，肌緊張下降，隨意運(yùn)動消失，但頸部肌肉仍保持一定緊張性，心率減慢，血壓卞降，呼吸變慢，尿量減少，代謝率下降，體溫降低，消化液分泌可能增加，閉目，瞳孔縮小，不出現(xiàn)眼球快速轉(zhuǎn)動。以上變化相當(dāng)穩(wěn)定。平均20min調(diào)整一次睡眠姿勢。第十八頁，共26頁?？觳ㄋ?rapidwavesleep)快波睡眠：在慢波睡眠后進(jìn)入快波睡眠，這時(shí)眼球出現(xiàn)快速運(yùn)動，有時(shí)部分肌肉抽動，出現(xiàn)作夢?？觳ㄋ叩哪X電特征：其腦電特點(diǎn)是一種去同步的低電壓快波腦電波?？觳ㄋ叩臋C(jī)體特征：此時(shí)各種感覺功能進(jìn)一步降低，喚醒閾升高，肌肉張力進(jìn)一步降低，呈完全松弛狀態(tài)，有時(shí)有部分肌肉抽-動。眼球出現(xiàn)快速運(yùn)動。作夢多在此期發(fā)生。血壓、心跳、呼吸和植物性神經(jīng)系統(tǒng)的活動出現(xiàn)短暫的比較明顯的不規(guī)則變化，如心率加快，呼吸不規(guī)則地加快，血壓波動。這可能是某些疾病如心絞痛、哮喘、腦血管意外、胃出血等在夜間突然發(fā)作的部分原因。小兒遺尿也多在此期發(fā)生。第十九頁，共26頁。在人體觀察到，垂體前葉生長激素的分泌與睡眠的不同時(shí)相有關(guān)。在覺醒狀態(tài)下，生長激素分泌較??；進(jìn)入慢波睡眠后生長激素分泌明顯升高；轉(zhuǎn)入異相睡眠后，生長激素分泌又減少?？磥恚ㄋ邔Υ龠M(jìn)生長、促進(jìn)體力恢復(fù)是有利的。異相睡眠是必需的生理活動過程，具有一定的生理意義。如幾天內(nèi)被試者在睡眠過程中一出現(xiàn)異相睡眠就將其喚醒，使異相睡眠及時(shí)阻斷，則被試者會出現(xiàn)易激動等心理活動的擾亂。然后，又讓被試者能自然睡眠而不予喚醒，開始幾天異相睡眠增加，以補(bǔ)償前階段異相睡眠的不足。由此認(rèn)為異相睡眠是必需的生理活動過程。動物實(shí)驗(yàn)觀察到，異相睡眠期間腦內(nèi)蛋白質(zhì)合成加快。因此認(rèn)為，異相睡眠對于幼兒神經(jīng)系統(tǒng)的成熟有密切關(guān)系,異想睡眠期間有昨于建立新的突觸聯(lián)系而促進(jìn)學(xué)習(xí)記憶活動?？磥恚愊嗨邔Υ龠M(jìn)精力的恢復(fù)是有利的。但是，異相睡眠會出現(xiàn)間斷性的陣發(fā)性表現(xiàn)，這可能與某些疾病在夜間發(fā)作有關(guān)，例如心絞痛、哮喘、阻塞性肺氣腫缺氧發(fā)作等。有報(bào)導(dǎo)，病人在夜間心絞痛發(fā)作前常先做夢，夢中情緒激動，伴有呼吸加快、血壓升高、心率加快，以致心絞痛發(fā)作而覺醒。第二十頁，共26頁。睡眠發(fā)生的機(jī)制睡眠是由中樞內(nèi)發(fā)生了一個(gè)主動過程而造成的，中樞內(nèi)存在著產(chǎn)生睡眠的中樞，有人認(rèn)為，在腦干尾端存在能引起睡眠和腦電波同步化的中樞。這一中樞向上傳導(dǎo)可作用于大腦皮層（有人稱之為上行抑制系統(tǒng)），并與上行激動系統(tǒng)的作用相對抗，從而調(diào)節(jié)著睡眠與覺醒的相互轉(zhuǎn)化。由于中樞神經(jīng)遞質(zhì)研究的進(jìn)展，已把睡眠的發(fā)生機(jī)制與不同的中樞遞質(zhì)系統(tǒng)功能聯(lián)系了起來。慢波睡眠可能與腦干內(nèi)5-羥色遞質(zhì)系統(tǒng)有關(guān)，異相睡眠可能與腦干內(nèi)5-羥色胺和去甲腎上腺素遞質(zhì)系統(tǒng)有關(guān)。第二十一頁，共26頁。生物鐘與晝夜節(jié)律

睡眠覺醒周期由身體內(nèi)部的生物鐘決定以往推測睡眠覺醒周期是由晝夜節(jié)律決定的被動反應(yīng)過程;現(xiàn)在認(rèn)識到睡眠覺醒周期由身體內(nèi)部的生物鐘決定,即使生物體與外界環(huán)境‘隔離’(隔絕晝夜,溫度,真實(shí)的時(shí)間變化),睡眠覺醒周期依然存在.腦內(nèi)存在調(diào)節(jié)生物節(jié)的節(jié)律的生物鐘,在正常情況下接受自然界的明暗變化信息,并將內(nèi)在節(jié)律與自然界晝夜節(jié)律同步起來.睡眠覺醒周期的節(jié)律是獨(dú)立于外界,并與其他生理節(jié)律無依從關(guān)系的內(nèi)部節(jié)律.第二十二頁，共26頁。現(xiàn)代睡眠理論：

睡眠是睡眠中樞引起的主動活動結(jié)果1.腦干存在特定睡眠誘導(dǎo)區(qū):低頻刺激貓丘腦導(dǎo)致深度睡眠，刺激下丘腦后部引起覺醒;在三叉神經(jīng)根前方切斷中腦，不論是否保留腦神經(jīng)，都可產(chǎn)生失眠;麻醉腦干頭端可使清醒貓入睡