高中生物知识拓展:你对睡眠知多少(1)

所属专题:高中生物知识点总结  来源:沪江高考资源网    要点:高中生物知识点  
编辑点评: 规律是事物本身固有的本质的必然的联系。生物有自身的规律,如结构与功能相适应、局部与整体相统一、生物与环境相协调,以及简单→复杂、低等→高等、水生→陆生的进化等。

什么是睡眠

睡眠的确切定义,随着时代的变迁而有着不同的内涵。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。后来人们认识了脑电活动,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。而经过近些年的研究现代医学大致认为: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,既是维护健康和体力的基础,也是取得高度生产能力的保证。我并不完全这么认为。

睡眠是指大脑为了将刺激和刺激联结分配固化给相应神经细胞(重整信息)的需要,把兴奋点(注意)暂且转移到原先兴奋强度较弱的神经细胞,并由那些神经细胞接管人体的大部分生命活动,而原先接受处理内外刺激并做出反应的兴奋度较高的神经细胞因防止没有经过深加工的刺激联结相互干扰(信息过载),(也可以理解为生化能量有限而醒着时这些神经细胞以接受和处理刺激,创建和调用刺激联结为主,睡眠时以整理、过滤和固化刺激联结为主),必须大部分屏蔽内外刺激对这些神经细胞的作用的必要的生命过程。精神疲劳体现为待处理或固化的刺激联结过多,人本能的对刺激联结储存的不安、紧张和焦虑,睡眠起到消化这些刺激联结的作用,这就表现为缓解疲劳。而睡眠质量不高是指屏蔽度不够或睡眠时间不足以充分消化刺激联结的现象。嗜睡则是病态的过多过久屏蔽。这些都是神经控制不足的表现。在睡眠中由于主动性活动减弱,人的体力也得到相应恢复。

睡眠往往是一种无意识的愉快状态,通常发生在躺在床上和夜里我们允许自己休息的时候。与觉醒状态相比较,睡眠的时候人与周围的接触停止,自觉意识消失,不再能控制自己说什么或做什么。处在睡眠状态的人肌肉放松,神经反射减弱,体温下降,心跳减慢,血压轻度下降,新陈代谢的速度减慢,胃肠道的蠕动也明显减弱。这时候看上去睡着的人是静止的,被动的,实际不然,如果在一个人睡眠时给他作脑电图,我们会发现,人在睡眠时脑细胞发放的电脉冲并不比觉醒时减弱。这证明大脑并未休息。正如一座夜间的蜂房,外表看上去蜜蜂都已归巢休息,但实际上所有的蜜蜂都在为酿造蜂蜜而通宵达旦地忙碌。

睡眠 (sleep)高等脊椎动物周期生出现的一种自发的和可逆的静息状态,表现为机体对外界刺激的反应性降低和意识的暂时中断。正常人脑的活动,和所有高等脊椎动物的脑一样,始终处在觉醒和睡眠两者交替出现的状态。这种交替是生物节律现象之一。觉醒时,机体对内、外环境刺激的敏感性增高,并能做出有目的和有效的反应。睡眠时则相反,机体对刺激的敏感性降低,肌张力下降,反射阈增高,虽然还保持着自主神经系统的功能调节,可是一切复杂的高级神经活动,如学习、记忆、逻辑思维等活动均不能进行,而仅保留少量具有特殊意义的活动,例如,鼠叫可唤醒沉睡的猫;乳儿哭声易惊醒乳母等。除了周期性这一特征外,睡眠还有可逆性和自发性。前者指睡眠状态能被外界或体内的较强刺激所唤醒;后者则表示睡眠的发生是内源性的,尽管它有时在一定程度上受环境和一些化学因素的影响。以上3个特征有助于区别睡眠和其他睡眠样状态,如冬眠主要由外界环境温度降低引起,昏迷和昏睡则表现为睡眠状态的不可逆性。催眠是由暗示所诱导的睡眠样状态,被催眠者的意识并未丧失,但其行为受催眠者的暗示所支配。有人研究,在睡眠过程中周期性地出现梦,并伴有独特的生理表征,有人认为梦是独立于觉醒和睡眠之外的第3种状态。其实这3种状态有着内在的密切联系,如长时间觉醒会导致“补偿性”睡眠和梦的增加。

睡眠从来就是人们感兴趣的研究课题,因为人的生命约有1/3是在睡眠中度过的,并且睡眠可以恢复精神和解除疲劳。自20世纪初,借助脑电图的分析,发现睡眠时脑电活动呈现特殊慢波。1952年又有人发现睡眠过程中经常发生短时间的、快速的眼球运动,并伴有快速低幅的脑电波。这一重要发现导致睡眠研究的蓬勃发展。已经证明。睡眠是大脑的主动活动过程,而不是被动的觉醒状态的取消;脑内许多神经结构和递质参与睡眠的发生和发展(从而开展了梦的生理学研究以及临床睡眠紊乱症的鉴别诊断和治疗等)。但至今对睡眠的起源、发生和发展的机制,时相转换的生理基础,以及睡眠如何消除疲劳等重要问题仍然不甚了解。

正常睡眼的时相

睡眠由两个交替出现的不同时相所组成,一个是慢波相,又称非快速眼动睡眠,另一个则是异相睡眠,又称快速眼动睡眠,此时相中出现眼球快速运动,并经常做梦。非快速眼动睡眠主要用于恢复体力,快速眼动主要用于恢复脑力.

慢波睡眠

根据人脑电波的特征,通常将此时相区分为4个不同的期,即相应于睡眠由浅入深的过程。第1期呈现低电压脑波,频率快慢混合,而以4~7周/秒的频率为主,它常出现在睡眠伊始和夜间短暂苏醒之后。第2期也是较低电压脑波,中间插入短串的12~14周/秒的睡眠梭形波和K复合波,它是慢波睡眠的主要成分,代表浅睡过程。第3期的脑电图常有短暂的高电压波,超过50微伏,频率为1~2周/秒,叫做δ波。第4期,δ波占优势,其出现时间占总时间的50%似上,代表深睡状态。因此,3、4两期仅有量的差别,而无质的差异。一般认为慢波睡眠第4期具有消除疲劳的功能,因为人在长时间体力劳动或不睡后,在恢复睡眠中此期延续很久。随着睡眠由浅入深,意识逐步丧失,血压略降,心率、呼吸减慢,瞳孔缩小,体温和代谢率均下降,尿量减少,胃液增多,唾液分泌减少,发汗功能增强等。

异相睡眠

它是在睡眠过程中周期出现的一种激动状态。脑电图呈现快频低压电波,类似清醒时脑波。自主神经系统活动增强,如心率、呼吸加速,血压升高,脑血流及耗氧量均增加,在男性则有阴茎勃起。此外,睡者时时翻身,面和指(趾)端肌肉不时抽动。在实验动物还记录到单个神经细胞的放电活动非但高于慢波相,有时还超过清醒状态下的活动水平。人的异相睡眠,和动物的一样,表现出3个特征:①低电压,快频脑波;②颈部肌肉张力松弛以及脊髓反射被抑制,此时运动系统受到很强抑制;③频繁出现快速的眼球运动,同时在一些和视觉有关的脑结构,包括大脑皮层视区,出现高大锐波,统称脑桥-膝状体-枕区皮层波(PGO)。由于快速眼动只存在于异相睡眠中,故后者常被叫做快速眼动睡眠。

睡眠时相的转换

正常成年人入睡后,首先进入慢波相,通常依次为1~2~3~4~3~2等期,历时70~120分钟不等,即转入异相睡眠,约5~15分钟,这样便结束第1个时相转换,接着又开始慢波相,并转入下一个异相睡眠,如此周而复始地进行下去。整个睡眠过程,一般有4~6次转换,慢波相时程逐次缩短,并以第2期为主,而异相时程则逐步延长。以睡眠全时为100%,则慢波睡眠约占80%,而异相睡眠占20%。将睡眠不同时相和觉醒态按出现先后的时间序列排列,可绘制成睡眠图,它能直观地反映睡眠各时相的动态变化。

睡眠深度

一般是以身体活动减少和感觉灵敏度降低作为衡量的指标。此外,一些生理指标,特别是唤醒阈,也指示慢波相的第3、4期是深睡时期。至于异相睡眠的深度则很难判定,因为它即表现肌张力松弛,又常出现全身翻转和面、指肌抽动;在感觉方面,外界无关的刺激较难唤醒睡者,可是当刺激具有特殊含义或者和他做梦的内容有关时,则极易唤醒。这些矛盾提示,在异相睡眠中脑内发生一种主动过程能切断它和外界无关刺激的联系。如果依自主神经系统活动强弱来判别,则异相睡眠更接近觉醒状态,如在此时相唤醒睡者,他会说自己正在熟睡;反之,在慢波相时唤醒他,则说睡得不熟。推测这种主观的睡眠意识可能与他的梦境有关联。综上所述,对睡眠深度的精确测定是困难的,目前的趋向是将异相和慢波相看作两个独立的状态。

有些自主神经活动随睡眠过程的发展而变化,似和两个时相关系不大。例如,体温从睡眠开始便逐渐下降,5~6小时达最低点,然后又逐渐回升。有人提出,睡眠时仍能学习口述材料,可是脑电图的分析证明,睡者实际上是处在朦胧状态。梦呓多发生在慢波睡眠的第2期,而梦游则无例外地发生在慢波第4期中,并且两者一般都和梦的内容无关。

个体发生 新生儿平均每天睡16小时,婴儿睡眠时间逐渐缩短,至2岁时约睡9~12小时。成年人的睡眠时间因人而异,通常为6~9小时不等,一般认为7小时半是合适的。可是老年人的睡眠经常少到6小时。根据脑电图的分析,新生儿的异相睡眠约占睡眠总时间的50%,并且入睡后很快就进入异相时期,成年人约占20%,而老人则不到20%。在成年人凡异相睡眠时间低于15%或高于25%的则被认为不正常。同样,慢波相第4期也随年龄增长而逐渐减少。至于睡眠与觉醒的周期更替,新生儿一天中约5~6次,婴儿逐渐减少,学龄儿童每天约1~2次的睡眠。有些老年人又恢复一日睡几次的习惯。以上随年龄增长所产生的睡眠变化可能和个体发育,特别是脑的觉醒系统的发育有关,此外也和家庭、学校环境以及社会活动的需要有关。在哺乳动物,随着脑发育进程的不同,睡眠的成熟过程也不相同,例如,初生小猫出生第1天几乎都是异相睡眠,从第2天起出现慢波睡眠,一月后,接近成年猫的睡眠类型;大鼠则在出生后两周内,几乎全部是异相睡眠,一月后,异相睡眠缩短到10%;初生豚鼠异相睡眠不到10%,随后很快发展到低于5%。

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