Cell:睡眠或可抑制大脑自我再平衡

正人类和其他动物为何睡眠是生理学剩下的深层奥秘之一。神经科学的主导理论是睡眠是大脑"下线"时回放记忆以便更好地编码它们("记忆巩固")。另一种主导的竞争性理论就是睡眠在大脑网络的再平衡(re-balancing)中发挥着重要作用,而在清醒(waking,也译作醒着,或者唤醒)时的学习期间,大脑网络受到扰乱。大脑活动的这种"再平衡"涉及稳态可塑性(homeostatic plasticity)机制。这些机制是由美国布兰迪斯大学首次发现     

睡眠大脑的不连通性

当我们入睡时,意识渐渐消失．但大脑仍保持活跃,一项新研究帮助解释了这个现象。研究人员在实验对象进入睡眠之前和之后,测量了他们大脑皮层不同部分之间的连通性程度。他们通过轻度刺激皮层的一小部分,然后记录整个大脑的电活动,来测量。实验对象对研究人员用的磁性刺激没有感觉。当实验对象醒着时,电活动很快地从初始刺激点广泛传播开。     

做夢

做梦谁都做过,人睡着以后,有时会做各种各样的梦,梦见已经死去的人,梦见远离的亲友,甚至也梦着到完全陌生的地方去,遇见一些希奇古怪的事情。但是,人为什么会做梦呢?这个问题,曾经有很多科学家花了很多的时间加以研究企图找到梦的成因,但都没有找到它的真正原因。因为他们没有对人的睡眠的神经机制加以研究。后来由于伟大的俄罗斯学者巴甫洛夫研究高级神经活动的成就,才把这个过去一直没有得到真正解释的做梦的原因找到了。我们的大脑表面有—层灰白色的皮,这就是大脑皮层。人醒着的时候,大脑皮层就不停地紧张地工作着,如果这样的活动不停地继续下去,那么神经系统就会精疲力竭。所以我们疲倦了就想睡觉,睡觉就为     

睡眠稳态的电生理机制

大脑需要稳态系统来维持神经元的正常活动。睡眠不足会影响到有机体的生理功能,因此清醒时不断累积的睡眠压力会迫使哺乳动物进入睡眠状态,长时间清醒（睡眠剥夺）则会延长或加深随后的睡眠,这一现象被称为睡眠稳态（sleep homeostasis）。探明睡眠稳态的电生理机制有利于改善睡眠,治疗相关疾病,但目前仍存在许多问题。鉴于此,本文围绕睡眠稳态的电生理机制,首先关注睡眠稳态公认的电生理标志物——慢波活动,接下来介绍神经元放电率的相关研究,最后从脑区差异、睡眠阶段、学习记忆和物种差异几个方面进行展望。     

急进高海拔时健康人夜间睡眠、呼吸状态和血氧饱和度的变化

在海拔2300m选择健康成年男性5人,急进抵海拔4660m,用多导监测仪分别在两地连续7h监测夜间睡眠、呼吸状态和血氧饱和度变化,进行自身对比。结果发现:(1)急进高海拔后,总睡眠时间、有效睡眠指数、Ⅲ～Ⅳ期深睡眠均较中度高原减少(p<0.01);总觉醒时间、Ⅰ～Ⅱ期浅睡眠高海拔较中度高原增多(p<0.05):(2)急进高海拔后,有3名健康人出现周期性呼吸,其中1名健康者出现周期性呼吸119次,伴有中枢性睡眠呼吸暂停,最低Sao_2为78％;(3)同海拔高度夜间睡眠时与清醒时Sao_2相比较,中度高原下降4.2％,高海拔下降11.2％(p<0.01);高海拔与中度高原夜间清醒时Sao_2相比较下降7.4％,睡眠时下降14.4％(p<0.001)。结果提示:(1)睡眠加重了高原人原有的低氧血症;(2)低氧血症导致睡眠结构的紊乱和睡眠质量的降低;(3)睡眠中出现的周期性呼吸,应视为机体的一种自我保护机制;(4)频发的周期性呼吸或睡眠呼吸暂停将影响大脑机能。     

大脑的几个趣味数字

人的大脑有100多亿个神经细胞,每天能记录人的生活中大约8,600万条信息,据估计,人的一生中,能凭记忆储存100万亿条信息. 据神经学家的部分测量,大脑的神经细胞回路比     

睡眠剥夺对脑电活动相位相干性的影响研究

将小波变换和相位相干分析应用到事件相关电位实验的脑电信号中。在正常状态和一夜睡眠剥夺状态下提取12名受试者的视觉ERP,进行30～60Hz的小波变换,以此计算前额叶区域的导联内相位相干,以及枕叶和前额叶之间的相位相干性。发现睡眠剥夺引起前额叶的导联内相位相干活动减少和延迟,表明大脑维持完成任务的能力下降;枕叶与前额叶之间的gamma波段相位相干活动减少,表明功能区域之间的电活动传递效应减弱。基于小波变换的相位相干分析可以得到脑电的同步活动,为更好地理解睡眠的机制和评价睡眠剥夺对认知的影响提供了一条思路。     

高等植物生长发育中物质的运输与信息的传递（二）

电波与激素的信息传递 (一)动作电波与变异电波上世纪末已经发现刺激的电波传递,或以动作电波或以变异电波的方式,广泛地存在于植物界。简略地说,电波及其传递所以能在植物体内发生是因为细胞在静息时,原来就有电位差的存在,也可以说,它的绝缘质膜是处在充电或极化状态(正极在外面)。当它局部受到刺激时,质膜的透性突然增高而放电(去极化),于是爆发出电位的波动来。构成组织的细胞像一串爆竹,一个的爆发引起下一个的爆发,就这样导致一连串的反应,     

斑马鱼hypocretin/orexin能神经系统的研究进展

外侧下丘脑分泌的神经肽——下丘脑泌素/食欲素(hypocretin/orexin)是哺乳动物中一种重要的调节睡眠和清醒的多肽类神经调质,hypocretin/orexin能神经系统功能缺陷可造成发作性嗜睡病。由于哺乳动物神经系统的复杂性,hypocretin/orexin能神经系统调节睡眠和清醒状态的机制至今仍不清楚。综述了近十年来斑马鱼hypocretin/orexin能神经系统的研究进展。基于其大脑结构简单的特点,斑马鱼是揭示hypocretin/orexin能神经系统结构和功能的重要模型。     

环境光导致昼夜节律紊乱对睡眠的影响

目的:研究通过环境光扰乱正常昼夜节律对睡眠的影响。方法:使用小鼠昼夜节律模型(20小时一个循环,10小时见光,10小时避光),利用小鼠睡眠生物解析系统,记录脑电波和肌电波,分析睡眠觉醒量、不同时间睡眠觉醒波delta功率和睡眠时相转换等参数。结果:昼夜节律干扰后导致昼夜觉醒差异、非快速眼动睡眠差异(NREM),和快速眼动睡眠(REM)差异消失(P0.05),昼夜节律干扰后增加了觉醒和NREM睡眠之间的转换次数(P0.05),昼夜节律紊乱的光照时相在开始时没有delta功率减弱征象(P0.05)。结论:昼夜节律模型不会导致典型的睡眠剥夺,但是会对睡眠时间和质量会产生影响。本研究一步证实昼夜节律对睡眠调节有着重要的作用。     

头条新闻

鸟儿在梦中学唱歌美国科学家的一项研究表明,睡梦对于鸟类学习鸣唱极其重要,甚至大脑中负责学习的神经只有当鸟儿处于睡眠时才能活跃起来。该结论对人的学习研究亦有影响,毕竟鸟类学唱的机制其实与人类学习说话和外语的机制十分相似。     

《科学》杂志评出2008十大科学进展

美国科学家的一项研究表明，睡梦对于鸟类学习鸣唱极其重要，甚至大脑中负责学习的神经只有当鸟儿处于睡眠时才能活跃起来。该结论对人的学习研究亦有影响，毕竟鸟类学唱的机制其实与人类学习说话和外语的机制十分相似。     

首台中国菜烹饪机器人研制成功

据《自然》杂志报道，科学家在人眼中发现了一种全新的感受器，他们称其为“第三只眼”，这种感受器能以一种非视觉的方式对灯光作出反应：将信号发送到大脑的下丘脑，下丘脑的作用是调节生理节奏，分泌褪黑素，褪黑素能对人的睡眠或清醒周期产生影响。     

前列腺素D2与睡眠调节

前列腺素D2（PGD2）是目前已知最有潜力的内源性促睡眠物质之一。鼠脑脊液（CSF）中PGD2浓度与睡眠－觉醒周期一致,呈现节律性改变,并且随睡眠剥夺期间嗜睡倾向增加而增加,催化PGH2转变为PGD2的特生酶有两种：Lipocalin型前列腺素D合成酶（L－PGDS）和脾型PGDS。L－PGDS主要在大脑蛛网膜和脉络丛产生,并分泌入CSF。L－PGDS和PGD2在脑室系统、蛛网膜下腔及细胞外间隙中循环,循环中的PGD2可与前脑头端基底腹内侧面的化学感受器中的前列腺素D2受体（DPR）相互作用,通过活化具有腺苷A2a受体的元以产生促进睡眠的信号。PGD2敏感区内DPR的活化可导致腹侧视前区（VLPO）内神经元的活化,其可通过抑制结节乳头核（TMN）而促进睡眠。相反,PGE2在维持大脑清醒状态下起主要作用。PGD2和PGE2的平衡对正常睡眠－觉醒周期的维持十分关键。     

睡眠剥夺中感觉运动皮层和视觉皮层神经活动及警觉水平的改变（英文）

在睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)过程中,人类大脑的神经活动和警觉水平如何受到影响,尤其是感觉运动和视觉系统,目前仍是研究的热点.静息状态功能磁共振成像(resting state functional magnetic resonance imaging,rf MRI)作为一种反映人脑自发活动的非侵入式成像技术,在睡眠剥夺的研究中得到了广泛应用.本研究采用9次重复rf MRI和心理运动警觉任务(psychomotor vigilance task,PVT),以探索23名志愿者在整个36 h的睡眠剥夺过程中神经活动和警觉水平的变化.采用基于PVT的平均反应时间(mean reaction time,MRT)和失效率(lapses ratio,LR)评估警觉水平的变化;采用基于rf MRI的区域同质性(region homogeneity,Re Ho)和低频波动幅度(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)评估大脑神经活动变化.结果表明,感觉运动网络(sensorimotor network,SMN)和视觉区域(visu...     

睡眠的神经生理学

两种睡眠状态睡眠和觉醒的周期性交替是人和许多高等动物普遍的生理现象。这一现象与神经系统的机能直接相关,历来是神经生理学的研究课题。本世纪30年代中期,人们开始应用脑电图于睡眠研究,使这一领域的工作迅速发展起来。但在50年代以前,人们只注意到睡眠与脑电波的所谓“同步化”(即脑电波频率减慢而振幅增大的现象)相伴随。1953年Aserinsky和Kleitman发现了一种“异乎寻常”的睡眠状态:睡眠者出现一种特殊的快速眼球运动,此时脑电图呈现     

经颅电刺激对睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质功能连接紊乱干预作用的初步研究

目的:探讨经颅电刺激对睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质功能连接紊乱的干预作用。方法:研究采用自身前后对照的试验设计。16名受试者均接受2次24 h睡眠剥夺,2次睡眠剥夺间隔3周,受试者分别于第1次正常睡眠后、24 h睡眠剥夺后、经颅电刺激(真或假刺激)干预后(真、假刺激电流大小均为1 mA,电流作用时间分别为20 min、2 s,干预实验均持续20 min)及第2次经颅电刺激(假或真刺激)干预后采集静息态磁共振成像数据。以睡眠剥夺前收集静息态功能磁共振数据作为基线,选取双侧后扣带回皮质作为种子点进行全脑功能连接分析,观察睡眠剥夺前后及经颅电刺激真、假刺激后大脑的功能连接变化。结果:与正常睡眠后相比,24 h睡眠剥夺后双侧后扣带回皮质与双侧丘脑间的功能连接上升(P<0.01),与右侧楔前叶、海马旁回以及双侧岛叶间的功能下降(P<0.01)。与假刺激相比,给予真刺激后左侧后扣带回皮质与右侧楔前叶功能连接上升(P<0.01);与双侧丘脑、岛叶及右侧大脑皮质功能连接下降(P<0.01)。右侧后扣带回皮质与全脑的功能连接在双侧丘脑、右侧岛叶及大脑皮层间也存在下降(P<0....     

睡眠的记忆巩固功能研究进展

睡眠和学习记忆同属于大脑最重要的基本功能．大量的动物实验和人体研究都证明睡眠在记忆巩固中发挥重要作用．综合此领域近年来的研究成果,着重阐述睡眠期间海马和皮层的记忆巩固过程,并简要介绍所涉及的初步的细胞和分子机制．     

人鸥戏春城

某天，她从海上经过，风给了她一把钥匙，说，在一个美丽的地方，那里的春天永远醒着。春天对于她当然是一种致命的诱惑，于是在一个特定的季节，她悄悄来到这里，在霞光中，她找到了一个充满爱情和自由国度，她在湖面上轻轻地兵团着，在昆明的天空中，一次又一次美丽而精致的飞翔。     

问题解答

問題:何謂动作电波?在含羞草的实驗工作中如何测定?何謂双相波与单相波? 答:动作电波是动物生理学中常用的术語,乃是指当神經肌肉等組织对刺激发生反应时;与动作一道出現的电位波动。这种组织在安靜时細胞的内外部彷彿被一层电阻很高的薄膜給分隔开,并且有約50—60毫伏的电位差,外部为正。但是当组织受到刺激由安靜而进入兴奋状态时,受刺激的部分临时出现电位的突然下降与迅速的复原。这种电位的波动就是动作电波(见含羞草的单相波一图)。在电位下降的同时,电阻也有相应的临时下降。