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      高中生物知識拓展:你對睡眠知多少(1)

      所屬專題:高中生物知識點總結  來源:滬江高考資源網    要點:高中生物知識點  
      編輯點評: 規律是事物本身固有的本質的必然的聯系。生物有自身的規律,如結構與功能相適應、局部與整體相統一、生物與環境相協調,以及簡單→復雜、低等→高等、水生→陸生的進化等。

      什么是睡眠

      睡眠的確切定義,隨著時代的變遷而有著不同的內涵。最初法國學者認為:睡眠是由于身體內部的需要,使感覺活動和運動性活動暫時停止,給予適當刺激就能使其立即覺醒的狀態。后來人們認識了腦電活動,認為:睡眠是由于腦的功能活動而引起的動物生理性活動低下,給予適當刺激可使之達到完全清醒的狀態。而經過近些年的研究現代醫學大致認為:睡眠是一種主動過程,睡眠是恢復精力所必須的休息,有專門的中樞管理睡眠與覺醒,睡時人腦只是換了一個工作方式,使能量得到貯存,有利于精神和體力的恢復;而適當的睡眠是最好的休息,既是維護健康和體力的基礎,也是取得高度生產能力的保證。我并不完全這么認為。

      睡眠是指大腦為了將刺激和刺激聯結分配固化給相應神經細胞(重整信息)的需要,把興奮點(注意)暫且轉移到原先興奮強度較弱的神經細胞,并由那些神經細胞接管人體的大部分生命活動,而原先接受處理內外刺激并做出反應的興奮度較高的神經細胞因防止沒有經過深加工的刺激聯結相互干擾(信息過載),(也可以理解為生化能量有限而醒著時這些神經細胞以接受和處理刺激,創建和調用刺激聯結為主,睡眠時以整理、過濾和固化刺激聯結為主),必須大部分屏蔽內外刺激對這些神經細胞的作用的必要的生命過程。精神疲勞體現為待處理或固化的刺激聯結過多,人本能的對刺激聯結儲存的不安、緊張和焦慮,睡眠起到消化這些刺激聯結的作用,這就表現為緩解疲勞。而睡眠質量不高是指屏蔽度不夠或睡眠時間不足以充分消化刺激聯結的現象。嗜睡則是病態的過多過久屏蔽。這些都是神經控制不足的表現。在睡眠中由于主動性活動減弱,人的體力也得到相應恢復。

      睡眠往往是一種無意識的愉快狀態,通常發生在躺在床上和夜里我們允許自己休息的時候。與覺醒狀態相比較,睡眠的時候人與周圍的接觸停止,自覺意識消失,不再能控制自己說什么或做什么。處在睡眠狀態的人肌肉放松,神經反射減弱,體溫下降,心跳減慢,血壓輕度下降,新陳代謝的速度減慢,胃腸道的蠕動也明顯減弱。這時候看上去睡著的人是靜止的,被動的,實際不然,如果在一個人睡眠時給他作腦電圖,我們會發現,人在睡眠時腦細胞發放的電脈沖并不比覺醒時減弱。這證明大腦并未休息。正如一座夜間的蜂房,外表看上去蜜蜂都已歸巢休息,但實際上所有的蜜蜂都在為釀造蜂蜜而通宵達旦地忙碌。

      睡眠 (sleep)高等脊椎動物周期生出現的一種自發的和可逆的靜息狀態,表現為機體對外界刺激的反應性降低和意識的暫時中斷。正常人腦的活動,和所有高等脊椎動物的腦一樣,始終處在覺醒和睡眠兩者交替出現的狀態。這種交替是生物節律現象之一。覺醒時,機體對內、外環境刺激的敏感性增高,并能做出有目的和有效的反應。睡眠時則相反,機體對刺激的敏感性降低,肌張力下降,反射閾增高,雖然還保持著自主神經系統的功能調節,可是一切復雜的高級神經活動,如學習、記憶、邏輯思維等活動均不能進行,而僅保留少量具有特殊意義的活動,例如,鼠叫可喚醒沉睡的貓;乳兒哭聲易驚醒乳母等。除了周期性這一特征外,睡眠還有可逆性和自發性。前者指睡眠狀態能被外界或體內的較強刺激所喚醒;后者則表示睡眠的發生是內源性的,盡管它有時在一定程度上受環境和一些化學因素的影響。以上3個特征有助于區別睡眠和其他睡眠樣狀態,如冬眠主要由外界環境溫度降低引起,昏迷和昏睡則表現為睡眠狀態的不可逆性。催眠是由暗示所誘導的睡眠樣狀態,被催眠者的意識并未喪失,但其行為受催眠者的暗示所支配。有人研究,在睡眠過程中周期性地出現夢,并伴有獨特的生理表征,有人認為夢是獨立于覺醒和睡眠之外的第3種狀態。其實這3種狀態有著內在的密切聯系,如長時間覺醒會導致“補償性”睡眠和夢的增加。

      睡眠從來就是人們感興趣的研究課題,因為人的生命約有1/3是在睡眠中度過的,并且睡眠可以恢復精神和解除疲勞。自20世紀初,借助腦電圖的分析,發現睡眠時腦電活動呈現特殊慢波。1952年又有人發現睡眠過程中經常發生短時間的、快速的眼球運動,并伴有快速低幅的腦電波。這一重要發現導致睡眠研究的蓬勃發展。已經證明。睡眠是大腦的主動活動過程,而不是被動的覺醒狀態的取消;腦內許多神經結構和遞質參與睡眠的發生和發展(從而開展了夢的生理學研究以及臨床睡眠紊亂癥的鑒別診斷和治療等)。但至今對睡眠的起源、發生和發展的機制,時相轉換的生理基礎,以及睡眠如何消除疲勞等重要問題仍然不甚了解。

      正常睡眼的時相

      睡眠由兩個交替出現的不同時相所組成,一個是慢波相,又稱非快速眼動睡眠,另一個則是異相睡眠,又稱快速眼動睡眠,此時相中出現眼球快速運動,并經常做夢。非快速眼動睡眠主要用于恢復體力,快速眼動主要用于恢復腦力.

      慢波睡眠

      根據人腦電波的特征,通常將此時相區分為4個不同的期,即相應于睡眠由淺入深的過程。第1期呈現低電壓腦波,頻率快慢混合,而以4~7周/秒的頻率為主,它常出現在睡眠伊始和夜間短暫蘇醒之后。第2期也是較低電壓腦波,中間插入短串的12~14周/秒的睡眠梭形波和K復合波,它是慢波睡眠的主要成分,代表淺睡過程。第3期的腦電圖常有短暫的高電壓波,超過50微伏,頻率為1~2周/秒,叫做δ波。第4期,δ波占優勢,其出現時間占總時間的50%似上,代表深睡狀態。因此,3、4兩期僅有量的差別,而無質的差異。一般認為慢波睡眠第4期具有消除疲勞的功能,因為人在長時間體力勞動或不睡后,在恢復睡眠中此期延續很久。隨著睡眠由淺入深,意識逐步喪失,血壓略降,心率、呼吸減慢,瞳孔縮小,體溫和代謝率均下降,尿量減少,胃液增多,唾液分泌減少,發汗功能增強等。

      異相睡眠

      它是在睡眠過程中周期出現的一種激動狀態。腦電圖呈現快頻低壓電波,類似清醒時腦波。自主神經系統活動增強,如心率、呼吸加速,血壓升高,腦血流及耗氧量均增加,在男性則有陰莖勃起。此外,睡者時時翻身,面和指(趾)端肌肉不時抽動。在實驗動物還記錄到單個神經細胞的放電活動非但高于慢波相,有時還超過清醒狀態下的活動水平。人的異相睡眠,和動物的一樣,表現出3個特征:①低電壓,快頻腦波;②頸部肌肉張力松弛以及脊髓反射被抑制,此時運動系統受到很強抑制;③頻繁出現快速的眼球運動,同時在一些和視覺有關的腦結構,包括大腦皮層視區,出現高大銳波,統稱腦橋-膝狀體-枕區皮層波(PGO)。由于快速眼動只存在于異相睡眠中,故后者常被叫做快速眼動睡眠。

      睡眠時相的轉換

      正常成年人入睡后,首先進入慢波相,通常依次為1~2~3~4~3~2等期,歷時70~120分鐘不等,即轉入異相睡眠,約5~15分鐘,這樣便結束第1個時相轉換,接著又開始慢波相,并轉入下一個異相睡眠,如此周而復始地進行下去。整個睡眠過程,一般有4~6次轉換,慢波相時程逐次縮短,并以第2期為主,而異相時程則逐步延長。以睡眠全時為100%,則慢波睡眠約占80%,而異相睡眠占20%。將睡眠不同時相和覺醒態按出現先后的時間序列排列,可繪制成睡眠圖,它能直觀地反映睡眠各時相的動態變化。

      睡眠深度

      一般是以身體活動減少和感覺靈敏度降低作為衡量的指標。此外,一些生理指標,特別是喚醒閾,也指示慢波相的第3、4期是深睡時期。至于異相睡眠的深度則很難判定,因為它即表現肌張力松弛,又常出現全身翻轉和面、指肌抽動;在感覺方面,外界無關的刺激較難喚醒睡者,可是當刺激具有特殊含義或者和他做夢的內容有關時,則極易喚醒。這些矛盾提示,在異相睡眠中腦內發生一種主動過程能切斷它和外界無關刺激的聯系。如果依自主神經系統活動強弱來判別,則異相睡眠更接近覺醒狀態,如在此時相喚醒睡者,他會說自己正在熟睡;反之,在慢波相時喚醒他,則說睡得不熟。推測這種主觀的睡眠意識可能與他的夢境有關聯。綜上所述,對睡眠深度的精確測定是困難的,目前的趨向是將異相和慢波相看作兩個獨立的狀態。

      有些自主神經活動隨睡眠過程的發展而變化,似和兩個時相關系不大。例如,體溫從睡眠開始便逐漸下降,5~6小時達最低點,然后又逐漸回升。有人提出,睡眠時仍能學習口述材料,可是腦電圖的分析證明,睡者實際上是處在朦朧狀態。夢囈多發生在慢波睡眠的第2期,而夢游則無例外地發生在慢波第4期中,并且兩者一般都和夢的內容無關。

      個體發生 新生兒平均每天睡16小時,嬰兒睡眠時間逐漸縮短,至2歲時約睡9~12小時。成年人的睡眠時間因人而異,通常為6~9小時不等,一般認為7小時半是合適的。可是老年人的睡眠經常少到6小時。根據腦電圖的分析,新生兒的異相睡眠約占睡眠總時間的50%,并且入睡后很快就進入異相時期,成年人約占20%,而老人則不到20%。在成年人凡異相睡眠時間低于15%或高于25%的則被認為不正常。同樣,慢波相第4期也隨年齡增長而逐漸減少。至于睡眠與覺醒的周期更替,新生兒一天中約5~6次,嬰兒逐漸減少,學齡兒童每天約1~2次的睡眠。有些老年人又恢復一日睡幾次的習慣。以上隨年齡增長所產生的睡眠變化可能和個體發育,特別是腦的覺醒系統的發育有關,此外也和家庭、學校環境以及社會活動的需要有關。在哺乳動物,隨著腦發育進程的不同,睡眠的成熟過程也不相同,例如,初生小貓出生第1天幾乎都是異相睡眠,從第2天起出現慢波睡眠,一月后,接近成年貓的睡眠類型;大鼠則在出生后兩周內,幾乎全部是異相睡眠,一月后,異相睡眠縮短到10%;初生豚鼠異相睡眠不到10%,隨后很快發展到低于5%。

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