觉醒和睡眠相互转化的机制

（一）上行激活系统和上行抑制系统及神经递质动态变化的作用

从上述已知，觉醒和两种时相的睡眠分别代表脑的不同功能状态。觉醒和睡眠的相互转化以及两种时相的睡眠交替，是同脑干网状结构上行激活和抑制系统在不同的功能状态下作用于大脑皮质并发生优势转化直接相关，神经递质的相互作用和动态变化亦对此具有重要作用。

1．两种睡眠时相的交替和向觉醒的转化　在整个睡眠过程中，两种睡眠互相交替。成年人睡眠一开始，首先进入慢波睡眠，持续80～120min后，转入快波睡眠，持续20～30min，再转入慢波睡眠。整个睡眠期间转化4～5次，越近睡眠后期，快波睡眠的持续时间越长。两种睡眠状态均可被直接唤醒而进入觉醒状态。通常情况下，觉醒状态只能转入慢波睡眠，不能直接转入快波睡眠，即清醒状态和慢波睡眠可相互交替，快波睡眠和清醒状态不能相互交替。但是，如受试者在快波睡眠期间被反复唤醒，则可由觉醒状态直接进入快波睡眠，且该相睡眠的时间会补偿性增加。

2．觉醒和睡眠相互转化的神经机制　在觉醒状态下，脑干网状结构上行激活系统和大脑皮质的相互作用占优势，不同的神经结构和释放的递质维持了不同的觉醒状态。在睡眠期间，脑干网状结构上行抑制系统和大脑皮质的相互作用占优势，有关的神经结构释放的递质触发和维持了两种睡眠状态。(https://www.daowen.com)

从图5－13中可见，4种神经递质在觉醒和睡眠的产生和维持中具有复杂的协同和对抗作用：①去甲肾上腺素在觉醒和睡眠中由于释放的部位不同而产生对抗作用。②乙酰胆碱在觉醒和睡眠中亦具有对抗作用，但同去甲肾上腺素具有协同效应。③5－羟色胺在两种睡眠中具有协同作用。在中缝核下部释放的5－羟色胺还具有促进蓝斑中下部释放去甲肾上腺素和网状结构释放乙酰胆碱的作用，三者协同起着快波睡眠“触发机制”的作用。④多巴胺主要维持行为觉醒，在觉醒的维持中，同去甲肾上腺素和乙酰胆碱具有协同作用。

不同部位释放的神经递质的动态变化，导致觉醒和睡眠以及两种睡眠状态的转化。因此，神经递质发生改变，就会影响睡眠的质和量。

（二）生物钟的作用

睡眠－觉醒节律虽然是与24h自然昼夜交替大致同步，但却是独立于昼夜交替而自我维持的一种生物性节律活动。目前认为，这种内源性的能力是由生物钟产生的。生物钟是由光敏感器－时钟－传出通路组成。对明或暗敏感的外周感受器（来自视网膜）的传入冲动中具有白昼或夜晚的信息，将下丘脑视交叉上核的生物钟功能启动起来，该时钟按环境的昼夜周期保持节律性活动，进而调节机体的觉醒和睡眠，使二者有规律性地发生。在人或哺乳动物，生物钟具有的这种节律是先天的，迄今任何企图缩短或延长人的睡眠周期的尝试均未获得成功。