三、神经生理学说
目前一般认为，生物体的脑部存在着两个系统，一个是促进睡眠，另一个是促进醒觉。要使睡眠得以发动，力量相对较强的醒觉系统的活动首先必须被动性地减弱，然后力量相对较弱的睡眠系统才能够发挥作用，使生物体入睡。因此就睡眠的发动来说，既有主动成分，也有被动成分。关于睡眠与醒觉系统的定位问题，目前认识是：两个系统的分布都比较广泛，并不是孤立地集中在某一局限的中枢部位。一般说，脑干的中缝核、延髓的孤束核，以及前脑的基底部分可能与睡眠的发动有关，上行网状激活系统及丘脑下部的后部可能与促进醒觉有关，而交叉上核则与睡眠-醒觉周期的保持有关，也有人认为交叉上核就是生物钟的所在地。
睡眠的脑机制研究还表明，睡眠受网状激活系统的控制，而网状激活系统又受一些脑结构的制约和调节。延髓孤束核与睡眠功能有关，这个区域的神经细胞的活动可导致睡眠，但破坏这个区域却并不引起失眠。因此，孤束核的作用可能与调节网状结构的上行激动功能有关。对于快波睡眠和慢波睡眠发生的中枢，研究的结果基本一致，认为导致慢波睡眠的中枢在中缝核，而调节快波睡眠的脑区域是脑桥背部的蓝斑。
中缝核区域的细胞主要能产生5-羟色胺（5-HT）这种神经递质。中缝核毁坏的范围越大，脑内5-HT的降低就越明显，睡眠时间也就越少。动物实验结果表明，脑内5-HT与慢波睡眠有密切关系。也有报告，给正常人口服5-HT的前体—左旋色氨酸（L-TP），发现可以增加慢波睡眠，减少快波睡眠。如同5-HT在引起慢波睡眠中起明显作用一样，去甲肾上腺素（NE）在导致快波睡眠中起重要作用。实验证明：破坏猫的脑桥背部蓝斑区域中部和后部神经细胞，能消除快波睡眠，与此同时，发现其脑内NE含量也明显降低。可见蓝斑区域与快波睡眠的关系密切，主要在于这里所密集的NE神经所致。在动物身上已证明蓝斑中部和后部神经细胞释放的NE对于快波睡眠的产生有重要作用。总之，在各种递质中，脑内的5-羟色按与去甲肾上腺素和睡眠-觉醒的关系最为密切，前者主要与慢波睡眠（NERM）有关，后者主要与快波睡眠（REM）有关。
除5-HT、NE与睡眠的产生和调节有密切关系外，乙酰胆碱（ACH）和γ-氨基丁酸（GABA）也与睡眠有关。实验表明，乙酰胆碱有以下一些功能：①大脑皮质乙酰胆碱有助于觉醒状态的维持；②可以起到抑制中缝核头端的作用，从而对抗NREM睡眠；③脑干ACH与蓝斑核尾端一起对REM睡眠有重要作用。据此可看出，乙酰胆碱对于睡眠与觉醒的作用与去肾上腺素颇有相似之处。
关于中枢神经递质的通路，目前发现有以下几条：
（1）中枢胆碱能神经元的通路：目前认为有以下几种，如①由丘脑向大脑皮层投射的神经元；②脑干网状结构上行激活系统；③边缘系统和大脑皮层内部的胆碱能纤维联系；④直接由脑和脊髓发出的运动神经元，均为胆碱能神经元。
（2）中枢去甲肾上腺素能神经元的通路：去甲肾上腺素能神经元行走的通路是弥散的，轴突一再发出分支，支配范围很广。去甲肾上腺素神经元的兴奋对保持全脑的兴奋性和警觉状态可能起重要作用。
（3）多巴胺神经元通路主要包括：①黑质纹状体系统，它是引起一切行为反应的基本条件；②中脑边缘系统，目前推测可能与某些情绪活动有关；③结节漏斗系统，此部分神经元可能与神经内分泌功能有关。
（4）中枢5-羟色胺神经元胞体主要集中在中脑的中缝核，其走行与肾上腺素能神经元走行大致相似，分上行、下行两部分，在功能上与肾上腺素神经元相拮抗。
应当承认，目前人们对醒觉与睡眠的中枢的认识还是比较初步的，美国哈佛大学Hobson及Mc.Carley（1974）提出一种假说：觉醒状态、慢波睡眠和快波睡眠相互交替的规律及其脑机制如图1-1-1所示。
睡眠与醒觉的节律除受神经系统调节外，还受神经生化的调节。后者的研究目前主要集中于睡眠与醒觉的因子及神经递质两个方面。
第一，睡眠因子：关于睡眠因子（Sleep Factor）的研究，早在20世纪初即已开始，20世纪初，法国学者Henri Pireon及其同事Legendre（1910，1913）从连续昼夜不睡的狗身上抽出脑脊液，注入别的狗的脑室，结果发现，接受注射的狗可睡2～6小时。Pireon对这些实验结果的解释是：不眠的狗脑脊液中含有某种睡眠物质，因此注射后能使别的狗睡觉。后来Schnerdorf及Ivy（1939）作同样实验，结果不完全支持上述结论。20世纪60～70年代间，Monnier（蒙尼尔）等（1964，1971，1975）用家兔做实验，将其发现的睡眠因子纯化处理，经酸水解后含有9个氨基酸，其有效剂量为3.3×10-9/（mol·kg）。蒙尼尔等人经过十余年的艰苦努力，终于在1972年确定了电刺激睡眠中枢所产生的诱导δ睡眠即深睡眠物质是一种9肽，称作“δ-诱导睡眠肽”（Delta Sleep inducing peptide.简称PISP）分子量为848.98，氨基酸顺序为：
图1-1-1 三种状态相互交替
Trp—Ala—Gly—Gly—Asp—Asp—Ser—Fly—Glu
（色氨酸—丙氨酸—甘氨酸—甘氨酸—天门冬氨酸—天门冬氨酸—丝氨酸—甘氨酸—谷氨酸）
并指出，人工合成的DISP，只有当第5位天门冬氨酸的氨基在α位置（称α肽）时，才具有与天然DSIP相同的生理活性。Borbely及Tobler（1980）用猫和鼠做类似实验，却未能证实δ睡眠诱导肽的存在。
1967年，Pappenheiner等从剥夺睡眠的山羊脑脊液中分离出一种与DSIP不同的睡眠诱导物质，称睡眠促进因子（S物质），后来，Nagasaki，Iniki及Inone（1974）也证实S物质存在，并发现S物质是一种分子量小于500的小分子肽，可以从剥夺睡眠的羊、兔及牛脑中分离出来，从人尿中也可发现类似物质，将S物质注入鼠、鼠猴、兔及猫的脑室，可增加其δ睡眠达数小时之久，REM不受S物质的影响。
另外，还有一些研究者报告，发现其他的睡眠诱导物质，如：Drucker-Colin等（1980）分离出一种能引起REM睡眠的蛋白质。另有报告，分离出一种能使不眠的鼠入睡的R物质，还发现睡眠因子中可能有分别引起REM及NREM睡眠的因子。也有些学者研究发现，生长激素能使快眼动相睡眠（REM睡眠）时间延长。这些结果都有待进一步证实。
在睡眠因子研究中，目前具有临床实用价值的是1950年Lerner首先从牛的松果体腺提纯的一种后来命名为“褪黑色素”或“黑暗激素”的物质。这种物质对睡眠的影响，尤其是对睡眠节律的调节已成为人们所共识，目前广泛地用于临床。
关于睡眠物质的存在还有待进一步研究与证实，如果有一天这种物质被完全弄清，不仅有其理论价值，也有其实用价值。内源性睡眠物质在脑内含量甚微，据估计100克脑组织中仅含约一百万分之一克，可以推测，人工合成的这种化学物质与催眠药不同，也许能成为用量甚少，又极安全有效和无副作用的催眠药物。
第二，醒觉因子（Waking Factor）：Poppenheimer在研究睡眠因子时发现另一种因子，它能使动物出现激惹行为，活动明显增强，长达数日之久，因而称之为激动因子（Exicitator.Factor），属于肽类，其他学者也发现体液中有醒觉因子存在。
以上资料说明，人体体液内存在能调节醒觉与睡眠的生化物质，它们均属肽类。有关睡眠与醒觉因子的研究仍在继续。
作为上层建筑领域的“意识”与作为基础因素的觉醒、慢波睡眠、快波睡眠之间形成一个相互联系的网络。在时间上，一天的节奏为16小时对8小时，即是以作为2∶1的意识活动为优势的统一体。在这个循环过程中，大脑一方面受到作为外部语言活动的社会的上层建筑影响，并通过劳动活动影响社会生产力；另一方面，从社会的上层建筑来看，受到通过情报手段为媒介的外部语言、思想影响，同时还依赖以维持生命所必需的物质影响。这样一来，大脑与社会之间便出现相互作用的轮回，即是人作为个体不久会消失，但每个人的大脑所创造的物质积累则会增加社会结构的总量，并随着不断发生的质变而创造着人类历史。
（张 佐 赵丽玲）