第一章 概 述
第一节 睡眠生理
睡眠是一种重要的生理现象和必要的生理过程，自古以来人类就对睡眠产生了极大的兴趣，许多科学家、哲学家、作家和宗教学者都提出过关于睡眠的问题：睡眠是什么？我们为什么需要睡眠？亚里士多德、希波克拉底、弗洛伊德、巴甫洛夫等都曾尝试对睡眠和梦的生理心理基础进行解析。得益于科学技术的发展和科学研究手段的不断提高，睡眠研究领域取得了一些重大的突破，睡眠医学也作为一个重要的临床学科建立起来。
一、睡眠的现代医学基础研究
1875年，英国生理学家Richard Caton第一次在兔脑和猴脑上记录到了自发脑电反应，他发现当动物转头或咀嚼时会发生电位的变化。15年后，波兰的Adolf Beck也在犬脑和兔脑上发现了皮质脑电活动，并首次提出了脑电的去同步化过程的概念。1924年，德国精神病学家Hans Berger首次在人类的头皮上记录到脑电活动，并将脑电活动命名为electro-encephalogram（EEG）。在后续的研究中，多位学者发现了人类睡眠时脑电波的主要特点，睡眠波为纺锤形高幅慢波，觉醒时主要为低幅波和α节律波。
脑电活动的发现，为睡眠医学的研究与发展奠定了重要的基础，研究者可以在不需打扰睡眠者的情况下，持续、定量地记录脑电活动，运用脑电记录客观、准确地研究睡眠过程。经过多年的发展，现已经研制出能够同步记录脑电图、肌电图、眼动电图、心电图、呼吸气流、鼾音等多项生理指标的多导睡眠仪，可以为我们获取更为全面的信息，更好地服务于睡眠障碍的诊治和进一步的研究。
美国芝加哥大学的Kleitman教授对眼球运动与睡眠深度的关系产生了极大的兴趣。1951年，Kleitman让研究生Eugene Aserinsky去观察婴儿的眼球运动，发现了一个连续5分钟的“眼球运动期”。为了在成人中发现类似的现象，他们发明了能直接准确测定眼球运动的眼电描记术，在眼电图（electrooculograms，EOG）记录过程中，他们发现了阵发性快速眼球运动。这些眼球运动有着很强的规律性，而且与脑电活动之间有着密切的联系，从而发现了快速眼球运动（rapid eye movement，REM）睡眠期的存在。
Aserinsky和Kleitman认为这些眼球运动可能表示浅睡眠，并很可能与做梦有关，他们在之后的研究中发现，只是分别在快速眼动出现和没有出现时唤醒受试者，受试者对梦内容描述就完全不同。做梦与REM睡眠之间关系的发现，成为现代睡眠研究的里程碑。
为了详细测定快速眼球运动，Kleitman和Dement进行了整夜睡眠记录。他们通过测定33位受试者整夜睡眠的脑电图，发现整晚睡眠过程中脑电图波形呈现出有规律的变化，且这种EEG周期性变化整夜重复出现。他们根据观察的结果发现了睡眠周期规律，将睡眠归纳为不同的时相。目前国际上通用的睡眠分期方法是根据睡眠过程中EEG表现、眼球运动情况和肌肉张力的变化等进行的。
非快速眼球运动（NREM）睡眠，又称为同步化睡眠（synchronized sleep）、正相睡眠（orthodox sleep），在婴儿又称为安静睡眠。此期睡眠的特点是，全身代谢减慢，脑血流量减少、大部分区域脑神经元活动减少。循环、呼吸和交感神经系统的活动水平都有一定程度的降低。表现为呼吸平稳、心率减慢、血压下降、体温降低、全身感觉功能减退、肌肉张力降低、无明显的眼球运动。NREM睡眠占成人睡眠时间大约75%～80%。
REM睡眠又称为去同步化睡眠（desyn-chronized sleep）、低波幅快波睡眠（low voltage fast wave sleep）、快波睡眠（fast wave sleep）或异相睡眠（paradoxical sleep），在婴儿称为活跃睡眠（active sleep）。此时，EEG与觉醒时模式相似，为低幅快波、θ波及间歇性低波幅α波（但其频率比清醒时的α波慢1～2次/秒）。REM睡眠期除了眼肌和中耳肌之外，其他肌肉的张力极度下降。此时颈后肌及四肢抗重力肌肉的张力几近消失，成为姿势性张力弛缓状态。EOG显示快速眼球运动，EOG显示肌电活动较NREM睡眠期显著减少或消失。
1968年，Rechtschaffen和Kales发表了睡眠判读标准（RK），将NREM睡眠分成1、2、3、4阶段。2007年，美国睡眠医学学会（American Academy of Sleep Medicine，AASM）工作组将上述分阶段的方式进行了改动，发布了睡眠及其相关事件判读手册，具有划时代的意义。根据美国睡眠医学会睡眠及相关事件评分手册的判读标准，将睡眠分期特点归纳如下：
此期为清醒状态，主要有两种脑电图表现。①低电压（10～30μV）混合波，频率为16～25Hz，清醒睁眼状态时多见。②α波，频率8～13Hz，电压20～40μV，处于松弛状态、清醒闭眼状态时最多见。眼球运动次数多少不定，肌电活动根据松弛状态不同而幅度不等。
此期是从W期过渡到其他睡眠期的时段，或睡眠期间出现体动之后的过渡时段。脑电以低波幅、混合频率波为主，初期可出现缓慢眼球运动，后期可出现不规律的高波幅皮质锐波（顶尖波，电压50～75μV），肌电活动幅度不等，通常较W期时低。N1期睡眠占总睡眠时间约3%～8%。
N2期的特征是出现睡眠梭形波（纺锤波）和（或）K复合波（K-complex）。此期通常为慢速眼球运动或无眼球运动，肌电活动幅度不等，通常相对弱于W期。此期占整个睡眠时间的45%～55%。
此期脑电记录一屏中出现20%或以上的高波幅（电压≥75μV）低频率δ波（频率0.5～2Hz）。通常无眼球运动，肌电活动一般显著减少。这时人已进入很深的睡眠，很难唤醒。此期睡眠占整个睡眠时间的20%～25%。
脑电背景波为低波幅、混合频率脑波，期间可间断出现锯齿波。出现快速眼球运动，肌电活动幅度比NREM期显著减弱甚至消失。
正常睡眠过程中，睡眠呈现周期性变化，通常始于NREM期，从N1到N2再到N3，接着出现REM期，完成第一个睡眠周期，一个周期大约90至100分钟。上述睡眠周期在整夜睡眠中重复4～6次，NREM期睡眠在一个周期中所占的时间逐渐缩短，REM期睡眠在一个周期中所占的时间逐步增加。在前两个睡眠周期中，N3期睡眠占主导地位，随后逐渐减少。因此睡眠的前三分之一主要是由慢波睡眠组成，而后三分之一主要由REM期睡眠组成。
人们早期认为，睡眠是脑与身体其余部分隔离所产生的一种被动状态。公元前6世纪的Alcmaeon，他认为血液从皮肤流到身体内部会导致身体静止、感觉丧失而入睡，而血液流回皮肤便觉醒。20世纪30年代中期，比利时神经生理学家Bremer观察了猫在脑干不同水平横切后EEG和瞳孔的变化，他推断，维持觉醒需要对脑给予持续的感觉输入，输入停止则进入睡眠状态，睡眠是由于脑缺乏感觉激动而引起的被动过程。
20世纪40年代末，Moruzzi和Magoun采用了较为精细的局部损毁方法代替脑干横切，发现当损毁脑干中轴部位，可导致动物昏迷、EEG呈现持续的慢波。他们认为，感觉刺激通过感觉神经投射到网状结构，使之保持清醒，一旦这些神经冲动减弱便导致睡眠。
20世纪50年代后期，大量研究表明，睡眠是中枢神经系统的主动调节过程。生理学家Pavlov通过对条件反射的研究，认为睡眠是由于抑制过程在大脑皮质和皮质下中枢的扩散而引起的，通过皮质-网状结构系统，抑制了网状结构的功能。而神经生理学的研究表明，各睡眠期脑神经元的活动与觉醒状态一样处于活跃状态，Pavlov的学说仍不够确切。
1958年，Batini等发现脑干网状结构的头端和尾端分别有维持觉醒和诱发睡眠的神经元。随后研究者们发现脑桥中央水平与延髓尾侧之间，存在着特定的睡眠诱导区（sleepinducing area）。由此发出的上行纤维组成了脑干上行网状抑制系统，与上行网状激活系统共同主动调节着睡眠与觉醒。
亚里士多德早在两千多年前便提出了睡眠体液调节的设想，他认为睡眠的产生是日间活动所产生的某些代谢产物蓄积的结果。1913年，法国生理学家Legendre和Pèron将剥夺睡眠后出现深度睡眠的狗的脑脊液，注射入正常处于觉醒期狗的脑室内，可以使觉醒的狗进入睡眠状态。Pèron认为，是脑中某些物质的蓄积而引起睡眠，他将这种假设性的物质称为催眠毒素（hypnotoxin）。Papenheimer等在剥夺睡眠的山羊脑脊液中也提取了一种被称为“睡眠因子”的肽类物质，将其注入多种正常动物的脑室，可引起NREM睡眠。
随着生物化学的发展，已发现5-羟色胺（5-HT）、去甲肾上腺素（NA）和乙酰胆碱（Ach）等神经递质参与睡眠与觉醒的调控。免疫因子、激素和肽类物质等也参与了睡眠与觉醒的体液调节。
二、中医睡眠医学基础理论
传统中医学对睡眠的认识有着悠久的历史，古代医家对睡眠提出了多种理论学说，例如阴阳睡眠学说、营卫睡眠学说、神主睡眠学说等。
阴阳睡眠学说认为，睡眠和醒觉的生理活动，是人体的阴阳消长变化所决定的。《素问·金匮真言论》曰：“平旦至日中，天之阳，阳中之阳也；日中至黄昏，天之阳，阳中之阴也；合夜至鸡鸣，天之阴，阴中之阴也；鸡鸣至平旦，天之阴，阴中之阳也。故人亦应之。”人与自然是统一的整体，随着昼夜节律的阴阳盛衰变化，人体阴阳消长亦与自然界的阴阳消长变化相对应，人便发生睡眠和觉醒的周期变化，具有明显的节律性。《灵枢·口问》曰：“阳气尽，阴气盛，则目瞑；阴气尽而阳气盛，则寤矣。”平旦时人体的阳气生发渐长而由里出外，人便醒觉，中午时人体阳气外盛，黄昏则阳气渐消，入夜则阳气潜藏于内，人便入睡休息。
营卫之气由水谷之精气所化生。营卫睡眠学说认为，是由于卫气昼夜运行的规律，使人体出现寤与寐的不同生理活动。《灵枢·营卫生会》说：“人受气于谷，谷入于胃，以传与肺，五藏六府，皆以受气，其清者为营，浊者为卫，营在脉中，卫在脉外，营周不休，五十而复大会。阴阳相贯，如环无端。卫气行于阴二十五度，行于阳二十五度，分为昼夜，故气至阳而起，至阴而止。”日间自然界阳气充盛，卫气运行于外，温煦周身，人体的阳气充盛，人寤而活动；夜间自然界阴气渐盛，卫气入里运行于阴经及五脏，与营气相合，则人卧寐休息。
中医理论中的神是指人体生命活动的外在表现，又指人的精神、意识、思维活动。神随先天之精而生，从生命活动之初开始便存在于人体，正如《灵枢·本神》所说：“故生之来谓之精，两精相搏谓之神。”神主睡眠学说认为，神主导着睡眠和觉醒的活动。正如张景岳所说：“盖寐本乎阴，神其主也。神安则寐，神不安则不寐。”神的活动随着自然界的阴阳消长而变化，具有一定的规律。白天属阳，故神运行于外，人则觉醒而活动；夜晚属阴，神内藏于五脏，人则入眠而休息。