N2睡眠:K复合体和睡眠纺锤波

如果你最近学了一些新知识，很可能你的新知识是在睡眠的N2阶段记忆的。记忆形成和学习发生在N2阶段，即非快速眼动睡眠的第二阶段．

虽然N2代表的睡眠阶段比N1更深，但它对认知和其他重要的大脑活动至关重要。N2占据了我们睡眠时间的一半，或者说四个睡眠周期中每个周期大约10到25分钟。

注:Sleepopolis的内容本质上是提供信息的，但它不应被视为医疗建议，也不应取代训练有素的专业人士的医疗建议和监督。如果你觉得自己可能患有睡眠障碍或疾病，请立即就医。

N2阶段发生了什么?

N2睡眠有几个明显的特点，包括两个具有重要功能的独特脑电波。在N2睡眠期间，大脑能够处理外部信息以及神经元之间传递的信息．梦很少见，但偶尔也会做梦。（1）

在N1期睡眠中，噪音和其他刺激可能会使人容易醒来，而在N2期则需要增加刺激来唤醒睡眠者。（2)在N2阶段醒来的可能性较小，但声音可能会导致肌肉收缩然后放松。一旦N2睡眠开始，眼睛就会表现出最小程度甚至没有任何运动。

N2睡眠的其他生理变化特征包括：

• 心率和呼吸进一步降低
• 独特的神经元活动模式，或者说脑电波
• 降低血压
• 减缓新陈代谢功能
• 体温下降

当人体准备进入深度慢波睡眠时，脑电波在N2睡眠期间变慢。就像N1期的脑电波一样，N2期的脑电波主要由θ波组成。波的频率通常在每秒5到8周之间。θ波可能发生在白日梦时的清醒状态，或者在做重复的工作，如做饭或开车时。

θ波起源于海马体，表明海马体在N2睡眠期间是活跃的。这种活动可能表明大脑已经准备好处理信号和信息，比如最近的记忆，即使在睡觉的时候。（3.）

睡眠纺锤波

睡眠纺锤波和K复合体是在N2睡眠期间脑电图(EEG)上可见的短暂活动爆发。睡眠纺锤波和K复合体是非快速眼动睡眠所独有的，在N2期睡眠时发生频率最高。（4）

睡眠纺锤之所以这样命名，是因为它们看起来类似于纱线的纺锤。睡眠纺锤波涉及大脑不同部位的激活，如丘脑和前扣带回。它们在脑电图上的长度可能根据它们起源于大脑的部分而不同．

睡眠纺锤波事件中发生的神经交互作用在大脑新皮层中产生了广泛的圆形波。（5)这种模式似乎允许神经元通过大脑的折叠灰质进行交流。这些波的传播速度与两个神经元交换信息的速度完全相同。

非快速眼动睡眠缺乏睡眠纺锤波或者呈现出比正常睡眠纺锤波更少的睡眠状态与以下情况相关：

• 精神分裂症
• 致命的家族性失眠
• 癫痫
• 自闭症
• 儿童神经发育障碍

睡眠纺锤波减少也可能预示着神经退行性疾病，如痴呆和阿尔茨海默氏症。（6）

肌肉抽动通常紧随脑电图上睡眠纺锤波的出现．这种联系首先发生在出生后4到6周的婴儿身上，这可能表明大脑和肌肉之间的神经网络的发展。

在神经网络形成很久之后，纺锤波相关的抽搐会持续到成年期。这可能代表了一种“系统检查”，它允许神经系统在睡眠中自我重组并测试连接。

广泛的研究支持这一理论睡眠纺锤波是巩固记忆的重要组成部分．（7)它们似乎对感觉运动处理也很重要。在一些研究中，受试者在清醒时被引入新概念或被要求记忆一组单词或数字，脑电图显示的睡眠纺锤波数量明显增加。

睡眠纺锤波似乎有助于巩固陈述性记忆、可以在意识状态下“陈述”的事件或事实。陈述性记忆不同于程序性记忆，程序性记忆包括感觉自动的记忆，如身体动作、儿童时期学会的语言或使用工具和物体。

除了在记忆和学习方面的作用外，睡眠纺锤波还可能在睡眠期间改变大脑对声音的感知，帮助维持睡眠状态。（8这也被称为感觉门控。感觉门控是大脑选择性过滤信息的一个神经过程只允许有意识地识别相关或具有威胁性的刺激。自闭症和精神分裂症患者的感觉门控可能受损。

K复合物

K配合物是长δ波，每次产生一个，持续大约一秒。它们是所有脑电波中最长的，也是最独特的一种。K复合物大约每1到2秒发生一次。（9）婴儿出生后5个月左右出现K型复合体，并持续发展到青春期．脑电图中K复合物的振幅和频率在30岁以下的人更高，50岁后开始下降。睡眠纺锤波也显示出类似的与年龄相关的下降。

与睡眠纺锤波一样，K复合体是非快速眼动睡眠所特有的，在N2期最为常见。然而，与睡眠纺锤波不同的是，它们可以由环境中的声音或其他刺激(如触摸或呼吸中断)引起。

K复合体可能具有与睡眠纺锤波类似的功能，保护大脑和睡眠状态不受外界刺激的干扰。（10）睡眠纺锤波和K复合物之间的相互作用使大脑保持一个平静的状态，同时安全地忽略大脑不认为是危险的外界刺激．

睡眠障碍和N2睡眠

睡眠障碍可能对睡眠的各个阶段产生不同的影响。虽然有些障碍只出现在快速眼动睡眠或延迟睡眠，但其他障碍对非快速眼动睡眠有特殊影响，导致恢复性睡眠不足、记忆问题或睡眠质量下降。

异态睡眠

异眠症是一种睡眠障碍，通常产生于非快速眼动睡眠。它们通常发生在非快速眼动睡眠和清醒之间的部分觉醒过程中。在儿童中最常见的是，睡眠异常往往会随着时间的推移而减少。

异眠症包括如下行为：

• 梦游
• 夜惊
• 睡眠进食
• 精神混乱的微觉醒(11）

虽然大多数异态睡眠发生在深度慢波睡眠N3阶段，但它们也可能出现在N2睡眠期间，特别是在N2向N3过渡的时候。它们往往发生在前半夜，此时非快速眼动睡眠阶段较长。（12）

不宁腿综合症

不宁腿综合征(RLS)会引起腿部不适或疼痛的感觉，并产生移动腿部的冲动。患有睡眠脚动症的人往往在脑电图上显示更多的K复合体，尤其是在肌肉运动发生之前。即使RLS运动通过药物缓解，K复合体也不能恢复正常频率．这一现象可能有助于解释为什么RSL患者在主要肌肉症状减轻后仍会经历非恢复性睡眠。

RLS的运动可能导致疲劳，不仅是因为睡眠的延迟，还因为N1和N2睡眠的中断。这些反复的觉醒可能会导致不完整的睡眠阶段，导致低质量的睡眠和降低睡眠效率。

猝睡症

嗜睡症患者可能会跳过非快速眼动睡眠阶段，包括N2期睡眠，直接进入快速眼动睡眠。（13）睡眠开始时的快速眼动睡眠将发作性嗜睡症与其他过度嗜睡症区分开来．这种不寻常的睡眠模式表明睡眠和清醒状态之间的功能障碍。

在快速眼动睡眠中花费的不寻常的时间可能是导致嗜睡症患者患上睡眠瘫痪和嗜睡幻觉的高比例原因。由于清醒状态与快速眼动睡眠的重叠，快速眼动睡眠引起的肌肉麻痹可能会持续到清醒状态，导致睡眠瘫痪等感觉中断。缺乏非快速眼动睡眠可能会导致进一步的疲劳，学习困难，以及短期和长期记忆的问题。

Sleepopolis的最后一句话

N2睡眠是一个复杂的睡眠阶段，具有多种功能，从巩固记忆到保护睡眠状态。N2期发生的生理变化有助于进入N3期睡眠，即深度睡眠和恢复性睡眠阶段．

睡眠的每个阶段都有明显的特点，这些特点揭示了它在睡眠周期中的目的和重要性。N2可能有助于神经系统在婴儿期的发育和成年期的顺利运作。睡眠的四个阶段共同作用，产生全方位的睡眠影响，每一个阶段都对健康和幸福至关重要。

参考文献

1. 1. M, Fouquet NC, Henley-Einion JA, Pace-Schott EF, Davies AC, Neuschaffer，评估快速眼动和非快速眼动第二阶段梦的梦延迟效应，《公共科学图书馆•综合》, 2011年
   2. D.索尔兹伯里，人类第二阶段非快速眼动睡眠中的听觉事件相关电位，睡眠研究杂志, 1992年12月
   3. Howard Eichenbaum，陈述性记忆的皮质-海马系统，自然评论,神经科学, 2000年10月
   4. Purcell SM, Manoach DS, Demanuele C, Cade BE, Mariani S, Cox R, Panagiotaropoulou G, Saxena R, Pan JQ, Smoller JW, Redline S, Stickgold R，来自国家睡眠研究资源的11630个人的睡眠纺锤波特征，
      自然通讯， 2017年6月26日
   5. 苏立文D, Mizuseki K, Sorgi A, Buzsáki G.，睡眠纺锤波与海马体θ波振荡的比较
      神经科学杂志》上2014年1月8日
   6. 薇罗尼卡有,帕金森病中的睡眠纺锤波可以预测痴呆症的发展，神经生物学衰老的, 2015年2月
   7. 精确的慢振荡-主轴耦合促进年轻人和老年人的记忆巩固，科学报告2月13日
   8. 自发的大脑节律可以预测面对噪音时的睡眠稳定性，现代生物学,2010年8月10日,
   9. 忘记D, Morin CM, Bastien CH.，自发和诱发k -复合体在良好睡眠控制和失眠患者中的作用，睡眠2011年9月1日
   10. Cash SS, Halgren E, Dehghani N, Rossetti AO, Thesen T, Wang C, Devinsky O, Kuzniecky R, Doyle W, Madsen JR, Bromfield E, Eross L, Halász P, Karmos G, Csercsa R, Wittner L, Ulbert I，人类k复合体代表一个孤立的皮层下状态，科学， 2009年5月22日
   11. M, Schenck CH, Howell MJ。非快速眼动睡眠和重叠性睡眠异常，连续体， 2017年8月23日
   12. Fleetham JA, Fleming JA。异态睡眠,加拿大医学协会。杂志， Mya 13, 2014
   13. 台球M.，快速眼动睡眠行为障碍和嗜睡症，中枢神经系统和神经系统疾病药物靶标， 2009年8月8日