睡眠的四个阶段——周期、阶段和改善

睡眠曾经被认为是一种被动的状态，1一种让身体从一天的活动中恢复过来的身体和精神功能的停止。20世纪50年代，随着快速眼动睡眠的发现，这一切都改变了。被认为是无意识的一种形式被发现是一个活跃而复杂的过程，对形成记忆、调节新陈代谢和从大脑中清除毒素至关重要。

睡眠科学的最新进展揭示了一夜好眠对健康的重要性．睡眠不仅对感觉精力充沛和恢复精神至关重要，而且对身体的几乎所有基本功能都至关重要。

注:Sleepopolis的内容本质上是提供信息，但它不应该取代医疗建议和来自训练有素的专业人士的监督。如果您觉得自己可能患有任何睡眠障碍或健康问题，请立即去看您的医疗服务提供者。

睡眠的结构

正常睡眠中有组织有结构的过程被称为睡眠结构。（2）典型的睡眠结构包括四个周期，每个周期平均持续90分钟．一个90分钟的周期包括三个阶段的非快速眼动睡眠(NREM)和一个阶段的快速眼动睡眠(REM)，四个周期的全部过程大约需要7到8小时。

以前的睡眠被分为五个阶段，当两个类似的非快速眼动周期结合在一起时，就变成了四个阶段。这四个阶段最近被重新命名为N1、N2、N3和REM，以阐明在一个周期中每个阶段发生的具体睡眠类型。

睡眠的每个阶段都有不同的生理和心理功能，并以可预测的顺序发生．为了大脑和身体的最佳功能，这些序列必须是完整的和持续的。

睡眠的阶段各不相同，但有一些共同的特征。在非快速眼动睡眠阶段，肌肉保持功能，尽管它们通常保持静止。脑电波不那么活跃，心率、血压和呼吸变慢。在非快速眼动睡眠中，顾名思义，眼睛是静止的或最少地移动。（3.）

在快速眼动睡眠中，眼睛快速移动，肌肉大部分或完全瘫痪，梦境栩栩如生。快速眼动睡眠期间的脑电波与清醒时的脑电波相似．事实上，快速眼动睡眠是最接近清醒状态的睡眠阶段。

N1(前身为第一阶段)

N1是睡眠中最轻的阶段，发生在身体从清醒状态过渡到睡眠状态的时刻。（4）

N1阶段通常在躺下睡觉后几分钟内开始，但可能需要或多或少的时间，这取决于睡眠习惯、睡眠障碍或紊乱的存在，以及每个人的生理状况。

N1是一种动态状态，通常持续1到7分钟．顾名思义，非快速眼动睡眠几乎不涉及与快速眼动睡眠中生动的梦境状态相关的眼球运动。

尽管许多人在进入睡眠状态后开始失去通常的时间和地点感，但在这一早期阶段仍保留着一些对环境的意识。

在N1期间，发生了以下生理变化：

• 核心体温下降
• 松果体释放促进睡眠的褪黑激素
• 眼睛闭上
• 脑电波从放松时的α波转变为睡眠时的θ波
• 梦会
• 肌肉开始放松

在N1睡眠期间，脑电波在阿尔法和θ波之间来回的微小变化可能会让睡眠者感到他们仍然是清醒的。睡眠者可能很容易从这一阶段的睡眠中被唤醒，并且可能没有意识到他们已经不再完全清醒．

在这个过渡阶段，睡眠痉挛或睡眠开始很常见。睡眠痉挛是肌肉的突然收缩，可能会打断睡眠．这些动作有时伴随着摔倒或绊倒的感觉，被认为是正常的。咖啡因、压力或某些药物可能会使症状恶化。（5)一些研究人员认为，睡眠痉挛是人类早期在树上睡觉时留下的一种保护机制，有助于防止我们在睡觉时摔倒。

直到最近，睡眠研究人员还认为，在非快速眼动睡眠期间根本不会做梦尽管这一说法最近被推翻了。在非快速眼动睡眠阶段，当大脑中活跃在快速眼动睡眠(梦境最生动、最难忘)的部分在非快速眼动睡眠期间仍然活跃时，做梦可能会更频繁。（6）

N1睡眠期间的干扰，在这一阶段花费的时间过多，或延长的睡眠潜伏期(等待入睡的时间)可能表明睡眠障碍的存在。（7)难以过渡到N1型睡眠是一个问题失眠的常见症状包括短期的和长期的。的患者嗜睡嗜睡症可能会直接进入快速眼动睡眠，而不先经过非快速眼动睡眠的任何阶段，包括N1。（8）

N2(前身为第二阶段)

四个睡眠周期中大约有一半是在N2阶段，这是最普遍的睡眠阶段．尽管N2期被认为是和N1期相似的睡眠阶段，但过渡到N2期会导致明显的身体变化，包括:

• 眼球运动的停止
• 减少了环保意识
• 心率和体温下降
• 肌肉紧张和松弛之间不一致的波动
• 放松上呼吸道肌肉

梦话可能发生在睡眠的N1和N2阶段，也可能发生在短暂的醒来和再次入睡期间。

尽管脑电波在N2期间变慢，但大脑显示出被称为睡眠纺锤波的突然活动爆发．睡眠纺锤波每个持续大约1-2秒，是丘脑和皮层神经元相互作用的结果。这种类型的大脑活动被认为对巩固记忆和回忆梦境的能力至关重要。（9）

睡眠纺锤波数量的增加可能与更高的智力有关，越来越需要处理最近获得的大量信息。（10)睡眠纺锤波的主要功能之一似乎是将信息从短期记忆转移到长期记忆。

K复合体是N2期睡眠中的另一种脑电波活动。（11K复合体对内部和外部刺激都有反应，协助信息处理，并帮助整个非快速眼动睡眠的阶段同步。K复波被认为可以通过防止被正常刺激唤醒来保护睡眠，而正常刺激并不会带来危险。

在N2期花费的时间不寻常可能是由于药物副作用或衰老过程导致的睡眠模式改变所致。N2碎片可能提示睡眠障碍，如睡眠呼吸暂停、不宁腿综合征或慢性失眠。

N3，或慢波睡眠(以前是第三和第四阶段)

由于脑电图显示同步的脑电波，N3睡眠被称为慢波睡眠。一些研究表明，共同睡眠的人可能会有一些同步，以及其他的睡眠模式．（12N3通常在第一次入睡后大约40分钟开始，是所有睡眠阶段中最深刻、最能恢复精神的阶段。

因为N3睡眠非常深，所以很难被唤醒。在N3期间被唤醒的睡眠者可能会感到昏昏沉沉和迷失方向，精神表现可能会受损30分钟或更长时间。（13大脑血流量的减少解释了需要恢复时间的原因，这是给大脑机会恢复正常功能所必需的。

在N3睡眠期间，会发生以下生理变化：

• 身体释放荷尔蒙以帮助控制食欲
• 流向大脑的血流量减少，而流向肌肉的血流量增加，使它们能够接受氧气和恢复营养
• 记忆巩固继续(14）
• 血压和心率进一步下降
• 呼吸变得更慢，更有节奏
• 大脑中的睡眠纺锤体活动减少

睡眠对身体的恢复是必不可少的，包括肌肉、骨骼和其他组织的生长和修复。神经胶质细胞在睡眠的这一阶段接受糖分，使它们能够向大脑提供能量。这一阶段的睡眠对加强和支持免疫系统也是必不可少的．（15）

在慢波睡眠期间，脑电波转变为高电压的慢波活动，称为δ波。在N1期间，眼睛几乎不动，身体也不能动。在这个睡眠阶段叫醒人比较困难，而且大多数外界干扰都不被注意到。

在N3睡眠阶段，儿童可能会经历夜间干扰和尿床．（16)夜惊、睡食和梦游等异常睡眠症也常在这一阶段发生。异睡症可能是由于N3睡眠期间的不完全觉醒引起的，这导致自主神经系统的部分觉醒导致不寻常的活动。

在从睡眠剥夺中恢复的过程中可能会出现异常高的N3睡眠，而N3睡眠减少可能是由于使用苯二氮卓类药物，如安定或三环抗抑郁药。

那些N3睡眠不足的人，比如那些患有慢性失眠的人，巩固记忆的能力可能会受损．停留在N3的时间减少也可能与衰老、饮酒、癫痫或抑郁有关。（17） （18）

快速眼动睡眠

进入快速眼动睡眠不同于睡眠周期的其他阶段．尽管快速眼动睡眠发生在每个周期的末尾，但它是除N1之外最轻的睡眠阶段。这个阶段开始于脑桥的信号，脑桥是大脑底部的一个区域。信号通过大脑传递到大脑皮层，大脑的外层负责处理思想和信息。梦被认为起源于大脑的这个区域。

快速眼动睡眠阶段的特点是：

• 一系列明显的身体动作表明他已经脱离了N3睡眠状态
• 肌肉麻痹，称为rem肌张力减退(19）
• 快速和随机的眼球运动
• 呼吸、循环和体温的波动，这是快速眼动睡眠所特有的，在睡眠或清醒时不会发生的波动
• 生动的梦境

在非快速眼动睡眠期间，大脑是宁静的，而在快速眼动睡眠期间，大脑是活跃的和充满活力的。在脑电图上，脑电波出现快速和不同步，类似于清醒的状态。事实上,快速眼动有时被称为“矛盾睡眠”因为它的功能与清醒时的大脑相似。快速眼动阶段随着每一个连续的周期而延长，最后的快速眼动阶段持续大约一个小时。

除了发出快速眼动睡眠开始的信号外，脑桥还切断了向脊柱神经元发送的信号，造成了广泛的肌肉瘫痪。如果这种暂时的麻痹没有发生，它可能是一种症状快速眼动睡眠行为障碍这是一种睡眠障碍，患者会把梦境付诸行动。快速眼动睡眠行为障碍可能会导致伤害或对周围环境的破坏，是帕金森或痴呆等神经系统疾病的可能预测因素．（20.）

尽管快速眼动睡眠在生理上与清醒状态最为相似，但就睡眠周期而言，它与清醒状态相距最远。只有嗜睡症患者和婴儿能够直接从清醒状态进入快速眼动睡眠．通常情况下，非快速眼动睡眠的所有阶段都必须在快速眼动睡眠发生之前经过。

虽然睡眠阶段通常是按顺序进行的，但它们可能在长度上有所不同，因为在夜间循环重复。在前两个睡眠周期中，通常更多的时间花在非快速眼动睡眠中，而在随后的睡眠周期中，更多的时间可能花在快速眼动阶段。（21）

此外，每个阶段花费的时间可能取决于一个人什么时候入睡。那些早睡早起的人在非快速眼动睡眠中花费的时间更多在晚上11点到凌晨3点之间，这一时段往往占主导地位。夜猫子的快速眼动睡眠时间更长，在凌晨3点到7点之间更为普遍。

为了充分休息并享受睡眠对健康的好处，睡眠必须既充足又有效。未能实现快速眼动睡眠会导致睡眠碎片化，这可能会导致感觉疲劳和认知功能受损。此外，REM睡眠不足会导致:

• 降低免疫力
• 受损的激素生产
• 代谢的变化
• 患痴呆等神经系统疾病的风险增加(22）

低效的睡眠周期会产生与睡眠剥夺相同的影响包括注意力不集中、手眼协调能力差、白天嗜睡和易怒。

快速眼动睡眠的时间会随着年龄的增长而减少。（23)婴儿在快速眼动阶段的睡眠时间多达50%，而成年人的睡眠时间可能接近20%。睡眠碎片化也会随着年龄的增长而增加，尽管这可能至少部分是由于老年人用于治疗医学和精神疾病的药物。

什么是过程S和过程C?

我们醒着的时间越长，我们就越想睡觉。这种“睡眠压力”的感觉是由一个被称为S过程的复杂的内平衡过程产生的．S过程是睡眠调节双过程模型的一部分。（24）

S过程是由大脑中一种叫做腺苷的化学物质的积累和糖原的消耗所驱动的。腺苷能抑制体内许多影响清醒的过程。这种分子附着在控制清醒和影响其活动的前脑细胞上。大脑的这个区域对与S过程相关的“睡眠压力”的感觉特别敏感。

S过程的自我平衡睡眠驱动力是如此强大，以至于一个人几乎不可能连续几天保持清醒。这似乎可以防止由于长时间睡眠不足而造成的大面积身体损伤。

N3的恢复性慢波睡眠缓解了s过程的睡眠压力感特征。其他阶段如N1和REM并没有完全消除睡眠的驱动力，强调了N3睡眠的本质。

除了S过程之外，睡眠还受到C过程的影响，C过程是人体内部生物钟的一个组成部分，被称为昼夜节律．过程S解释了为什么随着时间的推移我们会越来越困，过程C解释了为什么我们在一天中的特定时间更困。这一过程是由昼夜节律钟控制的，昼夜节律钟根据明暗调节睡眠的冲动。

虽然S过程的内稳态睡眠驱动在一天中不断增加，但它被保持清醒的昼夜驱动平衡，直到晚上，当昼夜时钟从维持警觉状态切换到生产褪黑激素为睡眠做准备时。（25)随着睡眠持续到整晚，S过程的睡眠驱动力减弱，褪黑激素的分泌减少，唤醒的生理驱动力占主导地位，促使睡眠者醒来。

虽然过程S和过程C通常保持平衡，用保持清醒的需要来抵消睡眠的需要，睡眠不足往往会使天平偏向S过程在正常情况下，人们通常是保持清醒的，但睡眠的动力却在增加。然而，当睡眠不足时，身体对影响昼夜节律的光线变化就不那么敏感了。（26)睡眠不足可能导致在通常是清醒的时候入睡，例如上午晚些时候和下午。

虽然S和C过程在很大程度上控制着睡眠和醒来的冲动，但其他因素也可能影响睡眠和醒来。这些因素包括:

• 环境温度
• 压力
• 锻炼
• 餐
• 锻炼
• 光线和噪音

保持睡眠健康

睡眠过程绝不是一个被动的过程，睡眠中发生的功能对健康和幸福至关重要。要在这四个阶段都获得充足的睡眠，需要有充足的睡眠时间，还要注意压力和其他可能影响睡眠的情绪。保持良好睡眠健康的其他必要条件包括：

• 诊断和治疗可能影响睡眠的潜在疾病
• 评估潜在的睡眠障碍，如失眠、睡眠呼吸暂停、不宁腿综合症,嗜睡
• 治疗与睡眠和睡眠环境有关的负面条件反射，如失眠认知行为治疗方案(27）
• 有规律的锻炼

练习健康的睡眠卫生也可以帮助鼓励休息和恢复睡眠。睡眠卫生的基本内容包括：

• 保持规律的作息时间
• 在睡眠环境中消除噪音、过度光照和极端温度
• 睡前避免咖啡因和酒精
• 睡前减少使用电子产品，因为许多电子产品会发出类似阳光的蓝光，可能会促使人清醒
• 避免小睡
• 只在床上睡觉和做爱

睡眠是一种动态的状态，随着我们身体在一生中发生变化而演变．从清除毒素到巩固记忆再到伤口愈合，睡眠过程对大脑和身体的健康运作至关重要。

不受干扰的睡眠常常被繁忙的工作安排和家庭琐事所取代，但对睡眠重要性的日益了解可能正在改变我们对休息和活动的重视程度。健康的习惯和促进睡眠的日常活动可以帮助身体充分利用睡眠的四个基本阶段，从而有利于长期健康。

参考文献

1. Schulz, H.和Salzarulo, P.(2019)。睡眠医学的发展:历史概述临床睡眠医学杂志
2. 科尔滕，H.，阿尔特沃格特，B.和研究，I.。睡眠的生理、睡眠障碍和睡眠剥夺:一个未解决的公共卫生问题，国家科学院出版社,2006年
3. 丁古利G, Huber R, Borbély AA, Achermann P.，低肌张力下的非快速眼动睡眠与快速眼动睡眠调节，BMC神经科学,2006年1月
4. 王晓东，王晓东，王晓东。睡眠-觉醒周期的昼夜节律研究。生理人类学杂志，2012年3月13日
5. Sathe H, Karia S, Desousa A, Shah N，睡眠痉挛可能由艾司西酞普兰引起，农村实践神经科学杂志2015年9月。
6. Suzuki H.等人，在没有快速眼动的非快速眼动睡眠中做梦，睡眠, 2004年12
7. Shrivastava D, Jung S, Saadat M, Sirohi R, Crewson K，《如何解释睡眠研究的结果》，社区医院内科学展望杂志, 2014年11月
8. Dauvilliers Y, Rompré S, Gagnon JF, Vendette M, Petit D, Montplaisir J.，猝睡症和REM睡眠行为障碍的REM睡眠特征，睡眠2007年7月
9. Nielsen Tore, NREM睡眠纺锤波与梦回忆有关，睡眠纺锤波与皮层向上状态:多学科期刊，2016
10. Fogel SM, Nader R, Cote KA, Smith CT。，睡眠spindles and Learning Potential,行为神经科学2007年2月,
11. 阿恩Weigenand,迈克尔•Schellenberger科斯塔神经质量模型中k配合物和慢波活性的表征，计算生物学2014年11月13日
12. drew HJ, Wallot S, Weinhold SL, Mitkidis P, Baier PC, Roepstorff A, Göder R，《我们是否同步?》利用同步多导睡眠描记术探索同睡对异性伴侣睡眠的影响:一项初步研究，睡眠障碍2017年3月,
13. 阿卡什·k·帕特尔，约翰·f·阿劳霍，生理学、睡眠阶段， StatPearls出版社，2018年10月27日
14. d .宫本茂,非快速眼动睡眠中自上而下的皮层输入巩固了知觉记忆。科学2016年6月10日
15. Eugene AR, Masiak J.，睡眠的神经保护方面，Medtube科学2015年3月31日
16. 高- zrubavel V, Kushnir B, Kushnir J, Sadeh A.夜间遗尿症儿童的睡眠和困倦，睡眠2011年2月1日
17. 马修·p·沃克博士。，睡眠-Dependent Memory Processing,哈佛精神病学评论,。9月- 10月2008
18. Sam M. Eljammal，医学博士;埃德温·m·瓦拉达雷斯，理学学士;迈克尔·r·欧文，医学博士，慢波睡眠缺失，临床睡眠医学杂志，2006
19. 布鲁克斯PL，皮弗JH。，Unraveling the Mechanisms of REM Sleep Atonia,睡眠Nov.31 2008
20. Carlos Schenck医学博士，Michael Howell医学博士，快速眼动睡眠行为障碍，现时的,2018
21. Sarah Wurts, Dale Edgar，快速眼动(REM)睡眠的昼夜和内稳态控制:视交叉上核促进快速眼动倾向，神经科学杂志2000年6月1日
22. 马修·p·请进《睡眠结构与社区偶发痴呆风险》，神经学、2017年9月19日
23. El Shakankiry嗯。，睡眠Physiology and Sleep Disorders in Childhood,睡眠的自然和科学2011年9月6日
24. Borbély李晓燕，李晓燕，睡眠调节的双过程模型:一种新的评价方法，中国睡眠科学，睡眠研究杂志2016年4月25日
25. Khullar, Atul，医学博士，褪黑素在昼夜节律睡眠-觉醒周期中的作用，精神倍2012年7月10日
26. 睡眠内稳态和昼夜节律时钟:昼夜节律起搏器和睡眠内稳态相互影响功能吗?N睡眠和昼夜节律神经生物学2018年6月
27. 安德森KN。，Insomnia and Cognitive Behavioral Therapy: How to Assess Your Patient and Why It Should Be a Standard Part of Care,胸科疾病杂志2018年1月10日