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EEG和睡眠分期相关基础知识

EEG

EEG定义

EEG是英文electroencephalography即脑电描记术的缩写，它是指“记录大脑皮层脑细胞电位变化，所记录的图形称为脑波（electroencephalogram），通过异常波形（过于尖锐或慢）进行判定。尖锐波为癫痫波形，出现慢波则表示脑实质性病变。此外，通过位相倒转，左右对称部位电位不等、懒波（lazy wave）、局限性异常波等，有助于作脑损伤的定位判断。依据周波数可分为 $\alpha,\beta,\theta,\gamma,\delta$ 等波形。”

脑波波形定义

$\alpha波(alpha\ waves)$：频率范围在8到13赫兹（Hz）之间，通常在放松但清醒的状态下出现，例如闭眼休息时。α波与放松、减少压力和促进创造性思维有关。 $\beta波(beta\ waves)$：频率在13到30赫兹之间，通常在活跃思考、集中注意力和进行日常活动时出现。β波与清醒的、警觉的状态有关。
$\theta波(theta\ waves)$：频率在4到7赫兹之间，通常在深度放松、轻度睡眠或梦幻状态中出现。θ波与深度放松、深度记忆和直觉有关。
$\delta波(delta\ waves)$：频率在0.5到4赫兹之间，通常在深度睡眠中出现，尤其是在梦境较少的深层睡眠阶段。δ波与深层次的休息和恢复有关。

睡眠分期

睡眠结构

根据睡眠时脑电（EEG）的特点，人的睡眠周期通常分为两个阶段，为快速眼动（REM）时期和非快速眼动（NREM）时期。这两种睡眠状态会交替出现，每个周期大约持续90到110分钟。一个晚上的睡眠通常包括4到5个这样的周期。

睡眠分期

睡眠分期是指将睡眠过程划分为不同的阶段，以便于研究和理解睡眠的结构和功能。NREM睡眠进一步分为三个阶段：

  1. N1阶段（浅睡期）：这是睡眠的第一个阶段，从清醒状态过渡到睡眠状态。在这个阶段，个体开始失去意识，但很容易被唤醒。脑电图显示，α波（8-12 Hz）逐渐减少，被θ波（4-7 Hz）所取代。

  2. N2阶段（中度睡眠期）：这是睡眠的第二个阶段，个体更难被唤醒。在这个阶段，睡眠逐渐加深，脑电图中θ波的活动增加，偶尔会出现短暂的高电压、慢速的δ波（0.5-3 Hz）。

  3. N3阶段（深度睡眠期）：这是睡眠的第三个阶段，也是最深度的睡眠阶段。在这个阶段，个体的肌肉进一步放松，呼吸和心跳变慢。脑电图显示大量的δ波活动。这个阶段对于身体的恢复和记忆巩固非常重要。

在NREM睡眠的三个阶段之后，睡眠周期进入REM睡眠阶段： 4. REM阶段（快速眼动睡眠期）：这是睡眠的第四个阶段，通常在睡眠周期的后期出现，并且随着夜晚的进行，其持续时间会逐渐增长。在REM睡眠期间，大脑活动变得更加活跃，类似于清醒状态。这个阶段的特征是快速的眼球运动、梦境活动和肌肉松弛（肌肉张力丧失，防止我们在梦中行动）。REM睡眠对于情绪调节、记忆整合和认知功能至关重要。

整个夜间，成人的睡眠通常由多个这样的睡眠周期组成，每个周期大约持续90分钟。随着夜间的进行，N3阶段的时间会逐渐减少，而REM阶段的时间会逐渐增加。

睡眠分期和脑波变化对应关系

在不同的睡眠分期中，脑波会经历明显的变化。以下是在睡眠的各个阶段中脑波的特点：

  1. 清醒状态：此时大脑产生β波，频率较高，振幅较小，表示大脑处于活跃和警觉状态。

  2. N1阶段（浅睡眠期）：这是睡眠的开始阶段，脑波开始从β波转变为θ波。θ波是频率较低、振幅较大的脑波，表示大脑活动减慢，但仍然处于相对较浅的睡眠状态。

  3. N2阶段（中度睡眠期）：在这个阶段，脑波主要是θ波，但偶尔会出现睡眠锭（sleep spindles）和K复合波（K-complexes）。睡眠锭是一种短暂的高频、高振幅脑波，与记忆巩固和睡眠稳定性有关。K复合波则是一种突然出现的大的脑波，其功能尚不完全清楚。

  4. N3阶段（深度睡眠期）：这是睡眠的最深阶段，也称为慢波睡眠（Slow-Wave Sleep, SWS）。在这个阶段，脑波主要是δ波，频率最低，振幅最大。δ波的出现与身体的恢复、生长激素的分泌和记忆的整合有关。

  5. REM阶段（快速眼动睡眠期）：在这个阶段，脑波的模式与清醒状态相似，主要是β波，但肌肉张力几乎完全消失，防止我们在梦中行动。REM睡眠与梦境、情绪调节和记忆整合有关。

睡眠周期通常在夜间重复多次，每个周期大约持续90分钟。随着夜间的进行，N3阶段的时间会逐渐减少，而REM阶段的时间会逐渐增加。这种睡眠分期的变化对于身体和大脑的恢复至关重要。