基于电生理默认模式网络的睡眠转换机制研究

发布时间：2020-04-08 21:14

【摘要】：睡眠是一种基本的生命现象,睡眠状态的快速转换使大脑能在睡眠中实现不同的生理功能,因此对睡眠转换机制的研究具有重要科学意义。默认模式网络(Default mode network,DMN)是一种与意识水平密切相关的大脑网络。有证据表明在不同的睡眠状态下,DMN的功能连接有一定差异。但目前还不清楚这些差异是如何在睡眠转换中产生的。为了探索DMN在睡眠转换中如何实现功能的改变,本文研究了大鼠由非快速眼动睡眠(Non-rapid eye movement sleep,NREMS)向快速眼动睡眠(Rapid eye movement sleep,REMS)转换时DMN的电生理变化特征。获得的研究结果如下:1.DMN在睡眠中有前后两个功能模块。前部模块包括前边缘皮质、眶额叶、扣带。后部模块包括后顶叶、第二视觉皮质、压后皮质。同一模块脑区的脑电(Electroencephalogram,EEG)特征在睡眠转换过程中的变化方式较为相似。说明DMN在睡眠转换机制的推动下发生电生理特征改变的同时,还可以维持功能模块的稳定性。颞叶和海马在睡眠转换中与两个模块的功能连接加强。这可能是REMS中形成更复杂大脑功能的基础。2.进入REMS前,EEG的主要变化为Delta频段(0.5-6 Hz)能量的减弱和Theta频段(6-10 Hz)能量的增强。而在进入REMS后,EEG的主要变化为功能连接的增强和复杂度的增大。这种变化特征说明在进入REMS前,DMN的变化侧重于EEG能量特征向REMS的转变,而在进入REMS后,侧重于在REMS中功能的实现。这种时序性保证了DMN功能的转变能稳定地推进。3.从能量分布特征来看,睡眠转换时Theta频段能量特征的改变会先从海马和前部模块脑区开始,之后转变为整个DMN的改变。进入REMS后,能量特征还需要较长的时间才能稳定。说明DMN实现完整的睡眠转换需要较长时间。此外,一些与记忆功能有关的DMN脑区(包括:海马、压后皮质、颞叶、前边缘皮质、眶额叶)的睡眠转换过程会受到昼夜节律的影响,这可能导致了夜间大鼠REMS中DMN记忆相关功能的减弱。上述研究结果表明,在睡眠转换中,大鼠DMN既维持了功能模块的稳定性,又完成了能量特征以及功能连接的有序改变。这些结果对于理解DMN在睡眠中功能的转变方式具有重要意义。
【图文】：

DMN脑区的三种状态的EEG信号

11图 2-2 DMN 脑区睡眠转换前后 5 秒的 EEG 信号NREMS 转换为 REMS 时，EEG 的明显变化通常仅发生数秒，所以一分钟长度的数据足以反映出睡眠转换过程 EEG 的主要的变化特征。本文的研究中状态转换的分界点作为中间点，以向前 30 秒的时刻点作为起点，向后 30 秒刻点作为终点，截取一分钟时长的数据进行分析。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R740;TN911.6

【参考文献】

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本文编号：2619838