明显的昼夜节律，在夜间慢波睡眠时降至低点，在清晨和觉醒时升高，这很可能反映出激素为觉醒的预备机制。

2慢波睡眠的化学介质(1）神经递质与慢波睡眠5羟色胺（serotonin，5—HT）在早期的研究中就发现5—HT可能对慢波睡眠形成有一定作用，其作用可能与拮抗儿茶酚胺有关，单胺氧化酶抑制剂如巴吉林（pargyline）和尼亚酰胺(nialamide）可阻止5-HT的代谢，这些药物显示出具有延长和加强慢波睡眠的作用，而阻止5-HT合成的药物（如parachlorophenylalanine）则可以引起失眠.20世纪60年代,通过免疫荧光技术发现5—HT定位于脑干的中缝神经细胞（rapheneurons），因此考虑到中缝核（raphenuclei）很可能是脑干慢波睡眠系统的组成部分。

中缝核位于脑干中线上，从延髓至脑桥和中脑，5-HT神经细胞对脑和脊髓具有广泛的神经支配，其吻侧中缝核(rostrallylocatedraphenuclei）主要向前投射至前脑,包括丘脑、下丘脑、前脑基底和皮层区域，其尾侧中缝核(caudallylocatedraphenuclei）主要向尾部投射至脊髓.损伤猫的5—HT中缝核可引起猫完全失眠,中缝核的部分损伤,包括延髓、脑桥或中脑的中缝核,则可引起睡眠不同程度的降低，慢波睡眠数量与前脑缝际核损伤量以及5—HT损耗量有关.这说明5-HT的中缝核组成了完整的脑干睡眠产生系统。

临床上因脑部损伤引起的失眠与中脑尾部、脑桥被盖，尤其是中缝核的损伤有关,而用5-HT的前体5—HTP可以使失眠患者的慢波睡眠恢复。

谷氨酸(glutamate）谷氨酸是主要的神经递质,在觉醒过程中起基础作用，一些谷氨酸受体的拮抗剂具有镇静和麻醉作用,如克他命(ketamine）。

目前发现脑干网状结构中有大量神经细胞含有高浓度的谷氨酸，很可能是上行激活系统中的主要神经递质。

在丘脑和皮层的一些投射神经细胞中也含有谷氨酸,在自主觉醒或刺激中脑网状结构可以发现大脑皮层释放与皮层活动相关的大量谷氨酸.谷氨酸作用于不同的突触后受体，包括离子型受体AMPA、NMDA和代谢型受体t-ACPD，这些均是兴奋性受体并与不同的激活类型和放电有关。

刺激不同的受体通常与丘脑和大脑皮层的电活动增加有关。

然而刺激NMDA受体可以诱发许多细胞的突发性放电，这可能与慢波睡眠时锥体细胞的突发性放电有关。

因此谷氨酸在皮层活动和觉醒中起重要作用,不同的谷氨酸受体在慢波睡眠相关的突发性放电时被激活。

(2）脑脊液源性因子，肽类和觉醒觉醒因子被认为存在于脑脊液中，因为从觉醒的供体动物中获得的CSF可使其受体动物觉醒。

尽管发现其它一些化学物质如儿茶酚胺在CSF 中可以根据生理节律而变化，但长期以来一直认为这种觉醒因子是一种肽类,肽类（peptides）早期曾在脑室内注射肽类来确定其在睡眠和觉醒中的作用.虽然一直认为肽类可能被释放于CSF中并通过这种方式扩散，但实际上它们存在于具有广泛投射的神经系统并通过化学性神经递质才具有这种广泛的作用。

脑室内注射肽类可以使其到达产生作用的生理部位并产生类似的生理作用。

肽类通常与其它一些小分子神经递质共存，并通过同一神经末梢按照神经活动的不同水平而差别释放。

神经活性肽类（neuroactivepeptides）作用于第二信使相关的受体产生相对较长突触后作用,其中一些仅具有调节其它神经递质或神经调质的作用.如脑脊液中的P物质(substanceP）具有轻度增加觉醒持续时间的作用，若脑桥中脑被盖的乙酰胆碱神经细胞中乙酰胆碱和P物质共存，这种增加觉醒持续时间的作用则更明显。

脑室内注射促肾上腺皮质激素释放因子（corticotropin-releasingfactor）和促甲状腺激素释放因子（thyrotropin-releasingfactor)也可表现出与皮理学通过记录脑内神经细胞的电活动,确认可能产生睡眠或觉醒的细胞,明确了一些睡眠—觉醒产生的细胞机制，从20世纪60年代开始，更多的研究聚焦于神经递质在睡眠和觉醒过程中的作用，进一步促进了人类对睡眠和觉醒机制的理解。

目前认为睡眠和觉醒是在神经和神经介质共同作用而完成，其本身受昼夜节律、人体生物钟和周围环境的影响和调节.一睡眠—觉醒的神经机制1觉醒的神经机制早在20世纪初,许多生理学家认为觉醒是由持续的感觉冲动传入大脑来维持。

20世纪40年代在动物实验中发现，维持觉醒的神经传入并非来自躯体感觉神经而是来自于脑干网状系统,而随后的一些实验证实脑干网状结构（brainstemreticularformation)的神经细胞间接的接受来自内脏、躯体和特殊感官的传入冲动，并将这些冲动通过上行投射发送到前脑。

脑干网状上行激活系统（ascendingreticularactivatingsystem)是维持皮层活动和觉醒行为的基础。

在人类的临床研究中,神经学家也注意到中脑和间脑后部的损伤可以引起嗜睡和昏迷，因此在20世纪30年代认为睡眠的调节中枢位于中脑和间脑，并且是由觉醒和睡眠中枢二部分组成，觉醒中枢位于中脑被盖和间脑尾部。

后来在对昏迷和嗜睡动物和人的研究中，发现皮层活动和觉醒行为的分离现象,因此认识到有二套系统控制着皮层活动和觉醒行为。

20世纪40到50年代许多实验证实皮层激活系统的存在,20世纪60到70年代的研究表明脑干网状系统并非觉醒所必须,因为切断或损伤脑干如果给予足够的时间，皮层激活最终可恢复。

实际上当中脑的大面积损伤是分步逐渐进行，容许每一步损伤恢复，则不仅不会引起昏迷而且损伤可完全恢复。

生理学家通过电刺激和选择性损伤技术，发现网状结构的紧张性兴奋可通过背侧丘脑中继传递到大脑皮层。

在丘脑正中核、板内核(intralaminar）内已发现广泛的皮层投射，并且能以高频电刺激激活整个大脑皮层。

非特异性丘脑皮层系统依赖于网状结构的刺激，切除丘脑导致动物皮层活动的消失，但如果损伤为慢性过程，皮层活动可以恢复。

对于双侧丘脑旁正中核损伤，可出现低唤醒（dearousal)或亚清醒（subwakefulness)综合征。

在完全切除丘脑的动物，皮层同步功能的损进一步研究表明，延髓网状结构背侧的神经细胞和孤束核可以产生睡眠，其机制在于对前脑直接整合的影响和对上行激活系统神经细胞的抑制有关。

孤束核（solitarytractnuclei)可以引起睡眠，它接受来自舌咽神经和迷走神经的传入冲动，来自孤束核和延髓网状结构背侧的神经细胞上行投射至脑桥和中脑，终止于臂旁核（parabrachialnuclei)，后者再投射至丘脑、下丘脑、视前区、杏仁核、和眶额部皮质（orbitofrontalcortex）。

孤束核最后投射到除皮质以外的这些区域。

神经解剖资料显示,孤束核的主要作用不是通过网状激活系统而是通过前脑边缘结构（limbicforebrainstructure)实现，后者也与自律调节和睡眠产生有关.研究发现丘脑是睡眠产生的中心，临床上也发现家族致死性失眠（fatalfamilialinsomnia)与丘脑神经核退化有关。

但动物研究表明尽管丘脑是皮层睡眠纺锤波产生所必须，但不是皮层慢波和行为睡眠所必须，丘脑完全切除上述慢波仍可持续。

早在20世纪初期有人就注意到一些“脑炎嗜睡”的患者,如果病损涉及下丘脑前部失眠是主要症状，因此认为睡眠中枢位于下丘脑前部，它与位于下丘脑后部的觉醒中枢相对，正常情况下与觉醒中枢形成平衡。

Nauta 后来证实下丘脑前部视前区（preopticarea)存在促使睡眠的区域.用电刺激这一区域可以诱发出行为抑制并伴有与睡眠一致的相关性改变,这一区域的神经细胞被认为具有抑制上行网状激活系统神经细胞的作用.20世纪60年代发现电刺激视前区和前脑基底，可以引起嗜睡、睡眠行为和睡眠EEG改变，与此相反这些区域的大面积损伤可以引起睡眠减少和睡眠周期的消失。

因此，下丘脑前部、视前区、前脑基底和脑干下部对睡眠的产生具有重要的作用.然而,Villablanca等人发现这些结构还不足以产生慢波睡眠，基底神经节和大脑皮层也参与睡眠的形成和维持。

他们发现具有脑干下部和间脑的去皮层和纹状体动物(如间脑猫）并没有显示出正常睡眠而是显示慢波睡眠的明显减少,尽管前脑基底的部分损伤可能在这些动物上发生，且这可以解释睡眠的减少，但结果不能解释基底神经节和大脑皮层在诱导和维持睡眠中的作用，正常情况下,间脑尾部的睡眠抑制作用和脑干吻部保持平衡,电刺激尾状核和眶额部皮质可产生皮层同步现象和睡眠行为。

皮层前部的双侧损伤可引起持久的中等度睡眠减少，而尾状核的损伤则引起暂时性的睡眠减少，另外一些损伤表明，眶额部皮质在慢波活动的产生和睡眠行为的产生中尤其重要。

研究表明眶额部皮层和前脑基底、视前区和下丘脑前部共同组成前脑睡眠诱导系统（forebrainsleep—induceingsystem）。

放电的间期较长，这种短暂的突发放电与慢波睡眠时的皮层和丘脑平均尖波速率（averagespikerate）的下降有关.这种状态是丘脑皮层系统可以相对休息的一种形式，这种突发的活动的出现与纺锤波有关，它由丘脑产生，丘脑网状神经细胞驱动。

二睡眠和觉醒的相关化学介质早在20世纪初，Pieron就提出睡眠因子的概念,他认为睡眠因子在清醒状态时在脑内进行聚集，达到一定程度则产生睡眠，并且用实验来证实其推测。

他将睡眠剥夺动物的脑脊液（CSF）注入正常觉醒动物的脑室后，即引起动物的睡眠.这个概念持续了许多年，但因受技术的限制这种睡眠因子一直未能得到证实.在20世纪50年代，随着技术的发展发现了神经递质，一些药物可以与这些物质相互作用，并影响到睡眠和觉醒状态。

因此，考虑到这些神经递质与睡眠有关.随着组织化学技术的发展，使得研究这些神经递质在神经细胞中的定位及其在睡眠—觉醒中所起的作用成为可能.20世纪60年代,Jouvet提出睡眠和觉醒是由脑内投射系统中一些神经细胞的神经递质所产生。

最早认识到与睡眠和觉醒相关的神经递质是单胺和乙酰胆碱,其后发现其它一些小分子氨基酸神经递质和大分子肽类神经活性物质也与此有关。

这些存在于局部或广泛的神经细胞或投射系统中的分子量大小不一的化学介质，具有神经递质、神经调质和神经激素的作用，各自在觉醒以及睡眠的产生和维持过程中起作用.1与觉醒相关的化学介质（1）神经递质与觉醒儿茶酚胺（catecholamine）在20世纪50年代，药理学研究发现的第一个与觉醒有关的神经递质是儿茶酚胺。

并且发现一些药物也通过影响儿茶酚胺的代谢而具有镇静或上述结果表明黑质和中脑腹侧被盖区域的多巴胺神经细胞，其投射至额皮层和纹状体，在觉醒行为方面起重要作用，而脑干和蓝斑核的去甲肾上腺素能神经元，其弥散投射至前脑包括皮层，在皮层活动方面起整合（intergral）作用。