大脑不同解剖区域的神经元表现出与睡眠和觉醒状态相关的活动变化。简而言之,在非快动眼(NREM)睡眠期间,脑的大多数神经元表现为平均放电频率减少,且神经元新陈代谢全面下降。相反,在快速眼球运动(REM)睡眠的紧张相期,许多区域的平均放电频率比非快速眼球运动睡眠和觉醒时有所上升,从而反驳了脑在睡眠期间休息的假设。而在REM睡眠的相位期的一些大脑区域,尤其是视觉系统,表现为神经元放电频率显著增强。脑温通常于NREM睡眠期降低,而在REM睡眠期偶尔高于觉醒水平。然而,在REM睡眠期间,体温不受调节而趋于随环境温度变化。新生儿睡眠时间的50%为REM睡眠,因而具有在睡眠期发生灾难性体温事件的独特危险性。
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