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睡眠障碍在全球范围内呈高发性与普遍性，流行病学调查显示其患病率呈持续上升趋势，已成为重要的公共卫生问题[1]。睡眠障碍与多种躯体及精神疾病间存在复杂的双向作用关系，长期睡眠问题不仅是心脑血管疾病、代谢综合征和神经退行性疾病的重要风险因素，而且这些疾病的进展可进一步加重睡眠紊乱，形成恶性循环。学界常将睡眠视为机体被动休息的过程，但随着神经科学研究发展，已认识到睡眠实为大脑主动调节的生理过程，在维持内环境稳定、调节能量平衡、巩固记忆及清除代谢废物等方面发挥关键作用[2]。近年来，随着研究技术革新，学者得以从神经环路、脑网络和分子机制等多维度深入探索睡眠的本质，推动睡眠研究从现象描述向机制阐释的范式转变。本文系统阐述睡眠的生理功能及其障碍的病理机制，以期为睡眠医学的防治策略提供理论依据。

1 睡眠-觉醒调控环路的失衡机制

睡眠与觉醒状态的稳定维持依赖于中枢神经系统中协作调控。该系统的核心在于下丘脑视交叉上核产生的内源性昼夜节律，与腹外侧视前区促睡眠功能间的动态平衡。在生理状态下，腹外侧视前区通过释放γ-氨基丁酸等抑制性神经递质，特异性地抑制脑干蓝斑核等促觉醒核团的活动，从而维持睡眠[3]。然而在病理状态下这一平衡被打破，导致睡眠障碍的发生。如发作性睡病病因被广泛认为是下丘脑中产生神经元缺失，破坏睡眠-觉醒周期的稳定调控，临床表现为难以抑制的日间嗜睡和猝倒[4]。慢性失眠障碍持续应激经过度激活下丘脑-垂体-肾上腺轴，导致皮质醇等应激激素水平升高，高水平皮质醇一方面可抑制腹外侧视前区的促睡眠作用；另一方面可增强促觉醒核团的兴奋性，最终导致睡眠-觉醒天平向持续觉醒状态倾斜，形成睡眠障碍[5]。此外，神经退行性疾病如帕金森病中特定核团的进行性损毁，为睡眠调控环路的结构性损害与睡眠障碍间的因果关系提供直接证据[6]。

2 全脑功能网络紊乱的病理基础

局部神经环路的调控失衡可引发全脑功能网络的稳态失调，这一机制在多种睡眠障碍中均有体现。静息态功能磁共振成像研究显示，失眠障碍患者默认模式网络的功能连接呈现异常增强，且在夜间时段尤为显著，为入睡困难症状提供神经机制解释[7]。在阻塞性睡眠呼吸暂停综合征患者中，虽脑功能网络保留基本的小世界架构，但其拓扑属性已发生显著紊乱，表现为全局信息整合效率下降，并伴有局部网络效率的代偿性增高，可反映大脑在整体信息整合与跨区传递方面存在缺陷[8]。上述宏观网络层面的改变，在神经电生理层面存在对应的微观表征。慢性失眠患者高密度脑电图呈现全脑弥漫性高频活动增强与慢波活动功率降低，共同指向持续的皮至过度唤醒状态。即使在深睡期，患者感觉运动皮质仍可检测到异常电活动，提示特定脑区在睡眠期间无法实现有效的功能去激活[9]。此外，患者常伴有睡眠纺锤波在密度、振幅及频率等异常，提示负责抑制外界感觉干扰以维持睡眠稳定的丘脑-皮质回路存在功能缺陷[10]。综上所述，睡眠障碍的病理基础并非仅源于单一脑区功能异常，更与全脑网络协同功能的系统性紊乱密切相关。这种广泛的网络失调不仅妨碍睡眠期间突触重整与记忆巩固，而且降低睡眠状态的稳定性，从而构成睡眠障碍持续存在并逐步加重的病理基础。

近年来，功能性近红外光谱技术为研究睡眠障碍的皮质机制提供重要工具。该技术通过无创监测大脑皮质的血流动力学变化，揭示不同睡眠障碍中特定脑区的功能异常。慢性失眠障碍患者在执行工作记忆任务时，其前额叶皮质区域内及区域间的功能连接强度显著降低，提示大脑网络协同效率受损。这种功能连接的减弱与患者主观睡眠质量及日间疲劳程度显著相关[11]。

短期失眠障碍患者主要表现为前额叶内部功能连接减弱，特别是在右背外侧前额叶与左前额极区域间，且该连接强度与主观睡眠质量呈负相关[12]。睡眠剥夺研究进一步显示，不仅前额叶功能连接受损，而且运动皮质连接强度显著下降[13]。在睡眠结构方面，功能性近红外光谱技术监测发现，快速眼动睡眠期前额叶的氧合血红蛋白和总血红蛋白水平显著低于其他睡眠阶段及清醒状态，可能反映该阶段皮质神经活动的特征性降低[14]。综上所述，功能性近红外光谱技术凭借其较高的时间分辨率、良好的运动耐受性及便携性，适用于自然睡眠场景下的长期监测，为深入理解睡眠障碍的神经机制和开发相应临床干预手段提供重要的技术支撑[15]。

3 代谢清除系统功能障碍与神经退行性变

除对神经环路和脑网络的直接影响外，睡眠障碍还可通过损害大脑的代谢清除功能，参与神经退行性病变的进程。连接睡眠与清除功能的中枢环节是类淋巴系统，其活性在睡眠期间显著增强。其通过动脉搏动驱动脑脊液与组织间液的循环交换，有效清除β-淀粉样蛋白、tau蛋白及α突触核蛋白等代谢废物[16-17]。睡眠剥夺可显著抑制该系统的功能，导致β-淀粉样蛋白清除速率下降，并加速其病理性聚集，从而形成神经退行性病变的物质基础[18]。类淋巴系统的正常运作依赖于星形胶质细胞终足上水通道蛋白4的极性分布。这一空间分布特征对维持间质液流动至关重要。研究显示，在阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病中，普遍存在水通道蛋白4极性分布的紊乱，与病理性蛋白的异常沉积密切相关[19-20]。此外，衰老、脑血管病变等因素可通过破坏血管周围间隙的解剖结构，进一步损害类淋巴系统的清除效率，形成恶性循环[21-22]。基于上述机制，通过改善睡眠质量、维持水通道蛋白4的正常极性分布及保护血管周围引流途径，已成为干预神经退行性进程的重要潜在策略。

4 睡眠障碍引发多系统疾病

睡眠障碍是引发多系统病理改变的重要诱因。在神经精神领域，睡眠剥夺可破坏前额叶-边缘系统的功能平衡，导致前额叶对杏仁核的调控能力下降，进而引发情绪调节功能障碍和负性情绪加工偏向，这一机制构成焦虑、抑郁等精神障碍高共病率的神经基础[23]。一项神经影像学研究指出，在健康成年人中，焦虑和抑郁症状的共变与大脑默认模式网络内左侧顶下小叶的功能连接增强有关，这种连接异常介导情绪症状对睡眠质量的影响，为情绪障碍与睡眠问题高共病提供直接的神经网络证据[24]。同时，睡眠障碍通过损害记忆巩固过程，直接参与认知功能下降的病理进程[25]。在阿尔茨海默病的发生和发展中，睡眠障碍通过抑制类淋巴系统的清除功能，显著促进β-淀粉样蛋白和tau蛋白的异常聚集，从而加速疾病进程[26]。代谢方面，睡眠障碍独立增高代谢综合征风险，具体表现为加重胰岛素抵抗、促进肥胖和高血压的发生[27]。免疫机制上，睡眠剥夺可通过激活NF-κB信号通路，促使促炎性细胞因子如白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α的过量产生，这种慢性炎症状态不仅加剧胰岛素抵抗，还与多种免疫性疾病的发病密切相关[28]。此外，睡眠障碍还可通过调节炎症水平、扰乱内分泌节律等途径，参与疼痛敏感化及内分泌紊乱的形成[29-30]。综上所述，睡眠障碍通过神经清除功能障碍、炎症激活、代谢紊乱及神经环路失衡等多重途径，构成其与全身性疾病的关联基础，凸显睡眠管理在临床疾病防治中的重要价值。

5 多模态干预策略重塑大脑稳态平衡

基于前述睡眠障碍的多层次病理机制，其临床干预策略已从单纯的神经化学调控，逐步发展为整合神经环路功能重塑、行为认知调整与生理节律调节的多模态综合治疗体系。在药物治疗方面，传统γ-氨基丁酸受体激动剂通过非选择性增强抑制性神经传递以诱导睡眠，但长期使用可能改变睡眠结构并产生耐受与依赖风险[31]。相比之下，新型食欲素受体拮抗剂通过特异性阻断下丘脑分泌素信号通路，降低觉醒驱动，更符合生理性睡眠启动机制[32]。褪黑素受体激动剂可调节昼夜节律系统，有效改善入睡困难，尤其适用于节律紊乱型失眠[33]。神经调控技术为药物干预提供重要补充。非侵入性手段如经颅交流电刺激与经颅直流电刺激，可通过调节皮质兴奋性改善睡眠结构与日间功能。研究显示，针对前额叶的特定频率伽马波段经颅交流电流刺激，已成为改善阿尔茨海默病轻度认知障碍患者睡眠质量与记忆巩固的潜在干预策略[34]。认知行为疗法作为非药物干预疗法，借助睡眠限制、刺激控制及认知重构等技术，系统性重置失调的睡眠稳态，可显著提升睡眠质量[35]。时序疗法、生活方式调整，以及闭环听觉刺激、神经反馈、肠道菌群干预等新兴策略，共同构建个体化睡眠管理的综合方案。未来研究应致力于整合多学科证据，进一步优化不同干预模式的协同效应与长期安全性，以推动睡眠医学向精准化与系统化方向发展。

此外，针刺作为传统医学的重要干预手段，近年来在睡眠障碍治疗中展现显著的调节作用，为完善睡眠障碍的综合干预体系提供新思路。神经影像学研究显示，针刺可通过调节默认模式网络的功能连接，从而恢复睡眠-觉醒平衡[36]。在失眠患者中，默认模式网络功能连接异常表现为后扣带回与前额叶、海马等区域连接减弱，针刺能显著逆转这些异常，尤其通过百会、神门等穴位刺激可提升默认模式网络内及与突显网络的整合[7]。在分子层面，针刺的调节作用主要体现在对神经递质与神经内分泌系统的双向调控上。实验研究显示，针刺能增强γ-氨基丁酸能系统的功能，提高下丘脑γ-氨基丁酸及其受体水平，并有效降低血清皮质醇水平，抑制过度活跃的下丘脑-垂体-肾上腺轴，从而缓解与应激相关的过度觉醒状态[37-38]。临床效果评价进一步支持针刺的应用价值。针刺治疗不仅能优化睡眠结构，表现为延长慢波睡眠时间、降低浅睡眠比例，还能显著提升睡眠效率。患者主观报告的过度觉醒水平明显下降，这种改善与血清γ-氨基丁酸水平升高显著相关[39-41]。综上所述，针刺通过调节脑网络功能、平衡神经递质及优化睡眠结构等多重机制，在改善睡眠障碍方面发挥积极作用。

6 未来研究方向与发展趋势

本文系统阐述睡眠障碍作为大脑稳态失衡疾病的核心病理机制，涉及睡眠-觉醒环路紊乱、全脑功能网络失调到代谢清除功能障碍等多个层面。现有证据表明，睡眠障碍的本质是大脑功能网络的协同与平衡被破坏。基于此认识，未来研究应以恢复脑网络平衡为目标的精准干预。重点方向包括4个方面：①深入探索睡眠障碍患者大脑半球间信息协同与功能整合的神经机制；②探索针对关键脑网络功能失衡的靶向调控技术，如基于实时功能性近红外光谱技术的神经反馈系统，实现对异常网络活动的精确调节；③推进神经调控技术的个体化应用，通过整合多模态数据构建患者特异的脑网络失衡图谱，为精准定位治疗靶点和优化干预参数提供依据；④验证脑网络功能连接特征作为睡眠障碍效果评估和预后预测生物标志物的临床价值。通过建立以“网络平衡重塑”为核心的研究范式，睡眠医学有望实现从症状缓解到脑网络功能重建的治疗转变。这一转变不仅开拓睡眠障碍治疗的新路径，而且为深入理解大脑稳态调控机制提供新的理论视角。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。

[1] ZHAO W，VAN SOMEREN E J W，XU Z，et al. Identifying the insomnia-related psychological issues associated with hyperarousal：a network perspective [J]. Int J Psychophysiol，2024，195：112276.

[2] PENG W，WU Z，SONG K，et al. Regulation of sleep homeostasis mediator adenosine by basal forebrain glutamatergic neurons [J]. Science，2020，369（6508）：eabb0556.

[3] KIM J H，AFRIDI R，JANG I S，et al. Regulation of sleep by astrocytes in the hypothalamic ventrolateral preoptic nucleus [J]. Neural Regen Res，2024，20（4）：1098-1100.

[4] DAUVILLIERS Y，PLAZZI G，MIGNOT E，et al. Oveporexton，an oral orexin receptor 2-selective agonist，in narcolepsy type 1 [J]. N Engl J Med，2025，392（19）：1905-1916.

[5] VAN DER ZWET L C A ，MICHEL S，DEBOER T. Glucocorticoid signalling coordinating circadian rhythms between the glymphatic system and sleep contributes to brain health [J]. Explor Endocr Metab Dis，2025，2：101437.

[6] SCHÜTZ L，SIXEL-DÖRING F，HERMANN W. Management of sleep disturbances in Parkinson’s disease [J]. J Parkinsons Dis，2022，12（7）：2029-2058.

[7] XIA G，HU Y，CHAI F，et al. Abnormalities of the default mode network functional connectivity in patients with insomnia disorder [J]. Contrast Media Mol Imaging，2022，2022：9197858.

[8] CHEN L T，FAN X L，LI H J，et al. Disrupted small-world brain functional network topology in male patients with severe obstructive sleep apnea revealed by resting-state fMRI [J]. Neuropsychiatr Dis Treat，2017，13：1471-1482.

[9] CARPI M，LIGUORI C. Sleep EEG in chronic insomnia disorder [J]. Clin Neurophysiol，2025，176：2110774.

[10] IAVARONE E，SIMKO J，SHI Y，et al. Thalamic control of sensory processing and spindles in a biophysical somatosensory thalamoreticular circuit model of wakefulness and sleep [J]. Cell Rep，2023，42（3）：112200.

[11] ZHOU Q，YU C，LIU Z，et al. Cortical activation and functional connectivity in patients with chronic insomnia based on working memory tasks：a multi-channel nearinfrared spectroscopy study [J]. BMC Psychiatry，2025，25：788.

[12] WU P，WANG C，WEI M，et al. Prefrontal cortex functional connectivity changes during verbal fluency test in adults with short-term insomnia disorder：a functional near-infrared spectroscopy study [J]. Front Neurosci，2023，17：1277690.

[13] MUKLI P，CSIPO T，LIPECZ A，et al. Sleep deprivation alters task-related changes in functional connectivity of the frontal cortex：a near-infrared spectroscopy study [J]. Brain Behav，2021，11（8）：e02135.

[14] GONG H，SUN H，MA Y，et al. Prefrontal brain function in patients with chronic insomnia disorder：a pilot functional near-infrared spectroscopy study [J]. Front Neurol，2022，13：985988.

[15] KAY D B，DURACCIO K M，MICHELS L，et al. Revolutionizing sleep science：a narrative review of the historical origins and current applications of sleep neuroimaging [J]. Nat Sci Sleep，2025，17：1079-1099.

[16] GE G R，SONG W，GIANNETTO M J，et al. Mouse brain elastography changes with sleep/wake cycles，aging，and Alzheimer’s disease [J]. Neuroimage，2024，295：120662.

[17] GAO Y，LIU K，ZHU J. Glymphatic system：an emerging therapeutic approach for neurological disorders [J]. Front Mol Neurosci，2023，16：1138769.

[18] KEIL S，PEDERSEN T，VERED R，et al. 0291 increased Aβ deposition following chronic sleep disruption correlates with altered gliosis and AQP4 in 5xFAD mice [J].Sleep，2025，48（Supplement 1）：A127.

[19] SIMON M，WANG M X，ISMAIL O，et al. Loss of perivascular aquaporin-4 localization impairs glymphatic exchange and promotes amyloid β plaque formation in mice [J]. Alzheimers Res Ther，2022，14：59.

[20] LIAN X，LIU Z，GAN Z，et al. Targeting the glymphatic system to promote α-synuclein clearance：a novel therapeutic strategy for Parkinson’s disease [J]. Neural Regen Res，2025，21（1）：233-247.

[21] CHEN S，WANG H，ZHANG L，et al. Glymphatic system：a self-purification circulation in brain [J]. Front Cell Neurosci，2025，19：1528995.

[22] CAI X，CHEN Z，HE C，et al. Diffusion along perivascular spaces provides evidence interlinking compromised glymphatic function with aging in Parkinson’s disease [J].CNS Neurosci Ther，2022，29（1）：111-121.

[23] CHAI Y，GEHRMAN P，YU M，et al. Enhanced amygdalecingulate connectivity associates with better mood in both healthy and depressive individuals after sleep deprivation [J]. Proc Natl Acad Sci U S A，2023，120（26）：e2214505120.

[24] LAI M，GAO Y，LU L，et al. Functional connectivity of the left inferior parietal lobule mediates the impact of anxiety and depression symptoms on sleep quality in healthy adults [J]. Cereb Cortex，2023，33（17）：9908-9916.

[25] YEH T S，HUANG Y C，HO S C，et al. Combined effect of cognitive dysfunction and sleep disturbance on mortality risk：NHANES 2011—2014 [J]. Ann Gen Psychiatry，2025，24：52.

[26] DAGUM P，ELBERT D L，GIOVANGRANDI L，et al.The glymphatic system clears amyloid beta and tau from brain to plasma in humans [J]. Nat Commun，2026，17（1）：715.

[27] HU J，ZHU X，YUAN D，et al. Association of sleep duration and sleep quality with the risk of metabolic syndrome in adults：a systematic review and meta-analysis [J]. Endokrynologia Polska，2022，73（6）：968-987.

[28] CHENG H，YANG W，XU H，et al. Microbiota metabolites affect sleep as drivers of brain-gut communication （review） [J]. Int J Mol Med，2025，56（3）：130.

[29] THOMPSON K I，CHAU M，LORENZETTI M S，et al.Acute sleep deprivation disrupts emotion，cognition，inflammation，and cortisol in young healthy adults [J]. Front Behav Neurosci，2022，16：945661.

[30] REDDY O C，VAN DER WERF Y D. The sleeping brain：harnessing the power of the glymphatic system through lifestyle choices [J]. Brain Sci，2020，10（11）：868.

[31] WANG W，FU W，ZHU H，et al. Progress in GABAA receptor agonists for insomnia disorder [J]. Front Pharmacol，2024，15：1432726.

[32] WU X，XUE T，CHEN Z，et al. Orexin receptor antagonists and insomnia [J]. Curr Psychiatry Rep，2022，24（10）：509-521.

[33] MARUPURU S，ARKU D，CAMPBELL A M，et al. Use of melatonin and/on ramelteon for the treatment of insomnia in older adults：a systematic review and meta-analysis [J].J Clin Med，2022，11（17）：5138.

[34] LU H，LI J，YANG N S，et al. Using gamma-band transcranial alternating current stimulation （tACS） to improve sleep quality and cognition in patients with mild neurocognitive disorders due to Alzheimer’s disease：a study protocol for a randomized controlled trial [J]. PLoS One，2023，18（8）：e0289591.

[35] 张宇，高燕鲁. 失眠障碍的认知行为疗法研究进展[J].神经疾病与精神卫生，2024，24（4）：277-281.

[36] 李沐风，刘成勇，万青云，等. 基于默认模式网络探讨针刺治疗失眠症过度觉醒机制的研究进展[J]. 磁共振成像，2024，15（9）：130-134，145.

[37] 李仲文，诸毅晖，宋孝军，等. 针刺通过调节睡眠结构改善失眠的神经递质机制研究进展[J]. 针刺研究，2023，48（6）：618-624.

[38] BAE R，KIM H K，LU B，et al. Role of hypothalamus in acupuncture’s effects [J]. Brain Sci，2025，15（1）：72.

[39] WANG C，XU W L，LI G W，et al. Impact of acupuncture on sleep and comorbid symptoms for chronic insomnia：a randomized clinical trial [J]. Nat Sci Sleep，2021，13：1807-1822.

[40] 郑铮铮，吴灵敏，余运影. 针灸治疗失眠症的机制及其对睡眠质量的影响[J]. 中国医药指南，2024，22（19）：155-158.

[41] FANG Q Q，WANG X Q，LIU C Y，et al. The efficacy of acupuncture on the sleep structure of patients with insomnia：a systematic review and meta-analysis [J]. Anat Rec（Hoboken），2021，304（11）：2412-2425.

【作者机构】	中国人民解放军总医院第三医学中心康复医学科
【分类号】	R338.63
【基金】

大脑稳态失衡视角下的睡眠障碍研究进展

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