睡眠分期

本章節整理自陽明交通大學睡眠研究中心楊靜修教授「自律神經系統在正常睡眠與睡眠相關疾患中的可能角色」講座筆記。

睡眠並非單一均質的狀態，而是由多個不同階段循環組成的動態過程。根據美國睡眠醫學會（AASM）的標準分類，睡眠分為**非快速動眼期（NREM）與快速動眼期（REM）**兩大類，NREM 又細分為 N1、N2、N3 三個階段。每個階段都有獨特的腦電圖（EEG）特徵、生理表現與功能意義。

腦電圖基礎波形

在理解睡眠分期之前，需先認識幾種基本的 EEG 波形：

波形名稱	頻率範圍	振幅特徵	主要出現時機
Beta（β）波	13–30 Hz	低振幅	清醒、專注、警覺狀態
Alpha（α）波	8–13 Hz	中等振幅	清醒但放鬆、閉眼靜息
Theta（θ）波	4–7 Hz	中等振幅	淺睡期（N1、N2）
Delta（δ）波	0.5–4 Hz	高振幅（≥ 75 μV）	深層睡眠（N3）

隨著睡眠加深，EEG 頻率逐漸降低、振幅逐漸增大，反映大腦皮質神經元從去同步化（desynchronized）的活躍狀態，轉變為同步化（synchronized）的緩慢節律。

NREM 睡眠

N1 期——入睡過渡期

N1 是清醒與睡眠之間的過渡階段，通常僅持續 1–7 分鐘。

• EEG 特徵：Alpha 波逐漸消失，被低振幅、混合頻率的 Theta 波取代。
• 生理變化：
  • 肌肉張力開始輕度下降。
  • 眼球出現緩慢滾動運動（slow eye movements, SEMs）。
  • 心率與呼吸頻率略為降低。
• 主觀感受：介於清醒與睡眠之間的朦朧狀態，容易被輕微刺激喚醒。被喚醒時，個體常否認自己已入睡。
• 臨床意義：N1 比例過高可能提示睡眠品質不佳或睡眠片段化。

N2 期——穩定淺睡期

N2 是整夜睡眠中佔比最大的階段，約佔總睡眠時間的 45–55%。

• EEG 特徵：以 Theta 波為背景，出現兩種標誌性波形：
  • 睡眠紡錘波（Sleep Spindles）：頻率 12–14 Hz，持續 0.5–2 秒的爆發性波形。由視丘（thalamus）的網狀核產生，被認為與感覺閘控（sensory gating）和記憶鞏固有關。
  • K 複合波（K-complexes）：先出現一個尖銳的負向偏轉，隨後跟著一個正向偏轉的高振幅波形，持續約 0.5 秒以上。可自發出現或由外界刺激誘發，被認為是大腦對外界干擾的保護反應。
• 生理變化：
  • 心率與血壓進一步下降。
  • 體溫持續降低。
  • 肌肉張力低於清醒狀態。
• 功能意義：紡錘波密度與記憶鞏固能力呈正相關，且隨年齡增長而減少。

N3 期——深層睡眠（慢波睡眠）

N3 是睡眠中最深沉的階段，也稱為慢波睡眠（Slow Wave Sleep, SWS）。

• EEG 特徵：Delta 波（0.5–4 Hz，振幅 ≥ 75 μV）佔該時期 EEG 的 20% 以上。波形呈現高振幅、低頻率的同步化型態。
• 生理變化：
  • 心率、血壓、呼吸頻率降至全天最低。
  • 副交感神經活性達到高峰。
  • 生長激素（Growth Hormone）在此階段大量分泌，尤其在入睡後的第一個 N3 週期。
  • 覺醒閾值（arousal threshold）最高，極難被喚醒。
• 功能意義：
  • 膠淋巴系統在此階段運作最為活躍，清除腦部代謝廢物。
  • 與陳述性記憶（declarative memory）的鞏固密切相關。
  • 組織修復與免疫功能增強。
• 臨床意義：N3 減少與認知退化、免疫功能下降有關。深層睡眠的缺乏是老化過程中最顯著的睡眠變化之一。

REM 睡眠

REM（Rapid Eye Movement）睡眠是睡眠中最獨特的階段，又被稱為矛盾睡眠（Paradoxical Sleep），因為此時的腦波活動與清醒狀態極為相似，身體卻處於近乎完全麻痺的狀態。

• EEG 特徵：低振幅、混合頻率的去同步化波形，類似清醒狀態或 N1 期，並出現特徵性的鋸齒波（sawtooth waves）。
• 眼球運動：出現快速的、雙側共軛的眼球運動（rapid eye movements），這是 REM 的命名由來。
• 肌肉失張（Muscle Atonia）：
  • 除了呼吸相關的橫膈肌與眼外肌之外，全身骨骼肌張力幾乎完全消失。
  • 這是由腦幹的橋腦（pons）發出抑制訊號，透過脊髓的甘胺酸能（glycinergic）與 GABA 能中間神經元抑制運動神經元所致。
  • 肌肉失張的生物學意義在於防止個體在夢中「演出」夢境動作，保護自身安全。
• 自律神經變化：
  • 心率、血壓、呼吸出現不規則波動。
  • 交感神經活性間歇性升高。
  • 體溫調控功能暫時減弱。
• 功能意義：
  • 與程序性記憶（procedural memory）和情緒記憶的處理有關。
  • 大部分生動的夢境發生在此階段。
  • 對情緒調節與心理健康至關重要。

年齡相關的睡眠分期變化

睡眠結構隨年齡呈現顯著的變化：

睡眠特徵	年輕成人（20–30 歲）	老年人（65 歲以上）
總睡眠時間	7–8.5 小時	6–7 小時
N1 比例	約 5%	約 10–15%
N2 比例	約 50%	約 55–60%
N3 比例	約 15–20%	約 5–10%（甚至更低）
REM 比例	約 20–25%	約 15–20%
睡眠潛伏期	較短（10–20 分鐘）	較長（可能 > 30 分鐘）
夜間覺醒次數	少（0–2 次）	多（3–5 次以上）
睡眠效率	> 90%	通常 < 80%

最顯著的年齡相關變化是 N3（深層睡眠）的大幅減少。從青年到中年，N3 可減少約 60–70%；至老年可能幾乎消失。這與老年人主訴「睡不沉」、「一點聲音就醒」的經驗高度吻合。

同時，睡眠片段化（sleep fragmentation）增加，夜間覺醒次數與時間增多，睡眠連續性下降，也是老年人睡眠品質下降的重要原因。

小結

了解睡眠分期是掌握睡眠醫學的基礎。每個睡眠階段都有其特定的 EEG 波形特徵與獨特的生理功能，從 N1 的過渡、N2 的感覺閘控與記憶處理、N3 的深層修復與廢物清除，到 REM 的情緒調節與夢境生成。睡眠分期的量化分析是臨床多頻道睡眠檢查（PSG）報告解讀的核心內容，將在後續章節進一步說明。