神经解剖关联
前庭系统通过感受头部的旋转、水平及垂直运动刺激，经过与其他感觉信息（如视觉信息、其它本体觉信息）的整合、加工等处理后，再经多条神经通路把这些信息传送到高级中枢，经一定的神经通路传送到运动神经核，从而控制注视稳定性，调节姿势和运动。根据的研究表明，前庭系统的高级中枢包括许多皮质下和皮质结构，包括岛叶，顶叶岛盖，颞顶交界，躯体感觉皮质，额叶眼动区，海马，扣带皮质和顶内沟，与睡眠的神经中枢存在一定的相关性。睡眠-觉醒周期是存在于生物体的一种最典型的生物节律。目前认为睡眠依赖于背外侧视前区（ventrolateral preopticnucleus，VLPO）的γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）能神经元，觉醒依赖于脑干网状结构的谷氨酸能系统、基底前脑（basalfore brain，BF）和脑干的胆碱能系统、脑干的去甲肾上腺素（noradrenaline，NA）能系统、5-羟色胺（5-hydroxy tryptamine，5-HT）能系统和多巴胺（dopamine，DA）能系统以及下丘脑的组胺（histamine，HA）能系统和食欲素系统。目前的研究认为，视网膜感受到光刺激后通过视网膜下丘脑通路将这些信息传输给SCN，再经复杂神经通路上的神经节向松果体发出信号来抑制褪黑素（melatonin，MT）的分泌，从而抑制睡眠，增加觉醒状态。觉醒的启动：光线存在时，光线投射于视网膜节细胞，经由直接通路（视网下丘脑束）、间接通路（视网膜膝状体束），作用于视上核自主振荡细胞，产生觉醒信号，对室旁核、颈部交感神经节发出的交感神经纤维产生抑制信号，抑制松果体活跃，抑制其分泌褪黑激素，其对视上核的褪黑激素MT1受体地作用减少，产生的觉醒信号增加，觉醒启动。中缝背核（dorsal raphe nucleus，DNR）、结节乳头核（tuberomammillary nucleus，TMN）、蓝斑核（locus coeruleus，LC）与视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）经复杂的通路相互作用，从而维持觉醒。
前庭系统与睡眠的相关性
根据动物实验，啮齿类动物的前庭神经核通过外侧膝状体与下丘脑视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）相连。SCN是起搏神经元生物节律性（细胞分裂、新陈代谢、激素分泌、行为）的基础，起搏神经元受不同的同步输入（尤其是光），调节社会生理活动。前庭感觉器官，尤其是耳石受体，在人体生物节律中也起着同步作用。
食欲素神经元是分布于下丘脑穹隆周围、下丘脑后核和下丘脑外侧区的一小群神经元，它们向大脑皮质、基底前脑、外侧被盖背侧核/脚间脑盖顶核（laterodorsal tegmentalnuclei/pedunculopontine tegmental nuclei，LDT/PPT）和蓝斑核（locus coeruleus，LC）投射，是睡眠调节的一部分该领域。这些食欲素神经元巩固这些细胞核的活动，维持皮质觉醒，并在转变为睡眠期间受到背外侧视前区GABA能神经元的抑制它们的功能障碍导致睡眠-觉醒平衡的不稳定，导致发作性睡病或猝倒综合征。
在大鼠实验中已经报道了从食欲素神经元到前庭神经核（VN）的神经解剖学联系。该研究称，在接受内侧VN投射的64个脑区中，78%也接受了食欲素神经元的投射。同样，在包含投射到内侧VN的细胞的40个脑区中，78%也接受来自食欲素神经元的投射。此外，Cavdar等报道了从内侧VN到由食欲素神经元组成的下丘脑后核的投射。Ciriello等证明，食欲素A神经元向大鼠的内侧和外侧VN以及深小脑核投射。并提出了食欲素神经元通过前庭脊髓网络在白天进行姿势控制的假设，最近的研究支持了这一观点。大多数双侧前庭损伤的动物模型中报道了运动过度活跃。Pan等研究提示动物双侧前庭损伤后诱导运动过度活跃与经标记的食欲素A神经元增加相关。通过注射A型食欲素受体拮抗剂能够降低这种运动过度活跃，对照组大鼠的运动活性也以类似方式降低，这种作用的非特异性。食欲素缺乏会诱导猝倒，即运动张力的短暂缺乏，而食欲素被重新移植以刺激小脑核并使外侧VN神经元去极化，已经提出VN是涉及食欲素神经元调节的猝倒病理生理学的一部分。
前庭系统与睡眠剥夺 少数研究集中于睡眠不足对前庭功能的影响睡眠剥夺诱导脑桥水平的改变，前庭诱发的肌源性电位（oVEMP）的不对称性增加，前庭眼反射（VOR）增加。据报道，在上中脑水平，视觉空间感知和其他类型感官知觉的干扰在动态条件下会增加，导致空间定向等空间数据存储的减少。Gomez等还报道，24h睡眠剥夺后出现注意力下降相关的姿势不稳。大量动物实验已经证实，睡眠剥夺后，食欲素表达增加，并且证实睡眠调节依赖于食欲素神经元。而食欲素神经元又与前庭系统密切相关，再次证明了前庭系统与睡眠的相关性。
前庭系统与阻塞性睡眠呼吸暂停综合征 2015年国内的一项纳入77例阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）患者冷热水试验特征分析结果显示，虽尚未出现眩晕症状，但OSAS患者因长期间断缺氧已经导致半规管功能减退。2014年的一项研究纳入50例OSAS患者（25例中度，25例重度），患者有重度OSAS患者更易出现前庭功能障碍，并且头晕症状影响生活质量。2016年，Gomez等纳入75例头晕患者（44例OSAS患者），持续正压通气（CPAP）可以改善OSAS组的头晕症状与睡眠状况，但与非OSAS组无明显差异。这可能是因为OSAS起源于口咽功能变化，导致睡眠期间颏舌肌张力降低，在吸气过程中诱发上呼吸道重复性阻塞，伴有严重的低氧血症重复发作和睡眠中断。在OSAS的情况下，据报导存在与低氧有关的外周前庭不对称，由中央前庭网络补偿，可出现前庭热试验异常，以及扫视和视跟踪运动潜伏期异常。2017年台湾的一项纳入5025名OSAS患者的回顾性分析，与没有睡眠呼吸暂停的患者相比，睡眠呼吸暂停患者的眩晕累积发生率显着更高，睡眠呼吸暂停与眩晕发生率显着相关睡眠呼吸暂停被证明是眩晕的独立危险因素。OSAS可能改变食欲素神经元的活动，反过来可以调节VN活动，然后影响在清醒状态期间出现的姿势不稳定性。
“失重力”与睡眠障碍 太空任务期间的微重力环境可以作为一个选择性地以耳石系统为中心的前庭剥夺模型，可能支持关于睡眠障碍的假设。首先，瞬时去除重力会导致前庭内信息的不匹配，已知会引起空间疾病或空间适应综合征。在微重力暴露期间，前庭信息的外周和中心重新校准，包括脑桥的节律性放电，补偿缺失的耳石信号，以便重新调整前庭系统的重力变化。值得注意的是，宇航员报道睡眠障碍，主要是与模拟微重力的陆地环境（例如，卧床休息）相比，微重力下的睡眠时间减少。最近，讨论了地球引力和睡眠调节之间的可能联系。在这里，可以假设缺乏前庭信息输入对空间中的食欲素神经元的影响可能改变睡眠-觉醒周期的转变，然后减少睡眠时间。微重力的影响类似于慢性睡眠剥夺，有研究报道，睡眠剥夺会损害认知功能，改善空间睡眠仍然是一个至关重要的挑战。据报道，宇航员在入睡时遇到了困难，由于重力影响，他们对相对于直立状态的平卧姿势变化缺乏感知。据报道，在执行太空任务期间，体力活动减少也是睡眠紊乱的一个因素。这个观察再次强调了一个假设，白天记录重力相关活动以及其他运动活动的前庭系统，可以解释为什么强制性的每天2h肌肉锻炼能够改善睡眠紊乱。超重力环境下的睡眠监测从未在人类中被报道过，可以利用动物实验来进行研究，作为研究关于前庭系统在睡眠觉醒状态控制中的作用的额外数据。通过宇航员获取的数据是难以解释的，因为太空生命对人体生理机能的影响还没有得到充分认识，因此很难将在这些情况下获得的信息归类到地球上经过严格模拟条件获取的实验数据。
小 结
本文总结了近年来开展的大样本数据证明睡眠障碍及头晕之间的存在相关性，并且根据动物实验，从解剖学角度阐述了前庭系统及睡眠通路存在的联系，食欲素神经元在其中起到关键性作用，但相互影响的机制尚不完全明确。通过临床试验评述OSAS及睡眠剥夺对前庭功能的影响，及失重力条件下，模拟的前庭功能剥夺的条件下产生的睡眠障碍，进一步证实，前庭系统与睡眠调节的关系。要获得明确因果关系，需要研究调查睡眠障碍是否能从各种前庭功能障碍恢复后得到逆转，以及睡眠障碍治疗后前庭功能是否恢复来进一步证实。目前还有报道称前庭功能障碍及睡眠障碍与认知功能损伤相关，目前针对这方面的研究仍有欠缺，希望综合动物实验及临床试验等，进一步明确其机制，对睡眠障碍及前庭功能障碍等引起的高级智能损进行系统防治。
来源：脑与神经疾病杂志，2019年第27卷第12期
本文转自眩晕论坛。
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