脑干网状激活系统

1. 定义

脑干网状激活系统（reticular activating system, RAS）是指位于脑干网状结构中，与觉醒、注意、意识水平调节密切相关的一组神经网络。它通过广泛投射到大脑皮层、丘脑、边缘系统等部位，对大脑的兴奋状态、觉醒维持和注意选择起关键作用。

2. 解剖结构与组成

脑干网状激活系统主要位于脑干的中脑、脑桥和延髓的中央部分，属于网状结构（reticular formation, RF）的一部分。

其激活功能主要通过以下三个通路实现：

（1）上行激活通路（Ascending Reticular Activating System, ARAS）：从脑干网状结构发起，投射到丘脑内侧核群，再广泛投射到大脑皮层，是调节意识与觉醒的核心。

（2）单胺能调节系统：包括多巴胺能系统（中脑黑质）、去甲肾上腺素能系统（蓝斑核 locus coeruleus）、5-羟色胺能系统（中缝核 raphe nuclei）等，这些神经递质调节ARAS的活性。

（3）胆碱能系统：如中脑的桥臂核（pedunculopontine nucleus）及外侧背盖核等，可激活皮层EEG，参与快速眼动睡眠调控。

3. 功能

（1）维持意识状态：ARAS是维持清醒意识状态所必需的系统。若该系统受到严重损伤，可导致意识丧失或昏迷。

（2）觉醒与警觉性：通过上行通路对皮层进行激活，参与觉醒周期（wake–sleep cycle）和注意水平调节。

（3）选择性注意：过滤输入信息，使大脑选择性地注意特定刺激。

（4）调节自主功能：某些下行通路参与呼吸、循环调节，与延髓的生命中枢协调。

4. 实验与临床证据

Moruzzi 与 Magoun 实验（1949）：首次发现刺激猫脑干网状结构可引起皮层EEG从同步状态转为低电压快速波，动物由睡眠转为觉醒状态，首次提出ARAS概念。

脑干损伤与昏迷：临床上，脑干特别是ARAS区域受损（如出血、肿瘤、缺血）可引起意识障碍，如昏迷或植物状态。

药物作用：咖啡因等中枢兴奋药通过增强ARAS活性，提高警觉性和注意力；而镇静药物（如苯二氮卓类）可抑制其功能，诱导睡眠。

5. 与丘脑、大脑皮层的关系

脑干网状激活系统本身不直接产生意识内容，而是通过激活丘脑和大脑皮层，使这些结构能处理外界信息，形成完整的感知和意识体验。因此，ARAS相当于“打开发电机的开关”，而皮层是“意识发生的场所”。

6. 与睡眠-觉醒节律的关系

RAS在觉醒状态活跃，非快速眼动睡眠（NREM）期活动降低，快速眼动睡眠（REM）期则胆碱能系统兴奋、单胺能系统沉默。睡眠周期由RAS与下丘脑、视交叉上核（SCN）共同调控。

7. 小结与拓展

项目内容

中文名称脑干网状激活系统

英文名称Reticular Activating System (RAS)

所在部位中脑、脑桥、延髓的网状结构

功能维持意识、调节觉醒、注意与警觉性

临床相关损伤可致昏迷；多药物作用靶点

实验依据Moruzzi 与 Magoun 的猫脑干刺激实验（1949）

参考文献：

¹ Moruzzi G, Magoun HW. Brain stem reticular formation and activation of the EEG. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1949, 1(1):455–473.

² Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM et al. Principles of Neural Science. 5th ed. McGraw-Hill, 2013.

³ 许崇任主编.《动物生理学》第3版. 高等教育出版社, 2009.

⁴ Steriade M. The corticothalamic system in sleep. Front Biosci. 2003, 8:d878–899.