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睡眠是生命的重要组成,可分为快速眼动(REM)和非快速眼动(NREM)两种睡眠状态。研究表明,睡眠不足会干扰人的情感及意识水平,而NREM和REM表征了大脑不同的意识水平,但迄今由意识相关脑区构成的网络在睡眠状态切换过程的快速动态变化仍不清楚。默认模式网络(DMN)的功能连接性被认为与意识水平密切相关。因此睡眠剥夺下大鼠默认模式网络的动态连接转换研究可以为深入理解睡眠机理提供新的见解。本文以大鼠DMN为研究对象,采用多层网络分析方法,对正常睡眠以及不同睡眠剥夺后,该网络在睡眠状态转换中的动态变化开展了系统的研究。取得了如下成果:1、正常睡眠下,状态转换前以前部脑区、海马、颞叶、后部脑区四个模块组成的基态模式为主,转换后则以前部脑区、颞叶、海马和后部脑区三个模块组成的模式为主。在睡眠状态转换过程中,依赖于REM状态的功能模块一一海马和后部脑区、颞叶和前部脑区功能连接的重建以及海马和颞叶功能连接的加强都代表了高水平的功能整合,从而使大脑进入高意识水平的活动。2、全睡眠剥夺主要影响了转换前状态依赖的DMN脑区活动。它使得转换前与情绪和复杂行为调控相关的眶额叶和其他脑区的信息交互减少,从而对大鼠的情绪和行为反应产生消极的影响。同时,全睡眠剥夺还使转换前海马和后部脑区的信息交互更频繁,导致转换前意识水平较正常睡眠提升。全睡眠剥夺对转换后的影响体现在内侧前额叶皮层的功能连接减弱,意味着其削弱了大脑信息处理的能力。3、REM睡眠剥夺主要影响了转换后DMN核心区域的活动。它使得转换后的DMN活动有从后往前迁移的趋势,前部脑区更易受到网络噪声的扰动从而改变其原本稳固的模块,提示认知功能可能受到损伤。REM睡眠剥夺对睡眠状态转换前的影响体现在依赖于NREM状态的功能模式出现率降低,表明REM与NREM睡眠存在相互作用机制,且REM的睡眠压力会抑制NREM时相的活动。综上,本文利用多层网络分析方法从DMN脑区层次、功能模块层次以及功能模式层次描述了睡眠剥夺对睡眠状态转换过程中DMN连接动态变化的影响。我们的结果揭示了海马和颞叶的动态活动促进了意识水平的提升,全睡眠和REM睡眠剥夺对DMN连接造成的主要异常变化分别体现在睡眠状态转换前和转换后。该研究为睡眠机制研究提供了新的思路和方向,具有重要科学意义和医学应用价值。