一、呼吸系统变化

呼吸调节主要通过呼吸中枢、肺牵张反射、呼吸肌本体感受性反射、高级神经中枢的反射性来实现，同时也受体液性呼吸调节（CO₂、O₂、H⁺等）。而呼吸的节律通常受运动、自主神经活动、昼夜节律的调节。在NREM睡眠中呼吸频率往往降低，并同心率的减慢保持一致。但在REM睡眠中，呼吸频率则呈现非规律性的增加。在整个睡眠期呼吸常变慢、变浅，但均匀而有节律。肺通气量可减少25%左右，血氧饱和度降低，血中PCO₂升高。人在清醒时，呼吸中枢对CO₂十分敏感，而在睡眠时却可以耐受相当高的血液CO₂浓度。

人在正常睡眠时，闭上眼睛，首先需要调节呼吸，通过呼吸的调节而诱导睡眠。不同的研究报道指出：40%~80%的正常人在睡眠开始时都存在周期性呼吸，周期性呼吸发生的频率随年龄的升高而增加。周期性呼吸的形式与陈-施呼吸和比-奥呼吸相似。周期性呼吸的持续时间为10~20分钟，亦可长达60分钟。单个周期性呼吸的持续时间为60~90分钟，呼吸暂停的持续时间为10~40秒或者更长。个别健康的青年人中，睡眠开始时不一定表现为周期性呼吸。

睡眠时，呼吸运动减弱，肺内气体交换相应减少，导致血内CO₂浓度增高，但是呼吸中枢对CO₂敏感性降低。在不同睡眠时相，呼吸也有一些变化：在慢波睡眠时，呼吸较为平缓，通气量下降；而快波睡眠与慢波睡眠相比，呼吸频率增快，通气、肺活量、平均吸气流量均下降，呼吸变得不规则。呼吸的不规则大多在睡眠刚开始时发生，这种暂时的不稳定常继发于过度通气。不稳定程度增加可以导致呼吸暂停的次数增加，引起睡眠障碍。

睡眠期间，呼吸系统本身的病变可加重缺氧，产生CO₂麻醉现象，进而导致大脑功能的紊乱，出现兴奋、失眠，甚至嗜睡。吸氧可以改善睡眠中所出现的呼吸异常。

在稳定的NREM睡眠中，呼吸幅度和频率都十分规则，其呼吸变化指数在所有睡眠周期中最低。

通气量：稳定的慢波睡眠时每分通气量降为0.4~1.5L/min。与觉醒状态相比，N2期睡眠时每分通气量下降了13%；N3~N4期睡眠时，每分通气量下降了15%。通气量在睡眠N1~N4期逐渐降低，在NREM睡眠中呼吸频率往往也降低，并同心率的减慢保持一致。这种降低可能并不完全是呼吸的觉醒性刺激抑制的结果，与深睡眠时代谢率的持续降低也有关。在REM睡眠中，呼吸频率则呈现非规律性的增加。在整个睡眠期呼吸常变慢、变浅，但均匀而有节律。肺通气量可减少25%左右，血氧饱和度降低，血中PCO₂增高。

潮气量：与觉醒状态相比，潮气量下降，在N2期睡眠中潮气量平均为16%，在N3~N4期睡眠中潮气量则平均为18.5%。在REM睡眠期变化不大。

呼吸肌：睡眠时肋间肌肌电图增强，横径扩大，潮气量增加。各级的呼吸性运动轻微增加或不变（如果肺泡气PCO₂不变时）。在REM睡眠时，由于肋间肌活动明显降低，胸腔对呼吸的作用是负性或改变不大，膈肌活动增加，但跨膈压降低，表明肌肉做功减少。

上气道阻力：NREM睡眠时整个上气道阻力增加到230%，上气道阻力增加2倍多。此时肺的弹性与气流容受性并未改变。睡眠时上气道阻力增加与睡眠时上气道肌肉的肌电图活动变化一致。NREM睡眠时肺容积降低可能使上气道阻力增加。导致上气道阻力增加的部位是软腭或下咽部。在REM睡眠期总气道阻力接近觉醒水平。

动脉血气：有研究显示，在NREM睡眠时肺泡PCO₂与动脉血PCO₂值增加3~7mmHg。在REM睡眠期，血液中的O₂水平不变，偶有降低；CO₂水平较难评价。

肺动脉压：约有1/3的人在NREM睡眠期肺动脉压的变化周期为20~30秒。