睡眠是人类生活的内在组成部分,对其机制的探索具有重要的科学价值。在无外界刺激时,大脑的一些区域会同时激活,构成多种静息态脑网络(RSNs,resting-state networks)。默认模式网络(DMN,defult mode network)是最重要的一种RSNs,因其在静息时的高水平活动及认知任务中的独特表现而广受关注。研究发现,DMN脑区在睡眠剥夺(SD,sleep deprivation)后代偿过程中扮演着重要的角色,但目前睡眠代偿的神经动力学机制仍然不十分清楚。在本学位论文中,我们利用电生理手段记录了大鼠短期(4小时)快速眼动睡眠剥夺和全睡眠剥夺后恢复6小时的数据,通过自组织临界性分析、神经雪崩类型分析、睡眠依赖及编码方式分析,探讨不同睡眠剥夺后代偿反应的神经动力学变化。取得如下结果:1、自组织临界性分析结果表明,快速眼动睡眠(REM,rapid eye movement sleep)态的神经雪崩分布符合幂律分布,展现出与清醒状态类似的自组织临界态,而慢波睡眠(SWS,slow wave sleep)态的神经雪崩分布更符合指数分布,处于亚临界态。我们推测这是由于与REM状态相比,SWS出现在大鼠深度睡眠阶段,具有高幅低频的特性,展现出更弱的时空尺度特征,因此倾向处于亚临界态。2、神经雪崩类型分析中,高占比的显著性雪崩表明大鼠DMN活动是以显著性雪崩为基本单元。整体来看,恢复期6小时较1小时更加偏离基线,快速眼动睡眠剥夺相比于全睡眠剥夺具有更大的变异性(恢复期6小时)。这可能是由于睡眠剥夺后的代偿反应有延迟,且不同剥夺方式有不同的睡眠代偿机制。3、对睡眠依赖的编码方式分析发现,睡眠剥夺后恢复期的核心脑区整体呈由后向前迁移的趋势。我们认为这是由于睡眠剥夺损害了包括DMN在内的参与执行功能的脑网络,减少了相关皮质部分的激活。而在剥夺后的恢复期,大脑会自适应地补充在正常睡眠状态下使用较少的额外资源,进行代偿恢复和意识维持。我们的研究表明:大鼠DMN在睡眠剥夺后保持了自组织临界性,显著性雪崩是大鼠DMN活动的基本单元,其中SWS依赖的显著性雪崩维持了睡眠内稳态。快速眼动睡眠剥夺与全睡眠剥夺代偿机制的差异表现为不同核心脑区的迁移,证实了DMN在睡眠恢复过程中所起的关键作用。我们的研究从神经动力学的角度出发,揭示了大鼠DMN的睡眠剥夺恢复期的神经雪崩现象,具有重要的科学意义和潜在医学应用价值。