邱 健，趙顯超，程金湘，江應(yīng)聰，孫述昱，任佳封，宿長軍

睡眠不足、睡眠-覺醒節(jié)律紊亂和腦力活動(dòng)都會導(dǎo)致困倦、嗜睡或主觀疲勞，稱為腦力疲勞(mental fatigue)，以倦怠、警覺性降低、動(dòng)機(jī)缺乏、認(rèn)知活動(dòng)能力下降和工作效率降低為主要表現(xiàn)[1]。既往眾多研究探討睡眠限制/睡眠剝奪對認(rèn)知功能以及作業(yè)能力的影響，在實(shí)驗(yàn)期間，受試者常能自己選擇不會導(dǎo)致興奮性增高的活動(dòng)，例如安靜的讀書，受試者處于放松狀態(tài)[2]。但在需要長時(shí)間高度集中注意力的作業(yè)活動(dòng)中，如飛行員長時(shí)間飛行過程中，既存在睡眠限制，同時(shí)也要求高度集中注意力，保持高警覺性，對突發(fā)情況迅速反應(yīng)，伴隨高強(qiáng)度的腦力活動(dòng)消耗。同時(shí)，既往研究發(fā)現(xiàn)，青年人群的節(jié)律類型會顯著影響日間功能；夜晚型人群可能存在更多的白日嗜睡和睡眠問題，并且是抑郁狀態(tài)、自殺觀念等消極觀念的危險(xiǎn)因素[3，4]。但不同節(jié)律類型青年人群日間主觀嗜睡和警覺反應(yīng)能力的變化和關(guān)系尚未見報(bào)道。

為了最大限度模擬這種情況，我們使用睡眠限制聯(lián)合需要保持注意力集中的任務(wù)/游戲的方法，觀察受試者日間(早8點(diǎn)到晚20點(diǎn))的警覺性以及反應(yīng)能力，并分析不同節(jié)律類型受試者表現(xiàn)的差異。

1 資料與方法

1.1 研究對象及分組 2018年8月～2019年1月在我院見習(xí)、實(shí)習(xí)以及規(guī)培學(xué)員中，招募健康男性志愿者自愿參與實(shí)驗(yàn)，共有49例志愿者納入分析。其年齡≥18歲，右利手，都為本科在讀及以上學(xué)歷，無高血壓、心臟病、糖尿病等基礎(chǔ)疾病，無睡眠障礙，近3個(gè)月無倒班工作，無神經(jīng)科和精神科用藥病史，并填寫知情同意書。排除不能配合完成試驗(yàn)的志愿者。

1.2 一般臨床資料的采集 招募時(shí)對所有志愿者詳細(xì)詢問其一般情況、睡眠情況、生活方式等，并完成睡眠相關(guān)癥狀量表、匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)(Pittsburgh Sleep Quality Index，PSQI)、Epworth嗜睡量表(Epworth Sleeping Scale，ESS)、失眠嚴(yán)重指數(shù)(Insomnia Severity Index，ISI)、清晨夜晚型評定量表(Morningness-Eveningness Questionnaire，MEQ)、焦慮自評量表(Self-Rating Anxiety Scale SAS)、抑郁自評量表(Self-Rating Depression Scale，SDS)、疲勞嚴(yán)重程度量表(Fatigue Severity Scale，F(xiàn)SS)等精神心理評估。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)前準(zhǔn)備 對懷疑有睡眠問題的志愿者進(jìn)行多導(dǎo)睡眠監(jiān)測，排除睡眠障礙患者。所有志愿者于正式試驗(yàn)前2周佩戴體動(dòng)記錄儀并填寫睡眠日志，以保證正式測試前規(guī)律作息(臥床時(shí)間>7 h，且睡眠時(shí)間>6 h，上床時(shí)間根據(jù)個(gè)人習(xí)慣不做規(guī)定)。試驗(yàn)前1～2 d抽血檢查血常規(guī)、肝腎功、血糖、尿常規(guī)等無明顯異常，確定試驗(yàn)正式開始前志愿者無上呼吸道感染、腹瀉、發(fā)熱等急性疾病。

1.3.2 試驗(yàn)方法 正式試驗(yàn)從上午6點(diǎn)開始，首次測試從上午8點(diǎn)開始，期間有工作人員對受試者全程監(jiān)督，保證受試者所有操作都在指定要求下進(jìn)行。從上午8點(diǎn)開始，受試者需要每2 h按固定次序完成主觀嗜睡程度評價(jià)，包括嗜睡程度視覺模擬評分(Visual Analogue Scale，VAS)、斯坦福嗜睡量表(Stanford Sleepiness Scale，SSS)、Karolinska嗜睡量表(Karolinska Sleepiness Scale，KSS)，和精神運(yùn)動(dòng)警覺性任務(wù)(Psychomotor Vigilance Task，PVT)等其他與反應(yīng)認(rèn)知相關(guān)的測試。整個(gè)測試持續(xù)時(shí)間45 min～70 min，由工作人員監(jiān)督完成，保證其不能使用手機(jī)，不能隨意交談。測試過程結(jié)束后，受試者需要進(jìn)行需要持續(xù)注意力的小游戲(星圖、跳一跳等)，這些小游戲具有簡單易學(xué)且需要注意力集中的特點(diǎn)。受試者不能躺臥、不能聽音樂、不能自由閱讀、不能進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)，需要減少交談；除吃飯、上廁所等必要的活動(dòng)可以縮短游戲時(shí)間之外，其余時(shí)間都需要持續(xù)到下次正式測試開始。工作人員進(jìn)行監(jiān)督，保證受試者不能進(jìn)行任何形式的休息。

分析49例受試者日間(上午8點(diǎn)～晚上20點(diǎn))的主觀嗜睡評分(包括VAS、SSS和KSS)以及PVT測試結(jié)果隨時(shí)間的變化；并根據(jù)MEQ的結(jié)果，探索不同節(jié)律類型的受試者在主觀嗜睡評分與PVT任務(wù)測試結(jié)果的表現(xiàn)差異。

1.3.3 試驗(yàn)內(nèi)容 (1)疲勞嚴(yán)重程度視覺模擬量表：在紙上面劃一條10 cm的橫線，橫線的一端為0，表示精力充沛；另一端為10，表示極度疲勞；中間部分表示不同程度的疲勞。讓患者根據(jù)自我感覺在橫線上劃一記號，表示疲勞的程度。(2)斯坦福嗜睡量表[5]：1分表示精力充沛、頭腦清醒毫無倦意；2分表示精力較充沛，但不是最佳狀態(tài)，能夠集中注意力；3分表示清醒但有些松散，對外界的刺激有反應(yīng)但不夠警覺；4分表示有一定程度的昏昏沉沉，不精神；5分表示昏昏沉沉，在清醒時(shí)對周圍事物興趣不大，遲鈍；6分表示瞌睡，很想躺下，但努力保持頭腦清醒，頭昏；7分表示不想再努力保持清醒，很快就入睡，有做夢的感覺；X表示睡著。要求受試者根據(jù)描述選擇當(dāng)前時(shí)刻的嗜睡感受。(3)Karolinska嗜睡量表[6]：1分表示極度警覺；2分表示非常警覺；3分表示警覺；4分表示有點(diǎn)警覺；5分既不警覺也不嗜睡；6分表有些嗜睡的征象；7分表示嗜睡，但是還可以保持清醒；8分表示嗜睡，需要努力才能保持清醒；9分表示非常嗜睡，需要十分努力才能保持清醒，盡力克服不睡著；10分表示極速嗜睡，不能保持清醒。(4)清晨夜晚型量表：用來評估節(jié)律類型，共有19個(gè)條目?？偡?6-86分。根據(jù)中國大陸人群的劃分標(biāo)準(zhǔn)，劃分70～86分為絕對清晨型，63～69分為相對清晨型，50～62分為中間型，43～49分為相對夜晚型，16～42分為絕對夜晚型[7]。(5)PVT測試：使用PC-PVT 2.0版[8]，可以評估當(dāng)前精神警覺性的測試，開始和結(jié)束時(shí)需要填寫瞌睡程度，0分表示完全不瞌睡，最清醒的狀態(tài)，10分為非常瞌睡。根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)選擇一個(gè)合適數(shù)字作為評分。在屏幕正中隨機(jī)間隔2～10 s的時(shí)間出現(xiàn)阿拉伯?dāng)?shù)字，看見后立即單擊鼠標(biāo)左鍵，最后顯示的數(shù)字是實(shí)際反應(yīng)的時(shí)間(注：不能主觀預(yù)判數(shù)字可能出現(xiàn)的時(shí)間，否則系統(tǒng)會提示FS，即FASLE)，測試時(shí)間10 min，整個(gè)過程需要保持注意力高度集中，期間避免接打電話、與人交談等，保證環(huán)境安靜。

2 結(jié) 果

2.1 人口學(xué)及臨床一般資料 本研究共有49例受試者納入，所有受試者的平均年齡為(22.6±1.3)歲，平均身高為(175.3±4.6) cm，平均體重為(68.9±8.8) kg，BMI平均為(22.4±2.5) kg/m2，SAS平均為(55.4±5.8)分，SDS平均為(37.6±11.0)分，疲勞嚴(yán)重程度平均分(31.7±10.1)分，PSQI 均分(3.1±1.5)分，ESS均分(5.7±3.1)，ISI均分(3.0±2.4)。根據(jù)MEQ劃分，共有18例受試者屬于中間型人群，14例受試者屬于相對夜晚型人群，17例受試者屬于絕對夜晚型人群，3組的人口學(xué)資料見表1。

表1 基線資料

*在置信度(雙側(cè))為0.05時(shí)，差異顯著；#非參數(shù)檢驗(yàn)

2.2 主觀量表、PVT測試的日間變化 比較49例受試者日間的VAS、SSS、KSS分值變化，隨時(shí)間變化，受試者的主觀疲勞感逐漸增加(見圖1)。采用單因素重復(fù)測量方差分析方法，判斷受試者VAS、 SSS、 KSS 評分隨時(shí)間變化的差別。經(jīng)Mauchly’s球形假設(shè)檢驗(yàn)，因變量的方差協(xié)方差矩陣都不相等，VAS日間變化χ2= 90.201，P<0.001，通過Greenhouse & Geisser方法校正ε=0.610，VAS日間變化具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，校正后F(3.663，175.808)=24.580，P<0.001，偏η2=0.339；SSS日間變化χ2=88.144，P<0.001，通過Greenhouse & Geisser方法校正ε=0.610，SSS日間變化具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，校正后F(3.660，175.658)=20.031，P<0.001，偏η2=0.294；KSS日間變化χ2= 74.840，P<0.001，通過Greenhouse & Geisser方法校正ε=0.660，KSS日間變化具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，校正后F(3.962，190.165 )=15.434，P<0.001，偏η2=0.243。受試者的VAS評分在14點(diǎn)(P=0.022)、16點(diǎn)(P=0.002)、18點(diǎn)(P<0.001)、20點(diǎn)(P<0.001)時(shí)分別與早8點(diǎn)相比顯著增加；受試者的SSS評分在14點(diǎn)(P=0.001)、16點(diǎn)(P<0.001)、18點(diǎn)(P=0.003)、20點(diǎn)(P<0.001)時(shí)分別與早8點(diǎn)相比顯著增加；受試者的KSS評分在14點(diǎn)(P=0.009)、16點(diǎn)(P=0.001)、18點(diǎn)(P=0.008)、20點(diǎn)(P<0.001)時(shí)分別與早8點(diǎn)相比顯著增加。在早上10點(diǎn)與下午18點(diǎn)時(shí)主觀疲勞感較前有好轉(zhuǎn)趨勢，未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。如表2所示，比較了VAS、SSS、KSS在同一時(shí)間點(diǎn)測量的一致性，發(fā)現(xiàn)3個(gè)量表在人群測量的一致性較好。同一時(shí)間點(diǎn)不同節(jié)律類型志愿者主觀測試結(jié)果未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

比較49例受試者日間的PVT任務(wù)的平均反應(yīng)時(shí)、最快10%反應(yīng)時(shí)間、最慢10%反應(yīng)時(shí)間和總遺漏數(shù)目隨著時(shí)間的變化(見圖2)。經(jīng)單因素重復(fù)測量方差分析，PVT任務(wù)各項(xiàng)指標(biāo)隨著時(shí)間變化未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但發(fā)現(xiàn)下午14點(diǎn)的PVT任務(wù)各項(xiàng)結(jié)果較差，上午10點(diǎn)和下午18點(diǎn)有較前好轉(zhuǎn)的趨勢。在同一時(shí)間點(diǎn)，主觀嗜睡程度與PVT任務(wù)不同指標(biāo)之間進(jìn)行相關(guān)性分析，未見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；但主觀嗜睡程度與PVT任務(wù)的各指標(biāo)之間呈現(xiàn)出相同的日間變化趨勢。

表2 主觀量表的相關(guān)性分析

**在置信度(雙側(cè))為0.01時(shí)，相關(guān)性顯著

2.3 不同節(jié)律類型受試者的PVT日間變化

2.3.1 中間型和夜晚型受試者PVT的日間變化 比較了18例中間型受試者和31例夜晚型受試者PVT任務(wù)測試結(jié)果日間變化(見圖3)。同一時(shí)間點(diǎn)比較，發(fā)現(xiàn)中間型人群平均反應(yīng)時(shí)間、最快10%反應(yīng)時(shí)間有優(yōu)于夜晚型人群的趨勢?？傔z漏數(shù)目和最慢10%反應(yīng)時(shí)間同樣觀察到此趨勢，且在下午14點(diǎn)時(shí)的最慢10%反應(yīng)時(shí)間(P=0.005)、下午14點(diǎn)總遺漏數(shù)(P=0.001)、下午18點(diǎn)總遺漏數(shù)(P=0.015)、以及下午20點(diǎn)總遺漏數(shù)(P=0.009)可見統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.3.2 中間型、相對夜晚型和絕對夜晚型受試者PVT的日間變化 為了進(jìn)一步分析節(jié)律類型對PVT任務(wù)反應(yīng)的作用，比較了中間型、相對夜晚型和絕對夜晚型受試者最慢10%反應(yīng)時(shí)間(見圖4)、總遺漏數(shù)目(見圖5)。在下午14點(diǎn)時(shí)，絕對夜晚型的人群最慢10%反應(yīng)時(shí)間(P=0.018)和總遺漏數(shù)目(P=0.009)明顯更差，下午18點(diǎn)總遺漏數(shù)(P=0.094)和下午20點(diǎn)總遺漏數(shù)(P=0.077)存在差異的趨勢。

*在置信度(雙側(cè))為0.05時(shí)，差異顯著

A表示所有人PVT中平均反應(yīng)時(shí)間隨時(shí)間的變化，B表示所有人PVT最快10%反應(yīng)時(shí)間隨時(shí)間的變化，C表示所有人PVT最慢10%反應(yīng)時(shí)間隨時(shí)間的變化，D表示所有人PVT總遺漏數(shù)目隨時(shí)間的變化

圖2 所有人PVT結(jié)果隨著時(shí)間變化的趨勢

A表示中間型和夜晚型人群PVT中平均反應(yīng)時(shí)間隨時(shí)間的變化，B表示中間型和夜晚型PVT最快10%反應(yīng)時(shí)間隨時(shí)間的變化，C表示中間型和夜晚型PVT最慢10%反應(yīng)時(shí)間隨時(shí)間的變化，D表示中間型和夜晚型PVT總遺漏數(shù)目隨時(shí)間的變化

圖3 中間型和夜晚型(包括相對夜晚型和絕對夜晚型)人群PVT隨時(shí)間的變化

圖4 中間型、相對夜晚型和絕對夜晚型人群PVT最慢10%反應(yīng)時(shí)間隨時(shí)間的變化

圖5 中間型、相對夜晚型和絕對夜晚型人群PVT總遺漏數(shù)目隨時(shí)間的變化

3 討 論

目前睡眠限制模型中受試者多可比較自主地從事活動(dòng)，比如安靜地閱讀、聽音樂等，這些可能在一定程度上緩解睡眠限制的壓力。然而，實(shí)際中，高度集中注意力的作業(yè)人員既經(jīng)歷睡眠限制，又面臨單調(diào)的環(huán)境，需要長時(shí)間保持高度的注意力。為了試圖模擬連續(xù)作業(yè)的情況，我們在對受試者睡眠限制的同時(shí)，又讓受試者進(jìn)行認(rèn)知相關(guān)測試聯(lián)合需要保持高度注意力的游戲的方法。本文分析了受試者在這種情況下主觀量表與PVT測試的日間變化，同時(shí)基于其內(nèi)在的節(jié)律類型，觀察不同節(jié)律類型執(zhí)行PVT任務(wù)的表現(xiàn)差異。

PVT任務(wù)是睡眠剝奪研究中評估警覺注意力的敏感測試，并且和其他認(rèn)知測試相比，該測試由于不受到智力、才能的影響，沒有學(xué)習(xí)效應(yīng)，所以更為可靠[9]。大量研究證實(shí)，睡眠不足和節(jié)律紊亂會影響PVT任務(wù)的結(jié)果，包括平均反應(yīng)時(shí)間的減少和遺漏數(shù)目的增加等等[10]。而且PVT任務(wù)的不同參數(shù)代表的意義略有不同：最快10%反應(yīng)時(shí)間是整個(gè)過程最優(yōu)的表現(xiàn)，代表受試者警覺水平的變化；最慢10%反應(yīng)時(shí)間以忽視范圍內(nèi)的響應(yīng)時(shí)間，代表受試者注意水平的變化；平均反應(yīng)時(shí)間代表持續(xù)任務(wù)的時(shí)間效應(yīng)，代表受試者認(rèn)知控制的水平變化[11，12]。有文章報(bào)道PVT任務(wù)的總遺漏數(shù)目可以作為疲勞的客觀檢查，彌補(bǔ)目前只將受試者的主觀感受評判疲勞的不足[13]。所以本文對腦力疲勞模型的構(gòu)建采用主觀評估聯(lián)合客觀警覺性測試的方式。盡管既往關(guān)于睡眠剝奪的研究已經(jīng)證實(shí)，PVT測試結(jié)果會明顯變差，但本研究中所有受試者的主觀測試結(jié)果在下午14點(diǎn)之后較早上8點(diǎn)存在差異，而PVT測試的結(jié)果未見差異，可能由于睡眠限制時(shí)間較短，受試者主觀疲勞程度雖增加，卻未能引起PVT任務(wù)測試的結(jié)果發(fā)生改變，這在一定程度上提示了受試者的主觀、客觀疲勞并不完全一致。

不同節(jié)律類型的人具有不同的睡眠特征。有研究報(bào)道，清晨和夜晚型的工作日睡眠長度相似，但夜晚型有較多的內(nèi)在睡眠需求，所以通過周末延長睡眠補(bǔ)償工作日的睡眠剝奪；矛盾的是夜晚型并沒有在工作日表現(xiàn)出更嚴(yán)重的睡眠剝奪癥狀(困倦、疲乏等)[14，15]。所以，我們觀察不同節(jié)律類型日間主觀嗜睡和警覺反應(yīng)能力的變化和關(guān)系試圖發(fā)現(xiàn)是否夜晚型與其他類型相比表現(xiàn)更差。本研究受試者人群為在醫(yī)院見習(xí)、實(shí)習(xí)和規(guī)培的學(xué)生，由于環(huán)境的影響，夜晚型的比例更高，沒有出現(xiàn)清晨型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，夜晚型比中間型的人群日間的PVT任務(wù)結(jié)果更差，在下午14點(diǎn)時(shí)表現(xiàn)最為顯著，同時(shí)，絕對夜晚型比相對夜晚型更明顯。中國青少年人群的大型流行病調(diào)查顯示夜晚型偏好的青少年P(guān)SQI得分更高，睡眠質(zhì)量更差，在上學(xué)日睡眠不足情況更為嚴(yán)重[16]，這也支持了我們的研究。下午14點(diǎn)前后是通常午睡的時(shí)間，當(dāng)進(jìn)行睡眠限制、改變既往午睡習(xí)慣時(shí)，夜晚型尤其是絕對夜晚型的人群受到影響更大。因此，對于突然改變午睡習(xí)慣進(jìn)行作業(yè)的人員，例如出動(dòng)緊急任務(wù)的飛行人員，采取其他適當(dāng)方式緩解疲勞，提高反應(yīng)能力和作業(yè)效率，對夜晚型尤其是絕對夜晚型的人群顯得尤為重要。

本試驗(yàn)使用睡眠限制和認(rèn)知相關(guān)測試聯(lián)合需要持續(xù)注意力的游戲建立模擬連續(xù)作業(yè)的腦力疲勞模型，隨著測試時(shí)間的延長，受試者的主觀疲勞感逐漸增加，受試者主觀感受與精神運(yùn)動(dòng)警覺性任務(wù)具有類似趨勢，但并不完全一致；初步發(fā)現(xiàn)了夜晚型人群尤其是絕對夜晚型的日間注意力和反應(yīng)能力表現(xiàn)更差，更加需要采取適當(dāng)干預(yù)方式緩解疲勞，保持一定的作業(yè)能力；針對不同節(jié)律類型人群，合理安排工作，在一定程度可以減少工作失誤。