睡眠剝奪對(duì)視覺短時(shí)記憶的腦電信息傳輸影響研究

李寧+張九妹+劉錫禹

[摘 要] 目的：睡眠剝奪（SD）影響腦電波，基于腦電方法研究SD對(duì)視覺刺激下的認(rèn)知的影響，建立一條評(píng)價(jià)大腦功能狀態(tài)受到的影響的途徑，探索睡眠對(duì)認(rèn)知的作用機(jī)制。方法：在正常狀態(tài)下和一夜睡眠剝奪狀態(tài)下，分別對(duì)10名受試者進(jìn)行視覺短時(shí)記憶測(cè)試，記錄其多導(dǎo)誘發(fā)腦電。通過計(jì)算各導(dǎo)聯(lián)之間的互相干程度，研究SD對(duì)大腦功能區(qū)域的同步化交互聯(lián)系作用。

結(jié)果： SD造成了大腦各功能區(qū)之間的關(guān)聯(lián)程度下降，對(duì)大腦半球額葉間的關(guān)聯(lián)影響較大。結(jié)論：從腦電信號(hào)分析，睡眠剝奪對(duì)視覺短時(shí)記憶損害主要體現(xiàn)在對(duì)額葉影響上，引起記憶編碼階段功能的降低。

[關(guān)鍵詞] 睡眠剝奪；腦電；互相干；記憶

中圖分類號(hào)：R741.02 B842 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2055-5200（2014）01-005-04

Doi：10.11876/mimt201401002

Research of EEG Features Induced by the Effects of Sleep Deprivation on Vision Shortterm Memory LI Ning1，ZHANG Jiu-mei1，LIU Xi-yu2. （1. Ningxia Peoples Hospital， Yinchuan， 750001；2. Neusoft Corporation， Shenyang 110179）

[Abstract] Objective：Sleep deprivation （SD） affects electroencephalography （EEG）， by studying its effect on visual cognition based on EEG， we tried to establish a way to evaluate this kind of effect， and to investigate the mechanism underlying sleep regulation. Method： We finished experiments under two states including normal state and one nights sleep deprived state. Evoked related potential of 10 volunteers were recorded during the visual short-term memory tests. By calculating cross coherence between leads， we studied the synchronous communication between cerebral cortex areas. Result： SD caused a decline of correlation between each functional area of brain， especially on the frontal lobes. Conclusion： By the analysis of EEG activity， SD affects the correlation between the frontal lobes on visual short-term memory， may reduce and function of encoding stage of memory.

[Key words] Sleep deprivation；EEG；cross coherence；memory

前 言

睡眠剝奪（Sleep deprivation，SD）對(duì)多種認(rèn)知造成影響，包括記憶、判斷、計(jì)算能力和邏輯推理等，其中記憶廣泛存在于認(rèn)知過程中，人腦所直接面對(duì)的常常是關(guān)于感覺和心理的記憶，既使在沒有明顯回憶時(shí)也有感覺記憶和短時(shí)記憶起作用。研究SD對(duì)短時(shí)記憶帶來的影響，可以為評(píng)價(jià)睡眠對(duì)認(rèn)知的影響建立一條途徑，從而探究作用機(jī)制。

大腦作為一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，腦皮層的細(xì)胞在功能上相互作用[2]。研究SD影響大腦的協(xié)同活動(dòng)程度，可以從更系統(tǒng)的層面揭示睡眠剝奪對(duì)記憶造成的損害。因此，將相干性應(yīng)用到SD狀態(tài)下短時(shí)記憶影響的研究中，對(duì)視覺刺激誘發(fā)的腦電信號(hào)進(jìn)行分析。

1 材料和方法

受試者為10名男性學(xué)生志愿者，年齡為22～26歲，身體健康，均為右利手。通過奧地利EMS公司生產(chǎn)的數(shù)字腦電記錄儀完成腦電信號(hào)的采集，采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)10/20系統(tǒng)放置電極，以左耳為參考電極，采集Fp1、Fp2、F3、F4、C3、C4、P3、P4、T3、T4、T5、T6、O1、O2等19導(dǎo)EEG數(shù)據(jù)和1導(dǎo)眼電數(shù)據(jù)。EEG頻率范圍為0.05～70 Hz，采樣頻率為512 Hz，各導(dǎo)聯(lián)阻抗小于5KΩ。

在正常睡眠狀態(tài)和一夜睡眠剝奪后，對(duì)受試者分別進(jìn)行測(cè)試和腦電信號(hào)的采集。從上午8點(diǎn)開始，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：①記錄8分鐘安靜閉眼自發(fā)腦電；②視覺短時(shí)記憶再認(rèn)實(shí)驗(yàn)，受試者坐在離屏幕0.5m處的椅子上，首先屏幕上展示給受試者的是需要記憶的圖片，共16幅（P1～P16），間隔為2s，記憶其中的顏色信息；之后是再認(rèn)圖片，屏幕開始出現(xiàn)P1組，即上下左右四幅僅顏色區(qū)別的圖片，其中一幅為P1，3S鐘后出現(xiàn)P2組，依此類推，要求受試者從這4幅圖片中找出剛才的記憶圖片，按上下左右鍵進(jìn)行選擇。正確提示RIGHT，錯(cuò)誤提示FALSE。

2 分析方法

腦電信號(hào)的相干性（coherence）假定腦區(qū)的功能整合是通過神經(jīng)元群之間保持某特定頻率的鎖相過程形成的，此過程可用功率相干函數(shù)來表示，客觀地反映出兩個(gè)腦功能部位之間的機(jī)能關(guān)聯(lián)性[3]。

3 結(jié)果分析及討論

3.1 行為數(shù)據(jù)對(duì)比

統(tǒng)計(jì)受試者的反應(yīng)時(shí)間和正確率，如表1所示。

從行為數(shù)據(jù)可以看出，在正常情況下平均反應(yīng)時(shí)間為2034.747ms（S=978.4853），正確率為62.5%；睡眠剝奪情況下平均反應(yīng)時(shí)間為1672.969ms（S=798.8787），正確率為39.58%。（F=1.50，P<0.05），雖然在睡眠剝奪之后反應(yīng)時(shí)間減少，但正確率大大降低，可能是由于受試者在睡眠剝奪狀態(tài)下的心理狀態(tài)有關(guān)，以犧牲正確率來獲得短的反應(yīng)時(shí)間。

3.2 視覺記憶結(jié)果分析各時(shí)段記憶活動(dòng)的相干性數(shù)據(jù)分析

對(duì)短時(shí)記憶過程的EEG信號(hào)中選取1500ms時(shí)長(zhǎng)的一段，從刺激前300ms選取至刺激后的1200ms。

信號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)行相干性數(shù)據(jù)的配對(duì)t檢驗(yàn)分析后得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)見表2和表3。

由表中數(shù)據(jù)可見，在睡眠剝奪后，這4個(gè)電極對(duì)的相干性絕對(duì)值都有明顯降低，說明這4個(gè)區(qū)域的皮質(zhì)聯(lián)絡(luò)程度受到了一定的抑制，大腦協(xié)同程度降低。其中左右前額葉間（F3-F4）的相干性下降較大，可認(rèn)為抑制主要發(fā)生在該區(qū)域。對(duì)左右前額葉間（F3-F4）SD前后t=3.940，p=0.00013<0.05，可認(rèn)為有明顯差異，即具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明SD前后相干性變化較大。睡眠剝奪前后的數(shù)據(jù)相關(guān)度為-0.064，可認(rèn)為此配對(duì)變量無相互關(guān)系，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

將0.5～30Hz分為4個(gè)頻段，分頻段計(jì)算相干性，選取去除絕對(duì)值小于0.2的相干性較小的數(shù)據(jù)后得到的數(shù)據(jù)，并將正確記憶的結(jié)果與導(dǎo)聯(lián)對(duì)應(yīng)在頭部的分布顯示，如圖1所示。

由圖1可發(fā)現(xiàn)，SD之后，在兩個(gè)較低頻段，各偶極子的聯(lián)絡(luò)增多，相干性提高，說明出現(xiàn)很大的相關(guān)，反應(yīng)腦部在低頻部分活動(dòng)增強(qiáng)，特別是在δ波部分（0.5-2.5Hz）SD后，出現(xiàn)了很大程度上的聯(lián)絡(luò)。

與之相反，SD之后，高頻部分的聯(lián)絡(luò)減少，相干性降低。特別是β波段（12.5-30.0Hz）聯(lián)絡(luò)減少更為明顯，甚至有消失的跡象，說明腦部在高頻部分得到一定抑制，大腦處在一種非正常的受抑制狀態(tài)。

從部位分析，額葉的活動(dòng)性有一定程度降低，這可以認(rèn)為是對(duì)記憶造成影響的主要原因。由于額葉主要認(rèn)為參與了記憶的編碼過程[6]，所以考慮，SD對(duì)視覺短時(shí)記憶的影響可以體現(xiàn)在對(duì)記憶編碼方面產(chǎn)生了影響。

4 討論

睡眠缺失導(dǎo)致困倦的程度增加和警覺水平下降，對(duì)記憶編碼和記憶鞏固過程都會(huì)造成影響。在編碼過程中，困倦會(huì)影響刺激的等級(jí)，研究表明[7]，睡眠困擾和由此造成的困倦程度與記憶損害的程度直接相關(guān)，而記憶障礙是刺激等級(jí)不足的結(jié)果；睡眠缺失及隨后的困倦同樣影響[8]記憶的鞏固過程，完全SD和僅僅限制部分睡眠都會(huì)使得記憶鞏固過程受損[9]。

由圖1中可看出，睡眠剝奪之后，大腦前額葉的活動(dòng)減弱較為明顯。從生理角度上推斷，引起大腦皮層的此類抑制現(xiàn)象存在兩種可能性。第一，睡眠剝奪可能造成了初級(jí)感覺中樞神經(jīng)細(xì)胞的電生理感應(yīng)閾值的升高。對(duì)于刺激響應(yīng)閾值的升高，大腦表現(xiàn)為皮層各區(qū)域相干性數(shù)值減小，活動(dòng)性越低。大腦對(duì)視覺信息輸入響應(yīng)節(jié)律被閾值的升高所限制，將正常狀態(tài)下一般信息的處理對(duì)待成了一種超負(fù)荷信息干擾，這樣才能在SD狀態(tài)下維持一定的有效信息處理，由于刺激等級(jí)的存在，所以只有提高刺激等級(jí)，才能使大腦進(jìn)行有效的響應(yīng)。

第二，大腦對(duì)信息的處理過程是一種從初級(jí)中樞到高級(jí)中樞的流程，該處理流程的遷移伴隨著注意力的轉(zhuǎn)移，來維持處理工作的繼續(xù)。在SD狀態(tài)下，可能會(huì)由于抑制而損害了這種轉(zhuǎn)移的過程，從而影響轉(zhuǎn)移的正確方式。由于大腦對(duì)信息處理的過程是一個(gè)流動(dòng)的過程，而推動(dòng)和維持此過程的機(jī)制是由相互交叉連接的神經(jīng)細(xì)胞和中樞之間通過各自電興奮節(jié)律的耦合來傳遞任務(wù)和推動(dòng)任務(wù)處理，直至最后完成整個(gè)流程。本研究推測(cè)，SD造成了這種相互的關(guān)聯(lián)耦合一定程度的降低，從而會(huì)使流程出現(xiàn)混亂和缺陷，導(dǎo)致大腦并行處理的能力降低、錯(cuò)誤記憶增多。

5 結(jié)論

本文通過腦電信號(hào)的相干分析，來評(píng)價(jià)SD對(duì)大腦短時(shí)記憶的影響，推斷影響機(jī)制。睡眠剝奪對(duì)視覺短時(shí)記憶的損害可以主要體現(xiàn)在對(duì)額葉的影響上，從而降低記憶編碼階段的作用及功能。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 施壯華，沈模衛(wèi).心理學(xué)中腦電研究方法探討[J].心理科學(xué)，2002，25（1）：88-90.

[2] Steven L. Bressler.Large-scale cortical networks and cognition[J].Brain Res Rev，1995，20（3）：288-304.

[3] JIANG Zhengyan，ZHENG Leilei.Inter-and intrahemispheric eeg coherence in patients with mild cognitive impairment at rest and during working memory task[J]. Journal of Zhejiang University SCIENCE B，2006，7（5）：357-364.

[4] Michael J. Hogan，Gregory R.J. Swanwick，Jochen Kaiser，et al. Memory-related eeg power and coherence reductions in mild alzheimers disease[J].International Journal of Psych ophysiology，2003，49（2）：147-163.

[5] JIANG Z Y.Study on eeg power and coherence in patients with mild cognitive impairment during working memory task.[J].J Zhejiang Univ Sci B，2005，6（12）：1213-9.

[6] 王福順，馮鑒強(qiáng)，郭瑞鮮，等.前額葉皮層在學(xué)習(xí)記憶中的作用[J].心理科學(xué)，2003，26（3）：468-470.

[7] DéCARY A，ROULEAU I，MONTPLAISIR J.Cognitive deficits associated with sleep apnea syndrome： a proposed neuropsychological test battery.[J].Sleep（Print），2000，23（3）：369-81.

[8] ROEHRS T，ROTH T.Sleep-wake state and memory function.[J].Sleep （Print），2000，（23）：64-8.

[9] Irene Daum，Susanne Gr？ber，Markus M. Schugens，et al.Memory dysfunction of the frontal type in normal ageing[J].Neuroreport，1996，7（1517）：2625-2628.

[10] CHEE W L M，CHUAH M L Y.Functional neuroimaging and behavioral correlates of capacity decline in visual shortterm memory after sleep deprivation[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2007，104（22）：9487-9492.

3 結(jié)果分析及討論

3.1 行為數(shù)據(jù)對(duì)比

統(tǒng)計(jì)受試者的反應(yīng)時(shí)間和正確率，如表1所示。

從行為數(shù)據(jù)可以看出，在正常情況下平均反應(yīng)時(shí)間為2034.747ms（S=978.4853），正確率為62.5%；睡眠剝奪情況下平均反應(yīng)時(shí)間為1672.969ms（S=798.8787），正確率為39.58%。（F=1.50，P<0.05），雖然在睡眠剝奪之后反應(yīng)時(shí)間減少，但正確率大大降低，可能是由于受試者在睡眠剝奪狀態(tài)下的心理狀態(tài)有關(guān)，以犧牲正確率來獲得短的反應(yīng)時(shí)間。

3.2 視覺記憶結(jié)果分析各時(shí)段記憶活動(dòng)的相干性數(shù)據(jù)分析

對(duì)短時(shí)記憶過程的EEG信號(hào)中選取1500ms時(shí)長(zhǎng)的一段，從刺激前300ms選取至刺激后的1200ms。

信號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)行相干性數(shù)據(jù)的配對(duì)t檢驗(yàn)分析后得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)見表2和表3。

由表中數(shù)據(jù)可見，在睡眠剝奪后，這4個(gè)電極對(duì)的相干性絕對(duì)值都有明顯降低，說明這4個(gè)區(qū)域的皮質(zhì)聯(lián)絡(luò)程度受到了一定的抑制，大腦協(xié)同程度降低。其中左右前額葉間（F3-F4）的相干性下降較大，可認(rèn)為抑制主要發(fā)生在該區(qū)域。對(duì)左右前額葉間（F3-F4）SD前后t=3.940，p=0.00013<0.05，可認(rèn)為有明顯差異，即具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明SD前后相干性變化較大。睡眠剝奪前后的數(shù)據(jù)相關(guān)度為-0.064，可認(rèn)為此配對(duì)變量無相互關(guān)系，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

將0.5～30Hz分為4個(gè)頻段，分頻段計(jì)算相干性，選取去除絕對(duì)值小于0.2的相干性較小的數(shù)據(jù)后得到的數(shù)據(jù)，并將正確記憶的結(jié)果與導(dǎo)聯(lián)對(duì)應(yīng)在頭部的分布顯示，如圖1所示。

由圖1可發(fā)現(xiàn)，SD之后，在兩個(gè)較低頻段，各偶極子的聯(lián)絡(luò)增多，相干性提高，說明出現(xiàn)很大的相關(guān)，反應(yīng)腦部在低頻部分活動(dòng)增強(qiáng)，特別是在δ波部分（0.5-2.5Hz）SD后，出現(xiàn)了很大程度上的聯(lián)絡(luò)。

與之相反，SD之后，高頻部分的聯(lián)絡(luò)減少，相干性降低。特別是β波段（12.5-30.0Hz）聯(lián)絡(luò)減少更為明顯，甚至有消失的跡象，說明腦部在高頻部分得到一定抑制，大腦處在一種非正常的受抑制狀態(tài)。

從部位分析，額葉的活動(dòng)性有一定程度降低，這可以認(rèn)為是對(duì)記憶造成影響的主要原因。由于額葉主要認(rèn)為參與了記憶的編碼過程[6]，所以考慮，SD對(duì)視覺短時(shí)記憶的影響可以體現(xiàn)在對(duì)記憶編碼方面產(chǎn)生了影響。

4 討論

睡眠缺失導(dǎo)致困倦的程度增加和警覺水平下降，對(duì)記憶編碼和記憶鞏固過程都會(huì)造成影響。在編碼過程中，困倦會(huì)影響刺激的等級(jí)，研究表明[7]，睡眠困擾和由此造成的困倦程度與記憶損害的程度直接相關(guān)，而記憶障礙是刺激等級(jí)不足的結(jié)果；睡眠缺失及隨后的困倦同樣影響[8]記憶的鞏固過程，完全SD和僅僅限制部分睡眠都會(huì)使得記憶鞏固過程受損[9]。

由圖1中可看出，睡眠剝奪之后，大腦前額葉的活動(dòng)減弱較為明顯。從生理角度上推斷，引起大腦皮層的此類抑制現(xiàn)象存在兩種可能性。第一，睡眠剝奪可能造成了初級(jí)感覺中樞神經(jīng)細(xì)胞的電生理感應(yīng)閾值的升高。對(duì)于刺激響應(yīng)閾值的升高，大腦表現(xiàn)為皮層各區(qū)域相干性數(shù)值減小，活動(dòng)性越低。大腦對(duì)視覺信息輸入響應(yīng)節(jié)律被閾值的升高所限制，將正常狀態(tài)下一般信息的處理對(duì)待成了一種超負(fù)荷信息干擾，這樣才能在SD狀態(tài)下維持一定的有效信息處理，由于刺激等級(jí)的存在，所以只有提高刺激等級(jí)，才能使大腦進(jìn)行有效的響應(yīng)。

第二，大腦對(duì)信息的處理過程是一種從初級(jí)中樞到高級(jí)中樞的流程，該處理流程的遷移伴隨著注意力的轉(zhuǎn)移，來維持處理工作的繼續(xù)。在SD狀態(tài)下，可能會(huì)由于抑制而損害了這種轉(zhuǎn)移的過程，從而影響轉(zhuǎn)移的正確方式。由于大腦對(duì)信息處理的過程是一個(gè)流動(dòng)的過程，而推動(dòng)和維持此過程的機(jī)制是由相互交叉連接的神經(jīng)細(xì)胞和中樞之間通過各自電興奮節(jié)律的耦合來傳遞任務(wù)和推動(dòng)任務(wù)處理，直至最后完成整個(gè)流程。本研究推測(cè)，SD造成了這種相互的關(guān)聯(lián)耦合一定程度的降低，從而會(huì)使流程出現(xiàn)混亂和缺陷，導(dǎo)致大腦并行處理的能力降低、錯(cuò)誤記憶增多。

5 結(jié)論

本文通過腦電信號(hào)的相干分析，來評(píng)價(jià)SD對(duì)大腦短時(shí)記憶的影響，推斷影響機(jī)制。睡眠剝奪對(duì)視覺短時(shí)記憶的損害可以主要體現(xiàn)在對(duì)額葉的影響上，從而降低記憶編碼階段的作用及功能。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 施壯華，沈模衛(wèi).心理學(xué)中腦電研究方法探討[J].心理科學(xué)，2002，25（1）：88-90.

[2] Steven L. Bressler.Large-scale cortical networks and cognition[J].Brain Res Rev，1995，20（3）：288-304.

[3] JIANG Zhengyan，ZHENG Leilei.Inter-and intrahemispheric eeg coherence in patients with mild cognitive impairment at rest and during working memory task[J]. Journal of Zhejiang University SCIENCE B，2006，7（5）：357-364.

[4] Michael J. Hogan，Gregory R.J. Swanwick，Jochen Kaiser，et al. Memory-related eeg power and coherence reductions in mild alzheimers disease[J].International Journal of Psych ophysiology，2003，49（2）：147-163.

[5] JIANG Z Y.Study on eeg power and coherence in patients with mild cognitive impairment during working memory task.[J].J Zhejiang Univ Sci B，2005，6（12）：1213-9.

[6] 王福順，馮鑒強(qiáng)，郭瑞鮮，等.前額葉皮層在學(xué)習(xí)記憶中的作用[J].心理科學(xué)，2003，26（3）：468-470.

[7] DéCARY A，ROULEAU I，MONTPLAISIR J.Cognitive deficits associated with sleep apnea syndrome： a proposed neuropsychological test battery.[J].Sleep（Print），2000，23（3）：369-81.

[8] ROEHRS T，ROTH T.Sleep-wake state and memory function.[J].Sleep （Print），2000，（23）：64-8.

[9] Irene Daum，Susanne Gr？ber，Markus M. Schugens，et al.Memory dysfunction of the frontal type in normal ageing[J].Neuroreport，1996，7（1517）：2625-2628.

[10] CHEE W L M，CHUAH M L Y.Functional neuroimaging and behavioral correlates of capacity decline in visual shortterm memory after sleep deprivation[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2007，104（22）：9487-9492.

3 結(jié)果分析及討論

3.1 行為數(shù)據(jù)對(duì)比

統(tǒng)計(jì)受試者的反應(yīng)時(shí)間和正確率，如表1所示。

從行為數(shù)據(jù)可以看出，在正常情況下平均反應(yīng)時(shí)間為2034.747ms（S=978.4853），正確率為62.5%；睡眠剝奪情況下平均反應(yīng)時(shí)間為1672.969ms（S=798.8787），正確率為39.58%。（F=1.50，P<0.05），雖然在睡眠剝奪之后反應(yīng)時(shí)間減少，但正確率大大降低，可能是由于受試者在睡眠剝奪狀態(tài)下的心理狀態(tài)有關(guān)，以犧牲正確率來獲得短的反應(yīng)時(shí)間。

3.2 視覺記憶結(jié)果分析各時(shí)段記憶活動(dòng)的相干性數(shù)據(jù)分析

對(duì)短時(shí)記憶過程的EEG信號(hào)中選取1500ms時(shí)長(zhǎng)的一段，從刺激前300ms選取至刺激后的1200ms。

信號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)行相干性數(shù)據(jù)的配對(duì)t檢驗(yàn)分析后得到的部分?jǐn)?shù)據(jù)見表2和表3。

由表中數(shù)據(jù)可見，在睡眠剝奪后，這4個(gè)電極對(duì)的相干性絕對(duì)值都有明顯降低，說明這4個(gè)區(qū)域的皮質(zhì)聯(lián)絡(luò)程度受到了一定的抑制，大腦協(xié)同程度降低。其中左右前額葉間（F3-F4）的相干性下降較大，可認(rèn)為抑制主要發(fā)生在該區(qū)域。對(duì)左右前額葉間（F3-F4）SD前后t=3.940，p=0.00013<0.05，可認(rèn)為有明顯差異，即具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明SD前后相干性變化較大。睡眠剝奪前后的數(shù)據(jù)相關(guān)度為-0.064，可認(rèn)為此配對(duì)變量無相互關(guān)系，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

將0.5～30Hz分為4個(gè)頻段，分頻段計(jì)算相干性，選取去除絕對(duì)值小于0.2的相干性較小的數(shù)據(jù)后得到的數(shù)據(jù)，并將正確記憶的結(jié)果與導(dǎo)聯(lián)對(duì)應(yīng)在頭部的分布顯示，如圖1所示。

由圖1可發(fā)現(xiàn)，SD之后，在兩個(gè)較低頻段，各偶極子的聯(lián)絡(luò)增多，相干性提高，說明出現(xiàn)很大的相關(guān)，反應(yīng)腦部在低頻部分活動(dòng)增強(qiáng)，特別是在δ波部分（0.5-2.5Hz）SD后，出現(xiàn)了很大程度上的聯(lián)絡(luò)。

與之相反，SD之后，高頻部分的聯(lián)絡(luò)減少，相干性降低。特別是β波段（12.5-30.0Hz）聯(lián)絡(luò)減少更為明顯，甚至有消失的跡象，說明腦部在高頻部分得到一定抑制，大腦處在一種非正常的受抑制狀態(tài)。

從部位分析，額葉的活動(dòng)性有一定程度降低，這可以認(rèn)為是對(duì)記憶造成影響的主要原因。由于額葉主要認(rèn)為參與了記憶的編碼過程[6]，所以考慮，SD對(duì)視覺短時(shí)記憶的影響可以體現(xiàn)在對(duì)記憶編碼方面產(chǎn)生了影響。

4 討論

睡眠缺失導(dǎo)致困倦的程度增加和警覺水平下降，對(duì)記憶編碼和記憶鞏固過程都會(huì)造成影響。在編碼過程中，困倦會(huì)影響刺激的等級(jí)，研究表明[7]，睡眠困擾和由此造成的困倦程度與記憶損害的程度直接相關(guān)，而記憶障礙是刺激等級(jí)不足的結(jié)果；睡眠缺失及隨后的困倦同樣影響[8]記憶的鞏固過程，完全SD和僅僅限制部分睡眠都會(huì)使得記憶鞏固過程受損[9]。

由圖1中可看出，睡眠剝奪之后，大腦前額葉的活動(dòng)減弱較為明顯。從生理角度上推斷，引起大腦皮層的此類抑制現(xiàn)象存在兩種可能性。第一，睡眠剝奪可能造成了初級(jí)感覺中樞神經(jīng)細(xì)胞的電生理感應(yīng)閾值的升高。對(duì)于刺激響應(yīng)閾值的升高，大腦表現(xiàn)為皮層各區(qū)域相干性數(shù)值減小，活動(dòng)性越低。大腦對(duì)視覺信息輸入響應(yīng)節(jié)律被閾值的升高所限制，將正常狀態(tài)下一般信息的處理對(duì)待成了一種超負(fù)荷信息干擾，這樣才能在SD狀態(tài)下維持一定的有效信息處理，由于刺激等級(jí)的存在，所以只有提高刺激等級(jí)，才能使大腦進(jìn)行有效的響應(yīng)。

第二，大腦對(duì)信息的處理過程是一種從初級(jí)中樞到高級(jí)中樞的流程，該處理流程的遷移伴隨著注意力的轉(zhuǎn)移，來維持處理工作的繼續(xù)。在SD狀態(tài)下，可能會(huì)由于抑制而損害了這種轉(zhuǎn)移的過程，從而影響轉(zhuǎn)移的正確方式。由于大腦對(duì)信息處理的過程是一個(gè)流動(dòng)的過程，而推動(dòng)和維持此過程的機(jī)制是由相互交叉連接的神經(jīng)細(xì)胞和中樞之間通過各自電興奮節(jié)律的耦合來傳遞任務(wù)和推動(dòng)任務(wù)處理，直至最后完成整個(gè)流程。本研究推測(cè)，SD造成了這種相互的關(guān)聯(lián)耦合一定程度的降低，從而會(huì)使流程出現(xiàn)混亂和缺陷，導(dǎo)致大腦并行處理的能力降低、錯(cuò)誤記憶增多。

5 結(jié)論

本文通過腦電信號(hào)的相干分析，來評(píng)價(jià)SD對(duì)大腦短時(shí)記憶的影響，推斷影響機(jī)制。睡眠剝奪對(duì)視覺短時(shí)記憶的損害可以主要體現(xiàn)在對(duì)額葉的影響上，從而降低記憶編碼階段的作用及功能。

參 考 文 獻(xiàn)

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