睡眠剝奪后不同睡眠恢復(fù)方式對戰(zhàn)士記憶和空間認(rèn)知能力的影響

王煥鳳，丁 明

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及社會經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，人們所承受的來自各方面的壓力逐漸增加，休息時(shí)間縮短，休息環(huán)境惡化等種種因素導(dǎo)致睡眠不足及睡眠質(zhì)量下降，睡眠障礙（CID）日益成為威脅公共安全和人類健康的危險(xiǎn)因素之一。由于生化指標(biāo)或檢測指標(biāo)較少，目前尚不能全面準(zhǔn)確地評估睡眠剝奪者的執(zhí)行能力。筆者通過分析3 種不同恢復(fù)睡眠方式對睡眠剝奪者記憶能力、空間認(rèn)知能力、打靶能力及越野能力的影響及比較血漿β 樣淀粉蛋白（Aβ）、皮質(zhì)醇的變化，為睡眠缺失下戰(zhàn)士執(zhí)行任務(wù)能力的評估及干預(yù)措施的實(shí)施提供參考，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 資料與方法

從某部隊(duì)挑選符合標(biāo)準(zhǔn)的30 名健康男性戰(zhàn)士作為研究對象，年齡20～30 歲，高中及以上文化水平，平素?zé)o煙酒嗜好或其他物質(zhì)濫用，匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)（pittsburgh sleep quality index，PSQI）總分≤5 分，蒙特利爾認(rèn)知評估≥26分，體重指數(shù)（BMI）正常（18.5≤BMI＜23.9）。

受試者參加8 h 充足睡眠、完全睡眠剝奪30 h 和不同恢復(fù)睡眠方式恢復(fù)睡眠3 次試驗(yàn)。正式試驗(yàn)前的1 周不安排高強(qiáng)度的體力及腦力活動，保持規(guī)律的作息。

1.2.1 記憶測驗(yàn) 記憶測試過程如下：（1）參試者認(rèn)真聽取剝奪前表單錄音，進(jìn)行10 min 的學(xué)習(xí)記憶，隨后完成此表單的包含及排除測試。其中包含測試的要求是參試者通過回憶剛才所有聽過的詞將測試表中的詞干補(bǔ)全，如果想不起就用最先想到的詞完成；排除測試則要求參試者用一個(gè)先前沒有學(xué)習(xí)過的詞將測試表中的詞干補(bǔ)全；如果參試者認(rèn)為沒學(xué)過含有該詞干的詞，則選用參試者最熟悉的詞完成。（2）睡眠剝奪后和不同恢復(fù)睡眠方式恢復(fù)睡眠后完成剝奪后表單和干擾表單的包含測試及排除測試，方法同上。

1.2.2 CLB 測試測驗(yàn) 根據(jù)修訂版CLB 測驗(yàn)中空間能力的四項(xiàng)分測驗(yàn)要求利用C# 語言編寫的軟件程序，該測試程序共由四部分組成，每一部分都按要求給予測試者充分的時(shí)間。四部分分別是定位測驗(yàn)、三維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)、圖畫完形測驗(yàn)和積木連接測驗(yàn)，答對1 題得1 分，錯(cuò)誤得0 分，總共24 分。測試完畢后所有測試者的測驗(yàn)結(jié)果存放于C 盤score 文件夾里。

1.2.3 打靶測驗(yàn) 采用戰(zhàn)士日常打靶訓(xùn)練的模式進(jìn)行打靶測驗(yàn)，嚴(yán)格遵照實(shí)彈射擊靶場紀(jì)律和槍支操作流程規(guī)范操作，依次進(jìn)入射擊地線進(jìn)行實(shí)彈射擊。按照CLB 測驗(yàn)時(shí)的編號依次進(jìn)行，每人5 次打靶機(jī)會，環(huán)數(shù)對應(yīng)相應(yīng)分值，比如射中1 環(huán)得1 分，10 環(huán)得10 分，最后取總分作為最終成績。

1.2.4 定向越野 在某松樹林選取ABCDEF 六個(gè)點(diǎn)，ABCDE 五點(diǎn)依次相連可組成正五邊形，F(xiàn) 點(diǎn)為正五邊形中心點(diǎn)，AB 之間距離為560 m，參試戰(zhàn)士任選6 條徒步越野路線之一，且同一戰(zhàn)士在3 次試驗(yàn)中不得選取同樣路線。每個(gè)參賽戰(zhàn)士隨身攜帶GPS 運(yùn)動記錄儀，賽后可通過軟件清晰地看到每個(gè)戰(zhàn)士的行進(jìn)路線、總路程及本次越野的總時(shí)間。

1.2.5 血漿皮質(zhì)醇及Aβ1～42 的測定 皮質(zhì)醇的檢測采用化學(xué)發(fā)光法，試劑盒為人皮質(zhì)醇定量檢測試劑盒（化學(xué)發(fā)光法），血漿Aβ1～42 的測定采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA），嚴(yán)格按照試劑盒說明書的要求進(jìn)行操作。

第一部分試驗(yàn)要求受試者當(dāng)晚按時(shí)休息，受試者于充足睡眠8 h 后的清晨（7:00～7:30）進(jìn)入試驗(yàn)室進(jìn)行空腹靜脈抽血，之后參與PDP測驗(yàn)、認(rèn)知側(cè)化成套測驗(yàn)，測驗(yàn)完畢后，再按試驗(yàn)要求參與打靶和定向越野測驗(yàn)。第二部分試驗(yàn)，間隔一天后要求對參試的30 名戰(zhàn)士進(jìn)行完全睡眠剝奪后，參與抽血與試驗(yàn)，方法同上。第三部分試驗(yàn)，采用隨機(jī)數(shù)字表的方法以及隨機(jī)數(shù)余數(shù)分組法將30 名戰(zhàn)士隨機(jī)分為3 組：研究1 組（口服艾司唑侖2 mg）、研究2 組（口服右佐匹克隆2 mg）、對照組（安慰劑）即自然睡眠組，于當(dāng)天晚上進(jìn)行恢復(fù)性睡眠8 h，之后參與抽血與測驗(yàn)，方法同上，并對睡眠質(zhì)量進(jìn)行問卷調(diào)查。

2 結(jié)果

2.1.1 記憶測驗(yàn) 睡眠剝奪36 h 后測試命中率、外顯記憶及內(nèi)隱記憶成績均顯著低于睡眠剝奪前，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。見表1。

表1 睡眠剝奪前后受試者記憶測試結(jié)果比較（n=30，）

2.1.2 CLB 測驗(yàn) 睡眠剝奪36 h 后戰(zhàn)士的定位測驗(yàn)分值明顯增加，三維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)和積木連接測驗(yàn)分值明顯減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01），圖畫完形測驗(yàn)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表2。

表2 睡眠剝奪前后受試者認(rèn)知側(cè)化成套測驗(yàn)成績比較（n=30，）

2.1.3 睡眠剝奪前后受試者血漿Aβ1～42水平 結(jié)果顯示，與睡眠剝奪前比較，睡眠剝奪后戰(zhàn)士的血漿Aβ1～42 濃度明顯升高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。見表3。

表3 睡眠剝奪前后受試者血漿Aβ1～42（n=30，）

2.2.1 記憶測驗(yàn) 恢復(fù)性睡眠8 h 后，戰(zhàn)士的記憶測驗(yàn)成績均不同程度地恢復(fù)到基線水平，3 組的記憶成績差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。見表4。

表4 3 種不同恢復(fù)睡眠方式之間的記憶測驗(yàn)成績比較（n=10，）

2.2.2 CLB 測驗(yàn) 恢復(fù)性睡眠8 h 后，3 組戰(zhàn)士的定位測驗(yàn)、圖畫完形測驗(yàn)和積木連接測驗(yàn)的分值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），三維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)的分值差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），艾司唑侖組的戰(zhàn)士三維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)得分顯著低于自然睡眠組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.017）。見表5。

表5 不同恢復(fù)睡眠方式對受試者CLB 測驗(yàn)成績的影響比較（n=10，）

2.2.3 血漿Aβ1～42 的濃度 恢復(fù)性睡眠8 h 后，3組戰(zhàn)士的血漿Aβ1～42 濃度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）；而自然睡眠組和右佐匹克隆組戰(zhàn)士的血漿Aβ1～42 濃度較睡眠剝奪后明顯下降（P<0.05）。見表6、7。

表6 不同恢復(fù)睡眠方式恢復(fù)睡眠后受試者血漿Aβ1～42 濃度的比較（n=10，，pg/ml）

通過Pearson 相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪后血清Aβ1～42水平的增加（ΔAβ1～42）與外顯記憶成績的減少呈正相關(guān)（r=0.571，P=0.001），ΔAβ1～42 與三維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)成績的減少呈正相關(guān)（r=0.903，P<0.001）。

表7 不同睡眠方式恢復(fù)睡眠后與睡眠剝奪后血漿Aβ1～42 的濃度比較（n=10，，pg/ml）

3 討論

睡眠剝奪所導(dǎo)致的腦相關(guān)功能障礙已成為睡眠醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，既往的研究表明，急性、慢性甚至部分睡眠不足都會影響人的認(rèn)知能力，由睡眠剝奪所引起的記憶損傷的機(jī)制仍然不是很清楚，有研究表明，睡眠對于突觸可塑性、學(xué)習(xí)記憶及正常認(rèn)知功能的維持等都具有重要作用，睡眠會增加大腦中的蛋白質(zhì)產(chǎn)生，從而促進(jìn)新的突觸連接的形成并有助于學(xué)習(xí)和記憶。該研究顯示，睡眠剝奪會導(dǎo)致外顯及內(nèi)隱記憶顯著性減退，這與既往的研究結(jié)果一致，而自然睡眠與口服咪達(dá)唑侖或者右佐匹克隆片恢復(fù)睡眠對記憶能力的恢復(fù)并無明顯區(qū)別。經(jīng)過36 h 的睡眠剝奪后戰(zhàn)士的空間定位測驗(yàn)、三維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)和積木連接測驗(yàn)的成績顯著降低，提示睡眠剝奪降低了戰(zhàn)士的空間認(rèn)知能力，而自然睡眠組戰(zhàn)士的三維旋轉(zhuǎn)測驗(yàn)成績顯著高于咪達(dá)唑侖組和右佐匹克隆組，提示自然睡眠對空間認(rèn)知的恢復(fù)作用或許優(yōu)于藥物干預(yù)。

細(xì)胞分泌的血漿β 淀粉樣蛋白（amyloid βprotein，Aβ）在細(xì)胞基質(zhì)沉淀聚積后，對神經(jīng)產(chǎn)生很強(qiáng)的毒性作用，是阿爾茨海默病（AD）患者腦內(nèi)老年斑周邊神經(jīng)元變性和死亡的主要原因。該研究發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪后Aβ1～42 明顯上升，這提示睡眠不足可能會增加Aβ1～42 的產(chǎn)生或者使其清除減少。通過恢復(fù)性睡眠8 h 后，自然睡眠組和右佐匹克隆組戰(zhàn)士的血漿Aβ1～42 水平較睡眠剝奪后明顯下降，可能是因?yàn)椋海?）睡眠剝奪后，Aβ1～42 水平升高，并在組織中沉積，導(dǎo)致血清中的Aβ1～42 水平降低，在組織沉積的Aβ1～42 會引起一系列神經(jīng)元損傷和相關(guān)認(rèn)知功能的下降，而且已有相關(guān)研究證實(shí)，血腦屏障微血管周圍空間的Aβ 沉積表明Aβ 起源于血清。（2）在充足的睡眠中，多余的蛋白質(zhì)和其他碎片可能會被大腦清除，因此良好且足夠的睡眠可能減少Aβ1～42 的產(chǎn)生并延長Aβ1～42 的清除周期。而艾司唑侖組的血漿Aβ1～42 濃度變化不大，可能是因?yàn)樵撗芯康臉颖緮?shù)量比較少，由于個(gè)體差異造成系統(tǒng)誤差。

綜上所述，36 h 的完全睡眠剝奪可導(dǎo)致記憶和空間認(rèn)知能力受損，而8 h 的恢復(fù)性睡眠可以有效促使記憶和空間認(rèn)知能力的恢復(fù)；睡眠剝奪后戰(zhàn)士的記憶能力和空間認(rèn)知能力的損傷可能與血漿Aβ1～42 的變化有關(guān)。