高原低氧环境下睡眠障碍及对认知功能影响研究进展

李仓霞(综述) 杨来启(审校)

近年来高原医学有关高原缺氧环境下睡眠障碍研究取得了长足的进展,从临床和基础二方面研究了高原缺氧环境下睡眠障碍的表现、对心理、行为及认知功能的影响、神经电生理变化及对重要脏器的影响,提出了相应的干预措施,特作如下综述。

1 高原缺氧环境下睡眠障碍的研究方法

1.1 高原缺氧环境下睡眠障碍的研究多采用匹兹堡睡眠质量指数(PSQ I)量表和多导睡眠临测仪监测两种方法。匹兹堡睡眠质量指数量表由于19个自评和5个他评条目构成,其中第19个自评条目和5个他评条目不参与计分,18个条目组成7个成份,分别为主观睡眠质量,入睡时间、睡眠时间、睡眠效率、睡眠障碍、睡眠药物、日间功能障碍,每个成份按0～3等级计分,累计得分为 PSQ I总分,总分范围0～21分,得分越高,睡眠质量越差[1]。

1.2 多导睡眠监测 多导睡眠监测包括了心电、脑电、呼吸、肌电、眼动、血氧饱和度,根据脑电图(EEG)、眼动图(EOG)、还有某些骨骼肌如下颌肌的肌电图(EMG)来进行睡眠分期,将睡眠分为快速眼动睡眠(REM)和非快速眼动睡眠(NREM),进一步分为NREM 1期,NREM 2期、NREM 3期[2],目前对快速眼动睡眠剥夺方面的基础研究较多。

1.3 睡眠脑电图 脑电图在清醒和睡眠时有不同变化,各有其特征。

1.4 其他方法 自测分健康评定量表、睡眠个人信念和度量表(DBAS)、世界卫生组织生存质量测定量表(WHOQOLBREF)

2 高原缺氧环境下睡眠障碍的临床表现

2.1 对睡眠呼吸的影响

有人研究了高原低氧环境急性暴露36 h对睡眠呼吸的影响,发现均存在睡眠性低氧血症,不同程度的周期性呼吸,睡眠时间、平均SaO2、最低SaO2均较平原时显著下降,呼吸暂停低通气指数(apnoea hypopnoea index,AH I)、觉醒指数(arousal index,A I)显著增加,高原睡眠时呼气末CO2显著低于平原睡眠时[3]。高原睡眠时普遍存在低氧血症,并且随着海拔高度的增加,SaO2进一步下降[4];低氧血症导致了中枢的不稳定性,产生呼吸波动导致周期性呼吸的发生,周期性呼吸发生的时间与低氧性的过度通气的时间呈正相关[5、6];高海拔睡眠呼吸暂停为在高原环境由于低氧血症导致的高通气,可使呼吸加深、加快,肺通气量显著增加,PaCO2显著下降,出现呼吸性碱中毒,抑制呼吸中枢导致呼吸暂停,呼吸暂停又使 PaCO2上升,促使呼吸恢复,周而复始,呈现周期性呼吸,高原周期性呼吸的特点是3～4次的深呼吸,接着约有10s的呼吸暂停。Przybylow ski等对在海拔3800～4200 m工作的金矿工人回到海拔2000 m时的睡眠研究时发现,他们的血氧含量升高后,睡眠时出现的周期性呼吸减少,睡眠质量明显改善[7]。这也从另一方面说明高原低氧是睡眠呼吸紊乱的主要原因。缺氧能扰乱人的生物节律[8]。

2.2 对睡眠质量的影响

高海拔地区夜间睡眠时微觉醒指数较低海拔地区明显增多[9],Hanson等发现在低氧环境中肌肉交感神经发放冲动明显增多,导致睡眠时肌肉仍处于轻度紧张状态,从而产生不舒服的感觉,睡眠质量下降[10]。刘晓秋研究发现青海武警官兵睡眠质量差者占36.24%,在PSQ I各成份得分≥2分者中,以入睡时间为最高,有47.7%武警官兵存在入睡困难,其次是日间障碍,有34.68%的官兵有日间困倦或精力不足,第三为睡眠时间,睡眠时间不足6 h的占了总人数的22.67%[11]。李强等的研究发现进藏未超过3个月的战士,其PSQ I总分为9.6,明显高于平原士兵的 PSQ I总分,说明西藏高原特殊的地理环境和气候条件,如空气稀薄、气压低、氧分压低、气温低、昼夜温差大,太阳辐射强等会对睡眠质量造成一定影响[12]。

2.3 对睡眠结构的影响

在高原睡眠研究中30名志愿者与其在平原的多导睡眠检测结果比较,均出现了睡眠紊乱,主要表现为睡眠结构的改变,NREM睡眠中Ⅰ、Ⅱ期睡眠增加,尤以Ⅱ期睡眠增加更明显,Ⅲ、Ⅳ期深睡眠的减少,REM睡眠减少,甚至部分人无Ⅳ期睡眠,由于作为核心睡眠的慢波睡眠比率下降,入睡后醒觉次数及睡眠期转换次数增加,睡眠的连续性遭到严重破坏,睡眠质量差,导致工作效率、警觉性下降[3]。

2.4 其他影响睡眠的因素

除了高原缺氧的环境外,还有一些因素可影响睡眠,其中包括(1)进驻高原的时间:急进暴露高原36 h的志愿者均存在睡眠性低氧血症,不同程度的周期性呼吸,总睡眠时间、平均SaO2较平原时显著下降,睡眠结构亦发生紊乱[3]。采用匹兹堡睡眠质量指数(PSQ I)量表研究发现:习服组人员(进藏未超过3个月)与适应组人员(在西藏服役1年以上)相比,PSQ I得分有显著统计学差异[12];(2)娱乐、工作、生活压力、情绪:娱乐是一个显著性因素,可缓解焦虑及忧郁情绪,从而提高睡眠质量;对工作前景的担忧、对所从事工作的满意度和工作压力均是造成睡眠障碍的主要因素;情绪与睡眠质量的相关性最密切,学习压力、人际关系则都会引发不良情绪的产生,导致睡眠质量下降[11]。

3 对认知的影响

很多研究表明,居住在高海拔的人们存在着严重的睡眠紊乱,脑力活动可发生衰退,其变化程度与海拔高度和在高原停留时间的长短有很大关系[13-14]。国内研究发现在西藏高原居住时间超过一年以上的官兵,不同睡眠质量的官兵其认知情况的得分差异无统计学意义;进藏未超过三个月的战士,不同PSQ I得分的官兵其认知各个因子的得分差异有统计学意义[15]。这可能是由于新入藏的官兵对缺氧有一个适应过程,而长期驻藏的人员对高原缺氧已经习服。高原缺氧对认知功能的影响具体表现为注意广度和注意转移能力下降,短时记忆力下降,复杂思维判断力下降,思维下降[16,17]。杨国愉等研究发现不同海拔各认知作业完成率均显示显著差异、除选数测验外,进入高原不同时间各认知作业完成率均有显著差异、各认知作业完成率,不同军事作业阶段,选数测验有显著差异,连续计算和符号认知有非常显著的差异;各认知任务的作业正确率,不同海拔、进入高原不同时间、不同军事作业阶段均有非常显著的差异。并得出结论:高原环境对军人认知功能产生明显影响,这种影响与海拔高度、进入高原时间与军事作业状态均有明显关系[18]。

蒋春华等利用视听整合连续测试系统对青年志愿者研究,发现移居高原者听觉注意力速度商数、视觉注意力速度商数显著低于平原居住者,提示移居高原可以对人视听觉注意力方面的认知功能产生损害作用[19]。认知过程信息处理速度的下降是缺氧引起脑功能受损时反应速度下降的最主要原因[20]。国外研究结果表明,缺氧对视觉和听觉的影响,主要是与缺氧时信息处理的预处理阶段的信息处理速度下降有关[21,22]。曹雪亮等对高原低氧条件下45h睡眠剥夺对工作记忆的影响发现,睡眠剥夺45 h后正常清醒情况下高原和平原相比,被试的测验基础值成绩无论是正确率还是反应时均不存在显著性差异常;字母内容匹配任务高原条件下各时间点测量值同基础值相比,除前2个时间点和第7个时间点外,其余各时间点均达差异显著性水平,而字母位置匹配任务测试结果为高原条件下各时间点商量值同基础相相比,除前2个时间点外,其余各时间点均达差异显著性水平;并推测其原因是两种工作记忆任务中的字母编码加工深度不一,字母内容匹配任务对字母编码的加工要深于字母位置匹配任务,因为前者涉及字母的形状和意义,而后者仅涉及字母的位置[23]。高原低氧环境下被试完成相同的认知任务需要更多的脑力资源。

由于高原缺氧主要影响较复杂的作业能力,提示初进高原后不宜安排复杂作业任务,可通过平时训练,增强熟练程度减少差错,可通过娱乐活动、建立良好的人际关系、缓解工作和生活压力来改善睡眠质量,从而提高认知功能,目前缺乏高原缺氧环境下睡眠障碍及认知障碍的基础研究,对其发病机制尚不清楚,也缺乏相应的干预措施,有待进一步研究。

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