睡眠剥夺对健康成人睡眠脑电图的变化观察

山东省淄博市精神卫生中心 路英智 任清涛 吴英丽 张勤峰 马秀青 蒲金玉 董汉振 刘情情

山东省淄博市职业病防治院 宗莉

睡眠剥夺（sleep deprivation，SD）是近年国际研究热点之一［1］。一般认为，睡眠剥夺对人的精神活动有多方面的影响，受试者经过睡眠剥夺后可出现注意力不集中、精力下降以及反应迟钝等［2］。目前国内较少这方面报道，最近我们做了这项工作，现报道如下。

资料与方法

一、研究对象

入选2012年3月-2013年5月本单位职工和进修生34例，男20例，女14例；年龄为22～45岁，平均年龄为（37±9）岁。入组时身心健康，无任何符合诊断标准的精神疾患和神经系统疾病，也无酒精或药物滥用史，精神病家族史阴性，文化程度≥12年教育。

上述受试者均自愿参加，能够努力配合试验。家属知情同意。

二、试验方法

1.所有受试者被剥夺睡眠36 h（从第1天6：00到第2天18：00）。在禁睡期间，受试者不能离开实验室，提供丰富的饮食、充足的饮料、各种娱乐条件及丰厚的奖励。并禁用兴奋药物及咖啡等。采用一对一式的专人监护，以保持其处于清醒状态。

2.监测方法：受试者均需在实验室连续睡眠3夜。前1夜适应环境，第2夜启动正式记录。睡眠剥夺前的整夜日本光电公司睡眠脑电图仪（型号1518K），由日本太阳交易株式会社制造。以及在睡眠剥夺后的整夜PSG。受试者单独睡一房，仪器和记录放置在另一房间，室温18 ～26 ℃，由受试者自行安排睡眠和起床时间。第1夜试睡时的各项条件同第2夜和第3夜正式检测。若睡眠记录因环境改变不能反映平时睡眠情况，则资料舍弃不用，本研究中共发现5例。

检测应用日本光电睡眠脑电图仪（型号1518K），由日本太阳交易株式会社制造。电极为直径1cm的盘状镀银电极，共有4个导联。其中2个导联为眼电图（EOG），置于左眼（或右眼）外眦向下（或向上）向外1cm处，参考电极置于为耳垂；1个导联为张力性肌电图（EMG），置于下颌中线旁开1.5cm处；另一个导联为脑电图（C3-A2）。信号输入多导生理记录仪放大并描记。时间常数0.3s，高频滤波30 Hz，增益1，定标电压50μV。除C3点电极使用火棉胶固定处，其余电极仍用自配黏胶固定。

三、测量指标［2］

测量指标：①睡眠进程：总记录时间（total recording time，TRT）：从受试者关灯开始记录至开灯终止记录所需时间。睡眠潜伏期（sleep latency，SL）：熄灯至S1出现的时间。醒起时间（early morning awakening time，EMAT）：最后觉醒至起床所花时间。醒觉时间（awake time，AT）：睡眠开始至最后觉醒前的觉醒时间。运动觉醒时间（movement awake time，MAT）：睡眠开始至最后觉醒前之间由于躯体运动所致不完全觉醒的时间。醒觉次数（arousal times，AT）：整个睡眠觉醒次数累计和。睡眠总时间（total sleep time，TST）：入睡至最后觉醒时间减去期间觉醒的时间。觉睡比（AT / TST）：觉醒时间与睡眠总时间之比。睡眠效率（sleep efficiency，SE）：睡眠总时间与总记录时间之比。睡眠维持率（sleep maintenance，SMT）：睡眠总时间与入睡至最后觉醒时间之比。②睡眠结构：第1～第4阶段百分比（S1、S2、S3、S4）和快速眼运动（Rapid eye movement，REM）睡眠百分比，以上所指的是，每个睡眠阶段S1、S2、S3、S4及REM睡眠百分比（REM）。③REM测量值。REM睡眠潜伏期（REM latency，RL）：入睡至第1个REM出现之间的时间。REM活动度（REM activity，RA）：把每分钟REM睡眠划分为9个单位（0～8），计算每个REM睡眠阶段中快眼球运动时间为多少单位，再将每个阶段的单位数相加，便为REM活动度。REM强度（REM intensity，RI）：REM活动度/睡眠总时间。REM密度（REM density，RD）：REM活动度/REM时间。REM睡眠时间（REM time，RT）：整夜REM所占时间。REM周期数（number of REM period，NRP）：整夜REM周期出现的数目。

四、统计学处理

PSG的操作及分析方法参照Rechetschaffen制定的标准［3］。并采用日本睡眠脑波分析程序（Polysmith/QP-260A）。分析指标包括睡眠进程、睡眠结构和REM睡眠3个方面的20项指标。本研究为自身对照设计。所有数据应用SPSS 10.0统计软件包处理。用成组t检验来比较睡眠剥夺前后之间 PSG指标的差异。P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

与睡眠剥夺前比较，睡眠剥夺后健康成人PSG主要表现为：SL缩短，RL缩短，NREM中的S1减少以及S4的显著增多，上述差异均有统计学意义（P＜0.05或P＜0.01）。但在TRT、EMAT、ATA、MAT、AT、A/TSA和S2等16项指标上，健康成人睡眠剥夺前后的差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 健康成人睡眠剥夺前后PSG主要指标的比较（±s）

表1 健康成人睡眠剥夺前后PSG主要指标的比较（±s）

注：与剥夺前相比，aP＜0.01

分组SL（min）RL（min）NREM S1（%）NREM S4（%）剥夺前22±988±1010±211±4剥夺后 8±5a 54±10a 5±2a 27±5a

讨 论

在日常生活中，不少人有过睡眠减少对其生理功能产生影响的经历，因而睡眠剥夺是一种较为普遍现象。睡眠剥夺对人的精神活动有多方面的影响，受试者经过睡眠剥夺后可出现注意力不集中、精力下降以及反应迟钝等。对于婴儿，睡眠剥夺是婴儿突然死亡的一个危险因素［4，5］。

自从Patrick首次对人进行睡眠剥夺的研究以来，对睡眠剥夺的认识开始受到临床重视［2］。本研究对34例健康成人志愿者进行睡眠剥夺36 h，并在睡眠剥夺前和睡眠剥夺后进行PSG整夜监测并记录。结果显示，与睡眠剥夺前相比，睡眠剥夺后健康成人PSG主要表现为SL缩短，非快速眼运动（NREM）睡眠中的S1减少以及S4的显著增多。这一结果重复了Crevits等的报道［6］。

睡眠剥夺对机体影响是多方面的。Crevits等报道［6］睡眠剥夺效应，健康成人经40 h醒态已感身体疲劳，与对照组比较，行为反应变慢、辨认错误率增加。其P300波幅变小，潜伏期增加。该作者注意到波幅在所有试验过程及不同记录电极间同样程度下降。提示睡眠剥夺效应是由总体水平的醒觉状态下降所致。Matsumoto等发现［7］，当健康成人整夜睡眠剥夺后，对受试者从12∶00后每4 h测量其自然杀伤细胞的活性，可观察到NK细胞活性显著增高。Ogawa等报道［8］，24 h睡眠剥夺后，受试者的收缩压增高，而心率和支配肌肉的交感神经活动下降。Kundermann等［9］报道，睡眠剥夺导致痛觉过敏的改变，使热痛觉阈值显著降低，也使冷痛觉阈值降低，且这种改变不能由躯体感觉功能的改变所解释。

本研究结果显示，NREM中的S4在睡眠剥夺后显著增多，这与文献报道一致［10］。一般认为，睡眠剥夺后，无论睡眠剥夺属于什么类型，睡眠剥夺后可立即出现的NREM睡眠增多。提示健康成人在睡眠剥夺之后进行的睡眠时通过增加深度慢波睡眠S4的量来达到恢复其睡眠的作用，即所谓的“补偿”机制。美国和欧洲已有若干文献报道睡眠剥夺有治疗抑郁症的作用。陈兴时的研究显示，睡眠剥夺在睡眠剥夺当天能使5羟色胺水平升高［5］。在睡眠恢复的当天，即使小鼠的睡眠量正常，但其5-HT仍然保持较高的水平。这也证明睡眠剥夺在治疗抑郁症中的作用［2］。总之，睡眠剥夺对机体的神经内分泌作用是比较明确的［7-10］。

通过本研究我们认为，睡眠剥夺后再睡眠，健康成人通过其NREM睡眠阶段中S4的比例作为“补偿”。睡眠剥夺可影响健康成人的脑电生理活动。

1 刘名顺，阎宝云，董金胜，等.主编.现代实用脑电地形图学.北京：中国科学技术出版社，2013：28-31.

2 沈渔邨主编.精神病学.第5版.北京：人民卫生出版社，2009：187-237.

3 Recheschaffen AK.Amanual of standardized terminology：technipues and scoring system for sleep stages of human subjects.1stI sted los Anyeles：UCLA，Brain Information Service/Brain Research Instieute.1968：1-13.

4 Franco P，Seret N，Van Hees JN，et al.Decreased arousals among healthy infants after short-term sleep deprivation.Pediatrics.2004，114（2）：192-197.

5 陈兴时，张明岛.加强睡眠障碍的临床及检测工具研究.上海医学.2004，27（1）：1-5.

6 Crevits L，Simons B，Wildenbeest J.Effect of sleep deprivation on saccades and eyelid blinking.Eur Neurol.2003，50（3）：176-180.

7 Matsumoto Y，Mishima K，Satoh K，et al.Total sleep deprivation induces an acute and transient increase in NK cell activity in healthy young volunteers.Sleep.2001，24（7）：804-809.

8 Ogawa Y，Kanbayashi T，Saito Y，et al.Total sleep deprivation elevates blood pressure through arterial baroreflex resetting：a study with microneurographic technique.Sleep.2003，26（8）：986-989.

9 Kundermann B，Spernal J，Huber MT，et al.Sleep deprivation affects thermal pain thresholds but not somatosensory thresholds in healthy volunteers.Psychosom Med.2004，66（6）：932-937.

10 Holsboer-Trachsler E，Seifritz E.Sleep in depression and sleep deprivation：a brief conceptual review.World J Biol Psychiatry.2000，1（4）：180-186.