应用蒙特利尔认知评估量表评价睡眠剥夺对认知功能影响的研究

钱忠立，缪建良，陈旭，田雅军

睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)是指各种原因所致的睡眠缺失或睡眠时间严重不足，一般指在24 h内的睡眠小于4 h[1]。睡眠剥夺会引起情绪、认知、精神、学习记忆、免疫功能等一系列改变的状况[2]。在中枢神经系统方面，不论短期和长期的睡眠剥夺都会诱导大脑神经细胞的应激反应，导致神经系统的适应性降低，进而影响个体的认知功能。近年来，我军在演训中对夜航、昼夜连续飞行提出了更高的要求，任务难度大，情况复杂多变。飞行人员作为空中战斗的主力人员，面对不同的作战任务，需要在短时间内处理大量信息，对认知功能中的注意力稳定性与分配性、延迟记忆能力、视空间和手眼协调能力等的要求更为严苛。课题组通过对“睡眠剥夺”关键词搜索发现，内容多集中于以动物模型为基础的相关研究，部分以认知障碍患者为基础的相关研究，对正常个体在睡眠剥夺环境下认知功能变化的相关研究较少。分析原因可能由于飞行费用高和飞行要求高等因素，难以进行严格意义下的心理学实验。本研究招募排除认知障碍的健康男性，通过模拟飞行环境中常见的睡眠剥夺情景，尝试性进行实验条件下的认知功能研究，并为下阶段以飞行人员为基础的研究提供技术支撑。

1 对象与方法

1.1 研究对象 2020年6月至2023年2月，选取东部空军某单位青年男性被试共计42名，根据纳入标准与排除标准最终入组30 名。为了保证实验不受无关因素影响，实验前3 d 不得饮酒、抽烟、服用刺激性药物。本研究已获得单位伦理委员会批准(20220701-03)，获得研究期间所有被试知情同意。被试基本情况统计，年龄(37.67±9.67)岁；身高(170.83±6.90)cm；体质量(73.58±11.91)kg；收缩压(121.90±13.04)mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)；舒张压(76.23±9.25)mmHg；脉搏(80.23±12.20)次/min。

1.2 选取标准 纳入标准：要求身体健康，学历本科及以上。排除标准：近年来存在记忆明显下降；影响认知功能疾病史包括但不限于头部外伤或手术史、脑出血或脑梗死史、脑部肿瘤、帕金森病、狂躁、谵妄等精神病史[3]。

1.3 研究工具 贝克抑郁量表(Beck depression inventory，BDI)是当前应用最广泛的筛查抑郁症状及其严重程度的自评工具，共有21项条目，每项条目有4句陈述，每句之前标有的阿拉伯数字为等级分，0～3分4级评分。全部21项条目做完后，将各条目分数相加，得到总分。量表从Beck等人提出至今已用于7 000多项研究[4-5]。蒙特利尔认知评估 量 表(Montreal cognitive assessment，MoCA) 由Nasreddine等人根据轻度认知障碍较容易受损的认知功能，参考简易精神状态量表修订而成[6]，在国外相关筛查中广泛应用，是用于评价认知功能的重要手段。本研究采用北京版MoCA对认知功能进行评价[7]。北京版MoCA在英文原版的基础上，根据我国的文字特点及文化特点进行修改，是目前在我国大陆地区使用最广泛的版本。量表内容包括了视空间与执行功能、命名、记忆、注意、语言、抽象思维、延迟记忆7个认知领域的测试，总分为30分[8]。

1.4 研究方法 课题组参考美国睡眠基金会睡眠时间建模，定义24 h期间，睡眠时间＞7 h为睡眠充足；睡眠时间≤4 h为睡眠剥夺。为保证实验数据真实可靠，实验前3 d，被试者不能有抽烟、喝酒、情绪波动或剧烈运动等情况。实验前1 d上午08：00被试者佩戴睡眠监测仪，实验当天上午08：00采集睡眠监测仪数据，若睡眠时间＞7 h则为有效数据，进行睡眠剥夺实验，实验第2天上午08：00采集睡眠监测数据，若睡眠时间≤4 h为有效数据。若两次数据采集均有效，则纳入实验数据库。若两次数据采集有无效数据则需重新进行实验，两次实验间隔不低于3 d。24 h期间，睡眠监测仪统计被试睡眠剥夺期睡眠时间(170.47±38.86)min，睡眠充足期睡眠时间(484.94±43.26)min，符合实验要求。

1.5 统计学方法 实验数据采用SPSS 22.0统计软件进行分析，对基本资料进行一般性描述分析，计量数据采用均数±标准差(±s)进行描述，对重复测量数据进行前后配对样本t检验。P＜0.05表示差异有统计学意义，P＜0.01表示差异有高度统计学意义。

2 结果

2.1 睡眠剥夺实验前后生理指标比较 课题组通过睡眠监测仪在被试睡眠充足情况下进行首次基础生理指标采集，包括身高、体质量、收缩压、舒张压、脉搏，被试完成睡眠剥夺实验后，课题组再次对被试进行相关生理指标采集。对数据进行实验前后配对样本检验发现，收缩压、舒张压、脉搏均呈现显著相关，差异具有高度统计学意义(P＜0.01)，见表1。

表1 生理指标睡眠剥夺实验前后比较(±s)

表1 生理指标睡眠剥夺实验前后比较(±s)

注：1 mmHg＝0.133 kPa。

时间 收缩压/mmHg 舒张压/mmHg 脉搏/(次·min-1)实验前 121.90±13.04 76.23±9.25 80.23±12.19实验后 139.93±15.18 87.23±11.61 89.37±10.54 t值 -6.64 -6.01 -4.00 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

2.2 睡眠剥夺实验前后心理量表得分比较 课题组在被试睡眠充足情况下进行首次BDI数据采集，被试完成睡眠剥夺实验后，课题组再次对被试进行BDI数据采集。对数据进行实验前后配对样本检验发现，实验前BDI得分为(6.70±5.25)分，实验后BDI得分为(6.67±5.10)分，差异无统计学意义(P＞0.05)。

2.3 睡眠剥夺实验前后MoCA量表得分比较 课题组通过睡眠监测仪在被试睡眠充足情况下进行首次MoCA量表测试，被试完成睡眠剥夺实验后，课题组再次对被试进行MoCA量表测试。对数据进行实验前后配对样本检验发现，在注意分测验与总分两项中呈现差异，差异具有统计学意义(P＜0.05)，在延迟记忆分测验中呈现显著差异，差异具有高度统计学意义(P＜0.01)，见表2。

表2 睡眠剥夺实验前后MoCA量表得分比较(±s)单位：分

表2 睡眠剥夺实验前后MoCA量表得分比较(±s)单位：分

注：MoCA＝蒙特利尔认知评估量表。

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3 讨论

本研究主要从睡眠剥夺的实验条件下，对被试的认知功能进行了探究。结果显示，仅在注意分测验、总分两项中差异有统计学意义(P＜0.05)；延迟记忆分测验中差异有高度统计学意义(P＜0.01)。其余分测验未呈现差异。视空间与执行分测验要求被试进行连线、复制立方体和画钟，测验内容相对简单，考虑到被试在以往学习经历中涉及对相关内容的训练，均能较顺利完成。同时，以往研究表明右侧顶叶对视空间影响较大[9]，查阅文献发现，短时睡眠剥夺不会对右侧顶叶造成影响[10]，故该分测验未呈现差异。命名分测验要求被试识别狮子、犀牛和骆驼3种动物，考虑被试学历要求本科及以上，对该类常见动物有相应的知识储备，故未呈现统计学意义。注意分测验包括要求被试分别以正反顺序复述、朗读数字并同时对特定数字敲击桌面和连续进行100减7的算术。相较于其他分测验条目更多，且因重复测量而对题目产生练习效应更弱。注意力网络由警觉、定向、执行组成，相关研究表明，睡眠节律改变会导致警觉性、定向网络的反应时间增加[11]。本研究通过注意分测验对被试进行程序性记忆、感知及运动性功能、言语功能多维度测试，测试结果的统计学差异进一步佐证了睡眠节律改变对注意力的影响。睡眠剥夺实验直接影响被试睡眠节律改变。语言分测验要求被试在1 min内尽可能多的说出动物的名字，该条目在测量言语能力的同时对被试的思维联想能力也提出相应要求。考虑被试均接受良好教育，且在长期的生活学习过程中更具思维联想能力，故该分测验未呈现统计学差异。抽象分测验主要测量词语相似性，要求被试对“火车-自行车”“手表-尺子”进行相似词语联想。该分测验总分为2分，整体区分程度较小，对所有被试该项前后得分比较发现，第2次测量分数均大于或等于第1次测量分数, 练习效应较为明显。研究表明[12]，睡眠剥夺与睡眠充足相比，在执行功能的言语流畅性与思维联想性上差异无统计学意义。与本研究在该项分测验的测试结果相符。延迟记忆分测验在命名分测验完成后，课题组要求被试重复2次复述“面孔、天鹅绒、教堂、菊花、红色”，5 min后再次回忆提及的5个词语，期间继续其他分测验。延迟记忆是认知功能变化最敏感的指标[13]。记忆是将存储于大脑内的信息片段复现于意识中，整个过程包括编码、存储和提取。磁共振成像技术中在认知功能变化研究中发现，颞叶对记忆的编码和存储有关键作用，顶叶对信息的提取有着关键的作用。同时研究表明，在对轻度认知功能改变的患者磁共振成像研究中发现存在颞叶改变[14]。在此基础上可以推测延迟记忆分测验在睡眠剥夺实验前后的显著差异，可由几个原因引起：①被试未经过深度编码导致延迟记忆提取时间变长或提取不反应引起。②储存片段乱序或者不连贯导致延迟记忆提取时间变长或提取不反应引起。③提取过程中因缺少搜索线索而需要更多注意资源参与，但注意资源匮乏。注意分测验的统计学差异进一步验证了这一猜想。

本研究除认知功能外，还对被试在睡眠剥夺条件下生理指标、心理指标的变化进行了研究。研究发现，收缩压、舒张压和脉搏在睡眠充足与睡眠剥夺两种条件下均存在显著差异。结果与60名健康军人进行睡眠剥夺研究结果一致[15]。研究已证实睡眠剥夺后血压负荷变大，肾素、儿茶酚胺、醛固酮分泌增多，夜间及日间收缩压、舒张压均升高[16]。

课题组在对被试进行BDI测试中，并未发现睡眠剥夺实验前后存在统计学差异，与相关研究结果出现不一致，分析原因可能由于被试数量有限，BDI对即时情绪变化敏感程度较低等造成。

本研究不足之处在于研究样本量较少且被试均来自同一单位，可能存在统计结果偏差。在对认知功能研究中只立足于MoCA，量表本身的信效度对研究结果影响较大。同时，查阅文献发现MoCA在对轻度认知功能障碍患者评估中的敏感度与特异度较高，对一般人群的评估敏感度与特异度鲜有提及。在实验开展过程中，课题组仅在上午08：00对被试进行血压脉搏数据采集，未进行24 h动态血压，对在睡眠剥夺进行中的实时动态血压变化未知。课题组对心理量表的选择单一，相关研究数据不能进一步用于研究睡眠剥夺对情绪的影响。在未来研究中，可以增大样本量，丰富被试来源，引入更多平行量表，增加动态数据监测。