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睡眠对个体维持正常的生理和心理功能必不可少,正常情况下人们每天要花费三分之一的时间进行睡眠。然而在快节奏和高压力的现代生活中,失眠(insomnia)已经成为临床上常见的睡眠障碍,世界卫生组织调查显示失眠的发病率为27%左右,而中国的发病率高达38.2%。失眠是指尽管有适当的睡眠机会和睡眠环境,依然对睡眠时间和(或)睡眠质量感到不满足,并且影响日间功能的一种主观体验。失眠患者不仅表现出夜晚入睡困难、睡眠维持障碍、睡眠时间的减少、夜间觉醒次数增加、早醒等症状,而且存在日间心理功能的受损,例如反应时延长、注意力涣散、警觉性下降、记忆成绩下降、决策和执行控制能力的下降和情绪障碍。警觉性注意(Vigilant Attention)是指有机体对没有出现但可能出现的具有重要适应意义的刺激所保持的觉察和一种持续性的机能准备状态,很容易受到睡眠减少的影响。精神运动警觉性测试(Psychomotor Vigilance Test,PVT)是一种测量睡眠剥夺后个体警觉性注意的常用范式,大量的研究结果证明睡眠剥夺后精神运动警觉测试成绩下降,表现为反应时(reaction time,RT)的延长,反应速度(reaction rate)的下降和遗漏率(rate of lapses,RT>500ms)的增加。但是失眠和睡眠剥夺并不相同,关于失眠患者的警觉性注意是否有显著受损还缺乏明确的研究证明;此外,还缺乏对失眠患者警觉性注意神经机制的研究。为探究以上问题,我们展开了以下两项实验研究。研究一采用行为方法来考察失眠患者组和健康睡眠组在PVT上的成绩差异。在临床上筛选了31名失眠患者,并选取了32名年龄、性别和受教育水平匹配的健康睡眠者作为对照组。下午2点到5点之间被试完成了5分钟的PVT任务,同时还收集了所有被试的睡眠、情绪、思维控制能力以及人格问卷。分析结果发现,和健康睡眠组相比,失眠患者组PVT的RT显著延长,反应速度显著下降,遗漏率显著增加;此外,量表分数分析发现,失眠患者的匹斯堡睡眠质量指数(PSQI)显著增加,睡眠潜伏期(SLT)显著延长,抑郁自评量表(SDS)和焦虑自评量表(SAS)分数显著增加。相关分析发现,失眠组PVT的RT和正性情绪(PA)有显著的正相关。这些结果表明,失眠患者在行为学层面上存在警觉性注意的受损,并且这种受损受到情绪的影响。虽然行为学上已经证明失眠患者存在警觉性注意功能的受损,但其受损的神经机制还不清楚。研究二,我们从静息态脑影像的层面来揭示失眠患者警觉性注意受损的神经机制,静息态是指有机体在清醒、放松状态下大脑神经元的自发活动状态。静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)是一种能够无创的研究大脑基线活动的技术,越来越多的应用于正常人以及各种精神疾病研究中。静息态下失眠患者的大脑活动和功能连接的异常可以揭示失眠的发病机制以及失眠患者的认知功能、注意功能和情绪等方面的改变,从而帮助更好的诊断和治疗。因此我们采集31名失眠患者和32名健康对照组的静息态功能磁共振脑影像数据,分析计算了两组被试的ALFF,fALFF值,感兴趣区(region of interest,ROI)之间的功能连接(functional connectivity,FC)以及大尺度脑网络(large-scale brain network)之间的FC,并进行了差异检验;最后把有差异的ALFF,fALFF以及FC和PVT的成绩,睡眠,情绪和思维控制能力问卷分数做相关分析。结果显示,和健康睡眠组相比,(1)失眠患者左侧脑岛(insula)、左侧缘上回和左侧中央后回的ALFF值显著下降,而左侧后扣带回、楔前叶以及左侧颞上回的ALFF显著增强;(2)失眠患者旁中央小叶,顶叶下皮质区,左侧颞上回,体感联合区(Brodmann 5)以及颞极(Brodmann 38)的fALFF值显著上升;(3)失眠患者后扣带回和楔前叶,旁中央小叶和楔前叶之间的FC显著增强,而旁中央小叶和颞极(Brodmann 38)之间的FC显著下降。(4)失眠患者额顶控制网络(frontoparietal control network,FPC)和背侧注意网络(dorsal attention network,DAN)之间的FC显著增强,而感觉运动网络(sensorimotor network,SMN)和听觉网络(auditory network,AN)的功能连接显著下降;(5)控制年龄效应后,后扣带回和楔前叶的ALFF值均与睡眠潜伏期(Sleep Latency Time,SLT)有显著的负相关。(6)脑岛和楔前叶以及脑岛和后扣带回之间的FC和SDS呈现显著的负相关;(7)失眠患者的旁中央小叶与颞极(Brodmann 38)的FC与PVT的RT呈现显著的负相关。综合研究一、二结果发现:(1)失眠患者的确存在警觉性注意功能的受损,同时存在情绪障碍和思维控制能力的下降。(2)失眠患者静息态下大脑活动出现异常,和睡眠潜伏期的显著相关说明了ALFF的异常可能是失眠患者无法入睡的大脑神经机制。(3)ROI的功能连接和情绪分数以及PVT成绩之间的显著相关可能提示功能连接的异常是失眠患者情绪障碍和警觉性注意受损的大脑神经机制。