良好的睡眠是维持健康的重要基础,然而随着现代社会生活节奏的加快,工作压力的增加,以及娱乐活动的丰富,越来越多的人用牺牲睡眠来应对这些社会变化。因此,睡眠剥夺已成为普遍存在的、威胁公众健康的问题。睡眠剥夺会对心境产生负面影响,长期睡眠不足甚至可能引发抑郁。然而,作为抑郁症状之一的睡眠剥夺又能起到短暂升部分抑郁症患者心境的作用。由于抑郁心境是负性心境的一种,因此本研究在健康被试和抑郁症被试两个被试群体中分别采用睡眠剥夺实验范式,在五天实验室实验中采集了睡眠剥夺前后的多模态神经成像数据,以及详尽的认知行为和心境测量数据,首次系统地考察了睡眠剥夺对健康被试的负性心境的影响及其神经机制,并在抑郁症被试中对此机制进行了验证,发现了睡眠剥夺的抗负性心境作用和抗抑郁作用的相同神经机制。此外,本研究还探讨了基线静息态脑功能对睡眠剥夺后健康被试负性心境变化的预测功能,发现了丘脑和边缘脑区基线脑血流量对睡眠剥夺后负性心境变化的预测作用。本研究利用四章内容对这些问题进行了探索。本文第三章从行为学角度考察了睡眠剥夺对健康被试负性和正性心境的影响,睡眠剥夺所导致的负性心境变化与正性心境变化之间的相关,以及负性心境变化与精神运动警觉性测试(PVT)表现之间的相关。结果显示,睡眠剥夺导致负性心境显著增强,正性心境显著减弱。睡眠剥夺后的负性心境变化与正性心境变化无显著相关,负性心境变化与PVT认知行为变化也无显著相关。这表明睡眠剥夺会导致心境的不稳定性增强,睡眠剥夺后的负性心境变化与正性心境变化的神经生理机制可能不同,并验证了“产生主观心境与产生客观认知的神经生物学变化不同步”这一重要推论。本文第四章从脑成像(功能连接和脑血流量)角度探讨了睡眠剥夺后,健康被试负性心境变化的潜在神经机制。结果显示,睡眠剥夺后,双侧dorsal nexus(DN)与右侧背外侧前额皮层之间的静息态功能连接,以及双侧杏仁核与双侧前扣带皮层之间的静息态功能连接均增强。然而,睡眠剥夺后,只有双侧杏仁核与双侧前扣带皮层之间的静息态功能连接变化与负性心境变化之间相关显著,且二者呈负相关关系。这表明睡眠剥夺后,虽然健康被试的总体心境变差,但杏仁核与前扣带皮层之间静息态功能连接在睡眠剥夺后的增强反映了大脑皮层区域对边缘系统调控能力的增强,暗示了被试的心境调节能力补偿性地增强。睡眠剥夺后,杏仁核与前扣带皮层之间静息态功能连接较强的被试由于心境调节能力较强,因而负性心境较轻,而此功能连接较弱的被试负性心境较重。此外,本研究未发现睡眠剥夺所导致的负性心境变化与脑血流量变化之间有显著相关。本文第五章从脑成像角度研究了哪些脑区在睡眠剥夺前(基线水平)的静息态脑功能(功能连接和脑血流量)可以预测健康被试睡眠剥夺后负性心境的变化。结果显示,丘脑和脑岛、海马、尾状核、腹侧纹状体这些边缘区域的基线脑血流量与睡眠剥夺后负性心境的变化之间相关显著,且二者呈负相关关系。基线时具有较大丘脑和边缘系统脑血流量的被试在完全睡眠剥夺后有较少的负性心境增加。这表明,脑血流量可能反应了认知资源的多少。睡眠剥夺前,丘脑和这些边缘区域的脑血流量越大,拥有的认知资源可能越多。经睡眠剥夺的消耗后,所能保留的认知资源也多,因而越能够抵抗睡眠剥夺所导致的负性心境增加。此外,本研究未发现基线脑功能连接与睡眠剥夺后负性心境变化之间的显著相关。为了验证第四章的结果,本文第六章从脑成像(功能连接)角度考察了睡眠剥夺所导致的抑郁症被试抑郁分数的变化及其神经机制。与基线睡眠相比,睡眠剥夺后,约一半抑郁症被试的心境有所升。与健康被试的研究结果一致,抑郁症被试在睡眠剥夺后,双侧DN与右侧背外侧前额皮层之间的静息态功能连接,以及双侧杏仁核与双侧前扣带皮层之间的静息态功能连接均增强。并且,与基线睡眠相比,睡眠剥夺后,心境升的抑郁症被试的双侧杏仁核与双侧前扣带皮层之间静息态功能连接的增强幅度显著大于心境变差的抑郁症被试。此外,与健康被试的研究结果一致,睡眠剥夺后,双侧杏仁核与双侧前扣带皮层之间静息态功能连接的变化与抑郁量表得分的变化之间相关显著,且二者呈负相关关系。这表明,睡眠剥夺通过高杏仁核—前扣带皮层之间的功能连接,即增强大脑皮层区域对边缘区域的调控,来发挥它的抗抑郁作用。睡眠剥夺后,杏仁核与前扣带皮层之间功能连通性增强幅度较大的抑郁症患者调控负性心境能力的增强幅度可能也较大。因此对这些被试来说,睡眠剥夺升心境的作用十分明显。综上,本研究采用静息态血氧水平依赖磁共振成像技术和动脉自旋标记灌注磁共振成像技术分别测量被试的静息态脑功能(功能连接和脑血流量),首先探讨了睡眠剥夺所引起的健康被试负性心境的变化及其神经机制,发现睡眠剥夺导致负性心境显著增加,并找到了睡眠剥夺抵抗负性心境的潜在作用机制。由于抑郁是负性心境的一种,因此该研究为睡眠剥夺的抗抑郁作用机制供了参考。随后,为了验证睡眠剥夺在健康被试中抵抗负性心境作用的研究结果,本研究还进一步在抑郁症被试中进行了同样的分析,考察了睡眠剥夺所引起的抑郁心境的变化及其内在机制。结果发现睡眠剥夺对约一半抑郁症患者起到了心境升的作用,并且睡眠剥夺的抵抗负性心境作用与抗抑郁作用拥有相同的神经机制,即睡眠剥夺通过增强杏仁核与前扣带皮层的静息态大脑功能网络连接,高大脑皮层对边缘区域自上而下的控制来增强心境调节能力,进而起到抵抗负性心境(包括抑郁)的作用。此外,本研究还探讨了哪些脑区的基线静息态脑功能(功能连接和脑血流量)能够预测睡眠剥夺后健康被试的负性心境变化,结果发现睡眠剥夺前的丘脑和边缘区域的较大脑血流量能够抵抗睡眠剥夺后负性心境的增加。这可能反应了认知资源对抵抗睡眠剥夺所导致的负性心境增加的作用。在重复已有研究结果的基础上,本文丰富了睡眠剥夺对负性心境的影响的神经成像研究,或可为负性心境的改善供新的见解,为抑郁症的诊断和治疗供靶标。