研究背景与目的睡眠作为人类的一种基本生命现象,对机体具有非常重要的意义。人的一生约有1/3的时间都在睡眠中度过,良好的睡眠是保证我们身心健康的重要基石,睡眠的发生与调控也是人脑的特有功能之一,并涉及全身各个系统的变化。我们要维持健康就必须使睡眠和觉醒交相更替并取得平衡。但由于现阶段生活节奏的加快、工作压力的增大以及夜生活的丰富,几乎每个人都有过熬夜通宵的经历,睡眠剥夺已是当今社会非常普遍的现象且日益成为严重的社会问题。许多研究表明,长期睡眠剥夺可导致脑内中枢神经系统功能紊乱、思考能力下降、警觉力与判断力削弱、内分泌水平异常,严重影响着人体健康。目前国内外已有许多研究者对睡眠剥夺进行了研究,以明确睡眠剥夺对各项生理及行为功能的影响。本研究通过观察40小时睡眠剥夺对睡眠结构、认知功能及其相关的血清学指标的影响,积极探索三者之间的潜在的功能联系,并探讨其中可能的机制。方法通过纳入21名(19-24岁)健康大学生,都经过严格的问卷评估及临床筛查,排除一切潜在的精神心理、睡眠疾病以及不良生活习惯。正式实验之前,被试被要求进行一周的腕表检测及睡眠日记记录,用以评估其日常活动及作息习惯。随后是连续两晚的多导睡眠监测,第一晚是适应阶段,用来消除首夜效应及排查相关睡眠疾病,第二晚是正式监测,作为基线的睡眠结构数据。正式监测后第二天的早晨七点开始,被试将被要求在严格控制的实验室条件下保持连续40小时的清醒状态,之后是8小时的睡眠恢复。在睡眠剥夺过程中,每两个小时进行一次精神运动警觉性任务(Psychomotor vigilance task,PVT)测试,分别在基线、睡眠剥夺24小时及睡眠恢复8小时后三个时间点进行蒙特利尔认知评估(Montreal cognitive assessment,MoCA)及静脉采血。结果(1)与基线夜晚相比,睡眠剥夺后恢复夜晚的睡眠效率(p<0.001)、N3期(p<0.001)及REM潜伏期(p=0.002)时间都显著增加,入睡潜伏期(p<0.001)、N1期(p<0.001)、N2期(p=0.031)、R期(p=0.001)及入睡后觉醒时间(p=0.001)都显著降低;(2)相比于基线,睡眠剥夺24小时后,MoCA总分显著降低(p=0.004),细分到具体维度,仅发现记忆维度得分显著降低(p=0.026),经过8小时睡眠恢复后恢复到基线水平;(3)随着睡眠剥夺时间的延长,被试的警觉性表现稳定性受损;与基线相比,睡眠剥夺24小时PVT中位反应时(p=0.002)及走神次数(p=0.001)两个指标都显著增高,8小时睡眠恢复后未恢复;(4)血清学指标:与基线相比,睡眠剥夺24小时后,血清中的脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)(p=0.013),皮质醇水平(p=0.028)都显著减低,食欲素-A水平却显著增加(p=0.023),上述血清学指标经过8小时的睡眠恢复后都恢复到基线水平;(5)对血清学指标及相应的行为学指标进行相关性分析发现:经过24小时睡眠剥夺后的MoCA总分变化量与血清BDNF浓度的变化量呈正相关(r=0.52,p=0.015),PVT中位反应时的变化量与食欲素-A的变化量呈负相关(r=-0.53,p=0.014),睡眠剥夺后的食欲素-A的浓度与睡眠恢复晚的睡眠效率呈负相关(r=-0.59,p=0.005)、与入睡后的觉醒时间呈正相关(r=0.62,p=0.003)。结论我们的研究结果表明:睡眠剥夺导致睡眠结构改变、MoCA认知评分及警觉性表现显著受损;睡眠剥夺后认知功能的受损可能和体内BDNF水平变化有关、警觉性的变化可能与体内食欲素-A水平变化有关。