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【摘要】目的：探讨4h恢复性睡眠对43h完全睡眠剥夺后任务管理功能的影响。方法：采用自身前后对照设计，对9名健康大学生（19±1.6岁，男）进行43h的完全睡眠剥夺，而后进行4h的恢复性睡眠。每隔4h完成一次连续加法测验，在恢复性睡眠后1h完成最后一次测试。记录正确数和平均正确反应时，采用重复测量的统计方法进行数据分析。结果:连续加法测验的平均正确反应时和正确数都存在明显的时间主效应（F(11，88)＝8.37，P<0.01）和（F(11，88)＝2.65，P<0.01），进一步分析，在20h睡眠剥夺以后平均正确反应时（20h:15.42±4.07，24h:15.44±3.20，28h:15.08±3.37，32h:14.92±2.90，36h:15.20±2.63，40h:15.99±2.91）较基线值（12.71±2.81）明显延长(P>0.01）、正确数（20h:14.44±0.91，28h:13.97±0.95，32h:14.07±1.00，36h:14.31±0.88，40h:13.39±0.92）也较基线值（16.02±0.49）显著减少(P>0.01）。恢复性睡眠后的平均正确反应时（13.15±2.42）和正确数（15.90±1.00）与基线值间没有显著性差异(P>0.05）。结论：任务管理功能在20h完全睡眠剥夺后已受损，而4h的恢复性睡眠可以使43h后的任务管理能力完全恢复到正常水平。
【关键词】完全睡眠剥夺；任务管理功能；连续相加测验；恢复性睡眠
【中图分类号】R338.63【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2009)12-0021-02
随着社会压力的增加，睡眠缺失的（sleep loss）在人群的发生率明显提高。它造成认知功能下降和负性情绪的产生，进而影响人们的生活质量和工作绩效。在对睡眠缺失的研究中，研究者发现睡眠剥夺(sleep deprivation, SD)是诱发睡眠缺失状态的有效方法，研究还发现完全睡眠剥夺对于高级认知功能影响尤为明显。Harrison和Horne指出在完全睡眠剥夺下，依赖于额叶功能的作业受其影响较大，高级认知功能特别是与额叶关系密切的高级认知功能受完全睡眠剥夺的影响更为显著。对于额叶功能的研究主要针对执行功能和工作记忆等高级认知功能展开。连续相加测验是一项反映执行功能中任务管理功能的测验，在完成测验时需要多项执行功能的参与，如信息操作（对信息的编码、更新和短时贮存）、计划和监控等。此外，使得睡眠剥夺后认知功能恢复的措施有药理学措施如服用咖啡因，莫达非尼等，和非药理学措施如恢复性睡眠（recovery sleep），合理安排作息制度等。恢复性睡眠是指在睡眠剥夺后给予短时间的充分睡眠。对于恢复性睡眠对长时完全睡眠剥夺后任务管理功能的影响尚未见相关报道。本研究旨在对43h完全睡眠剥夺和4h恢复性睡眠下连续加法测验的检测，来探讨恢复性睡眠对长时睡眠剥夺后任务管理能力的影响，从而为睡眠缺失下工作绩效的预测及干预措施的实施提供理论指导。
1对象与方法
1.1对象9名健康青年男性,年龄19±1.6岁，身体健康，均为右利手，裸视或矫正后视力正常，无吸烟及饮用咖啡因、茶叶等饮料的习惯。《匹兹堡睡眠质量指数》(Pittsburgh Sleep Quality Inventory, PSQI)测验得分均＜5分，说明有良好的睡眠。症状自评量表（Symptom Checklist-90，SCL－90）检测，总均分＜1分，各因子分＜1分[8]。被试睡眠图为9:30～6:00，睡眠习惯规律。知情同意。
1.2方法实验设计为自身前后对照设计,对被试进行43h完全睡眠剥夺后进入4h的恢复性睡眠。测验为连续加法测验（Serial addition test，SAT）每个测验项目由11个个位数组成，由计算机随机生成，呈现在显示器（19英寸）中央，要求被试在正确的前提下尽可能快的按小于法和大于法的算法心算，并将结果用小键盘输入计算机。小于法的算法是将显示器中央的横行数字连续累计相加,如果得到的是两位数,不记十位数,只记个位数。凡相加后之和个位数比相邻右边的数小1(<),则跳过右边相邻的数字而与下一个数相加。这样连续累计加完整行数字后输入结果。大于法的算法方法基本同第一法。不同的是遇到相加所得之和比相邻右边的数大“1”时(>),跳过右边的数与下一个数相加。连续累计加完整行数字后输入结果中的个位数。小于法和大于法交替进行,每道测题有两次跳过，共20道测验。
1.3实验步骤实验由两部分组成,每部分实验前一周禁止服用含咖啡因、酒精等刺激性物质的食物及药物。第一部分为练习部分。实验前一周集中被试训练,以排除测验的练习效应,保证全部被试的错误率<1%，反应时出现平台期。第二部分为正式实验。被试在7:00进入实验室开始睡眠剥夺，至第三天早晨10:00结束。在43h的睡眠剥夺中每4h进行一次连续相加测验。睡眠剥夺后进入4h的恢复性睡眠，在唤醒1h后完成最后一次测试，共完成12次测试。将第一次测试(第一天7:00测试)结果设为基础值（baseline）。在整个实验中确保有三人(一名医生、一名护士和主试)监控被试避免睡眠，每次有2被试同时进入实验。
1.4统计方法评定指标为平均正确反应时(秒)和正确数（个）。使用SPSS11.0软件包进行统计学分析。采用重复测量（rANOVA）的统计方法进行数据统计。
2结果
2.14h恢复性睡眠对43h完全睡眠剥夺后SAT平均正确反应时影响的结果分析Mauchly球形检验(P>0.05),不拒绝球形检验，无需ε矫正。各测试点SAT平均正确反应时之间存在时间主效应（F(11，88)＝8.37，P<0.01）。多重比较显示，SAT的平均正确反应时在20h完全睡眠剥夺后的各测试点的成绩与基线值之间存在显著性差异(P<0.01或P<0.05)。而恢复性睡眠后的平均正确反应时与基线值之间并没有发现显著性差异(P>0.05)(表1)。
2.24h恢复性睡眠对43h完全睡眠剥夺后SAT正确数影响的结果分析见表2。Mauchly球形检验(P<0.01),拒绝球形检验，需采用Greenhouse-Geisser校正。各测试点SAT的正确数之间存在时间主效应(F(11，88)＝2.645，P<0.01)。多重比较显示，SAT的正确数在20h完全睡眠剥夺以后（除24h完全睡眠剥夺点）的各测试点成绩与基线值之间存在显著性差异(P<0.01或P<0.05)。恢复性睡眠后的正确数与基线值没有发现显著性差异(P>0.05)。
3讨论
在现代社会中，睡眠缺失造成认知功能和日常生活质量的下降已非常普遍，研究者就睡眠缺失造成认知功能下降的原因提出了不同理论假说。脱漏假说指出睡眠剥夺后作业水平的下降是由于微睡眠（microsleep）和脱漏（lapses）。当一个人持续工作，并被剥夺睡眠时，或者维持长时间觉醒时，经常会不时发生的“阻滞”或者没有反应的短暂间期，如果两次间隔之间的工作绩效维持在初始水平，这些“阻滞”或无反应的短暂间期发生的频率和时程会随着连续脑力劳动而增多。也有研究者指出绩效下降是由于被试的唤醒水平下降引起，维持长时间觉醒时会出现唤醒水平下降、唤醒阈限上升的现象。当唤醒水平低于某种特殊的认知功能的要求时，此种功能的下降就不可避免地出现了。并且，由于不同认知功能所需的唤醒水平和注意力资源的量不同，所以在同一唤醒水平下，不同的认知功能受到的影响也就不同。此外，恢复性睡眠措施被广泛应用于恢复睡眠剥夺后认知功能。Baddeley的工作记忆模型指出中央执行功能是其核心，其脑皮层定位于额叶、扣带回等。本研究发现，在20h完全睡眠剥夺以后，平均正确反应时的明显延长和正确数显著下降提示20h完全睡眠剥夺已导致任务管理功能的显著下降。由于在完全睡眠剥夺下对于信息的加工需要额叶付出更多的资源参与，当脑力资源低于认知作业需要时，就会出现脱漏与唤醒水平的下降，从而造成作业绩效的下降。在睡眠剥夺24h和28h时，其作业水平虽有所提高，但仍与基线值的水平存在显著差异，这一提高主要是由于生物节律的影响，这时被试处于生物节律的高峰(7:00和11:00)，但随后成绩便又出现明显下降。总体上看作业水平随着睡眠剥夺时间的延长呈持续下降趋势。正确数指标显示，在24h时与基线值没有显著性差异，这是由于被试在完成作业任务时存在时间与正确率权重问题，此时被试倾向于牺牲反应时而保持正确率。在被试43h完全睡眠剥夺后给予4h恢复性睡眠，其平均正确反应时与正确数均达到基线水平。这表明，4h恢复性睡眠完全可以对抗43h完全睡眠剥夺对任务管理功能的所造成的负面影响。此外，实验中采用计算机测量较大限度的排除了以往纸笔测验的缺点，如项目的随机化，测验时间指标的准确性等。更重要的是在测验中提出用平均正确反应时替代以往的总反应时指标。从而避免由于被试在个别题目上注意力不集中、反复校正等问题对总反应时的影响，使其更能有效的反映任务管理的水平。
总之，本研究提示4h的恢复性睡眠可以有效对抗43h完全睡眠剥夺后对执行功能中的任务管理功能的影响。任务管理功能在20h完全睡眠剥夺后已明显受损。但是，由于实验条件限制，本研究存在被试量偏少的问题。同时由于连续加法测验本身涉及到的执行功能子系统较多，无法对完全睡眠剥夺下任务管理功能的变化做出更灵敏的反应。因此，在今后的研究中有针对性和更敏感的认知功能评价技术的应用已成为必然，如事件相关电位分析技术和功能性核磁成像技术。
参考文献
[1]刘贤臣,唐茂芹,胡蕾,等.匹兹堡睡眠质量指数的信度和效度研究[J].中华精神科杂志,1996,29.
[2]汪卫东,王希林,马弘.心理卫生评定量表手册[M].北京:中国心理卫生杂志社,1999.
(收稿日期：2009.03.10)
【关键词】完全睡眠剥夺；任务管理功能；连续相加测验；恢复性睡眠
【中图分类号】R338.63【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2009)12-0021-02
随着社会压力的增加，睡眠缺失的（sleep loss）在人群的发生率明显提高。它造成认知功能下降和负性情绪的产生，进而影响人们的生活质量和工作绩效。在对睡眠缺失的研究中，研究者发现睡眠剥夺(sleep deprivation, SD)是诱发睡眠缺失状态的有效方法，研究还发现完全睡眠剥夺对于高级认知功能影响尤为明显。Harrison和Horne指出在完全睡眠剥夺下，依赖于额叶功能的作业受其影响较大，高级认知功能特别是与额叶关系密切的高级认知功能受完全睡眠剥夺的影响更为显著。对于额叶功能的研究主要针对执行功能和工作记忆等高级认知功能展开。连续相加测验是一项反映执行功能中任务管理功能的测验，在完成测验时需要多项执行功能的参与，如信息操作（对信息的编码、更新和短时贮存）、计划和监控等。此外，使得睡眠剥夺后认知功能恢复的措施有药理学措施如服用咖啡因，莫达非尼等，和非药理学措施如恢复性睡眠（recovery sleep），合理安排作息制度等。恢复性睡眠是指在睡眠剥夺后给予短时间的充分睡眠。对于恢复性睡眠对长时完全睡眠剥夺后任务管理功能的影响尚未见相关报道。本研究旨在对43h完全睡眠剥夺和4h恢复性睡眠下连续加法测验的检测，来探讨恢复性睡眠对长时睡眠剥夺后任务管理能力的影响，从而为睡眠缺失下工作绩效的预测及干预措施的实施提供理论指导。
1对象与方法
1.1对象9名健康青年男性,年龄19±1.6岁，身体健康，均为右利手，裸视或矫正后视力正常，无吸烟及饮用咖啡因、茶叶等饮料的习惯。《匹兹堡睡眠质量指数》(Pittsburgh Sleep Quality Inventory, PSQI)测验得分均＜5分，说明有良好的睡眠。症状自评量表（Symptom Checklist-90，SCL－90）检测，总均分＜1分，各因子分＜1分[8]。被试睡眠图为9:30～6:00，睡眠习惯规律。知情同意。
1.2方法实验设计为自身前后对照设计,对被试进行43h完全睡眠剥夺后进入4h的恢复性睡眠。测验为连续加法测验（Serial addition test，SAT）每个测验项目由11个个位数组成，由计算机随机生成，呈现在显示器（19英寸）中央，要求被试在正确的前提下尽可能快的按小于法和大于法的算法心算，并将结果用小键盘输入计算机。小于法的算法是将显示器中央的横行数字连续累计相加,如果得到的是两位数,不记十位数,只记个位数。凡相加后之和个位数比相邻右边的数小1(<),则跳过右边相邻的数字而与下一个数相加。这样连续累计加完整行数字后输入结果。大于法的算法方法基本同第一法。不同的是遇到相加所得之和比相邻右边的数大“1”时(>),跳过右边的数与下一个数相加。连续累计加完整行数字后输入结果中的个位数。小于法和大于法交替进行,每道测题有两次跳过，共20道测验。
1.3实验步骤实验由两部分组成,每部分实验前一周禁止服用含咖啡因、酒精等刺激性物质的食物及药物。第一部分为练习部分。实验前一周集中被试训练,以排除测验的练习效应,保证全部被试的错误率<1%，反应时出现平台期。第二部分为正式实验。被试在7:00进入实验室开始睡眠剥夺，至第三天早晨10:00结束。在43h的睡眠剥夺中每4h进行一次连续相加测验。睡眠剥夺后进入4h的恢复性睡眠，在唤醒1h后完成最后一次测试，共完成12次测试。将第一次测试(第一天7:00测试)结果设为基础值（baseline）。在整个实验中确保有三人(一名医生、一名护士和主试)监控被试避免睡眠，每次有2被试同时进入实验。
1.4统计方法评定指标为平均正确反应时(秒)和正确数（个）。使用SPSS11.0软件包进行统计学分析。采用重复测量（rANOVA）的统计方法进行数据统计。
2结果
2.14h恢复性睡眠对43h完全睡眠剥夺后SAT平均正确反应时影响的结果分析Mauchly球形检验(P>0.05),不拒绝球形检验，无需ε矫正。各测试点SAT平均正确反应时之间存在时间主效应（F(11，88)＝8.37，P<0.01）。多重比较显示，SAT的平均正确反应时在20h完全睡眠剥夺后的各测试点的成绩与基线值之间存在显著性差异(P<0.01或P<0.05)。而恢复性睡眠后的平均正确反应时与基线值之间并没有发现显著性差异(P>0.05)(表1)。
2.24h恢复性睡眠对43h完全睡眠剥夺后SAT正确数影响的结果分析见表2。Mauchly球形检验(P<0.01),拒绝球形检验，需采用Greenhouse-Geisser校正。各测试点SAT的正确数之间存在时间主效应(F(11，88)＝2.645，P<0.01)。多重比较显示，SAT的正确数在20h完全睡眠剥夺以后（除24h完全睡眠剥夺点）的各测试点成绩与基线值之间存在显著性差异(P<0.01或P<0.05)。恢复性睡眠后的正确数与基线值没有发现显著性差异(P>0.05)。
3讨论
在现代社会中，睡眠缺失造成认知功能和日常生活质量的下降已非常普遍，研究者就睡眠缺失造成认知功能下降的原因提出了不同理论假说。脱漏假说指出睡眠剥夺后作业水平的下降是由于微睡眠（microsleep）和脱漏（lapses）。当一个人持续工作，并被剥夺睡眠时，或者维持长时间觉醒时，经常会不时发生的“阻滞”或者没有反应的短暂间期，如果两次间隔之间的工作绩效维持在初始水平，这些“阻滞”或无反应的短暂间期发生的频率和时程会随着连续脑力劳动而增多。也有研究者指出绩效下降是由于被试的唤醒水平下降引起，维持长时间觉醒时会出现唤醒水平下降、唤醒阈限上升的现象。当唤醒水平低于某种特殊的认知功能的要求时，此种功能的下降就不可避免地出现了。并且，由于不同认知功能所需的唤醒水平和注意力资源的量不同，所以在同一唤醒水平下，不同的认知功能受到的影响也就不同。此外，恢复性睡眠措施被广泛应用于恢复睡眠剥夺后认知功能。Baddeley的工作记忆模型指出中央执行功能是其核心，其脑皮层定位于额叶、扣带回等。本研究发现，在20h完全睡眠剥夺以后，平均正确反应时的明显延长和正确数显著下降提示20h完全睡眠剥夺已导致任务管理功能的显著下降。由于在完全睡眠剥夺下对于信息的加工需要额叶付出更多的资源参与，当脑力资源低于认知作业需要时，就会出现脱漏与唤醒水平的下降，从而造成作业绩效的下降。在睡眠剥夺24h和28h时，其作业水平虽有所提高，但仍与基线值的水平存在显著差异，这一提高主要是由于生物节律的影响，这时被试处于生物节律的高峰(7:00和11:00)，但随后成绩便又出现明显下降。总体上看作业水平随着睡眠剥夺时间的延长呈持续下降趋势。正确数指标显示，在24h时与基线值没有显著性差异，这是由于被试在完成作业任务时存在时间与正确率权重问题，此时被试倾向于牺牲反应时而保持正确率。在被试43h完全睡眠剥夺后给予4h恢复性睡眠，其平均正确反应时与正确数均达到基线水平。这表明，4h恢复性睡眠完全可以对抗43h完全睡眠剥夺对任务管理功能的所造成的负面影响。此外，实验中采用计算机测量较大限度的排除了以往纸笔测验的缺点，如项目的随机化，测验时间指标的准确性等。更重要的是在测验中提出用平均正确反应时替代以往的总反应时指标。从而避免由于被试在个别题目上注意力不集中、反复校正等问题对总反应时的影响，使其更能有效的反映任务管理的水平。
总之，本研究提示4h的恢复性睡眠可以有效对抗43h完全睡眠剥夺后对执行功能中的任务管理功能的影响。任务管理功能在20h完全睡眠剥夺后已明显受损。但是，由于实验条件限制，本研究存在被试量偏少的问题。同时由于连续加法测验本身涉及到的执行功能子系统较多，无法对完全睡眠剥夺下任务管理功能的变化做出更灵敏的反应。因此，在今后的研究中有针对性和更敏感的认知功能评价技术的应用已成为必然，如事件相关电位分析技术和功能性核磁成像技术。
参考文献
[1]刘贤臣,唐茂芹,胡蕾,等.匹兹堡睡眠质量指数的信度和效度研究[J].中华精神科杂志,1996,29.
[2]汪卫东,王希林,马弘.心理卫生评定量表手册[M].北京:中国心理卫生杂志社,1999.
(收稿日期：2009.03.10)