睡眠剝奪的靜息態(tài)功能磁共振研究.pdf

1、睡眠不僅可以促進(jìn)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育，維持機(jī)體生存，更重要的是維持注意、記憶、學(xué)習(xí)等認(rèn)知功能的正?；?，良好的睡眠對(duì)個(gè)體的身心健康至關(guān)重要。睡眠剝奪（sleep deprivation，SD）是指由于各種原因引起的睡眠丟失狀態(tài)，一般指在24h中的睡眠小于4h，并引起情緒、學(xué)習(xí)記憶、免疫功能等一系列改變，伴隨疲勞的增加可以引起一系列生理、心理、甚至行為的變化。本研究應(yīng)用功能磁共振成像（functional magnetic resonance im

2、aging，fMRI）研究SD對(duì)于大腦執(zhí)行控制功能及工作記憶不同成分及不同加工過(guò)程的影響，并利用靜息狀態(tài)（resting state）下大腦功能連接（functional connectivity）這一目前比較新的研究方法進(jìn)一步探討睡眠剝奪對(duì)大腦功能的影響。 本研究為自身前后對(duì)照試驗(yàn)設(shè)計(jì)。14名正常青年男性志愿者（25．9±2．3歲）參加SD實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分為三部分：第一，應(yīng)用視覺(jué)Go/nogo測(cè)驗(yàn)研究SD對(duì)大腦執(zhí)行控制功能的影響；

3、第二，研究SD對(duì)于工作記憶（working memory，WM）的影響。其中依據(jù)Baddeley工作記憶模型，以經(jīng)典n-back測(cè)驗(yàn)范式分別對(duì)語(yǔ)音工作記憶、空間工作記憶、客體工作記憶應(yīng)用fMRI進(jìn)行探討；第三，在靜息狀態(tài)下，根據(jù)前兩部分研究所得的結(jié)論選取有研究意義的種子區(qū)域（前扣帶回及前后扣帶回），應(yīng)用功能連接的方法研究睡眠剝奪對(duì)這些特定腦區(qū)間聯(lián)系的影響。 研究的主要結(jié)果及結(jié)論： SD后執(zhí)行功能下降。與行為抑制作業(yè)密切

4、相關(guān)的腦區(qū)主要有前扣帶回（anterior cingulated cortex，ACC）、頂葉皮質(zhì)（parietal lobe，PL）、前額葉皮質(zhì)（prefrontal cortex，PFC）、楔葉和小腦等。睡眠剝奪后行為抑制功能的下降與前扣帶回功能活動(dòng)的進(jìn)行性下降有關(guān)。隨著睡眠剝奪時(shí)間的延長(zhǎng)，前額葉皮質(zhì)（BA10）的活動(dòng)增加，這種功能活動(dòng)的增加是機(jī)體功能代償?shù)囊环N重要體現(xiàn)。機(jī)體功能代償在行為抑制作業(yè)中表現(xiàn)的非常明顯。 SD后

5、工作記憶能力下降。與工作記憶密切相關(guān)的腦區(qū)有前額葉皮質(zhì)、后頂葉皮層以及輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)（supplementary motor area，SMA）等。工作記憶負(fù)荷的增加導(dǎo)致與記憶有關(guān)的腦區(qū)激活強(qiáng)度增加，而不是有更多腦區(qū)的參與。睡眠剝奪對(duì)不同種類的工作記憶任務(wù)影響不同。對(duì)于空間和客體工作記憶則主要表現(xiàn)為與工作記憶存儲(chǔ)與加工相關(guān)區(qū)域功能活動(dòng)下降。對(duì)于語(yǔ)音工作記憶，除了與工作記憶存儲(chǔ)和加工相關(guān)的腦區(qū)功能下降外，與注意相關(guān)系統(tǒng)（BA10，ACC）功能

6、增加表現(xiàn)出功能代償。個(gè)體針對(duì)睡眠剝奪也有部分適應(yīng)性變化，這主要體現(xiàn)在前額葉皮質(zhì)功能的代償上。前額葉皮質(zhì)功能的代償性增加是睡眠剝奪后的一個(gè)重要特征。 近年來(lái)，研究者發(fā)現(xiàn)大腦處于無(wú)任務(wù)的靜息狀態(tài)時(shí)存在由特定腦區(qū)組成的主動(dòng)性腦活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，稱為默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)主要包括前額葉皮層、頂葉皮層、前后扣帶回皮質(zhì)等，這些腦區(qū)組成的功能網(wǎng)絡(luò)主要用于清醒狀態(tài)的維持，與機(jī)體的注意系統(tǒng)發(fā)揮作用密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)睡眠剝奪的靜息狀態(tài)fMRI的研究發(fā)現(xiàn)機(jī)大腦默認(rèn)

7、網(wǎng)絡(luò)在睡眠剝奪后功能連接增強(qiáng)，反映了默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一致功能變化，這與機(jī)體的注意、抑制功能的下降，清醒狀態(tài)的下降相關(guān)。隨著睡眠剝奪過(guò)程的進(jìn)行，丘腦的功能連接出現(xiàn)了與前、后扣帶回相反的變化，表明隨著睡眠剝奪時(shí)間的延長(zhǎng)，丘腦的活動(dòng)處于一個(gè)過(guò)度激活的狀態(tài)。 總體來(lái)說(shuō)，在睡眠剝奪情況下，機(jī)體注意水平下降與默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的功能下降有關(guān)。此時(shí)機(jī)體動(dòng)員丘腦等皮層下區(qū)域使之處于過(guò)度負(fù)荷狀態(tài)，同時(shí)前額葉皮質(zhì)參與清醒狀態(tài)的維持，尤其是在皮層下結(jié)構(gòu)已不能獨(dú)立