高原低氧環境下睡眠障礙及對認知功能影響研究進展

李倉霞(綜述) 楊來啟(審校)

近年來高原醫學有關高原缺氧環境下睡眠障礙研究取得了長足的進展,從臨床和基礎二方面研究了高原缺氧環境下睡眠障礙的表現、對心理、行為及認知功能的影響、神經電生理變化及對重要臟器的影響,提出了相應的干預措施,特作如下綜述。

1 高原缺氧環境下睡眠障礙的研究方法

1.1 高原缺氧環境下睡眠障礙的研究多采用匹茲堡睡眠質量指數(PSQ I)量表和多導睡眠臨測儀監測兩種方法。匹茲堡睡眠質量指數量表由于19個自評和5個他評條目構成,其中第19個自評條目和5個他評條目不參與計分,18個條目組成7個成份,分別為主觀睡眠質量,入睡時間、睡眠時間、睡眠效率、睡眠障礙、睡眠藥物、日間功能障礙,每個成份按0～3等級計分,累計得分為 PSQ I總分,總分范圍0～21分,得分越高,睡眠質量越差[1]。

1.2 多導睡眠監測 多導睡眠監測包括了心電、腦電、呼吸、肌電、眼動、血氧飽和度,根據腦電圖(EEG)、眼動圖(EOG)、還有某些骨骼肌如下頜肌的肌電圖(EMG)來進行睡眠分期,將睡眠分為快速眼動睡眠(REM)和非快速眼動睡眠(NREM),進一步分為NREM 1期,NREM 2期、NREM 3期[2],目前對快速眼動睡眠剝奪方面的基礎研究較多。

1.3 睡眠腦電圖 腦電圖在清醒和睡眠時有不同變化,各有其特征。

1.4 其他方法 自測分健康評定量表、睡眠個人信念和度量表(DBAS)、世界衛生組織生存質量測定量表(WHOQOLBREF)

2 高原缺氧環境下睡眠障礙的臨床表現

2.1 對睡眠呼吸的影響

有人研究了高原低氧環境急性暴露36 h對睡眠呼吸的影響,發現均存在睡眠性低氧血癥,不同程度的周期性呼吸,睡眠時間、平均SaO2、最低SaO2均較平原時顯著下降,呼吸暫停低通氣指數(apnoea hypopnoea index,AH I)、覺醒指數(arousal index,A I)顯著增加,高原睡眠時呼氣末CO2顯著低于平原睡眠時[3]。高原睡眠時普遍存在低氧血癥,并且隨著海拔高度的增加,SaO2進一步下降[4];低氧血癥導致了中樞的不穩定性,產生呼吸波動導致周期性呼吸的發生,周期性呼吸發生的時間與低氧性的過度通氣的時間呈正相關[5、6];高海拔睡眠呼吸暫停為在高原環境由于低氧血癥導致的高通氣,可使呼吸加深、加快,肺通氣量顯著增加,PaCO2顯著下降,出現呼吸性堿中毒,抑制呼吸中樞導致呼吸暫停,呼吸暫停又使 PaCO2上升,促使呼吸恢復,周而復始,呈現周期性呼吸,高原周期性呼吸的特點是3～4次的深呼吸,接著約有10s的呼吸暫停。Przybylow ski等對在海拔3800～4200 m工作的金礦工人回到海拔2000 m時的睡眠研究時發現,他們的血氧含量升高后,睡眠時出現的周期性呼吸減少,睡眠質量明顯改善[7]。這也從另一方面說明高原低氧是睡眠呼吸紊亂的主要原因。缺氧能擾亂人的生物節律[8]。

2.2 對睡眠質量的影響

高海拔地區夜間睡眠時微覺醒指數較低海拔地區明顯增多[9],Hanson等發現在低氧環境中肌肉交感神經發放沖動明顯增多,導致睡眠時肌肉仍處于輕度緊張狀態,從而產生不舒服的感覺,睡眠質量下降[10]。劉曉秋研究發現青海武警官兵睡眠質量差者占36.24%,在PSQ I各成份得分≥2分者中,以入睡時間為最高,有47.7%武警官兵存在入睡困難,其次是日間障礙,有34.68%的官兵有日間困倦或精力不足,第三為睡眠時間,睡眠時間不足6 h的占了總人數的22.67%[11]。李強等的研究發現進藏未超過3個月的戰士,其PSQ I總分為9.6,明顯高于平原士兵的 PSQ I總分,說明西藏高原特殊的地理環境和氣候條件,如空氣稀薄、氣壓低、氧分壓低、氣溫低、晝夜溫差大,太陽輻射強等會對睡眠質量造成一定影響[12]。

2.3 對睡眠結構的影響

在高原睡眠研究中30名志愿者與其在平原的多導睡眠檢測結果比較,均出現了睡眠紊亂,主要表現為睡眠結構的改變,NREM睡眠中Ⅰ、Ⅱ期睡眠增加,尤以Ⅱ期睡眠增加更明顯,Ⅲ、Ⅳ期深睡眠的減少,REM睡眠減少,甚至部分人無Ⅳ期睡眠,由于作為核心睡眠的慢波睡眠比率下降,入睡后醒覺次數及睡眠期轉換次數增加,睡眠的連續性遭到嚴重破壞,睡眠質量差,導致工作效率、警覺性下降[3]。

2.4 其他影響睡眠的因素

除了高原缺氧的環境外,還有一些因素可影響睡眠,其中包括(1)進駐高原的時間:急進暴露高原36 h的志愿者均存在睡眠性低氧血癥,不同程度的周期性呼吸,總睡眠時間、平均SaO2較平原時顯著下降,睡眠結構亦發生紊亂[3]。采用匹茲堡睡眠質量指數(PSQ I)量表研究發現:習服組人員(進藏未超過3個月)與適應組人員(在西藏服役1年以上)相比,PSQ I得分有顯著統計學差異[12];(2)娛樂、工作、生活壓力、情緒:娛樂是一個顯著性因素,可緩解焦慮及憂郁情緒,從而提高睡眠質量;對工作前景的擔憂、對所從事工作的滿意度和工作壓力均是造成睡眠障礙的主要因素;情緒與睡眠質量的相關性最密切,學習壓力、人際關系則都會引發不良情緒的產生,導致睡眠質量下降[11]。

3 對認知的影響

很多研究表明,居住在高海拔的人們存在著嚴重的睡眠紊亂,腦力活動可發生衰退,其變化程度與海拔高度和在高原停留時間的長短有很大關系[13-14]。國內研究發現在西藏高原居住時間超過一年以上的官兵,不同睡眠質量的官兵其認知情況的得分差異無統計學意義;進藏未超過三個月的戰士,不同PSQ I得分的官兵其認知各個因子的得分差異有統計學意義[15]。這可能是由于新入藏的官兵對缺氧有一個適應過程,而長期駐藏的人員對高原缺氧已經習服。高原缺氧對認知功能的影響具體表現為注意廣度和注意轉移能力下降,短時記憶力下降,復雜思維判斷力下降,思維下降[16,17]。楊國愉等研究發現不同海拔各認知作業完成率均顯示顯著差異、除選數測驗外,進入高原不同時間各認知作業完成率均有顯著差異、各認知作業完成率,不同軍事作業階段,選數測驗有顯著差異,連續計算和符號認知有非常顯著的差異;各認知任務的作業正確率,不同海拔、進入高原不同時間、不同軍事作業階段均有非常顯著的差異。并得出結論:高原環境對軍人認知功能產生明顯影響,這種影響與海拔高度、進入高原時間與軍事作業狀態均有明顯關系[18]。

蔣春華等利用視聽整合連續測試系統對青年志愿者研究,發現移居高原者聽覺注意力速度商數、視覺注意力速度商數顯著低于平原居住者,提示移居高原可以對人視聽覺注意力方面的認知功能產生損害作用[19]。認知過程信息處理速度的下降是缺氧引起腦功能受損時反應速度下降的最主要原因[20]。國外研究結果表明,缺氧對視覺和聽覺的影響,主要是與缺氧時信息處理的預處理階段的信息處理速度下降有關[21,22]。曹雪亮等對高原低氧條件下45h睡眠剝奪對工作記憶的影響發現,睡眠剝奪45 h后正常清醒情況下高原和平原相比,被試的測驗基礎值成績無論是正確率還是反應時均不存在顯著性差異常;字母內容匹配任務高原條件下各時間點測量值同基礎值相比,除前2個時間點和第7個時間點外,其余各時間點均達差異顯著性水平,而字母位置匹配任務測試結果為高原條件下各時間點商量值同基礎相相比,除前2個時間點外,其余各時間點均達差異顯著性水平;并推測其原因是兩種工作記憶任務中的字母編碼加工深度不一,字母內容匹配任務對字母編碼的加工要深于字母位置匹配任務,因為前者涉及字母的形狀和意義,而后者僅涉及字母的位置[23]。高原低氧環境下被試完成相同的認知任務需要更多的腦力資源。

由于高原缺氧主要影響較復雜的作業能力,提示初進高原后不宜安排復雜作業任務,可通過平時訓練,增強熟練程度減少差錯,可通過娛樂活動、建立良好的人際關系、緩解工作和生活壓力來改善睡眠質量,從而提高認知功能,目前缺乏高原缺氧環境下睡眠障礙及認知障礙的基礎研究,對其發病機制尚不清楚,也缺乏相應的干預措施,有待進一步研究。

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