應用蒙特利爾認知評估量表評價睡眠剝奪對認知功能影響的研究

錢忠立，繆建良，陳旭，田雅軍

睡眠剝奪(sleep deprivation，SD)是指各種原因所致的睡眠缺失或睡眠時間嚴重不足，一般指在24 h內的睡眠小于4 h[1]。睡眠剝奪會引起情緒、認知、精神、學習記憶、免疫功能等一系列改變的狀況[2]。在中樞神經系統方面，不論短期和長期的睡眠剝奪都會誘導大腦神經細胞的應激反應，導致神經系統的適應性降低，進而影響個體的認知功能。近年來，我軍在演訓中對夜航、晝夜連續飛行提出了更高的要求，任務難度大，情況復雜多變。飛行人員作為空中戰斗的主力人員，面對不同的作戰任務，需要在短時間內處理大量信息，對認知功能中的注意力穩定性與分配性、延遲記憶能力、視空間和手眼協調能力等的要求更為嚴苛。課題組通過對“睡眠剝奪”關鍵詞搜索發現，內容多集中于以動物模型為基礎的相關研究，部分以認知障礙患者為基礎的相關研究，對正常個體在睡眠剝奪環境下認知功能變化的相關研究較少。分析原因可能由于飛行費用高和飛行要求高等因素，難以進行嚴格意義下的心理學實驗。本研究招募排除認知障礙的健康男性，通過模擬飛行環境中常見的睡眠剝奪情景，嘗試性進行實驗條件下的認知功能研究，并為下階段以飛行人員為基礎的研究提供技術支撐。

1 對象與方法

1.1 研究對象 2020年6月至2023年2月，選取東部空軍某單位青年男性被試共計42名，根據納入標準與排除標準最終入組30 名。為了保證實驗不受無關因素影響，實驗前3 d 不得飲酒、抽煙、服用刺激性藥物。本研究已獲得單位倫理委員會批準(20220701-03)，獲得研究期間所有被試知情同意。被試基本情況統計，年齡(37.67±9.67)歲；身高(170.83±6.90)cm；體質量(73.58±11.91)kg；收縮壓(121.90±13.04)mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)；舒張壓(76.23±9.25)mmHg；脈搏(80.23±12.20)次/min。

1.2 選取標準 納入標準：要求身體健康，學歷本科及以上。排除標準：近年來存在記憶明顯下降；影響認知功能疾病史包括但不限于頭部外傷或手術史、腦出血或腦梗死史、腦部腫瘤、帕金森病、狂躁、譫妄等精神病史[3]。

1.3 研究工具 貝克抑郁量表(Beck depression inventory，BDI)是當前應用最廣泛的篩查抑郁癥狀及其嚴重程度的自評工具，共有21項條目，每項條目有4句陳述，每句之前標有的阿拉伯數字為等級分，0～3分4級評分。全部21項條目做完后，將各條目分數相加，得到總分。量表從Beck等人提出至今已用于7 000多項研究[4-5]。蒙特利爾認知評估 量 表(Montreal cognitive assessment，MoCA) 由Nasreddine等人根據輕度認知障礙較容易受損的認知功能，參考簡易精神狀態量表修訂而成[6]，在國外相關篩查中廣泛應用，是用于評價認知功能的重要手段。本研究采用北京版MoCA對認知功能進行評價[7]。北京版MoCA在英文原版的基礎上，根據我國的文字特點及文化特點進行修改，是目前在我國大陸地區使用最廣泛的版本。量表內容包括了視空間與執行功能、命名、記憶、注意、語言、抽象思維、延遲記憶7個認知領域的測試，總分為30分[8]。

1.4 研究方法 課題組參考美國睡眠基金會睡眠時間建模，定義24 h期間，睡眠時間＞7 h為睡眠充足；睡眠時間≤4 h為睡眠剝奪。為保證實驗數據真實可靠，實驗前3 d，被試者不能有抽煙、喝酒、情緒波動或劇烈運動等情況。實驗前1 d上午08：00被試者佩戴睡眠監測儀，實驗當天上午08：00采集睡眠監測儀數據，若睡眠時間＞7 h則為有效數據，進行睡眠剝奪實驗，實驗第2天上午08：00采集睡眠監測數據，若睡眠時間≤4 h為有效數據。若兩次數據采集均有效，則納入實驗數據庫。若兩次數據采集有無效數據則需重新進行實驗，兩次實驗間隔不低于3 d。24 h期間，睡眠監測儀統計被試睡眠剝奪期睡眠時間(170.47±38.86)min，睡眠充足期睡眠時間(484.94±43.26)min，符合實驗要求。

1.5 統計學方法 實驗數據采用SPSS 22.0統計軟件進行分析，對基本資料進行一般性描述分析，計量數據采用均數±標準差(±s)進行描述，對重復測量數據進行前后配對樣本t檢驗。P＜0.05表示差異有統計學意義，P＜0.01表示差異有高度統計學意義。

2 結果

2.1 睡眠剝奪實驗前后生理指標比較 課題組通過睡眠監測儀在被試睡眠充足情況下進行首次基礎生理指標采集，包括身高、體質量、收縮壓、舒張壓、脈搏，被試完成睡眠剝奪實驗后，課題組再次對被試進行相關生理指標采集。對數據進行實驗前后配對樣本檢驗發現，收縮壓、舒張壓、脈搏均呈現顯著相關，差異具有高度統計學意義(P＜0.01)，見表1。

表1 生理指標睡眠剝奪實驗前后比較(±s)

表1 生理指標睡眠剝奪實驗前后比較(±s)

注：1 mmHg＝0.133 kPa。

時間 收縮壓/mmHg 舒張壓/mmHg 脈搏/(次·min-1)實驗前 121.90±13.04 76.23±9.25 80.23±12.19實驗后 139.93±15.18 87.23±11.61 89.37±10.54 t值 -6.64 -6.01 -4.00 P值 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01

2.2 睡眠剝奪實驗前后心理量表得分比較 課題組在被試睡眠充足情況下進行首次BDI數據采集，被試完成睡眠剝奪實驗后，課題組再次對被試進行BDI數據采集。對數據進行實驗前后配對樣本檢驗發現，實驗前BDI得分為(6.70±5.25)分，實驗后BDI得分為(6.67±5.10)分，差異無統計學意義(P＞0.05)。

2.3 睡眠剝奪實驗前后MoCA量表得分比較 課題組通過睡眠監測儀在被試睡眠充足情況下進行首次MoCA量表測試，被試完成睡眠剝奪實驗后，課題組再次對被試進行MoCA量表測試。對數據進行實驗前后配對樣本檢驗發現，在注意分測驗與總分兩項中呈現差異，差異具有統計學意義(P＜0.05)，在延遲記憶分測驗中呈現顯著差異，差異具有高度統計學意義(P＜0.01)，見表2。

表2 睡眠剝奪實驗前后MoCA量表得分比較(±s)單位：分

表2 睡眠剝奪實驗前后MoCA量表得分比較(±s)單位：分

注：MoCA＝蒙特利爾認知評估量表。

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3 討論

本研究主要從睡眠剝奪的實驗條件下，對被試的認知功能進行了探究。結果顯示，僅在注意分測驗、總分兩項中差異有統計學意義(P＜0.05)；延遲記憶分測驗中差異有高度統計學意義(P＜0.01)。其余分測驗未呈現差異。視空間與執行分測驗要求被試進行連線、復制立方體和畫鐘，測驗內容相對簡單，考慮到被試在以往學習經歷中涉及對相關內容的訓練，均能較順利完成。同時，以往研究表明右側頂葉對視空間影響較大[9]，查閱文獻發現，短時睡眠剝奪不會對右側頂葉造成影響[10]，故該分測驗未呈現差異。命名分測驗要求被試識別獅子、犀牛和駱駝3種動物，考慮被試學歷要求本科及以上，對該類常見動物有相應的知識儲備，故未呈現統計學意義。注意分測驗包括要求被試分別以正反順序復述、朗讀數字并同時對特定數字敲擊桌面和連續進行100減7的算術。相較于其他分測驗條目更多，且因重復測量而對題目產生練習效應更弱。注意力網絡由警覺、定向、執行組成，相關研究表明，睡眠節律改變會導致警覺性、定向網絡的反應時間增加[11]。本研究通過注意分測驗對被試進行程序性記憶、感知及運動性功能、言語功能多維度測試，測試結果的統計學差異進一步佐證了睡眠節律改變對注意力的影響。睡眠剝奪實驗直接影響被試睡眠節律改變。語言分測驗要求被試在1 min內盡可能多的說出動物的名字，該條目在測量言語能力的同時對被試的思維聯想能力也提出相應要求。考慮被試均接受良好教育，且在長期的生活學習過程中更具思維聯想能力，故該分測驗未呈現統計學差異。抽象分測驗主要測量詞語相似性，要求被試對“火車-自行車”“手表-尺子”進行相似詞語聯想。該分測驗總分為2分，整體區分程度較小，對所有被試該項前后得分比較發現，第2次測量分數均大于或等于第1次測量分數, 練習效應較為明顯。研究表明[12]，睡眠剝奪與睡眠充足相比，在執行功能的言語流暢性與思維聯想性上差異無統計學意義。與本研究在該項分測驗的測試結果相符。延遲記憶分測驗在命名分測驗完成后，課題組要求被試重復2次復述“面孔、天鵝絨、教堂、菊花、紅色”，5 min后再次回憶提及的5個詞語，期間繼續其他分測驗。延遲記憶是認知功能變化最敏感的指標[13]。記憶是將存儲于大腦內的信息片段復現于意識中，整個過程包括編碼、存儲和提取。磁共振成像技術中在認知功能變化研究中發現，顳葉對記憶的編碼和存儲有關鍵作用，頂葉對信息的提取有著關鍵的作用。同時研究表明，在對輕度認知功能改變的患者磁共振成像研究中發現存在顳葉改變[14]。在此基礎上可以推測延遲記憶分測驗在睡眠剝奪實驗前后的顯著差異，可由幾個原因引起：①被試未經過深度編碼導致延遲記憶提取時間變長或提取不反應引起。②儲存片段亂序或者不連貫導致延遲記憶提取時間變長或提取不反應引起。③提取過程中因缺少搜索線索而需要更多注意資源參與，但注意資源匱乏。注意分測驗的統計學差異進一步驗證了這一猜想。

本研究除認知功能外，還對被試在睡眠剝奪條件下生理指標、心理指標的變化進行了研究。研究發現，收縮壓、舒張壓和脈搏在睡眠充足與睡眠剝奪兩種條件下均存在顯著差異。結果與60名健康軍人進行睡眠剝奪研究結果一致[15]。研究已證實睡眠剝奪后血壓負荷變大，腎素、兒茶酚胺、醛固酮分泌增多，夜間及日間收縮壓、舒張壓均升高[16]。

課題組在對被試進行BDI測試中，并未發現睡眠剝奪實驗前后存在統計學差異，與相關研究結果出現不一致，分析原因可能由于被試數量有限，BDI對即時情緒變化敏感程度較低等造成。

本研究不足之處在于研究樣本量較少且被試均來自同一單位，可能存在統計結果偏差。在對認知功能研究中只立足于MoCA，量表本身的信效度對研究結果影響較大。同時，查閱文獻發現MoCA在對輕度認知功能障礙患者評估中的敏感度與特異度較高，對一般人群的評估敏感度與特異度鮮有提及。在實驗開展過程中，課題組僅在上午08：00對被試進行血壓脈搏數據采集，未進行24 h動態血壓，對在睡眠剝奪進行中的實時動態血壓變化未知。課題組對心理量表的選擇單一，相關研究數據不能進一步用于研究睡眠剝奪對情緒的影響。在未來研究中，可以增大樣本量，豐富被試來源，引入更多平行量表，增加動態數據監測。