研究背景睡眠剥夺是指由于各种原因造成睡眠缺失,并引起一系列生理及心理功能改变,导致认知能力下降的状态。近年来,随着科学技术的不断发展,人们的生活方式也不断发生改变。由于加班和睡前使用电子设备等越来越频繁,睡眠剥夺逐渐成为一种普遍的社会现象。睡眠剥夺会损害认知功能和工作表现,对于从事医疗、交通和军事等高认知负荷行业的人群影响最为突出。而完成复杂的认知加工需要保持持续的警觉度和注意,这些基本能力是更高层次认知的基础。研究目的基于功能磁共振成像技术(functional Magnetic Resonance Imaging,f MRI),通过构建实验室条件下的完全睡眠剥夺(total sleep deprivation,TSD)模型,考察睡眠剥夺影响警觉度和运动知觉注意的脑激活和脑连接特征,为构建睡眠剥夺后的认知损伤评价和防护体系提供科学依据。研究方法实验采用自身前后对照设计,研究对象为37名健康男性志愿者。利用功能磁共振成像技术、基于种子点的静息态功能连接、一般线性模型(General linear model,GLM)和心理生理交互作用(Psychophysiological interaction,PPI)分析方法,研究睡眠剥夺影响主客观警觉度的静息态脑功能连接模式、运动知觉注意的任务态脑激活和脑连接模式。研究结果1.睡眠剥夺对主客观警觉度影响的静息态功能连接研究分别采用斯坦福嗜睡量表和精神运动警觉度任务评估主客观警觉度,分析了睡眠剥夺后被试主客观警觉度的变化,并以脑桥被盖区和中脑尾部(the pontine tegmental area and caudal midbrain,PTA-c Midbrain)为种子点分析了睡眠剥夺前后功能连接模式的差异及其与主客观警觉度的关系。结果表明:(1)睡眠剥夺后被试的主客观警觉度都显著下降,但是两种警觉度的变化之间没有显著关联;(2)睡眠剥夺后PTA-c Midbrain和丘脑、小脑的功能连接显著增强,和枕叶、顶叶以及感觉运动区的功能连接显著减弱,而且丘脑的PTA-c Midbrain功能连接改变和皮质的PTA-c Midbrain功能连接改变呈显著负相关;(3)睡眠剥夺诱导的精神运动警觉度任务反应时增加与变化的PTA-c Midbrain和背外侧前额叶、纹外视觉皮层以及楔前叶的功能连接呈负相关;(4)睡眠剥夺诱导的主观困倦程度的增加与变化的PTA-c Midbrain和默认模式网络区域(内侧前额叶和楔前叶)的功能连接呈正相关。2.睡眠剥夺对运动知觉注意影响的任务态脑激活研究利用速度知觉的注意任务结合功能磁共振扫描研究了睡眠剥夺对运动知觉注意的影响。利用一般线性模型分析方法研究了睡眠剥夺对运动知觉注意过程中大脑激活的影响模式,并分析了变化的脑激活模式与速度知觉任务表现的关联性。结果表明:(1)睡眠剥夺后被试的速度知觉任务脱漏率和平均反应时都显著升高,而正确率显著降低;(2)睡眠剥夺导致知觉注意过程中前额叶、顶叶、岛叶与枕叶皮层的激活减少;(3)睡眠剥夺后速度知觉任务正确率的降低与背外侧前额叶和枕中回Fer-1生产商的f MRI信号减弱呈显著正相关。3.睡眠剥夺对运动知觉注意影响的任务态功能连接研究将速度知觉的注意任务与功能磁共振扫描结合,采用心理生理交互作用分析方法研究了睡眠剥夺对运动知觉注意过程中脑功能网络之间连接的变化模式,并分析了变化的脑功能网络连接模式与速度知觉任务表现的关联性。结果表明:(1)睡眠剥夺后执行速度知觉任务时突显网络、视觉网络、背侧注意网络和默认模式网络之间的功能连接都显著减弱;(2)睡眠剥夺后执行速度知觉任务时的脱漏率和平均反应时的变化与突显网络到视觉网络/背侧注意网络、视觉网络到背侧注意网络间功能连接改变都呈显著负相关。研究结论本研究利用功能磁共振成像技术从脑连接和脑网络的角度揭示了睡眠剥夺后大脑自发活动和执行注意任务时活动的变化模式,发现不同PTA-c Midbrain功能连接的改变是睡眠剥夺导致主客观警selleckchem Barasertib觉度下降的神经基础,还发现睡眠剥夺通过减弱视觉皮层收集传输视觉信息的能力和背外侧前额叶整合感觉信息的能力进而损伤运动知觉注意,并进一步揭示了睡眠剥夺影响运动知觉注意的突显网络、视觉网络、背侧注意网络和默认模式网络之间功能连接的变化模式。研究结果有助于我们深入理解睡眠剥夺影响大脑视觉注意功能的神经机制,对建立有效Dengue infection的睡眠剥夺防护和干预体系具有重要意义。