引子：太空中的睡眠問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注，并逐漸成為一個(gè)新的醫(yī)學(xué)研究前沿。怎樣才能保障航天員在太空中一夜好眠？我們將圍繞太空睡眠這一主題，探討航天員睡眠問(wèn)題的類(lèi)型、成因、不利影響，并嘗試提出解決對(duì)策。關(guān)心健康從關(guān)注睡眠開(kāi)始！太空科技微信公眾號(hào)為此策劃了5篇系列文章進(jìn)行連載，以期引起大家對(duì)航天員在軌睡眠的關(guān)注、對(duì)自己和家人睡眠問(wèn)題的關(guān)心。 

地面研究表明，睡眠不足會(huì)影響人的日常行為和身心健康，還會(huì)引起績(jī)效下降，造成決策失誤，甚至釀成重大事故。一份關(guān)于美國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)事故的報(bào)告，認(rèn)為睡眠不足、不規(guī)則的工作時(shí)間等是導(dǎo)致高層管理者出現(xiàn)關(guān)鍵決策失誤的重要原因。

航天飛行中航天員普遍存在睡眠不足的情況，且一般與節(jié)律紊亂、工作超負(fù)荷并存，因此，NASA人類(lèi)研究計(jì)劃中的人的行為健康和績(jī)效組將這三個(gè)要素作為一個(gè)研究單元，并與輻射單元、行為健康風(fēng)險(xiǎn)單元、團(tuán)隊(duì)風(fēng)險(xiǎn)單元進(jìn)行整合研究，試圖管控長(zhǎng)期航天飛行中人的績(jī)效問(wèn)題對(duì)操作任務(wù)和飛行安全帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，并保證航天員的身心健康。隨著空間站工程的推進(jìn)，我國(guó)也開(kāi)始關(guān)注睡眠不足和節(jié)律紊亂對(duì)人的作業(yè)能力帶來(lái)的影響問(wèn)題。

但是迄今為止，人們?cè)诤教祜w行中開(kāi)展的認(rèn)知績(jī)效方面的研究并不多，涉及到睡眠對(duì)行為績(jī)效或作業(yè)能力的影響的研究就更少了，而且由于測(cè)試對(duì)象少、測(cè)試時(shí)間和任務(wù)周期不同、認(rèn)知績(jī)效測(cè)試方法不統(tǒng)一等因素，不同研究結(jié)果之間很難比較。在檢索到的8項(xiàng)在軌測(cè)試中，5項(xiàng)測(cè)試表明航天飛行對(duì)航天員的注意搜索、短時(shí)記憶、追蹤作業(yè)、精細(xì)操作或雙重任務(wù)等認(rèn)知績(jī)效有負(fù)面影響，2項(xiàng)結(jié)果是無(wú)影響，1項(xiàng)結(jié)果是有輕微的正性影響。Dijk等人詳細(xì)分析了飛行中認(rèn)知績(jī)效與睡眠的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)航天員在發(fā)射前一周就出現(xiàn)了績(jī)效下降，在飛行中進(jìn)一步降低，在飛行后緩慢恢復(fù)，且飛行中績(jī)效降低和飛行后績(jī)效改善與REM睡眠相關(guān)。Nechaev等人通過(guò)分析14次“和平號(hào)”空間站任務(wù)，包括28名航天員、342周軌道飛行中乘組失誤數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)失誤發(fā)生率與正常的睡眠-覺(jué)醒周期的偏離程度顯著相關(guān)。

與在軌測(cè)試不易開(kāi)展、研究較少相比，人們?cè)诘孛孢M(jìn)行了大量的關(guān)于睡眠不足對(duì)認(rèn)知和行為績(jī)效影響方面的模擬研究。這些研究結(jié)果表明，連續(xù)2個(gè)晚上睡眠小于6h可引起反應(yīng)時(shí)下降、失誤增多、心理運(yùn)算變慢、工作記憶受損等認(rèn)知績(jī)效降低的表現(xiàn)，1周內(nèi)出現(xiàn)績(jī)效受損。如果每天睡眠限制時(shí)間和總的持續(xù)時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，績(jī)效下降會(huì)逐步累積，呈現(xiàn)出較為明顯的量效和時(shí)效關(guān)系。而且，長(zhǎng)時(shí)間的慢性睡眠不足對(duì)績(jī)效的影響與急性完全睡眠剝奪類(lèi)似。Van Dongen等人報(bào)道，連續(xù)14個(gè)晚上睡眠4-6小時(shí)相當(dāng)于24小時(shí)或48小時(shí)睡眠剝奪。Belenky等人報(bào)道，連續(xù)7個(gè)晚上睡眠少于6h引起的績(jī)效受損要恢復(fù)到正常水平，即使經(jīng)過(guò)3個(gè)晚上的無(wú)時(shí)間限制的睡眠也是不夠的?？磥?lái)，數(shù)個(gè)晚上的睡眠限制累積的績(jī)效受損需要的恢復(fù)時(shí)間要比想象的長(zhǎng)。

除績(jī)效損害外，睡眠不足導(dǎo)致的其他負(fù)性心理生理健康問(wèn)題也受到航天醫(yī)學(xué)研究人員的關(guān)注。2009年，NASA學(xué)者報(bào)道，36小時(shí)睡眠剝奪引起了參試人員包括活力水平、覺(jué)醒狀態(tài)、動(dòng)機(jī)和專注度在內(nèi)的情緒狀態(tài)惡化。2010年，van der Helm等人發(fā)現(xiàn)，30小時(shí)睡眠剝奪引起參試者不能正確識(shí)別憤怒和愉悅兩種面部表情。這可能是長(zhǎng)期航天飛行中乘組成員社會(huì)關(guān)系出現(xiàn)問(wèn)題的一個(gè)重要原因。2014年，Minkel等人報(bào)道，一個(gè)晚上的睡眠剝奪可引起參試者安靜狀態(tài)下可的松水平升高，在接受社會(huì)應(yīng)激刺激試驗(yàn)時(shí)進(jìn)一步升高，這意味著HPA軸的反應(yīng)活性增加，可能會(huì)給健康帶來(lái)遠(yuǎn)期的不利影響。

考慮到航天飛行中航天員所處的航天器是一個(gè)包含了限制、隔離和相對(duì)狹小等因素的復(fù)合環(huán)境，一些學(xué)者開(kāi)展了睡眠不足合并限制等因素對(duì)生理心理及績(jī)效的研究。Chaumet等人研究發(fā)現(xiàn)，36小時(shí)睡眠剝奪期冒險(xiǎn)傾向降低，而在在密閉環(huán)境正常睡眠情況下沖動(dòng)性增加。Spitznagel等人報(bào)道，53小時(shí)睡眠剝奪與冷暴露兩種因素對(duì)績(jī)效損害有疊加效應(yīng)。2017年7月，NASA網(wǎng)站報(bào)道，為期45天的“赫拉”實(shí)驗(yàn)第13次任務(wù)順利結(jié)束，共有四人參試。實(shí)驗(yàn)期間允許乘組每周有5天每晚睡5小時(shí)，另外2天每晚可以睡8個(gè)小時(shí)進(jìn)行恢復(fù)，目的是研究模擬航天隔離條件下睡眠剝奪帶來(lái)的影響及對(duì)抗措施。

航天員中心科研人員自2006年以來(lái)，開(kāi)展了一系列密閉隔離環(huán)境下睡眠剝奪對(duì)人體心理生理、操作績(jī)效的影響，獲得以下結(jié)果：

（1）單純72h密閉隔離對(duì)個(gè)體情緒無(wú)明顯影響，但在密閉隔離伴72h睡眠剝奪條件下，志愿者的焦慮評(píng)分、POMS情緒紛亂總分在實(shí)驗(yàn)中后期出現(xiàn)顯著升高，抑郁評(píng)分無(wú)顯著變化。

（2）72h單純密閉隔離條件對(duì)工作記憶、前瞻記憶、注意網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有造成顯著影響，但72h密閉隔離合伴睡眠剝奪試驗(yàn)中后期出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)、正確率下降、漏做率升高。

（3）72h密閉隔離伴睡眠剝奪試驗(yàn)前、后安排志愿者瀏覽情緒面孔圖片，同時(shí)對(duì)相關(guān)大腦核團(tuán)進(jìn)行功能性核磁共振掃描，結(jié)果表明志愿者在實(shí)驗(yàn)后瀏覽低強(qiáng)度憤怒圖片時(shí)，出現(xiàn)了與瀏覽高強(qiáng)度憤怒圖片相同的腦區(qū)激活，提示其對(duì)負(fù)性情緒的閾限下降，敏感性增強(qiáng)。

（4）連續(xù)績(jī)效任務(wù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，72h密閉隔離伴睡眠剝奪導(dǎo)致視覺(jué)警覺(jué)度明顯下降。fMRI結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)后與實(shí)驗(yàn)前相比，志愿者丘腦灰質(zhì)體積明顯減小，但海馬回和大腦整個(gè)灰質(zhì)體積沒(méi)有變化，提示實(shí)驗(yàn)中志愿者視覺(jué)警覺(jué)度的下降與丘腦灰質(zhì)體積的減小有關(guān)。

（5）72h密閉隔離伴睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)后與實(shí)驗(yàn)前相比，血液中的生長(zhǎng)激素、皮質(zhì)醇和多巴胺顯著升高，褪黑素略微降低。這些結(jié)果表明密閉隔離伴睡眠剝奪影響了志愿者的生物節(jié)律，提高了其應(yīng)激性和興奮性。實(shí)驗(yàn)中血液皮質(zhì)醇的變化與Minkel等人的結(jié)果相似。

以上研究均證實(shí)航天飛行中航天員睡眠不足有諸多問(wèn)題。在實(shí)際飛行中，前蘇聯(lián)曾出現(xiàn)過(guò)一起可以說(shuō)是由于睡眠不好而最終導(dǎo)致提前中止飛行的事件。1985年，航天員瓦休京在執(zhí)行“禮炮7號(hào)”空間站任務(wù)時(shí)，最初出現(xiàn)持續(xù)性失眠等病癥，相繼引發(fā)神經(jīng)衰弱、急性前列腺炎等，不得已在飛行了59天后提前返回地球。因此，我們應(yīng)該注意預(yù)防和防護(hù)睡眠不足帶來(lái)的負(fù)面影響。

編譯自：Bin Wu, Yue Wang, Xiaorui Wu, Dong Liu, Dong Xu, Fei Wang. On-orbit sleep problems of astronauts and countermeasures. Military Medical Research. 2018, 5:17. https://doi.org/10.1186/s40779-018-0165-6