邱淦滨，廖伟雄，刘永辉，陈锦灿（通讯作者）

（1肇庆医学高等专科学校影像教研室 广东 肇庆 526020）（2肇庆市第一人民医院放射科 广东 肇庆 526040）

睡眠剥夺（sleep deprivation, SD）是指由于环境或自身原因无法满足正常睡眠的一种情况，表现为睡眠减少或中断，一般是指在24 h内睡眠时间少于4 h，并常伴随着生理、心理功能改变的一种状态。慢性部分性睡眠剥夺（chronic partial sleep deprivation, CPSD）则是指在特定时间内的睡眠减少或整个睡眠过程中某些时相特异性减少，从而使总睡眠时间减少，即每天睡眠时间少于5 h并且持续时间大于3天以上。既往研究表明[1-2]，SD可以损害认知、情感等脑高级功能，这可能跟脑内对应功能区受损有关。但长期处于CPSD状态导致的脑功能紊乱，其机制尚不明确。因此，本研究通过运用静息态功能MRI（resting state functional MRI, rs-fMRI)中的局部一致性（regional homogeneity, ReHo）分析方法探讨CPSD人群脑功能紊乱的内在神经机制。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年11月—2021年4月招募的13例符合CPSD志愿者（8例男性，5例女性），年龄为（27.54±4.38）岁，体重（58.06±7.3）kg，身高（168.29±7.9）cm；另外招募15名正常睡眠志愿者（health control, HC）（9名男性，6名女性），年龄为（28.32±3.71）岁，体重（54.62±6.8）kg，身高（167.41±6.3）cm。两组志愿者的一般资料差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究经本院医学伦理会批准（ZQYYLL2019-027）通过，所有患者均自愿参与。

1.2 CPSD组对象纳入标准

（1）年龄为18～45周岁，均为右利手；（2）饮食规律，实验前1周未饮用烟、酒、茶、咖啡等；（3）半年前未服用神经精神类药物者；无任何精神、神经性疾病家族史、无先天疾患及其他器质性及与睡眠相关既往病史者；（4）至少连续两周每天睡眠时间少于5 h，且扫描前12 h处于清醒状态。

1.3 数据采集

使用飞利浦Ingenia 3.0T设备及专用16通道头部线圈。采集静息态功能磁共振数据使用平面回波成像（echo-planar imaging, EPI）序列共采集170帧图像，采集参数如下：重复时间（repetition time, TR）1800 ms，回波时间（echo time, TE）50 ms，扫描视野（feld of view, FOV）240 mm×240 mm，层厚3 mm，层间距1 mm，翻转角FA 90°，采集矩阵64×64，共30层（扫描定位线平行于前-后联合间线）。T1解剖像采用高分辨BRAVO序列采集，参数如下：TR 8.182 s，TE 3.58 ms，TI 450 ms翻转角FA12°，FOV 240 mm×240 mm；总采集时间约12 min。

1.4 数据预处理

使用SPM软件（http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）对图像进行预处理。每个数据均剔除前10个时间点、时间校正、头动校正、空间标准化等步骤。然后进行ReHo分析，得到结果图。

1.5 统计学分析

应用SPSS 22.0软件采用双样本t检验统计学方法探讨CPSD组与HC组ReHo值的差异。检验水平：以P＜0.05水平为差异有统计学意义。

2 结果

与HC组相比较，CPSD组ReHo值具有显著性差异脑区，ReHo值增高的脑区包括左侧杏仁核、双侧颞中回及左侧后扣带回等，ReHo值降低的脑区包括左侧额上回、左侧丘脑、右侧额中回及右侧楔前叶等。具体如表1、图1。

图1 CPSD组ReHo值具有显著性差异脑区

表1 CPSD组与HC组ReHo组间差异性结果

相对于HC组，CPSD组ReHo值存在差异性脑区。暖色调代表ReHo值增高脑区，冷色调ReHo值降低脑区。

3 讨论

统计学结果显示CPSD组ReHo值增高的脑区包括左侧杏仁核、双侧颞中回及左侧后扣带回等，ReHo值降低的脑区包括左侧额上回、左侧丘脑、右侧额中回、右侧楔前叶及右侧海马旁回等，与既往的研究基本一致[3-4]。进一步从脑功能定位角度分析可以发现，CPSD人群脑内与信息加工密切的脑区ReHo值显著增高，例如负责处理听觉信息的颞叶皮质和负责执行控制区域维持机体觉醒状态的额上回等脑区；而负责记忆、情绪及决策行为等认知功能的脑区ReHo值则降低,例如海马旁回、杏仁核、后扣带回等脑区。这些重要脑区处于CPSD状态出现的变化，可能是引起相应认知、行为学改变的基础。SD后，个体反应时间延长、注意力涣散等认知改变，这或许与反应、执行功能相关的右侧后扣带回、右侧额中回ReHo值降低有关。而海马旁回是记忆形成的重要功能区，以往研究结果认为SD后记忆力下降或容易遗忘，就是与海马旁回功能异常有关[5]。因此，长期处于CPSD人群会损害海马旁回功能，这或许为某些精神类疾病提供理论依据。部分学者还认为个体经常在SD与觉醒状态之间来回的转换必然伴随着能量分配的过程。一个正常的生理活动周期，应该是睡眠与清醒处于一个平衡状态，随着SD时间的延长，渴望睡眠的内稳态与觉醒维持之间的平衡被打破。机体为了维持大脑处于觉醒状态，必然会分配更多能量到负责觉醒功能的脑区，与此同时负责记忆、情绪等认知功能脑区的能量分配减少，这或许可以为SD后记忆力下降、容易焦虑或者容易嗜睡提供理论依据。

本研究还发现，与默认网络（DMN）主要节点相关的区域，CPSD组的ReHo值出现下降。2001年Raichle等[6]人首次提出了人体在静息态下存在“默认模式（default mode）”的概念，他们认为在机体处于清晰、休息及不执行具体认知任务状态下，一部分脑区仍处于激活状态，而当机体处于执行任务状态，该部分脑区反而呈负激活状态，他们把具备这些特征性脑区所组成的网络称为“默认网络（default mode network, DMN）”。该网络主要包括后扣带回/楔前叶（PCC/Precuneus），内侧前额叶（MPFC），及双侧顶下小叶（bilateral Parietal Cortex, IPL）、双侧海马（bilateral hippocampus, HF+）等功能区[7]。该网络在道德判断、情景记忆、内省等自我内部心理活动时呈正激活，处于外界具体任务负载时呈负激活。此外默认网络还与注意系统密切相关[8]。本实验结果显示，CPSD组右侧楔前叶ReHo值明显降低，提示DMN有可能局部受损，该网络的损害可能导致大脑皮层兴奋、过度活跃，从而引发失眠症。

综上所述，本试验采用静息态脑功能磁共振ReHo分析结果，探索了CPSD与HC组的脑功能区差异。运用了双样本T检验分析方法发现CPSD组与HC组，部分脑功能的确存在统计学差异，主要涉及到情感、认知等高级功能。未来需要扩大样本量，增加多模态成像研究方法，以期发现更多客观明确的神经影像学标识，进一步明确CPSD的脑功能差异。