随着对睡眠剥夺的深入研究,睡眠剥夺对大脑认知能力的影响已经不再被认为,或者不仅仅限于“损失了睡眠带来的益处”。事实上,睡眠剥夺对人类大脑的影响非常广泛。从警觉、注意、感知觉,到高级认知功能,都会受到睡眠剥夺的损害。睡眠剥夺已经成为当前社会普遍存在的一个现象。尽管很多人会尝试进行恢复性睡眠或补偿性睡眠,试图消除睡眠不足或剥夺所带来的不利影响,但睡眠剥夺依然对大脑存在长期不可逆转的影响。睡眠不足的问题对经济,健康,教育等多个领域产生巨大的影响和损失,对该领域进行深入的研究具有深远的现实意义。睡眠剥夺易损性是指个体的心理行为特征对睡眠剥夺易感的程度。睡眠剥夺易损性是一个被试间差异大,被试内稳定的特质性的属性。但同一个个体在某一个行为特征上睡眠剥夺易损性高,并不代表其在另一个行为特征上的易损性必然会高,即存在“任务依赖”。不仅如此,跨任务易损性差异还存在着遗传性的因素。先前研究已经发现,与人们的主观经验不同,个体客观测量得到的警觉表现的睡眠剥夺易损性的高低,与主观报告的警觉表现的睡眠剥夺易损性的高低并不存在必然的联系。目前认为在易损性的背后存在着3种独立的因素,一是警觉的主观评估;二是认知加工,包含认知加工速度和执行功能的任务测量;三是客观警觉性。但这些相互独立因素背后的大脑机制目前还不清楚。在本研究中我们将目光聚焦于主观警觉度和客观警觉度在睡眠易损性上表现出的分离背后的神经机制。通过对33名被试进行36小时的睡眠剥夺,以及9个采样时间点得到的主客观警觉数据,我们在研究一中发现,尽管随着睡眠剥夺时长的增加,客观警觉度(通过精神运动警觉测试任务进行测量得到的反应时和脱漏次数)与主观警觉度(通过斯坦福嗜睡量表,卡罗琳斯卡嗜睡量表和阿姆斯特丹静息态量表测量得到的嗜睡得分)的总体变化趋势非常相似,但相关分析并不支持个体客观警觉度的改变和主观警觉度的改变存在显著的相关关系。这个结果在睡眠剥夺0小时(以经过整晚充分休息后的被试清晨到达实验室的时间为基线)至睡眠剥夺24小时,以及睡眠剥夺24小时至睡眠剥夺36小时这两个时间段均得到了验证。在研究二中,我们希望通过使用功能核磁共振技术采集得到的静息态脑影像,利用多变量分析方法与全脑功能连接分析,探讨这一现象背后的神经机制。参与研究一的被试,在进行睡眠剥夺实验时,在三个时间点(睡眠剥夺0小时,24小时,36小时)均接受了静息态扫描。首先我们对采集得到的静息态数据进行了预处理,然后经过质量控制和去噪处理后,对分割为264个感兴趣区和13个脑功能网络的影像数据进行了全脑功能连接分析,经过方差分析后提取有效的特征值,然后使用多变量统计学习方法(支持向量机),利用每个被试得到的功能连接矩阵对被试的主客观警觉度经历睡眠剥夺后的改变值进行拟合以及预测。留一法交叉验证支持了该模型良好的预测性能。最后,通过置换检验结合自助抽样检验,我们确定了在模型的预测过程中,大脑的哪些连接分别对睡眠剥夺后主观警觉度以及客观警觉度的改变有主要的贡献。分析发现,相对于主观警觉度,睡眠剥夺后客观警觉度的改变过程中,有更广泛的功能脑连接的参与,包括的连接集中在皮层下网络与皮层网络间,皮层下网络内部,感觉运动网络内部,以及腹侧注意网络与额顶控制网络间等。而主观警觉度的改变,只有皮层下网络与感觉运动网络间的一条功能连接参与。研究二说明,不同的大脑功能连接的参与,是主客观警觉度在睡眠剥夺过程中受损程度相互独立的原因。总之,本研究一方面利用多个时间段的信息揭示了主客观警觉度对睡眠剥夺的易损性差异及其神经机制,另一方面构建了利用静息态脑网络功能连接预测主客观警觉度的神经网络模型。本研究可以帮助对倒班工作,特勤人员等长期或偶尔需要面临睡眠限制的工作者,进行主客观警觉表现预测,以进行更加合理的工作管理和组织。