研究背景与目的:睡眠不足会引发多种多样的健康问题及对生活、生产方面产生不良后果,在社会快速发展和生活方式急剧改变的当下,它已经成为一个严肃的社会问题。由此,睡眠不足研究逐步成为医学研究领域的一个热点。其中急性睡眠剥夺研究试验具有高度的可控性、易行性,加之急性睡眠剥夺易发生于军事、交通、医疗等行业从业者,因此此类研究具有较高的实用性Bio-based nanocomposite和探索价值。深部经颅磁刺激是一种相对安全的无创性非侵入性的神经调控工具,通过磁场感生出的脉冲电场作用于脑神经细胞改善神经可塑性,从而缓解睡眠压力,改善睡眠。我们的研究试图从认知行为和脑功能影像两个角度出发,来探讨深部经颅磁刺激后睡眠剥夺者脑功能和认知行为的变化。材料与方法:按照纳入与排除标准,从成都医学院和电子科技大学招募30名睡眠习惯良好的健康男性受试者,实验在舒适且设备齐全的睡眠实验室和核磁共振中心进行。每位受试者实验过程历时四天,由医护人员轮班监督和陪同,全程有监控录像。正常睡眠清醒后,接受第一次MRI图像采集和精神警觉性测试,得到受试者正常睡眠状态下的行为及功能影像学数据。从第2天上午8:00开始,进行36h的急性睡眠剥夺实验,一直持续到第3天晚上8:00。受试者被要求在急性睡眠剥夺36小时内始终保持清醒,期间不得服用任何https://www.selleck.cn/products/Vorinostat-saha.html兴奋性或抑制性饮品或药物,且不能离开睡眠实验室。第三天晚上8:00受试者进行第二次MRI图像采集和精神警觉性测试,得到受试者36h睡眠剥夺后的行为及功能影像学数据。在急性睡眠剥夺36h中,每隔2h就对受试者进行一次精神警觉性测试,一共18次。在第三天晚上10:00受试者接受深部经颅磁刺激30分钟。刺激完成后,受试者进行恢复性睡眠。确保受试者至少有8小时的睡眠,睡眠记录由监控摄像系统全程监控。第四天上午8:00,受试者再次接受深部经颅磁刺激,时间为30min。随即进行第三次MRI图像采集和精神警觉性测试,获取深部经颅磁刺激后的行为及功能影像学数据。数据处理采用的是基于MATLAB2013的SPM、Dpabi和pc-pvt-bin-2.0.4,统计分析采用的是Graph Pad Prism和Stata15。结果:1.行为学结果:与正常睡眠状态相比,睡眠剥夺约20h内平均反应时间、最快10%反应时间、轻微失误次数和错误启动次数逐步延长或增多,严重失误次数则无改变。随后各个指标呈现明显的波动性延长或增多趋势,其峰值在24h-32h区间,但36h时均有下降,其中严重失误次数恢复正常。深部经颅磁刺激恢复性睡眠后,轻微失误次数、错误启动次数和严重失误次数均恢复至正常睡眠后的水平,而平均反应时间和最快10%反应时间并未恢复至正常睡眠后水平。2.脑血流量(CBF)结果:在正常睡眠后、睡眠剥夺后及深部经颅磁刺激恢复性睡眠这三种状态下,右侧梭状回、双侧眶部额中回,右侧背外侧额上回、左侧舌回和右侧楔前叶中存在显著性差异(Voxel-level FWE,p<0.05)。三种状态两两对比发现,与正常睡眠相比,经历36h的睡眠剥夺后,双侧眶部额中回CBF显著升高,而右侧梭状回、右侧背外侧额上回和左侧舌回CBF显著降低(p<0.01)。与经历36h睡眠剥夺相比,经过深部经颅磁刺激的恢复性睡眠后,左侧眶部额中回CBF降低,而右侧梭状回、右侧背外侧额上回、左侧舌回和右侧楔前叶CBF升高(p<0.01)。与正常睡眠后相比,经过深部经颅磁刺激的恢复性睡眠后,右侧眶部额中回和右侧楔前叶CBF升高,而右侧背外侧额上回和左侧舌回CBF降低(p<0.01)。3.分数低频振幅(f ALFF)结果:在正常睡眠后、睡眠剥夺后及深部经颅磁刺激恢复性睡眠这三种状态下,左侧距状裂周围皮层、右侧舌回、双侧颞上回和左侧枕中回中存在显著性差异(Voxel-level FEW,p<0.05)。三种状态两两对比发现,与正常睡眠相比,经历36h的睡眠剥夺后,左侧距状裂周围皮层、右侧舌回、双侧颞上回和左侧枕中回f ALFF显著升高,无f ALFF显著降低的脑区(p<0.01)。与经历36h睡眠剥夺相比,经过深部经颅磁刺激的恢复性睡眠后,左侧selleck AMG510距状裂周围皮层、右侧舌回和双侧颞上回f ALFF显著降低,无f ALFF显著升高的脑区(p<0.01)。与正常睡眠后相比,经过深部经颅磁刺激的恢复性睡眠后,左侧距状裂周围皮层、右侧舌回、双侧颞上回和左侧枕中回f ALFF显著升高,无f ALFF显著降低的脑区(p<0.01)。4.局部一致性(Re Ho)结果:正常睡眠后、睡眠剥夺后及深部经颅磁刺激恢复性睡眠这三种状态下,在双侧距状裂周围皮层、左侧舌回、双侧颞上回和右侧楔叶中存在显著性差异(Voxel-level FWE p<0.05)。三种状态两两对比发现,与正常睡眠相比,经历36h的睡眠剥夺后,双侧距状裂周围皮层、左侧舌回、双侧颞上回和右侧楔叶Re Ho显著升高,无Re Ho显著降低的脑区(p<0.01)。与经历36h睡眠剥夺相比,经过深部经颅磁刺激的恢复性睡眠后,右侧距状裂周围皮层、左侧舌回、左侧颞上回和右侧楔叶显著降低,无Re Ho显著升高的脑区(p<0.01)。与正常睡眠后相比,经过深部经颅磁刺激的恢复性睡眠后,双侧距状裂周围皮层、左侧舌回、双侧颞上回和右侧楔叶Re Ho显著升高,无Re Ho显著降低的脑区(p<0.01)。5.脑影像与行为学关系:我们发现在三个状态下左侧眶部额中回的CBF的变化会引起严重失误次数的变化,左侧舌回和左侧颞上回的f ALFF的变化会引起平均反应时间的变化。6.ASL、BOLD观测指标关系分析:在整个深部经颅磁刺激的急性睡眠剥夺实验中,我们发现在CBF、f ALFF和Re Ho中均有变化的脑区为舌回,在f ALFF和Re Ho中均有变化的脑区为双侧距状裂周围皮层和双侧颞上回。而右侧梭状回、左侧眶部额中回、右侧眶部额中回、右侧背外侧额上回和右侧楔前叶只在CBF指标上存在显著差异,左侧枕中回只在f ALFF指标上存在显著差异,右侧楔叶只在Re Ho指标上存在显著差异。结论:急性睡眠剥夺36h后会损害警惕性和注意力,同时通过脑影像结果显示睡眠剥夺36h后会影响控制情绪、记忆、视觉、听觉及知觉等功能脑区。通过深部经颅磁刺激恢复性睡眠后,会逐渐恢复认知行为和脑功能变化,但未恢复至正常睡眠后水平。这些结果表明深部经颅磁刺激可以改善睡眠剥夺所造成的负面影响,但缓解能力有限并不能使其马上恢复至正常水平。