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    太空睡眠之四:航天员睡不好会带来什么影响?
    来源:深圳市绿航星际太空科技研究院 日期:2018年12月27日  字体:【大】【中】【小】  浏览量:442

    引子:太空中的睡眠问题越来越引起人们的关注,并逐渐成为一个新的医学研究前沿。怎样才能保障航天员在太空中一夜好眠?我们将围绕太空睡眠这一主题,探讨航天员睡眠问题的类型、成因、不利影响,并尝试提出解决对策。关心健康从关注睡眠开始!太空科技微信公众号为此策划了5篇系列文章进行连载,以期引起大家对航天员在轨睡眠的关注、对自己和家人睡眠问题的关心。 

    地面研究表明,睡眠不足会影响人的日常行为和身心健康,还会引起绩效下降,造成决策失误,甚至酿成重大事故。一份关于美国“挑战者”号航天飞机事故的报告,认为睡眠不足、不规则的工作时间等是导致高层管理者出现关键决策失误的重要原因。

    航天飞行中航天员普遍存在睡眠不足的情况,且一般与节律紊乱、工作超负荷并存,因此,NASA人类研究计划中的人的行为健康和绩效组将这三个要素作为一个研究单元,并与辐射单元、行为健康风险单元、团队风险单元进行整合研究,试图管控长期航天飞行中人的绩效问题对操作任务和飞行安全带来的风险,并保证航天员的身心健康。随着空间站工程的推进,我国也开始关注睡眠不足和节律紊乱对人的作业能力带来的影响问题。

    但是迄今为止,人们在航天飞行中开展的认知绩效方面的研究并不多,涉及到睡眠对行为绩效或作业能力的影响的研究就更少了,而且由于测试对象少、测试时间和任务周期不同、认知绩效测试方法不统一等因素,不同研究结果之间很难比较。在检索到的8项在轨测试中,5项测试表明航天飞行对航天员的注意搜索、短时记忆、追踪作业、精细操作或双重任务等认知绩效有负面影响,2项结果是无影响,1项结果是有轻微的正性影响。Dijk等人详细分析了飞行中认知绩效与睡眠的关系,发现大多数航天员在发射前一周就出现了绩效下降,在飞行中进一步降低,在飞行后缓慢恢复,且飞行中绩效降低和飞行后绩效改善与REM睡眠相关。Nechaev等人通过分析14次“和平号”空间站任务,包括28名航天员、342周轨道飞行中乘组失误数据,发现失误发生率与正常的睡眠-觉醒周期的偏离程度显著相关。

    与在轨测试不易开展、研究较少相比,人们在地面进行了大量的关于睡眠不足对认知和行为绩效影响方面的模拟研究。这些研究结果表明,连续2个晚上睡眠小于6h可引起反应时下降、失误增多、心理运算变慢、工作记忆受损等认知绩效降低的表现,1周内出现绩效受损。如果每天睡眠限制时间和总的持续时间进一步延长,绩效下降会逐步累积,呈现出较为明显的量效和时效关系。而且,长时间的慢性睡眠不足对绩效的影响与急性完全睡眠剥夺类似。Van Dongen等人报道,连续14个晚上睡眠4-6小时相当于24小时或48小时睡眠剥夺。Belenky等人报道,连续7个晚上睡眠少于6h引起的绩效受损要恢复到正常水平,即使经过3个晚上的无时间限制的睡眠也是不够的。看来,数个晚上的睡眠限制累积的绩效受损需要的恢复时间要比想象的长。

    除绩效损害外,睡眠不足导致的其他负性心理生理健康问题也受到航天医学研究人员的关注。2009年,NASA学者报道,36小时睡眠剥夺引起了参试人员包括活力水平、觉醒状态、动机和专注度在内的情绪状态恶化。2010年,van der Helm等人发现,30小时睡眠剥夺引起参试者不能正确识别愤怒和愉悦两种面部表情。这可能是长期航天飞行中乘组成员社会关系出现问题的一个重要原因。2014年,Minkel等人报道,一个晚上的睡眠剥夺可引起参试者安静状态下可的松水平升高,在接受社会应激刺激试验时进一步升高,这意味着HPA轴的反应活性增加,可能会给健康带来远期的不利影响。

    考虑到航天飞行中航天员所处的航天器是一个包含了限制、隔离和相对狭小等因素的复合环境,一些学者开展了睡眠不足合并限制等因素对生理心理及绩效的研究。Chaumet等人研究发现,36小时睡眠剥夺期冒险倾向降低,而在在密闭环境正常睡眠情况下冲动性增加。Spitznagel等人报道,53小时睡眠剥夺与冷暴露两种因素对绩效损害有叠加效应。20177月,NASA网站报道,为期45天的“赫拉”实验第13次任务顺利结束,共有四人参试。实验期间允许乘组每周有5天每晚睡5小时,另外2天每晚可以睡8个小时进行恢复,目的是研究模拟航天隔离条件下睡眠剥夺带来的影响及对抗措施。

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    航天员中心科研人员自2006年以来,开展了一系列密闭隔离环境下睡眠剥夺对人体心理生理、操作绩效的影响,获得以下结果:

    1)单纯72h密闭隔离对个体情绪无明显影响,但在密闭隔离伴72h睡眠剥夺条件下,志愿者的焦虑评分、POMS情绪纷乱总分在实验中后期出现显著升高,抑郁评分无显著变化。

    272h单纯密闭隔离条件对工作记忆、前瞻记忆、注意网络没有造成显著影响,但72h密闭隔离合伴睡眠剥夺试验中后期出现反应时延长、正确率下降、漏做率升高。

    372h密闭隔离伴睡眠剥夺试验前、后安排志愿者浏览情绪面孔图片,同时对相关大脑核团进行功能性核磁共振扫描,结果表明志愿者在实验后浏览低强度愤怒图片时,出现了与浏览高强度愤怒图片相同的脑区激活,提示其对负性情绪的阈限下降,敏感性增强。

    4)连续绩效任务测试发现,72h密闭隔离伴睡眠剥夺导致视觉警觉度明显下降。fMRI结果表明,实验后与实验前相比,志愿者丘脑灰质体积明显减小,但海马回和大脑整个灰质体积没有变化,提示实验中志愿者视觉警觉度的下降与丘脑灰质体积的减小有关。

    572h密闭隔离伴睡眠剥夺实验后与实验前相比,血液中的生长激素、皮质醇和多巴胺显著升高,褪黑素略微降低。这些结果表明密闭隔离伴睡眠剥夺影响了志愿者的生物节律,提高了其应激性和兴奋性。实验中血液皮质醇的变化与Minkel等人的结果相似。


    以上研究均证实航天飞行中航天员睡眠不足有诸多问题。在实际飞行中,前苏联曾出现过一起可以说是由于睡眠不好而最终导致提前中止飞行的事件。1985年,航天员瓦休京在执行“礼炮7号”空间站任务时,最初出现持续性失眠等病症,相继引发神经衰弱、急性前列腺炎等,不得已在飞行了59天后提前返回地球。因此,我们应该注意预防和防护睡眠不足带来的负面影响。

     

     

    编译自: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

     


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