医学里程碑
2013年11月号
医学进展
医生日记
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在他乡

人类睡眠项目

    睡眠对于我们人类的健康、工作生活和幸福都十分重要。但是在许多国家,与50年〜100年前的祖先相比,人们每天晚上的睡眠少了大约1〜2个小时。即使有时间睡觉的时候,许多人还是不能入眠。睡眠疾病正日渐流行起来,单在美国就影响着约7千万人。而且在一些国家,在睡眠相关问题上的直接或间接花销可能已经达到国内生产总值的1%。尽管出现了这些值得警醒的数据,但是,在今年美国国家卫生研究院的基金列表的235个项目中,睡眠研究也只排在了第91位——甚至还低于对烟草的相关研究。

    研究者在了解哪些神经递质和大脑区域与睡眠相关以及入睡与醒来的时机是如何被生物钟所控制的问题上已经取得了很大的进展。但我们对大多数基础问题仍无法回答。比如睡眠是为了什么,睡多久最好,如何测量和预测睡眠质量,或者遗传和环境因素在决定理想睡眠模式中起到了什么样的作用。

    对这些问题缺乏理解的一个原因是大多数我们已知的关于睡眠的知识都是来自于实验室研究。而这些研究的主体,多是在人工可控的光暗周期下生活的老鼠或仓鼠,或者是那些被要求在特定的时间躺在不是他们自己的床上睡觉、同时头上还被固定了许多电极的人群。对于睡眠的评估也经常基于对问题的主观性回答,如睡了一觉后感觉怎么样,或者他们是否认为自己经历了一场好的夜间睡眠。为了了解真实世界的睡眠,并且建立如何控制睡眠以提高生产力、健康和生活质量,我们需要一个跨学科的“人类睡眠项目”。

    Till Roenneberg的研究团队已经在德国的慕尼黑路德维希马克西米利安大学对“原位睡眠(在其平常睡觉的地方入睡)”进行了调查。2000年,Till Roenneberg的团队建立了一个关于日常睡眠行为的慕尼黑睡眠类型调查问卷(Munich Chronotype Questionnaire,简称MCTQ)数据库。他们在报纸、广播和电视上公布了自己的项目,请求人们在线填写调查问卷。参与者被要求提供几个时间点,如上床、准备睡觉、入睡、醒来以及起床的时间。作为交换,他们会收到一份表明他们的睡眠行为与其他人有何差别的文件。重要的是,人们在工作日与非工作日都要提供这样的信息。Till Roenneberg等人的数据库现在已经收集了来自世界各地超过15万人的记录。

    利用这些数据,Till Roenneberg等人已经评估了人们如何获得睡眠时间,他们什么时候入睡,以及一些由如年龄、季节、地点甚至夏令时等因素所引起的改变。他们的研究结果表明,虽然人们在休息日的睡眠时间与十年前是一样的,但在工作日却比先前少睡了大约38分钟。他们还发现,无论是在求学还是工作的生活中,人们总是徘徊在工作日睡眠不足与休息日睡过头之间(参考图“失眠”),并且80%的人在工作日都需要闹钟来叫醒自己。这些发现表明,许多工作的人正经历着我们称之为“假后返工时差”的体验,即人们每周在不同的“时区”之间转换,一个是他们的工作日程,另一个是他们的生物钟。

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    在“反常的”时间入睡或醒来是现代社会最普遍的高风险行为。处于假后返工时差(在社会生活时区和生物钟时区之间的不同)的每个小时都使得罹患超重和肥胖的几率增加33%。这恰恰证实了5年前发现的睡眠持续时间和代谢问题存在相关性的论点。Till Roenneberg及其同事也已经将假后返工时差与吸烟、酗酒、摄入过多咖啡因以及失落表现如食欲下降及感到悲伤联系起来。

    Till Roenneberg相信,从MCTQ数据库体现出来的结果仅仅是冰山一角。多亏了网络及私人监控设备,我们才有可能获得系统的、可定量的有关于成千上万甚至数百万人的睡眠模式信息。

    要想进一步理解睡眠,就需要更为广泛的数据收集策略。这就需要邀请数百万人在线填写调查问卷,上万人坚持在线记录睡眠日记,几千人提交使用设备记录的实时数据。这些人当中的一部分随后还需要提供各自的DNA(一旦能够更好地了解睡眠表型,研究者们就会更容易地研究其遗传特性)。

    人类睡眠项目的一个重要目标,就是确定一个简单有效的指示器,从而避免使用那些用于获得生理节律的传统指标,如褪黑激素所必需的复杂电极及血液或唾液样本。许多睡眠追踪设备已经投入使用或正在开发之中,例如腕表样小工具可以用来测量运动和光照。还有一些设备可以利用移动电话检测到的信息并上传至网络。这些设备可以监控皮肤温度和皮肤导电系数(测量流汗量用以显示压力水平)、呼吸速率、血氧含量、心脏电活动甚至血压值。这些参数能够帮助研究者们了解个人生理节奏规律以及他们何时睡、睡得怎样。

    在生物医学、互联网和移动电话技术方面拥有专业知识的计算机科学家们对于设计和建造追踪设备、发展出适用于这代人的标准操作程序、数据的上传和储存都是至关重要的。最终,对这一项目收集而来的数据进行分析可以产生促进实验室进行新试验的最新假设。这些反过来可能会帮助研究者们改善现有的记录方法。

    人们应该在一年中的不同时间从世界各地不同的时区收集数据。参与者是否能够代表不同的社会人群,并且包括生活在现代化程度不同的环境中的人(生活在没有电的环境中的人和生活在大城市的人们)也是十分重要的,例如,夜班工人、盲人、具有代谢综合征的人等等。

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    Till Roenneberg与来自巴西愉港市大学医院的生物钟学实验室的同事们一起,已经开始测量睡眠、活动、光照以及其他存在于非裔社区逃奴堡的变量。这些人无论从文化上还是遗传上来说都是同源的。但是分散在整个巴西的个体种群的生活方式存在着不同:即有些人生活在没有电的农场,而另一些人则生活和工作在现代化的大都市。这使得Till Roenneberg等人有机会调查在过去150年的工业化时代中人类睡眠的变化情况。

    人类睡眠项目需要来自于政府、国家及国际授权机构的大约3千万美元的基金支持。生物技术公司也可能想要投资该项目,以便于反过来利用项目结果指导简单的睡眠追踪设备的大规模生产。这种设备对于睡眠研究者们以及想要致力于诊断和治疗睡眠疾病的医师来说将很有价值。受益者甚至可能还包括飞行员和想要在旅行期间优化睡眠模式的商业精英,还有那些只是单纯地想睡个好觉的人们。

    该项目也可以使人们接受更加个性化的日程表,而有些人担心这将会打乱社会的同步性。但是如果将工作日程调整为适合大多数人的生物钟,社会收益便会大大超过相对较小的混乱。MCTQ表明,在参与评估的人中,44%的生物钟差别在30分钟内,而77%的生物钟差别在3小时内。

    Till Roenneberg等相信,人类睡眠计划以及由其带来的行为变化可以成为提高数百万人健康、工作表现及生活质量的有效方法之一。

(作者:赵永刚、贺利军)

参考文献:《Nature》2013;498:427-428

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