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【关键词】睡眠剥夺；功能磁共振成像；执行控制；行为抑制； 自身对照研究
中图分类号：B842.3 文献标识码：A 文章编号：1000-6729(2008)011-0816-05
执行控制由两个部分组成，一是自动反应，二是行为抑制［1］。执行控制功能是人体的一项重要功能，是人体趋利避害的一种手段［2-4］。睡眠剥夺对认知功能的影响是多方面的［5-7］，但其究竟是怎样影响执行控制的，其生理机制还有待于进一步探讨。
认知心理学研究发现，与额叶皮质紧密相关的执行功能是人认知功能的核心，而控制功能即反应抑制与监控功能是其最基本的成份［2］。在过去的研究中，人们常用Go/No-go作业来评定执行控制功能［1,7］。这一测验要求被试对测验中的一类刺激作出反应(Go刺激)，而对另一类刺激不反应(No-go刺激)。
由于功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)的无创性和高分辨、直观等优点，使其在大脑功能活动的研究中具有重要的地位［8］。本文采用fMRI对受试在睡眠剥夺条件下完成Go/No-go作业进行对比，探讨睡眠剥夺对执行控制功能的影响。
1 对象与方法
1.1对象
选取首都师范大学二年级硕士生14名，年龄20-27岁，平均为24岁。入选标准：男性，健康，右利手，裸眼视力或矫正视力正常。经严格筛选并记录1周睡眠，以自编睡眠行为调查问卷测查，结果表明睡眠习惯良好，睡眠/觉醒规律正常。无喝咖啡、茶及抽烟等习惯。瑞文测验［9］显示所有受试IQ>100。均自愿参加实验，并填写知情同意书，在实验结束后给予适当的受试费。
1.2方法
1.2.1 Go/No-go测验
采用系列随机呈现的左右箭头，每个刺激呈现的时间为200ms，刺激间隔时间为800ms。测验采用block设计，共包括5个休息block和4个任务block，每个block开始时提示呈现3秒，整个block持续时间为36s。在每个任务block中，No-go刺激占总刺激的1/3，如图1所示。在1、3任务block要求靶刺激为左箭头，非靶刺激为右箭头；在2、4 任务block中正好相反。测验中要求受试对靶刺激反应，在保证正确的前提下尽快做答。在休息block中，要求受试注视屏幕中心的固定标记“+”。
1.2.2测验程序
在正式测验前受试对Go/No-go作业进行练习，保证反应正确率>95%。
磁共振扫描分两次进行，一次在正常睡眠后12小时，一次在36小时睡眠剥夺后，受试参加扫描的顺序进行了随机平衡。两次扫描均在晚上20：00进行，扫描之间的间隔为三周。正常睡眠和TSD期间均有主试监督，以防止受试睡眠。测验期间受试不允许离开实验室。
fMRI扫描在总医院核磁共振检查室进行。研究采用GE公司3.0T Signa LX 磁共振成像系统，使用标准正交头线圈采集磁共振信号。先取20层横轴面SE T1WI作解剖定位图像，层厚5mm，间隔1.5mm。然后采用单次激发梯度回波平面成像（GRE-EPI）序列，在与T1WI同样的层面上进行血氧水平依赖(blood oxygenation level-dependent，BOLD)功能磁共振扫描，扫描参数为：TR=2000ms，TE=30ms，反转角=90°，FOV=256 mm×256mm，层厚=5mm，间隔=1mm，矩阵=64×64，层数=20层。最后使用快速扰相梯度回波（FSPGR）序列行横断面连续136层覆盖全脑的三维扫描。在扫描过程中观察并记录受试者的心率和呼吸频率。
1.3统计方法
1.3.1行为学数据分析
由于技术问题导致1名受试的行为学数据未能正确采集，共有13名受试的数据。行为学数据测量指标主要包括正确击中率(对Go刺激的正确反应)、正确反应时、错误反应率(对No-go刺激的错误反应)。采用SPSS11.5 for windows软件进行配对t检验。
1.3.2 fMRI数据分析
fMRI数据采用AFNI软件进行预处理和统计参数分析［10］。数据分析分为两步：个体数据分析和组分析。首先对功能影像数据进行平面内头部运动校正，然后进行头动校正(所有受试者的头动偏移均未超过2mm)。使用3dtshift来调整由于层面采集顺序导致的层间同步差异，再以5mm的半高全宽(FWHM)为平滑核进行高斯滤波做图像平滑处理以减少空间噪声，然后用3dcalc命令进行数据标准化。标准化后的脑功能数据使用3dDeconvolve进行通用线性模型分析，计算信号变化百分比(以曲线下面积AUC%来表达)［11］。以空间标准化后的SPGR图像将功能数据标准化到Talairach空间并以5mm的FWHM进行空间平滑。组分析采用单样本t检验及配对t检验。显著性水平定为单样本t检验P
2 结果
2.1睡眠剥夺前后Go/No-go作业时行为学和生理反应数据比较
表1显示，睡眠剥夺后正确击中率下降(t=2.38,P
2.2 fMRI测量结果
单样本t检验结果显示受试在完成Go/No-go任务时大脑前扣带回（ACC）、顶叶和枕叶皮质等脑区的血氧水平依赖（BOLD）信号增加。与静息状态相比，36小时的睡眠剥夺诱导出了正性和负性BOLD信号（信号变化的百分比）, ACC及右侧舌回皮层的BOLD信号在睡眠剥夺后显著下降；活动增加的脑区包括额上、下回皮质等。与正常状态相比，36小时睡眠剥夺后前扣带回皮层活性显著减低。右侧额上回的脑区、右侧颞上回的脑区以及楔叶的脑区激活程度增加(P
3 讨论
睡眠剥夺对人体的认知功能产生了很重要的影响。随着睡眠剥夺时间的延长，执行控制功能出现了下降［1,6-8,11］。在本次研究中选用晚20：00进行测验，可以排除生物节律对认知功能的影响［12-13］。
本研究发现，受试在两项行为学反应指标上有显著性差异。这些差异表明，睡眠剥夺对机体抑制功能的影响是确实存在的。完全睡眠剥夺可能的结果使一些作业在经过充分的训练后就很少依赖于前额叶皮质的功能，这可能也是反应正确率下降很少的重要原因。对于为什么受试在完全睡眠剥夺期间做出更多的错误操作而非错误遗漏，一个可能的解释是他们为了反应速度而牺牲了正确率。随着睡眠剥夺时间的延长，受试的警觉性下降，可利用的注意资源减少，导致执行控制功能受损［1,5,14］。
本研究显示完全睡眠剥夺后与执行控制作业密切相关的脑区主要有前扣带回、顶叶皮质、前额叶皮质、楔叶和小脑等。在功能影像的研究中，前扣带回的活动与行为抑制密切相关［1,8,15］。在本研究中前扣带回活动减低，这表明36小时的睡眠剥夺已经引起了执行控制功能的下降。睡眠剥夺后行为抑制功能的下降与前扣带回功能活动的下降有关，这与行为学的结果一致。根据唤醒水平下降假说，长时间觉醒后受试唤醒水平下降，随之而来的是可利用的脑力资源下降［14,16］。当脑力资源低于认知作业的要求时，就会出现工作绩效的下降。
随着睡眠剥夺时间的延长，前额叶皮质的活动增加，这种功能活动的增加是机体功能代偿的一种重要体现［8,14］。前额叶皮质的过度激活表明随着脑力资源的下降，前额叶皮质出现了功能代偿。功能代偿是大脑特有的功能之一，这也是维持认知作业的重要原因之一［5,14］。完全睡眠剥夺期间，即使受试可以注意到刺激信息并且能够对正确刺激进行正确反应，但是他们很难抑制不正确反应。这样，操作性设置可能考虑装载安全卫士用以防止错误和事件的发生，这些结果是睡眠剥夺损害了个体执行控制功能的结果。
睡眠剥夺对于认知的影响是一个持续变化的过程。在睡眠剥夺过程中，认知功能的负向变化是持续存在的［1］。随着睡眠剥夺过程的深入，认知功能的损害也越来越严重。在睡眠剥夺的影响下，人体为了适应相应的应激状态，在主要参与执行控制的脑区前扣带回功能下降的同时，前额叶皮质参与了机体功能代偿。这是人体对于外界刺激的一种反应，可以用功能磁共振成像的方法来进行测量。但是否反应抑制主要依赖于注意系统或者抑制系统独立于注意系统作用仍然有待研究。并且，虽然现有研究已经表明执行控制与显著的前扣带回功能紊乱有关，但是否其他类型的抑制功能也受其影响仍然有待研究。
参考文献
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［15］Culham JC, Cavanagh P, Kanwisher NG. Attention response functions: characterizing brain areas using fMRI activation during parametric variations of attentional load［J］. Neuron, 2001,32:737-745.
It was the first time in his life that hed slept out of doors.
那是他有生以来第一次露宿。
Steve took a turn driving while I slept.
我睡觉时，史蒂夫接着开车。
You look as though you slept badly.
你好像没睡好觉。
We both slept right through the storm.
我们两人睡得很沉，浑然不知有暴风雨。
We often slept under the stars.
我们经常在夜空下露宿。
The children slept in a loft in the upstairs bedroom.
孩子们睡在楼上卧室里的跃层上。
常用短语：
1.can do sth in your sleep
睡着觉也能做某事；做某事很容易。
2.get to sleep
入睡；睡着。
3.to go to sleep
去睡觉。
4. lose sleep over sth
因某事而睡不着觉。
5.to put sb to sleep
让某人睡觉。
例句
1.an untroubled nights sleep.
一夜安枕。
2.Inga drifted into a fretful sleep.
因加渐渐睡着了，但睡得并不踏实。
3.Sleep eluded him.
他无法入眠。
4.I couldnt sleep last night.
昨天夜里我无法入睡。
5.Colin drifted off into a fitful sleep.
科林迷迷糊糊，时睡时醒。
The bed was rumpled where he had slept.
床上他睡过的地方乱糟糟的`。
Steve took a turn driving while I slept.
我睡觉时，史蒂夫接着开车。
He cant have slept through all that noise.
他不可能在那种闹哄哄的环境里睡好觉。
准确获取对话中的具体信息，如时间、地点、人物、数字、价钱等，它们在试题中占相当大的比例。这类题要求学生在听清、听懂信息的同时，还要对所听到的信息做简单的计算、时间比较、深层推理等。
例1:
At what time does train to Leeds leave?
A. 3:00. B. 3:15. C. 5:00.
录音原文：
W: Excuse me, could you tell me when the next train to Manchester leaves?
M: Sure. Well, it/'s three now. The next train to Manchester leaves in two hours, but you can take train to Leeds which leaves in fifteen minutes, and then get off at Manchester. It stops at Manchester on the way.
本题考查考生对话语所揭示信息的分辨能力。在男士的答语中给了三个时间，现在是三点，下一趟去Manchester的时间为再过2个小时，去 Leeds 的火车是15 分钟之后，只有第一个和第三个时间才与所问问题有关。所以答案为B。
二、理解对话的主旨大意。
常见的提问形式有：What are they talking about? / What are the man and the woman talking about? / What does the passage talk about?等等。对于此类题若是对话，则要把对话双方联系起来考虑。一般来说更应注意第一个说话人所说的关键词语，它往往引出一个话题。
例2:
What are the two speakers talking about?
A. A football player.
B. A football team.
C. A football match.
录音原文：
W: Do you know that Michael Owen has won France Football/'s Golden Ball Prize?
M: Not a surprise. He has 20 goals this season.
本题考查对所听对话主题的把握。对话的中心谈一位球员， 而不是一支球队或一场球赛。所以答案为A。
三、推断对话发生的背景、地点及对话者之间的关系。
常见的提问方式有：Where is... ? /Where does the conversation probably take place? / Where are the two speakers now? /Where is the man going? 和 What/'s the man (woman)? / What/' s the man/'s (woman/'s) occupation? / What/'s the probable relationship between the two speakers? / Who is ... ?等等。对于此类问题要求考生根据谈话内容来揣摩、推断谈话发生的场所或抓住暗示人物身份与关系的词语等，据此做出正确的判断。
例3:
What is the relationship between the two speakers?
A. Neighbors. B. Father and daughter.
C. Husband and wife.
录音原文：
W: Hello.
M: Hello. Lucy. This is John. Look, could you do me a favor? I/'ve tried to phone my wife six times and I can/'t get through. The line is busy all the time. Could you possibly go next door and give her a message?
W: Sure. What do you want to tell Mary?
M: Could you just say I/'ve run into an old friend and I/'m staying with him and not at the hotel. I/'ll give her a ring later.
W: Sure. I/'ll go round now.
M: Thanks a lot, Lucy.
W: Okay. Bye.
M: Bye!
该题考查考生对谈话者之间的关系进行判断。根据对话中的语气及内容，我们不难判断此题的答案为A。
四、理解领会对话的观点、态度及意图
常用的提问方式有：What does the man (woman) think of ... ? / How does the man (woman) feel about... ? 等等。听这类试题我们首先要判断两个人的态度是否相同。如果不相同，我们要分清每个人对这件事情的看法，千万不能够混淆。另外说话人的态度是通过语气、语调等的变化体现出来的，因此，听的时候要做出正确的判断。
例4:
6. How does the man feel about David/'s way of sleeping?
A. It/'s effective. B. It/'s strange. C. It/'s the best.
7. How many hours does David sleep a day?
A. Four. B. Six. C. Seven.
8. What does the woman suggest at the end of the ][talk?
A. People should develop a habit like David/'s.
B. People need longer hours of sleep.
C. People have different sleeping habits.
录音原文：
M: How come David is always so full of energy.
W: He has a strange but highly effective way of sleeping.
M: What is that?
W: He takes a short sleep for an hour every six hours and has a total of four hours/' sleep each day.
M: Where did he get that strange idea?
W: He read from a book which said it was the best way of human beings and he believed that.
M: How many hours do you sleep a day?
W: I need at least seven hours. I once tried to follow David/'s example. But it never worked out of me.
M: If I sleep during the day, I can never wake up.
习语
1.can do sth in your sleep
睡着觉也能做某事；做某事很容易。
2.get to sleep
入睡；睡着。
3.to go to sleep
去睡觉。
4. lose sleep over sth
因某事而睡不着觉。
5.to put sb to sleep
给某动物实施安乐死。