引子：太空中的睡眠問題越來越引起人們的關注，并逐漸成為一個新的醫(yī)學研究前沿。怎樣才能保障航天員在太空中一夜好眠？我們將圍繞太空睡眠這一主題，探討航天員睡眠問題的類型、成因、不利影響，并嘗試提出解決對策。關心健康從關注睡眠開始！太空科技微信公眾號為此策劃了5篇系列文章進行連載，以期引起大家對航天員在軌睡眠的關注、對自己和家人睡眠問題的關心。

在載人航天飛行中，航天員面臨密閉隔離、單調重復和高警戒度工作負荷等特殊因素，可出現(xiàn)睡眠障礙等問題，影響工作績效，甚至危及身心健康和飛行安全?，F(xiàn)在有哪些方法可以防護航天飛行中的睡眠問題呢？

1. 改善睡眠環(huán)境

給航天員在航天器艙段創(chuàng)造一個好的睡眠環(huán)境，有助于保證滿足乘組績效和健康需求的睡眠質量和睡眠時間。與短期航天飛機飛行睡眠環(huán)境相對簡陋相比，國際空間站一直在對乘員睡眠環(huán)境的溫度、噪聲、風速、二氧化碳水平等條件以及為了防止航天員在睡眠時漂浮的限制約束裝置進行改善，并設置了私密的睡眠區(qū)，可以將乘員彼此打擾的情況降到最低。這方面依然有改進的空間，需要進一步努力。

2. 設計合理的在軌作息時間表

每次飛行任務前，可根據(jù)發(fā)射和著陸時間、乘員人數(shù)、時間關鍵性事件、載荷需要、任務目的和值班方式等制定詳細的在軌作息時間表。NASA乘員工作手冊建議航天員每天在軌睡眠8h，最低不少于6h；在值班輪休情況下，第2天休息時間較前一天最多提前1.5h。而且，日程表應當安排出有趣的工作、足夠的休息和娛樂時間，從而避免持續(xù)疲勞。

Stuster等人報道，國際空間站上的航天員在飛行中后期更加傾向于采用白天小睡（打盹）的策略來改善他們的睡眠質量。一些地面研究也支持這個觀點，白天的碎片化睡眠或打盹可能有助于對抗因為夜晚睡眠時間不足造成的績效下降。但Basner等人觀察分析了火星520天模擬實驗中1名志愿者的情況，認為隨意的白天打盹在長期任務中可能會引起生物節(jié)律紊亂，需要小心安排并加以監(jiān)測。

還有一些地面研究結果提示，在睡眠限制的前或后提供睡眠延長可能是有幫助的。Banks等人對159人進行連續(xù)5個晚上、每個晚上睡眠4h的實驗，然后給予0-10h不等的恢復性睡眠，發(fā)現(xiàn)神經行為功能隨著恢復性睡眠時間延長而得到改善，呈現(xiàn)明顯的出量-效關系。Rupp等人觀察了24人經歷1周、每天3h睡眠限制期間的任務績效，在此之前給予1周、每天7.1-10h的個人選擇的充足睡眠，發(fā)現(xiàn)睡眠限制之前提供睡眠延長雖然沒有改善反應時，但認知功能得到了改善。

航天員中心通過研究認為，在設計在軌作息時間表時，可通過不同復雜度、不同類型操作任務的合理搭配和時間安排，一定程度上對抗睡眠剝奪對操作績效的負性影響。最近，NASA正在研究如何基于個案對飛行任務安排表進行調整，確保航天員擁有足夠的睡眠時間和效果，同時開發(fā)一種能夠追蹤行為健康和任務壓力源的工作安排儀表板，以期做到早期發(fā)現(xiàn)績效下降和及時干預。下一步應在實際飛行任務中，對包含上述新措施的作息時間表進行驗證和客觀評估。

3. 藥物干預

航天飛行中使用最普遍的對抗睡眠問題的措施是安眠藥。國外航天員在太空中經常使用的促眠藥包括唑吡坦、扎來普隆、唑吡坦緩釋片、氟西泮等，偶爾使用的催眠藥有替馬西泮，依佐替克，褪黑素，富馬酸喹硫平等。我國空間實驗室任務在軌配置的安眠藥有三唑侖、唑吡坦和苯海明，其中苯海拉明還具有治療運動病的功效。

地面通過大量的輪班作業(yè)人員實驗，證明唑吡坦能夠改善睡眠質量、增加睡眠時間，但可能引起服藥第二天情緒低沉，需要引起注意。與其他催眠藥物不同，褪黑素主要用于調整生物節(jié)律。一些研究表明，相比于安慰劑，褪黑素可適度改善生物節(jié)律紊亂期間的睡眠效率。

當航天員在飛行中需要克服睡意、保持覺醒時，可使用興奮劑。在阿波羅7號任務的記載中，航天員的睡眠情況非常差，出現(xiàn)了在值班期間睡著的現(xiàn)象，以至在值班期間不得不服用5mg安非他明以保持清醒。Whitmire等人通過飛行后的訪談，發(fā)現(xiàn)75%的航天員在軌曾使用過咖啡因或者莫達菲尼（興奮劑）。我國空間實驗室任務中在軌也配置了咖啡因。

Killgore等人比較了咖啡因、莫達菲尼和右旋安非他明在不同睡眠剝奪實驗中的功效，發(fā)現(xiàn)三種興奮劑與安慰劑比，均能明顯改善績效?？Х纫蚱鹦r間最短，但副作用明顯。右旋安非他明起效較慢，且可導致恢復過程睡眠中斷。而莫達菲尼未發(fā)現(xiàn)副作用。2017年我國學者報道，一定劑量Ginsenoside Rh1能夠預防睡眠剝奪引起的小鼠認知損傷，其效果與莫達菲尼相近。這提示中藥中的某些活性成分是潛在的有進一步開發(fā)價值的刺激物。

4. 光療

NASA在1990年的航天飛機STS-35任務時，安排航天員在約翰遜航天中心進行飛行前隔離期間，定時暴露在1萬勒克斯的白色強熒光中。這種干預措施成功調整了乘員睡眠-覺醒周期所需的褪黑素分泌節(jié)律。隨后的航天飛機任務中執(zhí)行了飛行前光療制度。NASA在馬歇爾航天中心的載荷操作控制中心參與值班的地面支持人員中檢驗了光療效果。他們將18名支持人員分成實驗組和對照組，實驗組按照日程安排接受了1萬勒克斯的白色強熒光照射，并避開陽光，對照組不采取任何治療措施，結果是實驗組擁有更好的睡眠、表現(xiàn)和身心愉悅感。

國際空間站上的照明設施已經于2016年底，從普通的泛光燈組件，改為固態(tài)照明組件（Solid-State Light Assemblies，SSLA），這是光線療法從地面研究走向太空實踐檢驗邁出的重要一步。SSLA使用了三種不同的LED，一種是由高度轉換綠磷光劑產生白光組成的寬帶LED，另一種是發(fā)射窄帶藍光、發(fā)射峰值為468nm的藍色LED，還有一種是發(fā)射峰值接近626nm的紅色LED。新的光照系統(tǒng)有三個設定，即常規(guī)照明、相移/警覺光照、睡前照明。這三種設定可以根據(jù)操作任務需要或乘員偏好，通過調光器開關對每個設定的強度進行進一步控制，來滿足航天員的視覺需求和作為空間站對抗睡眠和晝夜節(jié)律紊亂的光療措施。

5. 心理支持

采用恰當?shù)男睦碇С只蚋深A手段，可幫助航天員應對難以入睡和睡眠不好的問題，對緩解疲勞、促進休息和睡眠有良好作用。美、俄等國從空間站任務開始，對航天員進行直接或間接的心理支持，包括睡眠認知行為干預等手段，收到了較好效果。在火星500試驗前，我們對中方志愿者進行了情緒調節(jié)技能訓練、促進睡眠技能訓練、休閑時間管理意識訓練；在試驗中，通過自我心理調適、專業(yè)心理支持，對志愿者保持積極情緒、應對睡眠問題提供了較大幫助。此外，我們在72小時睡眠剝奪研究中發(fā)現(xiàn)，提高自信、積極資源整合等綜合心理干預措施能有效對抗睡眠剝奪對情緒狀態(tài)的負性影響，緩解操作績效下降。

6. 乘員選拔訓練

由于個體差異的存在以及人在生理心理方面有著巨大的潛能和可塑性，使得乘員選拔訓練可以作為應對航天飛行中睡眠問題的重要舉措。

Rupp等人發(fā)現(xiàn)，完全睡眠剝奪時PVT績效和情緒表現(xiàn)較差的受試者也更容易受到睡眠限制的影響。近年研究發(fā)現(xiàn)，某些基因多態(tài)性與睡眠缺失易感性有關。Groeger等人和Vandewalle等人報道，與基因型為per3^4/4相比，基因型為per3^5/5 受試者在完全睡眠剝奪過程中完成任務能力非常差，對睡眠剝奪和節(jié)律紊亂易感。Goel等人通過實驗分析認為，COMT Val158Met（兒茶酚氧位甲基轉移酶基因，是兒茶酚胺的主要代謝酶）多態(tài)性可能是預測睡眠穩(wěn)態(tài)和生理個體差異的基因標志物。上述研究提示，可通過睡眠剝奪實驗和基因型鑒定來篩查那些對睡眠剝奪和節(jié)律紊亂易感的候選者，從而確保在軌執(zhí)行任務的航天員有更強的環(huán)境和任務適應性。相關研究仍需進一步深入。

我們對部分航天員實施了72小時密閉隔離環(huán)境并睡眠剝奪適應性訓練，3人一組，期間完成多項測試、航天模擬操作任務等。2015年對我國6名“蛟龍?zhí)?/span>”載人深潛器潛航員實施了36小時密閉隔離環(huán)境并睡眠剝奪適應性訓練。這些訓練收到良好效果，主要體現(xiàn)在三個方面：一是受訓人員在睡眠剝奪期間的情緒、認知和操作績效表現(xiàn)明顯好于普通健康志愿者，說明了嚴格選拔和訓練的作用；二是掌握了每名受訓人員在這種特殊環(huán)境下的心理生理反應特點，為將來針對性心理支持和訓練、醫(yī)學保障提供了依據(jù)；三是受訓人員充分體驗了在特殊環(huán)境中的反應，掌握了應對方法，耐受性得到提高。

7. 中醫(yī)藥等其它措施

我們在狹小環(huán)境伴睡眠剝奪實驗中，開展了太極拳練習對情緒及腦電功率譜的影響研究，發(fā)現(xiàn)太極拳練習可以改善情緒，引起腦電低頻成份活動的降低，提示太極拳練習對睡眠剝奪有一定的對抗作用。中國傳統(tǒng)醫(yī)學中經常用到的穴位刺激、針灸、按摩，還有經顱磁/電刺激以及進食有助睡眠或促進覺醒的食物等方法，在地面也能起到促進睡眠或保持警覺、提高認知的作用。這些方法有望通過進一步的評估篩選后，在航天飛行中進行實際應用和效果檢驗。

總之，睡眠正逐漸成為航天醫(yī)學一個新的研究前沿。有關航天飛行對睡眠的影響及防護方法還需要進一步研究。這方面取得的成果除了保障航天飛行中航天員的安全、健康和高效工作外，地球上的人們也將從中受益。

編譯自：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