地面研究表明，睡眠不足會影響人的日常行為和身心健康，還會引起績效下降，造成決策失誤，甚至釀成重大事故。一份關(guān)于美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)事故的報告，認(rèn)為睡眠不足、不規(guī)則的工作時間等是導(dǎo)致高層管理者出現(xiàn)關(guān)鍵決策失誤的重要原因。

航天飛行中航天員普遍存在睡眠不足的情況，且一般與節(jié)律紊亂、工作超負(fù)荷并存，因此，NASA人類研究計劃中的人的行為健康和績效組將這三個要素作為一個研究單元，并與輻射單元、行為健康風(fēng)險單元、團(tuán)隊(duì)風(fēng)險單元進(jìn)行整合研究，試圖管控長期航天飛行中人的績效問題對操作任務(wù)和飛行安全帶來的風(fēng)險，并保證航天員的身心健康。隨著空間站工程的推進(jìn)，我國也開始關(guān)注睡眠不足和節(jié)律紊亂對人的作業(yè)能力帶來的影響問題。

但是迄今為止，人們在航天飛行中開展的認(rèn)知績效方面的研究并不多，涉及到睡眠對行為績效或作業(yè)能力的影響的研究就更少了，而且由于測試對象少、測試時間和任務(wù)周期不同、認(rèn)知績效測試方法不統(tǒng)一等因素，不同研究結(jié)果之間很難比較。在檢索到的8項(xiàng)在軌測試中，5項(xiàng)測試表明航天飛行對航天員的注意搜索、短時記憶、追蹤作業(yè)、精細(xì)操作或雙重任務(wù)等認(rèn)知績效有負(fù)面影響，2項(xiàng)結(jié)果是無影響，1項(xiàng)結(jié)果是有輕微的正性影響。Dijk等人詳細(xì)分析了飛行中認(rèn)知績效與睡眠的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)航天員在發(fā)射前一周就出現(xiàn)了績效下降，在飛行中進(jìn)一步降低，在飛行后緩慢恢復(fù)，且飛行中績效降低和飛行后績效改善與REM睡眠相關(guān)。Nechaev等人通過分析14次“和平號”空間站任務(wù)，包括28名航天員、342周軌道飛行中乘組失誤數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)失誤發(fā)生率與正常的睡眠-覺醒周期的偏離程度顯著相關(guān)。

與在軌測試不易開展、研究較少相比，人們在地面進(jìn)行了大量的關(guān)于睡眠不足對認(rèn)知和行為績效影響方面的模擬研究。這些研究結(jié)果表明，連續(xù)2個晚上睡眠小于6h可引起反應(yīng)時下降、失誤增多、心理運(yùn)算變慢、工作記憶受損等認(rèn)知績效降低的表現(xiàn)，1周內(nèi)出現(xiàn)績效受損。如果每天睡眠限制時間和總的持續(xù)時間進(jìn)一步延長，績效下降會逐步累積，呈現(xiàn)出較為明顯的量效和時效關(guān)系。而且，長時間的慢性睡眠不足對績效的影響與急性完全睡眠剝奪類似。Van Dongen等人報道，連續(xù)14個晚上睡眠4-6小時相當(dāng)于24小時或48小時睡眠剝奪。Belenky等人報道，連續(xù)7個晚上睡眠少于6h引起的績效受損要恢復(fù)到正常水平，即使經(jīng)過3個晚上的無時間限制的睡眠也是不夠的?？磥恚瑪?shù)個晚上的睡眠限制累積的績效受損需要的恢復(fù)時間要比想象的長。

除績效損害外，睡眠不足導(dǎo)致的其他負(fù)性心理生理健康問題也受到航天醫(yī)學(xué)研究人員的關(guān)注。2009年，NASA學(xué)者報道，36小時睡眠剝奪引起了參試人員包括活力水平、覺醒狀態(tài)、動機(jī)和專注度在內(nèi)的情緒狀態(tài)惡化。2010年，van der Helm等人發(fā)現(xiàn)，30小時睡眠剝奪引起參試者不能正確識別憤怒和愉悅兩種面部表情。這可能是長期航天飛行中乘組成員社會關(guān)系出現(xiàn)問題的一個重要原因。2014年，Minkel等人報道，一個晚上的睡眠剝奪可引起參試者安靜狀態(tài)下可的松水平升高，在接受社會應(yīng)激刺激試驗(yàn)時進(jìn)一步升高，這意味著HPA軸的反應(yīng)活性增加，可能會給健康帶來遠(yuǎn)期的不利影響。

考慮到航天飛行中航天員所處的航天器是一個包含了限制、隔離和相對狹小等因素的復(fù)合環(huán)境，一些學(xué)者開展了睡眠不足合并限制等因素對生理心理及績效的研究。Chaumet等人研究發(fā)現(xiàn)，36小時睡眠剝奪期冒險傾向降低，而在在密閉環(huán)境正常睡眠情況下沖動性增加。Spitznagel等人報道，53小時睡眠剝奪與冷暴露兩種因素對績效損害有疊加效應(yīng)。2017年7月，NASA網(wǎng)站報道，為期45天的“赫拉”實(shí)驗(yàn)第13次任務(wù)順利結(jié)束，共有四人參試。實(shí)驗(yàn)期間允許乘組每周有5天每晚睡5小時，另外2天每晚可以睡8個小時進(jìn)行恢復(fù)，目的是研究模擬航天隔離條件下睡眠剝奪帶來的影響及對抗措施。

航天員中心科研人員自2006年以來，開展了一系列密閉隔離環(huán)境下睡眠剝奪對人體心理生理、操作績效的影響，獲得以下結(jié)果：

（1）單純72h密閉隔離對個體情緒無明顯影響，但在密閉隔離伴72h睡眠剝奪條件下，志愿者的焦慮評分、POMS情緒紛亂總分在實(shí)驗(yàn)中后期出現(xiàn)顯著升高，抑郁評分無顯著變化。

（2）72h單純密閉隔離條件對工作記憶、前瞻記憶、注意網(wǎng)絡(luò)沒有造成顯著影響，但72h密閉隔離合伴睡眠剝奪試驗(yàn)中后期出現(xiàn)反應(yīng)時延長、正確率下降、漏做率升高。

（3）72h密閉隔離伴睡眠剝奪試驗(yàn)前、后安排志愿者瀏覽情緒面孔圖片，同時對相關(guān)大腦核團(tuán)進(jìn)行功能性核磁共振掃描，結(jié)果表明志愿者在實(shí)驗(yàn)后瀏覽低強(qiáng)度憤怒圖片時，出現(xiàn)了與瀏覽高強(qiáng)度憤怒圖片相同的腦區(qū)激活，提示其對負(fù)性情緒的閾限下降，敏感性增強(qiáng)。

（4）連續(xù)績效任務(wù)測試發(fā)現(xiàn)，72h密閉隔離伴睡眠剝奪導(dǎo)致視覺警覺度明顯下降。fMRI結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)后與實(shí)驗(yàn)前相比，志愿者丘腦灰質(zhì)體積明顯減小，但海馬回和大腦整個灰質(zhì)體積沒有變化，提示實(shí)驗(yàn)中志愿者視覺警覺度的下降與丘腦灰質(zhì)體積的減小有關(guān)。

（5）72h密閉隔離伴睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)后與實(shí)驗(yàn)前相比，血液中的生長激素、皮質(zhì)醇和多巴胺顯著升高，褪黑素略微降低。這些結(jié)果表明密閉隔離伴睡眠剝奪影響了志愿者的生物節(jié)律，提高了其應(yīng)激性和興奮性。實(shí)驗(yàn)中血液皮質(zhì)醇的變化與Minkel等人的結(jié)果相似。

以上研究均證實(shí)航天飛行中航天員睡眠不足有諸多問題。在實(shí)際飛行中，前蘇聯(lián)曾出現(xiàn)過一起可以說是由于睡眠不好而最終導(dǎo)致提前中止飛行的事件。1985年，航天員瓦休京在執(zhí)行“禮炮7號”空間站任務(wù)時，最初出現(xiàn)持續(xù)性失眠等病癥，相繼引發(fā)神經(jīng)衰弱、急性前列腺炎等，不得已在飛行了59天后提前返回地球。因此，我們應(yīng)該注意預(yù)防和防護(hù)睡眠不足帶來的負(fù)面影響。

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