摘要：在现代生活的快节奏下，熬夜似乎成了不少人的生活常态。有人为了完成工作任务挑灯夜战，有人沉迷于刷剧、玩游戏，不知不觉就熬到凌晨。第二天，当困意袭来，不仅身体疲惫不堪，脑子也好像“卡壳”了，工作时频繁出错，学习新知识变得异常困难，就连日常开车都感觉反应比平时慢半拍

转自：生物谷

在现代生活的快节奏下，熬夜似乎成了不少人的生活常态。有人为了完成工作任务挑灯夜战，有人沉迷于刷剧、玩游戏，不知不觉就熬到凌晨。第二天，当困意袭来，不仅身体疲惫不堪，脑子也好像“卡壳”了，工作时频繁出错，学习新知识变得异常困难，就连日常开车都感觉反应比平时慢半拍。你有没有想过，为什么熬夜会让我们的大脑变得这么“不给力”呢？

近期，发表于Neuroimage的一项研究Dynamic changes in brain function during sleep deprivation: Increased occurrence of non-stationary states indicates the extent of cognitive impairment就为我们揭示了其中的奥秘。

睡眠对维持人体健康和正常认知功能意义重大。然而，现代社会的快节奏以及各种娱乐活动，使得睡眠剥夺现象日益普遍。长期睡眠不足会导致认知功能受损、记忆力下降、情绪波动等一系列问题，严重影响生活质量。

以往研究大多采用静态功能连接（FC）分析来探究睡眠剥夺对大脑的影响，但大脑网络并非一成不变，而是时刻处于动态调整和重组之中。静态FC分析无法全面捕捉这些动态变化，而动态功能连接（DFC）分析则能够弥补这一缺陷。此次研究正是基于DFC分析，深入探索睡眠剥夺过程中大脑的动态变化，为解开睡眠与认知之间的复杂关系提供新视角。

接下来，我们重点看看这项研究的关键发现。研究人员通过对参与者睡眠剥夺期间的大脑扫描数据进行DFC分析，发现大脑在睡眠剥夺的整晚过程中，主要在三种不同的功能连接状态间波动。

图 1：动态功能连接（DFC）计算流程

状态2表现为各静息态网络（RSN）之间以及网络内部的连接相对较弱，近似于大脑的休息状态。在睡眠剥夺初期，该状态出现频率较高，但随着时间推移，其占比逐渐降低。这意味着随着睡眠剥夺时间的延长，大脑维持这种低耗能休息状态的能力逐渐减弱。

状态3时，默认模式网络（DMN）与额顶叶网络、注意网络之间保持正常负连接，同时网络内部正连接增强，这是大脑执行任务时的典型状态。同样，在睡眠剥夺过程中，状态3的占比也逐渐减少，表明睡眠不足会使大脑执行任务的能力不断衰退。

状态1的连接模式较为特殊，DMN与躯体感觉网络、注意网络之间呈现异常高的负连接，同时网络内部正连接增强，可看作一种“高能量”的混乱状态。在初始阶段，状态1在总阶段中占比最低，但随着睡眠剥夺时间增加，其占比显著上升，尤其是在任务状态下，增长趋势更为突出。这表明随着睡眠剥夺加剧，大脑逐渐进入一种高耗能且不利于认知的状态。

进一步分析发现，状态1相关的DFC指标与精神运动警觉性任务（PVT）的表现及变化紧密相关。在任务状态下，多个时间点（如00:00、04:00和06:00）状态1的比例与PVT任务中的最大反应时间、平均反应时间、反应时间方差、变异系数以及失误次数等关键指标，均呈现显著正相关。

这充分说明，状态1的比例越高，个体在持续注意力任务中的表现越差，认知能力下降越明显。而且，不同时间点状态1比例的变化，也与PVT任务表现的变化密切相关。状态1与状态2、状态1与状态3之间的转换指标，同样和PVT指标存在显著相关性。状态1与状态2之间转换次数增加，与平均反应时间和失误次数呈显著负相关，意味着这种转换可能会削弱整体认知功能；而状态1与状态3之间的转换，则对认知功能的精细层面产生影响，可能导致任务执行时出现突然失误。

在全局DFC分析方面，虽然全脑平均VdFC（全局动态功能连接速度）在多数情况下没有显著差异，但在注意网络中，任务状态下22:00至06:00间出现显著下降，表明任务时的反应速度变慢，影响PVT任务表现。躯体感觉网络在睡眠剥夺后VdFC显著增加，可能干扰认知感知，对认知功能产生不利影响。全脑和各RSN的平均MC（元连接性）在睡眠剥夺前后均未发现显著差异，说明睡眠剥夺前后大脑网络的模块化结构相对稳定。

图 2：静息状态和任务状态下五个时间点三种动态功能连接状态的分数率比较

图 3：精神运动警觉性任务反应时间在五个时间点的比较

综上所述，这项研究表明，睡眠剥夺导致的认知障碍是一个动态过程。在睡眠剥夺期间，大脑的功能连接状态不断变化，其中状态1相关指标对认知功能的影响最为显著。状态1比例的增加以及其与其他状态之间转换模式的改变，与认知能力的下降密切相关。

这一研究成果为我们理解睡眠剥夺对大脑的影响提供了重要依据，也再次提醒我们，充足的睡眠对于大脑健康和认知功能的维持至关重要。为了保持良好的大脑状态和认知能力，我们应重视睡眠，养成规律的作息习惯。

参考文献：

Xu Z, Ma C, Wang C, et al. Dynamic changes in brain function during sleep deprivation: Increased occurrence of non-stationary states indicates the extent of cognitive impairment. Neuroimage. Published online February 25, 2025. doi:10.1016/j.neuroimage.2025.121099

来源：新浪财经