夜间个体光照暴露与睡眠健康：基于实时移动数据的测量方法与基于室内居住环境的测量方法的比较

《Environmental Science & Technology》：Individual-Level Exposure to Light at Night and Sleep Health: A Comparison between Real-Time Mobility-Based Measurements and Indoor Residence-Based Measurements

夜间灯光暴露（LAN）对睡眠健康的影响存在研究不一致性，本研究通过比较室内固定测量（IRBM）和可穿戴移动测量（RMBM）方法，发现天文之夜和生物之夜中两种方法的误差来源不同。天文之夜以时空错配为主，生物之夜以仪器误差为主，调整协变量后两种方法对睡眠时长和效率的负面影响一致，但对觉醒次数和睡眠质量存在性别特异性差异。研究揭示测量方法的选择对结果解释至关重要。

　　夜晚的光照（Light at Night, LAN）已经成为一个全球性的问题，随着城市化进程的加快，这种环境污染物正在影响着超过80%的人口。尽管LAN在提高生活便利性、增强安全感和延长活动时间方面具有一定的优势，但它对人类睡眠健康造成了显著的负面影响。这项研究旨在探讨不同测量方法（室内居住为基础的测量IRBM和实时移动为基础的测量RMBM）对LAN暴露的评估差异，并分析这些差异如何影响睡眠健康的结果，特别是性别在其中可能起到的调节作用。

### 研究背景与意义

LAN不仅通过干扰人体昼夜节律，使生物钟与自然的明暗周期不同步，还通过直接的警觉效应影响睡眠质量。这种双重机制导致睡眠健康受到严重损害，表现为睡眠时间缩短、睡眠连续性下降、睡眠时间延迟、次日警觉性降低以及睡眠满意度减少。长期的睡眠问题会进一步引发认知功能下降、情绪障碍、代谢疾病和癌症风险等健康问题。因此，准确评估LAN暴露对睡眠健康的影响具有重要的公共卫生意义。

然而，目前关于LAN与睡眠健康之间关系的研究结果并不一致，尤其是在使用室内居住为基础的测量方法和实时移动为基础的测量方法时。这种不一致性引发了关于研究方法的质疑，尤其是测量方法的误差来源。本研究通过在高度城市化的香港进行大规模数据采集，对这两种测量方法的差异进行了深入分析，并试图揭示这些差异背后的科学原因。

### 研究设计与数据收集

本研究从2021年11月至2023年4月，招募了来自香港四个不同社区的800名年龄在18至65岁之间的成年人。经过数据筛选，最终纳入分析的样本包括484名参与者，共收集了1,748个夜晚的数据。研究排除了数据缺失、设备使用时间不足、自我报告数据不完整等不符合条件的个体和记录。研究得到了香港中文大学的伦理委员会批准，并获得了所有参与者的知情同意。

研究采用了两种测量方法：IRBM和RMBM。IRBM使用便携式光度计，安装在床头，测量室内环境的平均光照强度。RMBM则通过佩戴在手腕上的GENEActiv设备，记录个人在不同环境中的实时光照暴露情况。这两种方法在捕捉个人光照暴露方面各有优劣，IRBM更专注于固定环境中的光照情况，而RMBM则能够更全面地反映个人在不同时间、地点的光照暴露。

### 测量方法与误差分析

在对LAN暴露的测量过程中，研究发现IRBM和RMBM在数据采集上存在系统性差异。在天文夜晚（即从日落至日出的时间段），RMBM记录的光照强度普遍高于IRBM，这一现象与个体的移动行为密切相关。由于IRBM仅在固定位置进行测量，它可能无法准确反映个体在夜间实际暴露于光照的情况，例如在外出、夜间活动或不同房间中的光照暴露。这种测量方法的局限性可能导致对LAN与睡眠健康之间关系的误判。

相比之下，RMBM在记录个人光照暴露时，更贴近真实的生活情境，能够捕捉到更广泛的光照来源，包括非环境光的室内光。然而，这种测量方法也可能受到仪器误差的影响。例如，GENEActiv设备在记录光照数据时，由于其对红外光的高敏感性，可能误将生理上的睡眠进程（如翻身、活动）记录为光照暴露，从而产生误导性的结果。此外，设备在被衣物或床单遮挡时，也可能低估真实的光照强度。

在生物夜晚（即从入睡到醒来的时间段），研究发现IRBM的测量值高于RMBM。这可能与设备的安装位置有关，因为IRBM通常固定在床头，而RMBM则可能受到睡眠时身体活动的影响，导致数据失真。通过Bland-Altman分析，研究进一步揭示了两种测量方法之间的系统性差异和比例偏差，表明在高光照强度下，RMBM的误差更为显著。

### 睡眠参数与协变量分析

为了全面评估LAN暴露对睡眠健康的影响，研究收集了多种睡眠参数，包括睡眠时长、睡眠效率、醒来后清醒时间（WASO）和睡眠潜伏期（SOL）。同时，研究还考虑了多种协变量，如社会人口学因素、健康状况、生活方式和地理时间背景。通过逐步调整这些协变量，研究试图识别哪些因素在影响LAN与睡眠之间的关系中起到了关键作用。

在调整协变量后，研究发现LAN暴露与睡眠时长和睡眠效率之间存在显著的负相关关系，无论使用IRBM还是RMBM。然而，对于主观睡眠质量和夜间觉醒次数等参数，两种方法并未显示出一致的关联。这可能与测量方法的局限性有关，例如IRBM更倾向于反映环境中的平均光照强度，而RMBM则可能受到个体行为模式的干扰，如夜间活动或使用电子设备的频率。

此外，研究还探讨了性别在LAN暴露与睡眠健康关系中的调节作用。在生物夜晚，IRBM显示性别对睡眠时长和主观睡眠质量有显著的调节效应，而RMBM未能检测到这种效应。这可能是因为RMBM在测量睡眠期间的光照暴露时，未能准确捕捉到性别差异，或者其测量误差掩盖了这种差异。研究指出，性别差异可能与个体对光照的敏感性、生理节律的不同以及睡眠行为的差异有关。

### 研究结果与讨论

研究结果表明，两种测量方法在不同时间段的光照暴露评估上存在显著差异。在天文夜晚，RMBM的测量值普遍高于IRBM，这种差异主要源于个体的移动行为和不同环境中的光照来源。而在生物夜晚，IRBM的测量值高于RMBM，这可能与设备的安装位置和测量误差有关。

尽管两种方法在某些方面存在差异，但它们在评估LAN对睡眠时长和睡眠效率的影响时，显示出一致的负相关关系。这种一致性可能反映了LAN对睡眠健康的核心影响机制，即通过抑制褪黑素分泌和延迟生物钟，导致睡眠质量下降。然而，对于其他睡眠参数（如睡眠潜伏期、WASO和主观睡眠质量），两种方法的结果并不一致，这可能与测量误差或协变量调整的不充分有关。

研究还指出，性别在LAN暴露与睡眠健康的关系中可能起到调节作用。在生物夜晚，IRBM检测到女性在高光照暴露下睡眠时长和睡眠质量下降更为显著，而RMBM未能检测到这一性别差异。这可能是因为RMBM在测量睡眠期间的光照暴露时，未能准确捕捉到性别差异，或者其测量误差掩盖了这一效应。研究建议，未来的研究应结合更精确的测量方法和详细的个体行为数据，以更全面地评估LAN对睡眠健康的影响。

### 研究的局限性与未来方向

尽管本研究提供了重要的见解，但仍存在一些局限性。首先，研究采用的是横断面设计，无法完全排除反向因果关系的可能性，即睡眠质量差可能导致更多的LAN暴露。其次，两种测量方法在实际应用中均存在一定的误差，IRBM可能低估个体在夜间活动中的光照暴露，而RMBM可能因设备灵敏度而产生误导性结果。此外，研究未考虑其他环境因素（如噪音、空气污染、绿化空间等）对LAN与睡眠健康关系的潜在影响。

未来的研究应进一步探索这些环境因素的相互作用，并开发更精确、更具生态效度的测量工具。同时，研究应关注个体的睡眠环境（如窗帘、眼罩的使用）对光照暴露的调节作用。通过结合多种测量方法和更全面的协变量分析，未来的研究可以更准确地评估LAN对睡眠健康的影响，并为制定有效的干预措施提供科学依据。

### 结论

本研究通过对比IRBM和RMBM两种测量方法，揭示了LAN暴露对睡眠健康的影响及其测量误差的来源。研究发现，两种方法在评估LAN与睡眠时长和睡眠效率的关系时表现出一致的负相关，而在其他睡眠参数上则存在差异。这些差异可能源于测量方法的局限性和协变量调整的不充分。此外，性别在某些睡眠参数上表现出调节作用，但RMBM未能检测到这一效应，可能与其测量误差有关。

研究结果对未来的LAN-睡眠健康研究具有重要的指导意义。它强调了测量方法选择的重要性，指出在不同的研究情境下，应根据研究目标和实际条件选择最合适的测量方法。同时，研究也提醒研究人员在分析数据时，应充分考虑协变量的影响，以减少测量误差对结果的干扰。通过更精确的测量方法和更全面的协变量分析，未来的睡眠研究可以更准确地评估LAN对健康的影响，为改善睡眠质量提供科学支持。