人类在水环境中睡眠的脑电特征研究：探索单侧半球慢波睡眠的进化保守性

本研究创新性地构建防水EEG记录系统，首次在漂浮疗法(Epsom盐溶液)中监测人类睡眠脑电活动，通过Fp1/Fp2导联和EOG记录证实人类在水中呈现明确NREM2期睡眠特征，但未发现海豚类特有的单侧半球慢波睡眠(unihemispheric slow-wave sleep)，为研究水生哺乳动物与人类睡眠进化关联提供方法学突破。

　　

在海洋哺乳动物中，海豚和部分海豹展现出令人惊奇的单侧半球慢波睡眠(unihemispheric slow-wave sleep)能力，这种进化适应使它们能在水中睡眠时保持半脑清醒以防溺水。更有趣的是，北太平洋海狗(Callorhinus ursinus)被观察到在水中采用单侧睡眠模式，上岸后则恢复双侧睡眠。这一现象引发科学家的思考：作为从水生环境进化而来的陆地物种，人类是否潜藏着未被发现的"水生睡眠"遗传记忆？

为验证这一大胆假设，澳大利亚麦考瑞大学医学健康与人类科学学院伍尔科克医学研究所(Woolcock Institute for Medical Research, Macquarie University)的Garry Cho团队面临重大技术挑战——如何在导电性极强的饱和硫酸镁(Epsom salt)溶液中记录脑电活动。传统EEG电极在盐水中会产生严重桥接伪迹，而漂浮疗法(floatation REST)特有的感官剥夺环境（34.5°C恒温、隔音避光）更对设备防水性能提出苛刻要求。

研究人员创新设计三层防水系统：外层泡沫绝缘箱、中层密封食品盒和内层防潮塑料袋，配合冰袋维持设备温度。仅选取前额Fp1-Fpz和Fp2-Fpz导联保持电极干燥，参照美国睡眠医学会(AASM v2.2)标准记录两名受试者（含研究者ARN）的日间和夜间漂浮睡眠数据。通过11-16Hz带通滤波确认睡眠纺锤波，并采用YASA Python包进行定量EEG谱分析。

Hypnograms and Spectrograms
睡眠分期显示两段漂浮期间均出现明确NREM2期睡眠（早间60分钟记录中占7分钟，晚间120分钟记录中占16分钟），伴随K复合波和睡眠纺锤波特征。

30-s segments demonstrating NREM2
图2展示典型NREM2期EEG特征：早间记录中出现3个显著睡眠纺锤波（11-16Hz滤波后振幅>12μV），晚间记录中纺锤波持续时间延长至400-600ms，符合AASM睡眠分期标准。

Slow-wave activity detected
尽管在晚间记录中观察到双侧前额叶同步出现的δ波（0.5-2Hz，振幅>75μV），但持续时间不足30秒未能达到NREM3期标准，且始终未出现半球间不对称性慢波活动。受试者主观描述呈现"空间扭曲感"和生动意象，但未报告意识状态分裂体验。

这项发表在《Somnologie》的研究首次证实人类可在高浓度盐溶液中进入标准睡眠状态，但未能验证"水生单侧睡眠"假说。方法学上突破性地实现盐水环境EEG记录，为后续延长记录时间、增加深睡眠期监测奠定基础。从进化角度看，人类可能已完全丧失水生祖先的交替睡眠机制，或需更极端环境（如睡眠剥夺后长时间漂浮）才能激活潜在神经回路。该发现不仅为比较神经生物学提供新视角，对研究失眠等局部睡眠障碍也有启示意义——若人类保留有限度的半球睡眠能力，或可开发新型感官剥夺疗法调节睡眠架构。