人类大脑中睡眠不足的神经特征

《Nature Communications》：A neural signature of sleep deprivation in the human brain

　　

摘要

睡眠不足会扰乱认知和情绪功能，但睡眠缺失所带来的具体神经学后果及其持续时间仍不明确。在此，我们利用机器学习技术和大规模神经影像数据集，寻找一种能够有效区分睡眠不足与睡眠充足大脑状态的神经特征。我们在多个独立的 数据集中验证了这一特征，这些数据集涵盖了控制实验环境及现实生活场景。该特征不仅能检测到经过一夜恢复性睡眠后的残留神经紊乱，还对部分睡眠缺失情况具有敏感性。此外，它还能捕捉普通人群中自然的睡眠时长差异，且不受实验干预的影响。我们进一步确定了构成这一特征的分布式连接模式，指出了那些容易受到睡眠干扰的神经网络，以及那些在恢复性睡眠后能迅速恢复正常功能的神经网络。这一神经特征的可靠性和普遍适用性，凸显了其作为生物标志物在理解和监测急性及慢性睡眠缺失对神经系统影响方面的潜力。