《Clocks & Sleep》：Estimation of the Circadian Phase Difference in Weekend Sleep and Further Evidence for Our Failure to Sleep More on Weekends to Catch Up on Lost Sleep
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早晚型之间的昼夜节律相位（circadian phase）差异是睡眠时型（chronotype）的一个基本方面。然而，基于报告的睡眠时间进行睡眠时型分类的结果与基于昼夜节律相位激素、生理或分子节律标记物（markers）的测量结果之间的一致性较低。这可以部分归
早晚型之间的昼夜节律相位（circadian phase）差异是睡眠时型（chronotype）的一个基本方面。然而，基于报告的睡眠时间进行睡眠时型分类的结果与基于昼夜节律相位激素、生理或分子节律标记物（markers）的测量结果之间的一致性较低。这可以部分归因于睡眠-觉醒周期与这些节律之间的相位角（phase angle）存在巨大的个体差异，该差异取决于睡眠时型、年龄、性别和其他因素。在此，研究人员检验了在5天工作/2天休息（5-days-on/2-days-off）学校/工作日程条件下，使用自报告睡眠时间来估计不同睡眠时型之间昼夜节律相位差异的可能性。在一项计算机模拟（in silico）研究中，研究人员确定，对于此类估计，需要被比较的睡眠时型在周末睡眠时长、周末-工作日差距以及起床时间方面具有相似性。在随后对4940名调查参与者报告的睡眠时间进行的实证研究和模拟研究中，研究人员提供了估计睡眠时型之间昼夜节律差异的示例，并且基于模型对早晚型睡眠时间的模拟示例了一种确认此类估计的方法。计算机模拟、实证和模拟研究的结果强调了在现实生活情境（如5天工作/2天休息的学校/工作日程）中使用就寝时间和起床时间直接估计个体间昼夜节律相位差异的可能性。此外，这些对不同睡眠时型的研究结果进一步提供了数学模型和实证证据，表明研究人员的失败无法在周末增加睡眠以恢复/补偿/偿还/弥补损失的睡眠。
**论文解读：基于自报告睡眠时间估计昼夜节律相位差异及周末睡眠补偿失败的新证据**
**研究背景与问题**
昼夜节律相位差异是区分早晚型睡眠时型（chronotype，即个体昼夜偏好类型）的核心特征。传统上，研究者通过激素（如褪黑素）、生理（如核心体温最低点）或分子节律标记物（markers）来测量这一相位差异，但基于睡眠时间（如偏好的就寝/起床时间）的分类结果与这些标记物测量结果之间存在低一致性。其原因在于睡眠-觉醒周期与内源性节律间的相位角（phase angle）存在个体差异，且受睡眠时型、年龄、性别等因素影响。因此，能否直接利用在5天工作/2天休息（5-days-on/2-days-off）学校/工作日程下自报告的睡眠时间来估计昼夜节律相位差异，成为亟需解决的问题。此外，尽管公众常认为周末延长睡眠可“补偿”工作日睡眠损失，但两过程模型（two-process model，睡眠调节的经典模型）的模拟结果暗示这一补偿机制可能并不成立。本研究旨在通过计算机模拟、实证分析和模型模拟，检验自报告睡眠时间用于估计相位差异的可行性，并进一步提供周末睡眠无法弥补损失的证据。论文发表在《Clocks》期刊。
**关键技术方法**
本研究采用以下主要方法：（1）**计算机模拟研究**：应用两过程模型的一个变体（48），通过正弦函数模拟昼夜节律调制，计算不同起床时间假设下的睡眠-觉醒周期，导出估计相位差异所需的数学条件。（2）**实证研究**：依据冬季学期调查，纳入4940名参与者（17-25岁大学生以及25岁以上教职工，来自大学校园），通过单项目睡眠时型量表（SIC）将参与者分为七种睡眠时型（LIVEMAN：Lethargic、Inconclusive、Vigilant、Evening、Morning、Afternoon、Napping），并收集自报告的工作日和周末就寝/起床时间。同时使用多项目问卷（VJT评估嗜睡，SWAT评估睡眠能力/觉醒能力）进行交叉验证。（3）**模拟研究**：采用最小二乘法，以相同模型参数（除昼夜节律相位参数外）模拟早晚型早起者和晚起者的睡眠时间，并与实证数据比对，验证估计结果。（4）**统计分析**：使用多因素方差分析（ANOVA）和事后Bonferroni比较检验差异显著性。
**研究结果**
**2.1 计算机模拟研究结果**
通过模型计算，研究人员发现：当比较的睡眠时型在周末睡眠时长、周末-工作日起床时间差距（fwRT）以及起床时间上具有相似性时，周末起床时间（或就寝时间）的差异可直接等于昼夜节律相位差异。具体而言，若两群体在fwRT上无差异（ΔfwRT≈0），则周末起床时间差（ΔfRT）即为相位差（图3）。而若fwRT不同（如4.0 h vs. 2.0 h），则由于光暴露引起的相位提前，直接比较会低估真实相位差。
**2.2 实证研究结果（不同睡眠时型的睡眠时间、嗜睡、睡眠能力和觉醒能力）**
ANOVA分析显示，七种睡眠时型在周末睡眠时间、嗜睡水平（VJT）、睡眠能力（MS、DS）和觉醒能力（NW、DW）上存在显著差异（表S2、S17）。周末时间在床（TIB）与周末-工作日起床时间差距独立（模型预测），且傍晚型（Evening）的fwRT显著大于早晨型（Morning），排除了直接比较全部早晚型周末睡眠时间的可能性。
**2.3 实证研究结果（不同睡眠时型之间睡眠昼夜节律相位差异）**
通过配对比较，当周末TIB和fwRT在部分睡眠时型间无显著差异时（如傍晚型 vs. 午睡型、淡漠型 vs. 下午型），周末起床时间差可视为相位差估计。结果显示，傍晚型的相位显著晚于午睡型（差异<1小时），淡漠型与下午型相位无显著差异。进一步，将早晨型的早起者与傍晚型的晚起者比较（校正后fwRT相似），相位差超过2小时，与经典激素标记物研究一致。其他睡眠时型（淡漠、午睡、下午型）的相位位于早晨型和傍晚型之间。
**2.4 实证研究结果（不同年龄起床和就寝时间差异）**
两个年龄亚组（年轻大学生 vs. 年长教职工）在周末睡眠时间上存在显著差异（年长者更早），但睡眠时型间的相位差估计值在年龄间几乎相同（图5），表明估计方法不受年龄因素影响。
**2.5 模拟研究结果**
模型模拟成功再现了实证数据：早晨型早起者与傍晚型晚起者之间周末睡眠时长相似，但周末起床时间差超过2.0小时（表4、图6），验证了计算机模拟和实证研究的结论，证实该差异仅由昼夜节律相位不同引起。
**讨论与结论**
讨论部分指出，本研究提出的方法可在实际生活日程中直接利用自报告睡眠时间估计昼夜节律相位差异，避免了传统标记物测量的复杂性和成本。研究还首次比较了多种睡眠时型（非仅早晚型）的相位差异，发现其他类型的相位介于两者之间。此外，基于模型和实证数据，研究进一步证明周末无法通过延长睡眠来补偿工作日睡眠损失（即“睡眠债务”理论不成立），这与先前关于封锁期、学校起始时间的研究结果一致。研究局限性包括：样本仅限于特定文化、教育背景和年龄范围；仅依赖四个睡眠时间的自报告，未与客观测量或标记物相位比较；未控制光暴露的时序和变异性。但主要目标是提出方法而非验证其准确性。
**结论翻译**：通常使用偏好或实际的睡眠和觉醒时间来区分早晨型和傍晚型。然而，这些睡眠时间并未用于测量这两类之间的昼夜节律相位差异，该差异通常通过测量激素、生理和分子节律标记物的相位来获得。文献表明，基于睡眠时间进行的睡眠时型分类结果与基于标记物测量的结果之间一致性较低。在本计算机模拟研究中，研究人员提出了使用这些睡眠时间直接估计睡眠时型之间昼夜节律相位差异的可能性。结果表明，当睡眠时型在周末-工作日起床时间差距和周末时间在床方面无显著差异时，昼夜节律相位差异等于周末起床时间或就寝时间的差异。在随后的实证和模拟研究中，研究人员提供了估计几种睡眠时型之间昼夜节律差异的示例。总体而言，所得结果强调了在现实生活情境（如5天工作/2天休息的学校/工作日程）中使用自报告睡眠时间估计个体间昼夜节律相位差异的可能性。此外，研究人员利用不同睡眠时型工作日和周末时间在床的比较结果，进一步提供了证据表明我们无法在周末增加睡眠以恢复/补偿/偿还/弥补损失的睡眠。对不同睡眠时型的比较结果证实了先前基于封锁前后、学校起始时间早晚以及工作日早起者与晚起者的睡眠时间报告所发表的结果。
