健康青年昼夜节律错位对赛马模型所刻画的抑制表现变异性的影响

《Sleep Medicine》：Circadian misalignment in healthy young adults influences the variability of inhibitory performance modeled by the horse race model

　　

摘要

本研究探讨了社会时差与抑制控制能力之间的关联，研究对象为健康的年轻成年人。211名参与者（年龄18至24岁）完成了自评问卷和远程停止信号任务（SST）。利用赛马模型测量反应抑制能力，并分析了四个SST衍生指标：Go试次反应时（RT）、未成功停止试次的RT、SST赛马模型值（RT stop-fail 减去 RT Go）以及停止信号反应时（SSRT）。这些结果作为广义线性模型的因变量，以绝对社会时差（通过慕尼黑时型问卷评估）为主要预测变量，协变量包括年龄、性别、教育程度、睡眠不足及轻度精神症状。结果显示，较高的社会时差显著预测了更长的SSRT（β = 23.13，p = .014）和更大的SST赛马模型值（β = 18.31，p = .015），表明抑制过程延迟。原始反应时未发现显著关联，这凸显了计算模型在检测昼夜节律错位所致细微认知效应方面的重要性。研究结果支持了以下观点：昼夜节律错位在学生群体中较为普遍，可能会干扰执行功能。

引言

社会时差（SJL）指个体内源性昼夜节律与外部强加的社会时间表之间的错位，通常量化为工作日与休息日睡眠中点之间的差异（Wittmann等，2006）。这种形式的昼夜节律错位在现代社会中非常普遍，尤其是在青少年和年轻成年人中，他们倾向晚睡的生物习性与其较早的学业或工作作息相冲突（Roenneberg等，2012）。

越来越多的证据表明，SJL不仅仅是一种行为上的不便，而是一种相关的睡眠问题，与不良健康结局相关，包括代谢失调、情绪障碍和白日功能受损（Pompeia等，2023）。因此，SJL在睡眠研究中日益被认为是慢性昼夜节律紊乱的一个重要标志，可能对身体健康和认知健康产生影响（Arab等，2024；Bouman & Rutters，2022；Umemura等，2018）。

除与心脏代谢风险的既定关联外（Cespedes Feliciano等，2019；Pompeia等，2023），昼夜节律错位还与认知表现改变持续相关。实验和观察性研究表明，生物时间与社会时间之间的错位可能损害学习、注意力和执行功能，即使在身体健康的个体中也是如此（Chellappa等，2018；Smarr & Schirmer，2018）。此外，SJL与工作年限中抑郁症状和心理痛苦的增加显著相关，表明昼夜节律错位可能加重情绪障碍并损害心理健康（Levandovski等，2011；Taillard等，2021；Takano等，2022）。不断汇聚的神经生物学证据进一步支持了这些行为发现，表明昼夜节律错位与前额叶及额纹状体网络的-functional和结构性改变相关，这些网络支持认知控制和自我调节（Jia等，2023；Nechifor等，2020）。综合而言，这些发现提示执行功能可能是昼夜节律紊乱影响显现的特别敏感的认知领域。

抑制控制是执行功能的核心组成部分，使个体能够抑制占优势或不适当的反应，从而支持适应性及目标导向行为（Tiego等，2018）。该功能促进目标导向行为和行为的灵活性，依赖于涉及前额叶皮层和基底节的神经网络（Kang等，2022；Tiego等，2018），而这些区域已知易受睡眠剥夺和昼夜节律错位的影响（Aron等，2014；Hung等，2018）。

尽管抑制控制具有重要的功能意义，但直接研究SJL与反应抑制之间关联的研究相对较少。现有证据表明，较大的SJL与冲动性增加和抑制控制能力下降相关，表现为反应更快、控制更少以及错误提交率更高（McGowan等，2020；McGowan & Coogan，2018）。然而，这些研究通常依赖于行为指标，这些指标未能区分反应执行和抑制过程，从而限制了对昼夜节律错位影响抑制控制的具体机制的结论。

停止信号任务（SST）提供了一个经验证的框架，通过建模行为为独立的Go过程与停止过程之间的竞赛来分离抑制控制（Verbruggen & Logan，2009a）。在该任务中，参与者被要求对刺激快速做出"go"反应，但偶尔需要在go信号出现后不久出现的停止信号时抑制该反应。SSRT提供了内部停止过程延迟的估计值，即一个人检测到停止信号后抑制反应的快速程度（Congdon等，2012）。

SSRT测试背后的理论框架是赛马模型，该模型将任务概念化为两个独立过程之间的竞赛：启动反应的go过程和试图抑制该反应的停止过程（Band等，2003）。当停止过程在go过程完成之前结束时，反应被成功抑制。该模型通过分析go反应时和成功抑制的概率，允许估计无法直接观察到的停止延迟（Verbruggen & Logan，2009a）。

既往研究表明，昼夜节律错位导致与任务相关的认知易感性，特别是影响持续注意力和认知处理（Chellappa等，2018）。通过SSRT测量的抑制控制是支持行为调节的基本执行功能，是昼夜节律紊乱相关细微认知改变的敏感标志（Lara等，2014；Song等，2018）。荟萃分析证据进一步揭示，抑制控制的神经相关网络包括一致的右额下回、辅助运动区和额顶回路，这些区域也参与时间感知和时间决策（Radua等，2014）。这种神经认知功能的重叠表明，昼夜节律错位期间抑制能力的改变可能部分反映了内部时间机制的中断。

以往对社会时差认知相关的研究在很大程度上依赖于原始行为指标，如反应时或错误率，这些指标可能会混淆反应执行和抑制过程（Littman & Takács，2017）。基于赛马模型的计算方法提供了一个原则性框架，用于分离这些过程，并通过停止信号反应时（SSRT）估计反应抑制的延迟，SSRT是一个无法在明显行为中直接观察到的潜在参数（Logan & Cowan，1984；Verbruggen & Logan，2009）。这一区分在社会时差的背景下尤为重要，因为健康年轻成年人中的昼夜节律错位通常较轻且呈慢性，不太可能产生明显的行为缺陷。相反，此类效应可能表现为需要敏感分析方法才能检测到的抑制动态的细微改变（Matzke等，2018；Verbruggen等，2019）。

本研究旨在探讨在健康年轻成年人中，通过赛马模型评估时，以绝对社会时差为操作定义的昼夜节律错位是否与抑制控制表现相关。具体而言，我们调查了SJL与SST衍生抑制指标之间的关系，特别关注从赛马模型中获得的SSRT估计值。通过将昼夜节律睡眠指标与基于模型的认知参数相结合，本研究试图澄清即使是相对轻微的昼夜节律错位是否与年轻非临床人群中的抑制控制过程可测量改变相关。本研究的结果可能对于理解并优化昼夜节律紊乱常见的实际环境中的认知表现具有参考价值，例如轮班工作或睡眠规律不稳定的情况。

参与者

本研究分析的数据是"肥胖风险健康青年"（HYRO）项目的一部分，该项目已获得阿雷格里港临床医院（HCPA）伦理委员会批准，协议编号为62798716.2.0000.5327。该项目在巴西南部开展，包括三个阶段，旨在调查肥胖风险因素如何影响身体质量指数正常（BMI：18.5–25 kg/m2）的成年青年（18至24岁）的饮食行为。

样本特征

样本特征见表1。最终分析样本由211名成年青年组成，平均年龄21.03岁（SD = 1.71）。大多数参与者为生物学女性（71.78%），目前接受高等教育（89.63%），仅2.07%已完成大学学位，8.30%的最高学历为高中。

在睡眠模式和心理指标方面，平均每周睡眠时长为7.97小时（SD = ……

讨论

本研究表明，以绝对SJL为操作定义的昼夜节律错位与非临床年轻成年人中微妙但可测量的抑制控制差异相关。具体而言，较高的SJL预测了更长的停止信号反应时（SSRT）以及SST赛马模型所捕捉的未成功停止试次与go试次反应时之间更大的差异。重要的是，这些关联仅使用原始反应时指标未能检测到……

结论

总之，本研究表明，较高的社会时差与抑制控制的微妙改变相关，如赛马模型估计的较长SSRT所示。结合以往的认知和神经影像学研究结果解读，本结果表明即使是轻微的昼夜节律错位也可能影响执行控制过程的效率，而不会导致行为表现的明显变化。这些发现提示昼夜节律规律性对……

CRediT作者贡献声明

Joseane Eckhardt：撰写——审稿与编辑、验证、项目管理、方法学、调查。Paulina Alves：撰写——审稿与编辑、资源、项目管理、方法学、调查、数据整理。Eduardo Bandeira Schmidt：撰写——审稿与编辑、资源、方法学、调查、形式分析、数据整理。Samara Buchmann：撰写——审稿与编辑、资源、项目管理、方法学、调查、数据整理。Lisiane Bizarro：……

资金来源

本工作得到全国科学技术发展委员会（CNPq；资助编号200714/2020-1）和高等人才培训协调委员会（CAPES；资助编号88887.368609/2019-00）的支持，以及CNPq - INCT（社会与情感神经科学国家科学技术研究所，资助编号406463/2022-0）和南里奥格兰德州研究支持基金会（FAPERGS）的资助。

利益冲突声明

本工作得到全国科学技术发展委员会（CNPq；资助编号200714/2020-1）和高等人才培训协调委员会（CAPES；资助编号88887.368609/2019-00）的支持，以及CNPq - INCT（社会与情感神经科学国家科学技术研究所，资助编号406463/2022-0）和南里奥格兰德州研究支持基金会（FAPERGS）的资助。作者声明不存在利益冲突。作者感谢……

致谢

作者感谢所有参与本研究的参与者。

Patrice Tavares | Gibson Weydmann | Rafael Speggiorin de Oliveira Morais | Samara Buchmann | Eduardo Bandeira Schmidt | Paulina Alves | Joseane Eckhardt | Rogério Friedman | Lisiane Bizarro

巴西联邦南里奥格兰德州大学（UFRGS）心理学研究生项目，Rua Ramiro Barcelos, 2600, Porto Alegre, RS, Brazil