運(yùn)動改善睡眠：基于PSG 的研究現(xiàn)狀與思考

楊佳奕，李佑發(fā)

人的一生中，大約有三分之一的時間是在睡眠中度過的［1］。睡眠期間的個體面對外界刺激時，其感覺系統(tǒng)的反應(yīng)度下降，身體的運(yùn)動系統(tǒng)會停止任何有目的的活動［2］，且此時大腦會出現(xiàn)不同于清醒時期的腦電波變化。通過腦電圖（縮寫為EEG）監(jiān)測，研究人員根據(jù)睡眠期間腦電波的變化特點(diǎn)，將睡眠階段分為非快速眼動（縮寫為NREM）睡眠和快速眼動（縮寫為REM）睡眠［3］。NREM睡眠可以進(jìn)一步分為階段1 至階段4 的睡眠。在正常的睡眠過程中，個體會依次經(jīng)歷NREM 睡眠的階段1 至階段4，再進(jìn)入REM 睡眠階段。階段3 和階段4 的睡眠是睡眠的最深階段，其特點(diǎn)是腦電波中出現(xiàn)delta 波（0.5～4 HZ 的腦波活動），也稱慢波活動（縮寫為SWA），上述這2 個階段的睡眠也被稱為“慢波睡眠”（縮寫為SWS）［4］。研究表明，更好的睡眠除了與睡眠時長、睡眠連續(xù)性和睡眠結(jié)構(gòu)有關(guān)以外，也與睡眠深度有關(guān)，NREM睡眠階段中SWA的增加通常代表了睡眠深度的增加，體現(xiàn)了更好的睡眠質(zhì)量［5］。

睡眠作為人類的基本需求之一，在調(diào)節(jié)人體機(jī)能和維持大腦功能中起到了至關(guān)重要的作用［6］。而隨著人們生活方式的轉(zhuǎn)變和社會節(jié)奏的加快，睡眠問題已經(jīng)影響了全球45%的人口的生活質(zhì)量，逐漸成為一個全球性的公共衛(wèi)生問題［7］。研究顯示，睡眠質(zhì)量差或睡眠不足的個體患有肥胖癥、糖尿病、心血管疾病、認(rèn)知障礙和精神疾病的風(fēng)險顯著增加［8］，嚴(yán)重?fù)p害了個體的身心健康。目前用于改善睡眠質(zhì)量的治療方法依然比較有限。最常見的藥物療法通常會導(dǎo)致個體出現(xiàn)藥物依賴和認(rèn)知功能下降等負(fù)面健康問題［9］。相比之下，運(yùn)動作為一種有計劃、可重復(fù)實(shí)施的，維持或增進(jìn)身體健康的身體活動［10］，具有安全、低成本、易操作的特點(diǎn)，已經(jīng)成為改善睡眠的主要非藥物療法之一［11］。Park 等通過對185 958 名參與者的運(yùn)動情況和睡眠數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，與長期久坐的人相比，每周運(yùn)動參與者有更好的睡眠質(zhì)量［12］。在一項(xiàng)薈萃分析中，Kredlow等發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動對睡眠的有益影響，且長期的運(yùn)動干預(yù)比單次的運(yùn)動干預(yù)對睡眠質(zhì)量的改善效果更好［13］。

近年來，隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的興起和發(fā)展，EEG和包含EEG、心電圖、肌電圖、眼電圖等多個指標(biāo)的多導(dǎo)睡眠監(jiān)測（縮寫為PSG）技術(shù)的廣泛應(yīng)用為睡眠監(jiān)測提供了更多模態(tài)的客觀評估方法，同時也從認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的角度為運(yùn)動改善睡眠提供了新的證據(jù)。本文將介紹基于PSG 監(jiān)測睡眠質(zhì)量的運(yùn)動干預(yù)研究，并試圖厘清運(yùn)動改善睡眠的內(nèi)在機(jī)制，最后根據(jù)當(dāng)前研究進(jìn)展對該領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

1 運(yùn)動對睡眠質(zhì)量的影響

在關(guān)于運(yùn)動與睡眠質(zhì)量關(guān)系的研究中，研究人員通常使用PSG、EEG 或具有EEG 傳感功能的頭戴式睡眠監(jiān)測工具來評估參與者的客觀睡眠質(zhì)量。客觀睡眠質(zhì)量可以通過總睡眠時長、睡眠連續(xù)性、睡眠深度、睡眠結(jié)構(gòu)等參數(shù)進(jìn)行評估。目前，運(yùn)動與睡眠質(zhì)量之間的研究包括橫斷面的關(guān)聯(lián)研究和實(shí)驗(yàn)干預(yù)的因果研究，下文將從不同研究方法回顧該領(lǐng)域的研究進(jìn)展，并對不同干預(yù)方法進(jìn)行歸類介紹。

1.1 運(yùn)動與睡眠質(zhì)量的關(guān)聯(lián)研究

Edinger 等在1993 年首次采用PSG 驗(yàn)證運(yùn)動與睡眠的相關(guān)關(guān)系［14］，他們使用夜間實(shí)驗(yàn)室PSG 監(jiān)測12 名具有運(yùn)動習(xí)慣和12 名久坐不動的老年男性的睡眠過程。該研究發(fā)現(xiàn)，與久坐的參與者相比，有運(yùn)動習(xí)慣的參與者有更短的睡眠潛伏期、更少的入睡后覺醒時間、更少的碎片化睡眠、更高的睡眠效率及更多的SWS。盡管該研究未能探討兩者的因果關(guān)系，但該研究為運(yùn)動和客觀睡眠質(zhì)量之間的正相關(guān)關(guān)系提供了初步支持。2010 年后，隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展和PSG 技術(shù)的普及，該問題也出現(xiàn)了新的研究浪潮，Brand 等研究者于2010 年在38 名平均年齡為18.59歲的青少年中發(fā)現(xiàn)，與每周鍛煉2 h 的青少年相比，每周鍛煉8.5 h 的青少年在睡眠過程中有更多的SWS、更少的覺醒次數(shù)和更少的REM 睡眠時間［15］。該研究的結(jié)果表明，每周進(jìn)行規(guī)律運(yùn)動與客觀睡眠質(zhì)量之間存在正相關(guān)關(guān)系。Brand 等在同年的另一項(xiàng)研究中還比較了每周進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動14 h 的青少年男性運(yùn)動員與每周進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動1.5 h 的青少年在睡眠期間的EEG［16］，盡管睡眠監(jiān)測是在當(dāng)天沒有運(yùn)動的情況下進(jìn)行的，但研究人員還是在青少年運(yùn)動員中發(fā)現(xiàn)了更高的睡眠效率、更短的入睡潛伏期、更少的入睡后覺醒、更多的第4 階段睡眠和更少的REM睡眠。該研究的結(jié)果表明，日常進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動可能與青少年更高質(zhì)量的夜間睡眠存在正相關(guān)關(guān)系。

除了老年人和青少年，針對成年人的橫向研究也發(fā)現(xiàn)了運(yùn)動與睡眠質(zhì)量之間的正相關(guān)關(guān)系。Gerber 等在2014 年通過EEG 評估了42 名本科生的客觀睡眠質(zhì)量，并通過活動記錄儀評估了參與者的運(yùn)動情況［17］。研究發(fā)現(xiàn)，與中等強(qiáng)度運(yùn)動相比，參與高強(qiáng)度運(yùn)動與個體總睡眠時間、第4 階段睡眠時間、SWS 時間和REM睡眠時間相關(guān)。這項(xiàng)研究說明，不同的運(yùn)動強(qiáng)度與睡眠的關(guān)系可能不同，與中等強(qiáng)度運(yùn)動相比，高強(qiáng)度運(yùn)動可能對睡眠質(zhì)量的改善效果更好。

Mesas 等在2018 年利用威斯康星睡眠隊列的縱向數(shù)據(jù)對平均年齡為（60.1±7.5）歲的424 名參與者進(jìn)行了3～11 年的隨訪研究［18］，在平均時間為（5.0±1.6）年的采用PSG 的隨訪期間，研究者發(fā)現(xiàn)與基線期小于500 METs-min/周的參與者相比，基線期500～1 500 METs-min/周的參與者在隨訪期總睡眠時間不足的情況更少，入睡后覺醒的發(fā)生率更低，且中等強(qiáng)度運(yùn)動與更高的睡眠效率有關(guān)。該研究表明，運(yùn)動可能是改善睡眠質(zhì)量和預(yù)防睡眠障礙的潛在保護(hù)途徑。

1.2 運(yùn)動對睡眠質(zhì)量的影響

在干預(yù)研究中，研究者通常采用隨機(jī)對照試驗(yàn)、單因素重復(fù)測量設(shè)計、交叉設(shè)計等方法探究運(yùn)動對睡眠質(zhì)量的影響。由于單次急性運(yùn)動和長期運(yùn)動對睡眠的影響存在生理機(jī)制方面的差異［19］。因此，本文將分別分析單次急性運(yùn)動和長期運(yùn)動與睡眠質(zhì)量的關(guān)系，并探究兩者在夜間PSG 結(jié)果上的異同。

1.2.1 單次急性運(yùn)動

研究者探究急性運(yùn)動對睡眠質(zhì)量的影響時，采用了不同的運(yùn)動方案。例如，Park 等采用隨機(jī)交叉設(shè)計對9名年齡為（23.8±0.7）歲的健康參與者進(jìn)行了單次60 min、60%最大攝氧量的有氧運(yùn)動干預(yù)［20］，研究發(fā)現(xiàn)干預(yù)后參與者夜間SWS 的delta 波功率顯著增加，同時伴隨早期睡眠階段的慢波穩(wěn)定性增加，這2個指標(biāo)與睡眠深度的增加有關(guān)。Herrick 等研究采用包含胸部和腿部推舉的20 min 阻力訓(xùn)練，對43 名平均年齡（81.5±8.1）歲的老年人進(jìn)行了單次運(yùn)動干預(yù)，研究結(jié)果顯示，參與者當(dāng)晚PSG 監(jiān)測中的客觀睡眠質(zhì)量并沒有任何改善［21］。盡管當(dāng)前有研究表明，單次有氧運(yùn)動可以改善夜間睡眠質(zhì)量，單次無氧運(yùn)動則未能改善夜間睡眠質(zhì)量，但還沒有研究同時考察相同強(qiáng)度、相同時間進(jìn)行的不同類型的單次急性運(yùn)動對夜間客觀睡眠質(zhì)量的影響差異。

在不同強(qiáng)度上，有研究同時探討了不同強(qiáng)度的急性有氧運(yùn)動對夜間客觀睡眠質(zhì)量的影響。Flausino 等發(fā)現(xiàn)，單次不同強(qiáng)度（低強(qiáng)度和中等強(qiáng)度）的運(yùn)動都能顯著增加參與者當(dāng)晚的夜間睡眠效率和REM睡眠潛伏期，還能顯著降低參與者第1 階段睡眠的百分比和入睡后的覺醒時間［22］。這一結(jié)論在最近的一項(xiàng)隨機(jī)交叉試驗(yàn)中再次得到驗(yàn)證。Thomas 等對平均年齡27.8歲、長期進(jìn)行耐力訓(xùn)練的男性跑步者進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)交叉試驗(yàn)［23］。該研究在傍晚（距離受試者睡覺前＞3.5 h結(jié)束）分別采用了單次高強(qiáng)度運(yùn)動、單次低強(qiáng)度運(yùn)動及不運(yùn)動3 種干預(yù)方案，并在當(dāng)晚對參與者的睡眠質(zhì)量進(jìn)行PSG 監(jiān)測。研究發(fā)現(xiàn)，不管是單次高強(qiáng)度有氧運(yùn)動還是單次低強(qiáng)度有氧運(yùn)動后，參與者的總睡眠時間都得到了顯著增加，入睡后覺醒的時間都得到了顯著減少。

也有研究者比較了在一天中的不同時段進(jìn)行單次急性運(yùn)動對當(dāng)晚客觀睡眠的影響。Morita 等采用單因素重復(fù)測量設(shè)計對55～65 歲的15 名入睡困難和15名早醒的老年人進(jìn)行了早晨及晚上的有氧踏步運(yùn)動干預(yù)［24］。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在隨后的夜間PSG 監(jiān)測中，單次晨練可以改善入睡困難個體的夜間睡眠質(zhì)量，而晚間的運(yùn)動并不能改善2 種參與者的夜間睡眠質(zhì)量。這與之前Myllym?ki 等的研究結(jié)論一致［25］，11 名（26±3）歲身體健康的年輕人，在晚間21:00 進(jìn)行了單次高強(qiáng)度直至自我感覺筋疲力盡的運(yùn)動后，其晚間的客觀睡眠質(zhì)量并沒有得到改善。盡管這2 項(xiàng)研究顯示出晚間的單次急性運(yùn)動未能影響當(dāng)晚的睡眠質(zhì)量，然而這一結(jié)論目前尚存爭議。在最新的一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)研究中，Azharuddin 等對20 名18～39 歲睡眠質(zhì)量差的男性參與者實(shí)施了早晨或晚間的運(yùn)動干預(yù)［26］。研究表明早晨運(yùn)動的參與者睡眠質(zhì)量得到顯著改善，然而晚間運(yùn)動的參與者卻出現(xiàn)了REM睡眠期的時長增加，這意味著與早晨的運(yùn)動不同，晚間鍛煉反而增加了參與者的淺睡眠時間，因此，晚間進(jìn)行的急性運(yùn)動可能會導(dǎo)致個體的睡眠質(zhì)量下降。

綜上所述，當(dāng)前單次急性運(yùn)動改善睡眠的研究進(jìn)展中，盡管缺乏對不同運(yùn)動類型（有氧運(yùn)動、無氧運(yùn)動等）的對比研究，尚不明確不同運(yùn)動類型的急性干預(yù)對被試當(dāng)晚客觀睡眠的影響，但當(dāng)前已有多項(xiàng)研究證明了單次急性有氧運(yùn)動對被試當(dāng)晚夜間客觀睡眠質(zhì)量具有積極影響。此外，現(xiàn)有研究提示應(yīng)在睡前3.5 h之前結(jié)束鍛煉，以避免晚間運(yùn)動對當(dāng)天夜間睡眠的急性不良影響。

1.2.2 長期運(yùn)動

在考察長期運(yùn)動對當(dāng)晚客觀睡眠的影響的研究中，有研究人員采用中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動對參與者進(jìn)行長期干預(yù)。Buman 等采用隨機(jī)對照試驗(yàn)對66 名平均年齡61.42 歲、有輕度至中度睡眠障礙的中老年人進(jìn)行了為期12 個月、每周2 次、每次60 min 的中等強(qiáng)度（最大心率60%～85%）的有氧運(yùn)動干預(yù)［27］，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與只參與健康教育課程的對照組相比，長期的有氧運(yùn)動干預(yù)顯著提高了參與者的睡眠連續(xù)性和睡眠深度。Melancon 等也同樣采用了長期中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動方案［28］，該研究使用單因素重復(fù)測量設(shè)計對13 名（64±3）歲的男性進(jìn)行了為期16 周的中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動干預(yù)（最大攝氧量的68%～69%，持續(xù)60 min），參與長期干預(yù)后的參與者在PSG 中體現(xiàn)了更長的睡眠時長、更深的睡眠深度和更好的睡眠結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)前研究表明，長期的中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動可以改善個體的睡眠質(zhì)量。

除此之外，也有部分研究采用有氧和無氧結(jié)合的綜合運(yùn)動方式對參與者進(jìn)行了干預(yù)。Kline 等采用隨機(jī)對照試驗(yàn)對43 名平均年齡46.9 歲的阻塞性睡眠呼吸暫停患者進(jìn)行了持續(xù)12 周，每周4 次的中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動和額外每周2 次的阻力訓(xùn)練，每次訓(xùn)練包含2 組（每組10～12 次的動作重復(fù)），共8 組動作的阻力訓(xùn)練［29］。研究結(jié)果表明，與進(jìn)行拉伸的對照組相比，12周的綜合運(yùn)動干預(yù)顯著增加了參與者的第3 階段睡眠時間。這個結(jié)果與Amara 等的一項(xiàng)隨機(jī)對照研究結(jié)果相似［30］。研究人員對55 名平均年齡65 歲的帕金森病患者進(jìn)行了持續(xù)16 周，每周3 次的運(yùn)動訓(xùn)練干預(yù)，訓(xùn)練內(nèi)容包含阻力訓(xùn)練和功能性活動練習(xí)的組合。結(jié)果表明與不運(yùn)動者相比，參與者進(jìn)行綜合運(yùn)動后的PSG 顯示了更佳的睡眠深度、更多的睡眠時長和更好的睡眠連續(xù)性。由此可見，長期（12 周以上）的綜合運(yùn)動干預(yù)可以改善個體的睡眠質(zhì)量。

當(dāng)前長期運(yùn)動改善睡眠的研究進(jìn)展表明12 周/每周3 次的綜合運(yùn)動干預(yù)和16 周/每周2 次的中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動可以改善睡眠質(zhì)量，然而目前仍然缺乏對長期運(yùn)動中不同運(yùn)動類型、不同運(yùn)動時間段及劑量效應(yīng)的比較研究。未來的研究應(yīng)該進(jìn)一步驗(yàn)證當(dāng)前結(jié)論，并且探討影響睡眠質(zhì)量的最佳長期運(yùn)動方案。

2 運(yùn)動改善睡眠的作用機(jī)制

當(dāng)前研究支持了日間運(yùn)動對夜晚客觀睡眠質(zhì)量的改善作用。如圖1 所示，關(guān)于運(yùn)動影響睡眠質(zhì)量的作用機(jī)制是多通道的，解釋這一作用的理論有體溫假說、心率假說、腦源性神經(jīng)因子（縮寫為BDNF）假說和腦可塑性假說。

圖1 運(yùn)動改善睡眠的作用機(jī)制

2.1 運(yùn)動改善睡眠的生理調(diào)節(jié)機(jī)制

研究表明，大腦的下丘腦前區(qū)同時控制著個體的睡眠行為和體溫調(diào)節(jié)功能［31］，且睡前核心體溫的下降可以促使個體進(jìn)入睡眠［32］。體溫假說認(rèn)為在進(jìn)行運(yùn)動引起的體溫升高之后，體溫調(diào)節(jié)機(jī)制通過與外周血管舒張相對應(yīng)的外周散熱機(jī)制降低體溫。核心體溫的這種快速下降增加了入睡的可能性并可能有助于進(jìn)入更深的睡眠階段［33］。除此之外，由于入睡潛伏期較長和睡眠質(zhì)量較差與較高的靜息心率有關(guān)［34］。心率假說認(rèn)為定期進(jìn)行中高強(qiáng)度的運(yùn)動可以提高心臟的氧合效率，并降低個體的靜息心率［35］，從而改善其夜間睡眠質(zhì)量。

2.2 運(yùn)動改善睡眠的分子機(jī)制

除了運(yùn)動對體溫及靜息心率的調(diào)節(jié)可以改善睡眠以外，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展為該問題提供了微觀（分子、細(xì)胞、神經(jīng)環(huán)路等）和宏觀（腦成像）方面更深入的解釋。

BDNF 作為一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，對大腦神經(jīng)元發(fā)育和存活、突觸可塑性和認(rèn)知功能都至關(guān)重要［36］。除此之外，BDNF 還在加深睡眠中具有潛在作用，有研究表明個體白天進(jìn)行運(yùn)動后可以通過增加血液中和大腦中的BDNF 改善夜間睡眠質(zhì)量［19］。一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)將BDNF 顯微注射到大鼠的單側(cè)皮質(zhì)中，并在其睡眠期間觀察到進(jìn)行注射的那側(cè)皮質(zhì)中顯示了更多的SWA。同時研究也發(fā)現(xiàn)，大鼠清醒期間大腦皮層中BDNF增加的越多，其睡眠期間的NREM 和SWA 的發(fā)生率越高［37］。

參與運(yùn)動能提高BDNF 水平，因此，運(yùn)動通過調(diào)節(jié)海馬中的BDNF 基因的表達(dá)被認(rèn)為是改善睡眠的潛在機(jī)制。一項(xiàng)涵蓋910 名參與者的薈萃分析表明，血液中的BDNF 濃度會在有氧運(yùn)動后急性增加［38］。運(yùn)動的時間與BDNF 的增加水平成正相關(guān)關(guān)系［39］。如圖2 所示，運(yùn)動后血液和大腦中BDNF 的水平升高，連接細(xì)胞之間與喚醒相關(guān)的突觸電位的耦合增加了睡眠中的SWA［40］，進(jìn)而改善了睡眠質(zhì)量。除此之外，運(yùn)動后酮體β- 羥基丁酸酯（縮寫為DBHB）在肝臟中增加，并通過血液運(yùn)輸?shù)酱竽X，進(jìn)一步誘導(dǎo)大腦（主要是海馬體）中BDNF 的表達(dá)。在動物研究中，DBHB 被認(rèn)為是組蛋白去乙酰化酶的抑制劑，激活大腦中的BDNF基因啟動子，從而增強(qiáng)大腦中BDNF 的產(chǎn)生。因此，運(yùn)動通過增加BDNF 改善睡眠的理論認(rèn)為，運(yùn)動后BDNF 在血液及大腦中上調(diào)，同時DBHB 在肝臟中增加，進(jìn)一步促進(jìn)了腦部BDNF 的增加并提高了夜間睡眠質(zhì)量。

圖2 運(yùn)動改善睡眠的微觀認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制

2.3 運(yùn)動改善睡眠的腦機(jī)制

通過正電子發(fā)射斷層成像（縮寫為PET）、磁共振成像（縮寫為MRI）和功能磁共振成像（縮寫為fMRI）等神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)，一些研究發(fā)現(xiàn)了調(diào)控睡眠的關(guān)鍵腦區(qū)，從而為理解運(yùn)動和睡眠質(zhì)量的關(guān)系提供了更多思路。

過度喚醒理論認(rèn)為存在睡眠障礙個體在睡眠-覺醒周期中，其大腦皮層處于不平衡的過度喚醒狀態(tài)，因與睡眠開始有關(guān)的皮層抑制功能受限而難以入睡，同時也難以保持睡眠狀態(tài)，因?yàn)樵谝归g覺醒后，這種抑制失調(diào)會再次出現(xiàn)［41］。Nofzinger 等的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了這一點(diǎn)，他們利用PET 技術(shù)發(fā)現(xiàn)失眠患者在清醒狀態(tài)到NREM睡眠的期間，其上行網(wǎng)狀激活系統(tǒng)、下丘腦、丘腦、海馬、前扣帶回皮層、內(nèi)側(cè)前額葉和島葉皮層代謝的減少更少。此外，存在睡眠障礙的個體在清醒期間，其大腦皮層（雙側(cè)額葉、左上顳葉、頂葉和枕葉皮層）和皮層下區(qū)域（丘腦、下丘腦和腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）的代謝水平顯著低于健康睡眠的對照組［42］。而運(yùn)動已被證明可以逆轉(zhuǎn)大腦皮質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中抑制信號的喪失，以改善個體的認(rèn)知神經(jīng)功能。例如一項(xiàng)研究探討了12 周體育活動干預(yù)對個體大腦皮層網(wǎng)絡(luò)抑制和上肢運(yùn)動表現(xiàn)的影響，研究人員使用經(jīng)顱磁刺激技術(shù)測量大腦皮層網(wǎng)絡(luò)抑制水平，研究結(jié)果顯示，在12 周的體育活動干預(yù)后，實(shí)驗(yàn)組的大腦皮層網(wǎng)絡(luò)抑制水平顯著提高，表明體育活動對改善大腦的功能性抑制的積極影響［43］。因此，運(yùn)動可以通過改善大腦皮層的抑制功能提高睡眠質(zhì)量。

眾所周知，睡眠問題通常與情緒反應(yīng)性異常同時出現(xiàn)。Huang 等使用fMRI 研究了失眠人群的情緒處理異常現(xiàn)象。他們發(fā)現(xiàn)與健康的對照組相比，失眠患者的情緒網(wǎng)絡(luò)連接存在異常，尤其是杏仁核與皮質(zhì)、皮質(zhì)下區(qū)域之間的功能連接發(fā)生了變化。此外，杏仁核與前運(yùn)動皮層、感覺運(yùn)動皮層連接的增加與主觀睡眠質(zhì)量顯著負(fù)相關(guān)［44］。這與過度喚醒理論一致，失眠患者情緒反應(yīng)過高，且杏仁核與大腦皮質(zhì)之間的連接異常使他們難以入睡。而運(yùn)動已經(jīng)被證明可以調(diào)節(jié)個體的情緒。最近的一項(xiàng)研究中，Ge 等對受試者采取了30 min 中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動的干預(yù)方案，并在干預(yù)后進(jìn)行了情緒評價任務(wù)和fMRI 掃描，該研究利用雙側(cè)杏仁核為種子點(diǎn)，計算了杏仁核到全腦體素的功能連接，結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動組的個體負(fù)性情緒顯著降低，且杏仁核和眶額皮質(zhì)之間的功能連接增強(qiáng)與負(fù)性情緒的顯著減少有關(guān)［45］。因此，運(yùn)動通過改善情緒與其相關(guān)的腦機(jī)制也可能是提高睡眠質(zhì)量的重要內(nèi)在機(jī)制之一。

最后，在利用MRI 技術(shù)探查與腦結(jié)構(gòu)相關(guān)的睡眠研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)原發(fā)性失眠與海馬的體積縮小有關(guān)。Winkelman 等分析了健康睡眠者和失眠患者之間的海馬體積差異后發(fā)現(xiàn)，受試者雙側(cè)海馬體積減少與更差的睡眠效率和更多的睡眠后覺醒相關(guān)［46］。Noh等也發(fā)現(xiàn)了較小的海馬體體積與失眠持續(xù)時間之間的相關(guān)關(guān)系，且與對照組相比，失眠患者在注意力、工作記憶、語言、視覺記憶測試中的表現(xiàn)較差［47］。而在運(yùn)動干預(yù)的腦結(jié)構(gòu)研究中，一項(xiàng)研究使用MRI 技術(shù)測量了120 名參與者在運(yùn)動前后的海馬體大小，并進(jìn)行了記憶測試。結(jié)果顯示，運(yùn)動干預(yù)后的參與者海馬體大小增加了2%，且記憶功能顯著改善［48］。這一發(fā)現(xiàn)表明了運(yùn)動對大腦結(jié)構(gòu)中的海馬體有積極影響，同時由于海馬體的體積也與睡眠質(zhì)量息息相關(guān)，這些發(fā)現(xiàn)對于理解運(yùn)動和睡眠的潛在聯(lián)系具有重要意義。

盡管當(dāng)前尚未有縱向研究直接證明運(yùn)動可以通過改善大腦結(jié)構(gòu)或功能從而提高PSG 監(jiān)測的睡眠質(zhì)量，但目前現(xiàn)有的證據(jù)提示研究者可以將腦可塑性假說作為一種潛在的機(jī)制在未來進(jìn)行探討和驗(yàn)證。

3 未來研究展望

本研究首次系統(tǒng)梳理了運(yùn)動與基于PSG 監(jiān)測的睡眠質(zhì)量之間的最新進(jìn)展，并根據(jù)現(xiàn)有理論總結(jié)了運(yùn)動改善睡眠的相關(guān)機(jī)制。當(dāng)前研究支持了單次非晚間進(jìn)行的中高強(qiáng)度有氧運(yùn)動對當(dāng)晚PSG 監(jiān)測的睡眠質(zhì)量產(chǎn)生了積極作用的結(jié)論，包括對睡眠時長和睡眠連續(xù)性的改善。長期運(yùn)動已經(jīng)被證明對睡眠時長、睡眠連續(xù)性、睡眠深度和睡眠結(jié)構(gòu)存在正面影響，但仍舊缺乏最佳干預(yù)條件的探究，需要在未來對運(yùn)動劑量效應(yīng)進(jìn)行探討。除此之外，還應(yīng)在進(jìn)行研究的同時考慮個體差異及長時效應(yīng)的問題。最后，建議相關(guān)研究人員進(jìn)一步對運(yùn)動可能影響客觀睡眠質(zhì)量的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行驗(yàn)證和討論。

3.1 最佳運(yùn)動方案

盡管當(dāng)前基于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究支持了運(yùn)動對客觀睡眠質(zhì)量的改善作用，但仍然缺乏對不同運(yùn)動方式和不同運(yùn)動劑量及在一天中不同時間進(jìn)行運(yùn)動的比較研究，難以得出運(yùn)動改善睡眠的最佳方案。因此，建議未來進(jìn)一步確定不同運(yùn)動方式、不同運(yùn)動時間及不同運(yùn)動劑量對睡眠質(zhì)量的影響。值得注意的是，需要設(shè)計科學(xué)的運(yùn)動干預(yù)方案，并采取PSG、EEG等客觀手段監(jiān)測睡眠質(zhì)量，以此得出運(yùn)動與睡眠質(zhì)量之間較為客觀、準(zhǔn)確的劑量關(guān)系，從而利用該結(jié)果為睡眠質(zhì)量不佳的個體提供最佳運(yùn)動方案。

3.2 個體差異

除了前文關(guān)于Amara 等對帕金森病患者進(jìn)行的運(yùn)動干預(yù)客觀睡眠質(zhì)量的研究以外，其余大部分研究是針對不同睡眠質(zhì)量的健康人群進(jìn)行的，所以當(dāng)前缺乏運(yùn)動對其他人群及存在個體差異的參與者是否存在不同干預(yù)效果的研究。除此之外，由于不同性別之間的睡眠模式存在差異［49］，且男性通過運(yùn)動干預(yù)獲得生理和心理增益時，通常比女性需要更高的身體活動標(biāo)準(zhǔn)［50］。因此，在探究運(yùn)動對睡眠的影響時，應(yīng)針對存在個體差異和性別差異的參與者進(jìn)行分類探討，提供給不同人群更科學(xué)的運(yùn)動處方。

3.3 長時效應(yīng)

當(dāng)前，該主題的長期干預(yù)研究集中在有氧運(yùn)動對睡眠質(zhì)量改善的探討上，對其他運(yùn)動類型的探討較少，所以尚不明確其他運(yùn)動類型和強(qiáng)度的長期運(yùn)動對睡眠的影響。且當(dāng)前的長期干預(yù)研究中均未能采用縱向追蹤的方式對運(yùn)動影響睡眠的長時效果進(jìn)行監(jiān)測，所以無法排除運(yùn)動對睡眠的積極影響作用是否是由單次運(yùn)動引起的。未來的研究應(yīng)該進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計，利用縱向追蹤的方法補(bǔ)充運(yùn)動對睡眠質(zhì)量的長時效應(yīng)。

3.4 機(jī)制驗(yàn)證和補(bǔ)充

本研究雖然整合了當(dāng)前運(yùn)動影響睡眠中較為成熟的理論和證據(jù)，并總結(jié)出運(yùn)動影響睡眠的作用機(jī)制，但這些假說仍缺乏進(jìn)一步驗(yàn)證。因此，建議研究人員在當(dāng)前多學(xué)科交叉融合的背景下，將運(yùn)動心理學(xué)和生理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)等學(xué)科進(jìn)行結(jié)合，并考慮使用動物模型挖掘運(yùn)動通過認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制改善睡眠的直接證據(jù)，在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)視角下利用縱向研究對當(dāng)前運(yùn)動改善睡眠的理論進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。

3.5 新興的睡眠監(jiān)測技術(shù)

盡管PSG 是當(dāng)前診斷睡眠障礙及評價睡眠質(zhì)量的主要工具，可以為運(yùn)動改善睡眠提供客觀、直接的證據(jù)。然而該監(jiān)測工具仍存在使用成本高、操作環(huán)境要求較為嚴(yán)格等局限性，在一定程度上影響了當(dāng)前主題下對更大樣本的研究。因此，在未來研究中可以針對其他新型睡眠監(jiān)測技術(shù)，例如便攜式PSG 監(jiān)測、新型睡眠可穿戴監(jiān)測設(shè)備等工具進(jìn)行與PSG 監(jiān)測的比較研究，對其一致性和應(yīng)用價值進(jìn)行探討，為運(yùn)動和睡眠質(zhì)量的相關(guān)研究提供更便利的評估條件。