4. 讨论

我们的研究旨在确定健康受试者中注意力成分的周围生理相关性。一项利用睡眠剥夺作为压力源的受试者内部研究[12]被用于诱导个体认知能力的变化。每个参与者进行了两次实验，其中一次是在睡眠剥夺一夜之后进行的。对于每个会话，在完成两个评估注意力网络效率的认知任务期间，使用PERFORM [29]记录生理信号。进行认知测试后，对感知的工作量进行了评估。对感知工作量的评估使我们能够估计其对从基线到睡眠剥夺状态对AT功能变化的贡献，并消除其对生理/认知关系的非特异性贡献。

在这里，生理信号是通过使用PERFORM [29]从眼周部位获得的，PERFORM [29]被认为是用于VR头戴设备的系统。

4.1.睡眠不足会增加精神和身体需求

我们的结果表明，与基线相比，睡眠剥夺后的精神和身体需求增加。几项研究报告说，长时间的觉醒的进展导致体内稳态生物驱动力的逐渐增加[51]，从而增强了嗜睡的状态。在这种情况下，据报道，经过长时间的觉醒后，工作量增加了[14,52]，并被解释为对疲劳状态的一种平衡反应。 Liu及其同事[38]报告了在模拟飞行任务后的专家飞机飞行员样本中，剥夺了32小时的睡眠后，所有工作量子量表普遍增加。 Tomasko和同事[14]评估了腹腔镜模拟任务后睡眠不足的医学生的工作量，而Fairclough和同事[53]在主要驾驶任务后对睡眠不足的受试者做了相同的工作，并且都强调了所有NASA TLX分量表的得分都增加了，除了精神需求之一。

我们的发现部分与先前的研究一致，因为感知的工作量增加仅限于精神和身体需求量表。值得注意的是，以前的研究招募了部分参与者进行调查，因此他们执行的任务与受试者的日常活动密切相关（例如，外科手术任务为外科医生，模拟器飞行任务为专家飞行者），而在目前的研究中，任务不是日常生活的一部分，它们可以代表一种新颖的体验。任务的新颖性，理解指令的努力以及与日常生活活动缺乏相似性可能会导致其他精神压力，而睡眠不足会加剧这种压力。但是，值得注意的是，认知任务的得分在条件（基线和睡眠后剥夺）之间没有显示出显着差异。在这种情况下，有可能表明，感知的工作量越高，抵抗疲劳以保证足够的认知表现的努力就越大。有趣的是，在基线和睡眠后剥夺条件之间，认知任务的执行情况和生理指标没有差异，尽管参与者报告说，他们对于精神和身体需求的感知工作量更高。尽管这些结果可能看起来违反直觉，但先前的研究报道了主观工作量与有效绩效之间的关联[14,32]。可能暗示，在急性失眠后对高工作量的主观感知可能是抵消长时间清醒期间与睡眠相关的疲劳的复杂机制的产物，这有助于受试者有效地执行任务。然而，重要的是指出在认知表现方面急性和慢性睡眠剥夺之间的区别。急性睡眠剥夺可能会激活机制来抵消归因于数个晚上的睡眠丧失的有害影响，以维持足够的认知表现，而慢性睡眠剥夺可能会永久性降低认知能力，尤其是较高水平的认知能力[54]。

4.2.注意系统功能之间的生理相关性差异

我们的结果强调了从生理状态到睡眠剥夺状态的基线变化与注意力指标之间的关联。这些关联可能是由不同的因素所维持的，这些因素包括工作量的普遍增加以及每个任务中特别涉及的注意力系统的调节。在纠正心理和身体需求之后，大多数在生理指标和注意力指数之间确定的关联也成立，这表明特定注意力系统对生理反应的重要贡献。

关于警报效率，该系统在睡眠后剥夺状态下的较高反应性与头部运动幅度的降低有关。因此，对外科手术中头部运动的研究表明，腹腔镜模拟过程中头部运动幅度较小与更好的学习相关[55]。我们的结果支持以下假设：较少的头部运动与任务期间更精确，更专注的表现有关。

关于视觉运动追踪任务中的警惕性，参与者在睡眠剥夺后表现出较高的反应性（CCT速度），参与者从the骨和额头传感器（zfT）到任务开始和结束之间的温度变化更大。在所有面部传感器之间。传统上，任务期间的温度波动与任务性能相关。据报道，认知任务期间脑代谢的增加意味着更多的热量产生[20]。随着一些血管将面部组织与大脑连接起来[56]，新陈代谢的大脑变化会导致我们能够检测到的外周皮肤温度发生变化。

5. 结论

使用主观，行为和生理学方法对注意力系统进行综合评估，使我们能够更好地理解睡眠剥夺后注意力系统及其相对生理变化。睡眠后剥夺状况显示感知的生理和心理需求增加。与基线相比，发现头部运动和温度变化对特定认知表现期间发生的变化敏感，这些变化涉及睡眠剥夺中的不同注意系统。

这项研究有一些局限性，应在以后的研究中加以解决。小样本量及其在种族和年龄方面的同质性可能无法得出可靠的结论。关于统计分析，控制样本量的部分相关性的选择受到样本量低的限制。此外，相关性分析未表明相互作用的方向，可能通过调节这两种措施的潜在因素得以维持。因此，需要大量工作来确认和更好地指定我们的数据所建议的关联。同样，确定没有睡眠障碍的心理量表不能涵盖所有睡眠障碍，例如腿不安综合症。应该使用匹兹堡睡眠质量量表来防止出现此包含/排除问题。最后，没有在控制实验室的房间内进行睡眠剥夺。

作者贡献：概念化，A.G。和D.M .；方法学和D.M .; M.L.软件；验证，V.C.，E.M。和M.L .；形式分析，D.M.和V.C .;调查和E.M .；资源，E.M .；数据策划，V.C.，E.M。和D.M .；写作-原始草案准备，V.C.，E.M.，ML。，A.G。和D.M .；写作-审查和编辑，V.C.，ML。，A.G。和D.M .；可视化，V.C.，E.M.和D.M .;A.G.和D.M.的监督； D.M.项目管理； A.G.和D.M.获得资金； V.C. E.M.对此稿做出了同样的贡献。所有作者均已阅读并同意该手稿的发行版本。

资金：该研究的部分资金来自“太空载人飞行任务中的脑机接口：扩大对错误的平衡的关注焦点”项目（BMI-FOCUS，托斯卡纳地区POR CREO 2014/2020）。

机构审查委员会声明：研究方案已获得比萨大学生物伦理学委员会批准（2019年6月28日举行的第16/2019号审查会议）。

知情同意声明：从研究中涉及的所有受试者获得知情同意。

数据可用性声明：数据可应要求提供给相应的作者（D.M.）。

致谢：非常感谢Davide Cini和Andrea Berton（都在临床生理学研究所– CNR比萨）提供了技术援助。我们也感谢Eleonora Malloggi对英语的修订。

利益冲突：作者声明没有利益冲突。资助者在研究的设计中没有作用。在数据的收集，分析或解释中；在手稿的撰写中，或在决定发表结果时。

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