睡眠不足会影响你的步态,新研究发现

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A new study sheds light on how sleep deprivation can affect the process of walking.Image: Falaq Lazuardi/Unsplash
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  • 麻省理工学院的一项新研究报告称,睡眠不足会影响我们的步态。

  • Krebs的研究表明,步行除了涉及更多自动化过程外,还包含一些细微的、有意识的影响。

  • Krebs认为,每个人都应争取获得8小时睡眠,如果无法做到,则应尽可能补觉。

良好的睡眠并不容易获得。但一项新研究发现,如果你能弥补睡眠不足,哪怕只是周末多睡几个小时,额外的睡眠也可能有助于减轻因疲劳导致的笨拙,至少在步行方面是如此。

大量证据表明,睡眠以及我们获得的睡眠时长,会影响我们在认知任务上的表现,例如解决数学问题、进行交谈,甚至阅读本文。而睡眠不足是否会影响我们的步行方式,或影响其他被认为脑力负担较轻的活动,则较少有人探讨。

这项新研究由麻省理工学院与巴西圣保罗大学的研究人员共同完成,报告称步行——具体而言,我们控制步幅或步态的能力——确实会受到睡眠不足的影响。

在以学生志愿者为对象的实验中,研究团队发现,总体而言,学生睡得越少,在跑步机测试中步行时的控制能力就越差。对于在测试前整夜未眠的学生,其步态控制能力更是急剧下降。

有趣的是,对于测试前并未熬夜、但平时一周内睡眠状况不理想的人而言,周末补觉的人比睡眠不足的人表现更好。

“从科学角度看,我们并不清楚像步行这类近乎自动化的活动是否会受到睡眠不足的影响,”麻省理工学院机械工程系首席研究科学家Hermano Krebs说道。“我们还发现,补觉可能是一项重要策略。例如,对于那些长期睡眠不足的人群,如轮班工作者、临床医生和部分军人,如果他们能够定期补觉,或许能更好地控制步态。”

Krebs及其合著者(包括圣保罗大学的第一作者Arturo Forner-Cordero)今天已在期刊《Scientific Reports》上发表了这项研究。

睡眠不足对大脑的影响

步行曾被视为一个完全自动化的过程,几乎不涉及有意识的认知控制。动物跑步机实验表明,步行似乎是一种自动化过程,主要受反射性脊髓活动支配,而非涉及大脑的更高级认知过程。

“这一点适用于四足动物,但在人类身上,这一观点更具争议,”Krebs说。

事实上,自那些实验以来,包括Krebs在内的科学家已经证明,步行过程比人们曾经认为的要复杂一些。在过去十年中,Krebs广泛研究了步态控制和步行力学,以便为中风及其他运动受限患者开发相关策略和辅助机器人技术。

在此前的实验中,例如,他已经证明,健康受试者可以在没有意识到的情况下,调整步态以匹配视觉刺激的细微变化。这些结果表明,步行除了涉及更多自动化过程外,还包含一些细微的、有意识的影响。

2013年,他通过麻省理工学院与巴西MISTI项目的资助,与Forner-Cordero开展合作,研究团队开始探索更细微的刺激(例如听觉提示)是否可能影响步行。在最初的实验中,研究人员在志愿者跑步时播放并缓慢改变节拍器的频率,志愿者在不知情的情况下,使自己的步伐与细微变化的节拍保持一致。

“这表明,认为步态仅是一种自动化过程的观点并不完整,”Krebs说,“大脑对步态有很大的影响。”

睡眠不足与步行

Forner-Cordero与Krebs继续研究步行力学和整体运动控制,实验对象主要是学生志愿者。Cordero特别注意到,在学期末,学生面临多场考试和项目截止日期时,他们的睡眠更加不足,恰好在团队的实验中表现较差。

“于是我们决定顺势而为,”Forner-Cordero说。

在这项新研究中,研究团队邀请圣保罗大学的学生参与一项实验,重点考察睡眠不足对步态控制的影响。

每名学生都获得了一块手表,用于记录14天内的活动情况。这些信息让研究人员了解学生每天何时入睡、睡了多久,以及何时活动。研究人员未对学生的睡眠时长作任何要求,以便记录他们自然的睡眠模式。平均而言,每名学生每天睡约六小时,不过部分学生在14天期间的两个周末进行了补觉。

在第14天的前一晚,一组学生在研究团队的睡眠实验室中整夜保持清醒。该组被命名为急性睡眠剥夺组(Sleep Acute Deprivation group,简称SAD)。第14天早上,所有学生前往实验室进行步行测试。

每名学生在速度设定相同的跑步机上行走,研究人员同时播放节拍器。要求学生跟随节拍迈步,研究人员在学生不知情的情况下,缓慢而细微地调高或调低节拍器的速度。摄像机记录了学生的步行情况,具体而言,即其脚跟触及跑步机的时刻与节拍器节拍的对比。

“他们必须让脚跟触地的时刻与节拍同步,我们发现,急性睡眠不足的人误差更大,”Forner-Cordero说,“他们节奏混乱,漏掉了提示音,总体表现更差。”

这本身或许并不令人意外。但在比较测试前未熬夜的学生时,研究人员发现了一个意料之外的差异:表现稍好的学生是那些在周末稍作补觉、睡眠略多的人,即便他们是在一周的最后几天进行测试。

“这很矛盾,”Forner-Cordero说,“即使在大多数人最容易感到疲倦的时候,这一补觉组的表现依然更好,这是我们没有预料到的。”

“结果表明,步态并非完全自动化的过程,睡眠不足会对其产生影响,”Krebs说,“结果也提示了减轻睡眠不足影响的策略。理想情况下,每个人每晚都应睡满八小时。但如果做不到,我们就应尽可能多且规律地补觉。”

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