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睡眠是一种在进化过程中普遍存在的基本生物行为。然而，尽管其重要性不言而喻，但关于这一过程的功能仍是一个长期存在争议的研究热点。最新研究表明，睡眠在优化认知功能方面起着至关重要的作用，这主要归功于其对身体恢复、记忆巩固、学习以及情绪调节的贡献。
2024年7月10日，浙江大学马大青团队在" BMJ Public Health "期刊上发表了一篇题为"Sleep duration，chronotype，health and lifestyle factors affect cognition：a UK Biobank cross-sectional study"的研究论文，旨在探讨睡眠模式、昼夜节律类型、睡眠质量与健康及生活方式因素对认知表现之间复杂而微妙的关系。研究结果显示，昼夜节律类型的差异，尤其是中间型和夜猫子，与更优的认知功能相关联。此外，性别、年龄、心绞痛、高血压、糖尿病、酒精摄入量和吸烟情况也被确定为显著的认知影响因素。
基于人群的研究已经强调了睡眠时长与认知能力之间的关系，指出短睡眠（≤4小时）和长睡眠（≥10小时）均可能导致潜在的认知功能下降。严重睡眠剥夺已被证实会引起突触可塑性改变以及学习和记忆能力受损，从而影响认知能力。此外，睡眠质量也是决定认知表现的关键因素，其中睡眠质量差与较低的认知功能相关。睡眠通过清除中枢神经系统中的有毒代谢产物，对认知具有恢复和保护作用。研究提出了睡眠与阿尔茨海默病之间的正反馈关系，即较差的睡眠质量和时长会导致β-淀粉样蛋白累积，进而又导致睡眠质量下降和睡眠剥夺。
除了睡眠时长和质量外，昼夜节律偏好或昼夜节律类型（chronotypes）及其对认知能力的影响尚不清楚。尽管现有的英国生物银行（UK Biobank）研究对睡眠与认知之间的关系提供了有价值的见解，但在昼夜节律类型的影响方面仍存在知识空白。睡眠模式或昼夜节律类型反映了个体在一天中特定时间倾向于睡眠的倾向，这是其昼夜节律的一种表现。尽管研究表明，昼夜节律的紊乱（如轮班工作或时差）会对认知表现产生负面影响，但对于不同昼夜节律或昼夜节律类型（早起型，中间型和夜猫子）与认知功能之间的关系，我们知之甚少。
该研究为一项基于英国生物银行数据库的横断面分析，采用普通最小二乘法回归模型，评估了26,820名年龄在53至86岁之间的参与者。参与者被分为两个队列：队列1（10,067名参与者，女性占56%；完成了包括流体智力/推理、配对匹配、反应时间和前瞻记忆在内的四项认知测试）和队列2（16,753名参与者，女性占56%；仅完成了配对匹配和反应时间两项认知评估）。研究深入探讨了睡眠时长、睡眠质量以及昼夜节律类型之间的复杂关系，以及它们对认知表现的综合影响。研究团队考虑了一系列人口统计学、生活方式和合并症因素作为潜在的协变量，以揭示这些因素在睡眠模式与认知功能相互作用中的影响。
【基线时两组独立队列参与者的人口统计学特征（两组共26820人）】
研究团队对两个队列的回归分析进行了多项诊断检查，以确认普通最小二乘法（OLS）回归模型的适用性。对于队列1，Breusch-Pagan检验表明存在异方差性（χ²(1) = 242.37, p<0.0001），因此需要使用稳健标准误（robust SE）。队列2也显示出类似的异方差性迹象，Breusch-Pagan检验的χ²值为709.60（p<0.0001），表明该组同样需要使用稳健标准误。研究人员计算了两个队列中每个预测变量的方差膨胀因子（VIF），所有VIF值均保持在10的阈值以下，表明其回归模型不存在多重共线性问题。正态性的偏度和峰度检验表明，两个队列的残差均偏离了正态性（p<0.0001）；然而，由于样本量较大，研究人员预计中心极限定理将减轻这种非正态性的影响。研究人员使用Cook距离来检测具有影响力的观测值，发现队列1中有5.93%的数据点，队列2中有4.83%的数据点可能是潜在的异常值。该研究采用具有稳健标准误（robust SE）的多变量线性回归模型来评估预测因子及其与全局认知z评分之间的关系，从而确保在存在异方差性的情况下（如诊断检查所示）得出稳健的推论。
【队列1和队列2的多变量线性回归组合模型结果】
在队列1中，与短睡眠者相比，正常睡眠时长与稍高的全局认知评分显著相关（β系数为0.0567，p<0.001）。相反，长睡眠者的评分显著降低（β系数为-0.1880，p<0.001）。队列2中长睡眠者的模式相似（β系数为-0.2619，p<0.001），尽管正常睡眠时长并未产生显著影响。
昼夜节律类型在两个队列中对认知表现均有显著影响。与早起型相比，中间型和夜猫子的受试者具有更高的z评分（队列1和队列2的中间型β系数分别为0.1061和0.0632，p<0.001；队列1和队列2的夜猫子β系数分别为0.1351和0.0750，p<0.001和p=0.002）。然而，失眠/睡眠障碍在两个队列中均未显示出显著相关性。
健康和生活方式因素与认知表现之间存在不同的相关性。性别、年龄、糖尿病和酒精摄入量在两个队列中均对认知表现产生影响。女性得分低于男性（队列1和队列2的β系数分别为-0.0649和-0.0761，p<0.001）。年龄与认知表现呈负相关（队列1和队列2的β系数分别为-0.0177和-0.0264，p<0.001）。患有糖尿病的参与者在两个队列中的认知得分均较低（队列1和队列2的β系数分别为-0.1204，p<0.001和-0.0847，p=0.011）。与每日或几乎每日饮酒者相比，从不饮酒或偶尔饮酒者的认知得分显著较低（队列1和队列2的β系数分别为-0.2971和-0.1644，p<0.001）。对于每周饮酒不超过四次（每周）的参与者，队列1和队列2的β系数分别为-0.0607（p<0.001）和-0.0396（p=0.006）；对于每月饮酒不超过三次（每月）的参与者，队列1和队列2的β系数分别为-0.0802（p<0.001）和-0.0433（p=0.034），这些参与者在认知测试中的得分也较低。
仅在队列1中，患有心绞痛和高血压的参与者在认知测试中的表现显著较差（β系数分别为-0.1513和-0.0551，p<0.001）。队列1中的现吸烟者得分较低（β系数为-0.1182，p<0.001），而队列2中的前吸烟者得分高于从不吸烟者（β系数为0.0297，p=0.019）。癌症、心脏病发作、中风和体重指数（BMI）的诊断与认知得分无显著相关性。
研究人员利用预测边际进行的分析，通过全局z评分量化了睡眠时长与认知功能之间的关系。对于队列1，数据显示了一个倒置的U型曲线，表明报告睡眠时长为6-9小时的个体认知功能最佳，而睡眠时长较短或较长的个体表现较差。相比之下，队列2中，睡眠时长在5-9小时内的个体认知功能相对稳定。值得注意的是，报告睡眠时长超过9小时的个体功能显著下降，其中3小时睡眠后的下降尤为明显，随后在2小时睡眠处出现小幅回升。
【队列1（A）和队列2（B）中睡眠时长和全局Z评分的预测边际】
昼夜节律类型的预测边际分析在两个队列中均揭示了与昼夜偏好相关的认知表现一致的模式。在两个队列中，早起型个体的认知得分始终最低，中间型个体的得分有所提高，而夜猫子个体的得分则更高。这一模式表明，较晚的昼夜节律类型与更好的认知表现相关，且这一效应在队列1中比在队列2中更为显著，其中从中间型到夜猫子得分的增加在队列2中较小。
【队列1（A）和队列2（B）中睡眠时型和全局Z评分的预测边际】
对于失眠/睡眠障碍的预测边际分析显示，在队列1中，从“从不/很少”经历失眠/睡眠障碍转变为“有时/经常”经历时，认知表现仅有轻微下降。在队列2中也观察到了类似趋势，即与“从不/很少”经历失眠/睡眠障碍的人相比，那些“有时/经常”经历的人认知表现略有下降。然而，在两个队列中，认知表现的变化都很小，且置信区间较宽，这表明失眠/睡眠障碍对全局认知z评分的影响不显著。
【队列1（A）和队列2（B）中失眠/无眠状态与全局Z评分的预测边际】
该研究探讨了睡眠时长、昼夜节律类型（chronotype）和睡眠质量（失眠/睡眠障碍）以及多种健康和生活方式因素对认知功能的综合影响。在两个队列中，研究人员均发现了睡眠时长、昼夜节律类型与认知表现之间的显著相关性。具体而言，正常的睡眠时长以及中间型和夜猫子昼夜节律类型通常与比短睡眠时长和早起型更好的认知表现相关联。
研究表明，在成年人中，早起型与认知表现之间存在负相关关系，这与青少年研究中的结果形成对比，后者显示早起型与更好的健康和心理福祉相关。这种差异表明，昼夜节律类型对认知的影响具有复杂的年龄依赖性。研究人员人探讨了昼夜节律与神经退行性疾病之间的复杂相互作用，暗示早起型对认知健康的影响可能随生命周期而演变。在老年人中，早起型可能不会像年轻人群中所见的那样带来相同的认知优势，这可能反映了与年龄相关的昼夜节律机制变化及其对认知功能的影响。
综上所述，该研究强调了睡眠参数、健康和生活方式在认知表现中的多方面联系，其中睡眠时长和昼夜节律类型在该研究人群中成为认知表现的强有力预测因子。女性、年龄增长以及心绞痛、高血压和糖尿病的诊断也会恶化认知表现，而酒精和吸烟与认知表现的关系则更为复杂。该研究发现强调了深入探索这些相关性的必要性，为制定针对性的干预措施以对抗认知衰退提供了基础。