美军士兵睡眠情况
摘要：部队的生活方式紧张而又连续，士兵在这种环境下要想获得恢复健康的睡眠是一个独特的挑战。睡眠不足和或生物钟的紊乱所导致代谢的降低，以及心血管、骨骼肌肉、认知的健康问题，会引发显著的精神及身体功能的紊乱。睡眠不足及其所致的疲劳，会导致个人安全问题的发生、军事任务的失败，甚至危害国家安全。长期睡眠不足及生物钟紊乱与失眠症、阻塞性睡眠呼吸暂停、异态睡眠等其它睡眠障碍相关；创伤后精神紧张性(精神)障碍、心血管疾病及痴呆，也与长期睡眠不足相关；长期睡眠不足士兵出现创伤性脑损伤后死亡率升高。部队卫勤人员对于部队士兵关于睡眠问题提供恰当的干预措施与否，结果差异很大。
前言
长期睡眠不足会导致人体生理及心理疾患的发生：心血管疾病、药物滥用、创伤后精神紧张性(精神)障碍及情绪障碍等。睡眠不足及其所致的疲劳，会导致个人安全问题的发生、军事任务的失败，甚至危害国家安全。有许多关于睡眠紊乱期间人类认知功能、内分泌功能及分子功能的研究，这些研究的研究对象医务人员、消防员及需要倒班的工作人员的工作方式与美军士兵类似。美军强调足够的睡眠、身体活动和营养对于士兵提高和保持身体和精神健康是必须的。
一．睡眠概述
基于脑电图及肌电图信号特征，睡眠可以分为清醒、非快速动眼睡眠及快速动眼睡眠。睡眠及清醒都是人脑主动的过程，作用机制不同。研究发现吻内侧被盖核神经元具有生理性睡眠促进作用，并参与睡眠内稳态调控。
在人类生长发育过程中，睡眠清醒交替出现，婴儿全天以片段化的时间模式睡眠清醒，需要大约2倍于成人的睡眠时间。在青少年及成人早期，睡眠需要增加，每晚需要9小时睡眠。美军征兵的年龄段为17-20岁，在这个个体发育阶段，睡眠周期正在向成人模式转变。美军士兵在军事训练早期，每晚少于6小时的不足睡眠成为长期的标准化状态。为了测试睡眠作息对于健康及行为的影响，有研究者改变美军士兵的睡眠作息为青少年正常的睡眠作息，结果显示不良情绪减少、射击成绩提高、疲劳减少以及整体睡眠质量提高，提示正常睡眠作息对于日常行为的显著影响。在士兵入伍基础训练时期，即大多数受训者的睡眠模式正在转变的时期，睡眠的提高可以使他们在面对将来的睡眠周期紊乱及精神疾病时，具备更好的弹性能力。青少年睡眠紊乱是发展为抑郁症的一个早期危险因素，且这个危险因素能够持续多年。任务部署前失眠症是创伤后精神紧张性(精神)障碍及产生自杀观念的显著危险因素。有研究证实，早期睡眠问题会损害一个人对外部压力源事件的应对能力，使他们更易于罹患抑郁、焦虑及创伤后精神紧张性(精神)障碍。
美国国家睡眠基金会、美国睡眠医疗学会及美国睡眠研究协会均建议，18岁及以上成人夜眠时间最少保证7小时。调查显示72%和69%的现役人员每晚睡眠少于6小时；仅有27%和30%的现役人员可以获得建议的夜眠时间。先前有过战争经历的美军士兵再次部署至任务区域，很可能会出现短睡眠时间问题；战争中负伤是伤后每晚睡眠少于5小时的主要预测因素。
二．睡眠和部队作息时间表
连轴转工作作息时间表对普通民众睡眠影响的研究已有很多，部队连续工作12小时甚至24小时很常见，但关于部队作息时间表对士兵睡眠影响的研究很少见。这部分因为研究数据应该在非控制的动态环境中获得，而部队任务第一，不能因为搜集数据需要而中断任务进行；部分因为部队大多数工作时间表及工作环境的变异性及暂时性，普通民众的工作时间表一般是固定不变的，与普通民众研究相比得到更少的结论性结果。有许多关于睡眠周期紊乱期间人类认知功能、内分泌功能及分子功能的研究，这些研究的研究对象医务人员、消防员及需要倒班的工作人员的工作方式与美军士兵类似。
1.夜班工作
任何种类及时长的夜班工作对人体生理及心理都有消极的影响。女护士夜班工作导致不健康的生活方式，缺乏运动及热量摄入增加，消化道分泌激素的改变导致高糖高脂低蛋白质食物的摄入。而且运动可以显著的加剧由夜班工作诱导的胃饥饿激素、瘦蛋白、胰岛素、甘油三酯分泌水平的紊乱。长期夜班工作的普通民众中，会出现体重指数增加，出现胃肠道问题及2型糖尿病；夜班工作还能减少20%的骨骼肌肌肉力量；环氧化酶2水平的提高进而增加心血管压力。与美军士兵工作性质相似的夜班工作的警察，血液化验提示更高的炎症标志物（白血病、淋巴细胞、单核细胞计数增加），潜在的导致性别相关（女性乳腺癌、男性前列腺癌）的肿瘤病例的发生。这些研究结果也可以推论至美军士兵，尽管他们有严格的体能训练标准，但夜班工作还是会增加其体重指数、减少骨骼肌肌肉力量、心血管压力增加。美军士兵的短期研究提示，当他们执行体力要求高的任务时，上述危险因素增加骨骼肌肉的损伤和心梗的风险。
夜班医务工作人员相对于白班工作人员，基本及进一步的认知功能比如对于视觉线索的反应时间和快速及准确的进行脑部运算能力受损。与医务工作人员相似，部队士兵职业有独特的技能要求，作为军事任务的一部分是要求士兵准确及迅速的处理及整合与其职责相对应的新的信息。快速学习及记忆能力的认知下降，当执行一项特殊任务时会导致任务失败，危害个人、单位、甚至国家安全。瑞典研究机构研究证实，夜班及倒班时长（以年计算）与神经认知障碍（诊断依据国际疾病分类ICD）发生风险之间相关性在临床上有显著性意义。这种风险在携带APOE4基因变异人群中被放大，在倒班或夜班工作20年以上欧洲族裔人群中很普遍。这项研究结果提示，倒班工作任何时长都可能增加多年后罹患神经认知障碍的风险，尽管这需要在其他人群中进一步进行验证。
2.光刺激
光是哺乳动物睡眠清醒周期更替潜在的环境刺激。当在夜间出现白蓝光（而非红光）时，光会改变睡眠清醒周期。对美军士兵来说，光刺激可以被应用来解决睡眠清醒周期紊乱问题，以达到减少受伤风险并最大化表现完成夜间任务。质量欠佳的白炽灯光在部队24小时运行设备中很常见。白炽灯光相对于自然光，通过减少夜间褪黑素释放的幅度以减少睡眠质量；自然光与白炽灯光对比，其可通过稳定的脑源褪黑素释放来更好的固化睡眠清醒周期。在啮齿动物模型中观察到，持续暗光对于生理及心理健康能产生良性影响，长期亮光导致睡眠清醒周期紊乱，降低胰岛素敏感性及免疫功能缺陷。夜间工作环境中的光污染也是一个显著的问题。在军事设备上更好的整合自然光源，可以使士兵在非训练期间最大化获得恢复健康的睡眠，也可以为今后多日的训练及工作储备更多的睡眠。人类生理应激反应是昼夜节律控制的，提示应激源在特定的时间潜在改变昼夜节律。士兵与普通民众相比，暴露于更急性的生理及心理应激环境中。非光刺激比如运动及社会交往同样能够使哺乳动物进入睡眠清醒周期时相转换。运动能使人类进入睡眠清醒周期时相转换，强光暴露可使此效果叠加，白昼时间也起到重要作用，最近证据提示运动复合时间窗调节昼夜节律。
3.昼夜工作
对美军士兵来说，军事任务的不可预期、不断变化的使命任务、24小时全天候待命，不仅在战争环境中很常见，而且在本土驻军中也很常见。士兵通常在午夜与大于8个时区的中东或太平洋岛的士兵举行远程会议，并在短暂及零星的睡眠后继续第二天的日常工作。华盛顿高级军事指挥部白天运行，中东执行任务士兵在夜间接受任务指令，通常意味着这些士兵需要在夜间保持清醒状态大于12小时。作战行动优先在夜间而非白天（例如2011年午夜抓捕本拉登行动）。人们通常会铭记并引以为荣这些高度公开的夜间行动，但许多小范围不公开的夜间任务已经显著影响了美军士兵的健康及安全，并导致任务失败，原因就是长期的夜间工作伴随睡眠不足。美军单兵携带先进的武器及数据系统，这些都要求高度的认知能力，不间断的军事行动持续进行增加了美军士兵在生死攸关时刻进行准确判断的风险，执行任务期间要求身体及精神完全的健康，睡眠不足可能导致任务失败。24小时睡眠剥夺并小于7天的睡眠限制研究结果提示，会产生迅速及短期的生理及脑健康损伤，进而导致心理行为的异常。一项通过正电子扫描影像实时监控脑功能的研究显示，24小时睡眠剥夺会迅速增加氨基乙磺酸及淀粉样蛋白斑（脑部炎症及阿尔茨海默病的金标准影像）的聚集，异常信号也不会在康复性睡眠后完全回复到基线水平。短期睡眠剥夺研究发现，组织代谢水平显著下降，与之同时发生的是分解代谢过程增加。长期睡眠剥夺会减少葡萄糖载体、脂肪酸、氨基酸代谢水平的幅度，包括胆固醇、酰基肉毒碱、草酸及甘油二脂。微观分子水平的研究提示，睡眠剥夺会改变人类DNA转录物组及ATP合成。这些研究提示，24小时睡眠剥夺并小于7天的睡眠限制会影响神经、内分泌、组织及细胞功能，进而影响人类生理及心理健康。
三、睡眠和精神障碍
1.失眠症
失眠症是患者主观的痛苦，指夜间不能入睡或在白天睡眠以致影响工作。失眠症分为暂时性（持续时间少于1个月）和长期性（持续时间大于1个月）。治疗失眠症首先是明确引起失眠症的潜在原因，这些原因同样也是潜在性精神障碍：创伤后精神紧张性(精神)障碍、抑郁症、泛化性焦虑症、惊恐性障碍、双相性精神障碍及药物依赖。美军士兵失眠症的其它原因包括：睡眠状态知觉错误，这种情况的特征是患者意识到他们没有得到足够的睡眠，但缺乏多功能睡眠记录仪等客观证据；睡眠卫生学，患者入睡前进行运动、饮酒、服用含咖啡因的饮料等不利于促进睡眠的行为；海拔失眠症，因为人体外周化学感受器的刺激，当到高海拔地区时，人体对于高海拔的急性适应过程，导致睡眠及白天瞌睡的增加；充血性心衰、慢性阻塞性肺疾病、消化性溃疡、疼痛、胃食管反流病等是一些能够导致失眠的疾病；中风、创伤性脑损伤、头痛、三叉神经痛、神经变性疾病（阿尔茨海默病、帕金森氏病）等均与失眠症相关。
暂时性失眠症相比于长期性失眠症原因更容易被发现。美军士兵在任务部署开始阶段出现失眠症，很可能是因为睡眠环境的改变、噪音、时差、倒班、与家人分开、室内温度、担心出现伤亡等。一项美国空军任务部队调查发现，40%的受访者睡眠效率低于平时的85%或睡眠开始时间比平时延长30分钟以上，75%的受访者反映与在家相比睡眠质量下降；夜班倒班士兵睡眠效率更低，睡眠开始时间延迟，白天补觉时因周围环境噪音导致睡眠被干扰。倒班人员咖啡和处方药物莫达非尼的过量使用会进一步打乱他们的睡眠模式，形成恶性循环，越来越多的咖啡因和处方药物被使用以保证白天的清醒状态，但却使夜间睡眠困难。上述提到的任务部署期间的额外压力会加重这个恶性循环。美军士兵在离开任务部署作战区域时失眠症并未得到解决。当士兵回到家后，失眠症会一直持续数个月之久。
治疗长期失眠症最有效的方法是非药物疗法，比如个体和群体的认知行为疗法等。美军士兵在治疗失眠症期间被要求完善睡眠日记，并进行睡眠卫生及兴奋剂控制措施的教育。尽管如此，美军士兵使用药物治疗失眠症的比例仍很高。所有美国食品与药品监督管理局批准使用的处方安眠药物在美军医疗部门内皆可通过处方获得。非处方药物优先；其次是非地西泮类；最后是地西泮类。2018年调查发现任务部队士兵几乎半数被处方给予唑吡坦或艾司佐匹克隆。睡眠药物很大程度上作用于抑制γ-氨基丁酸信号通路，导致短期及长期的注意力及反应时间的神经行为活动减少，而且是剂量依赖模式。士兵第二天有任务，头天夜间使用睡眠药物；或被午夜不可预期的任务叫醒；都会减少任务的有效性及构成安全问题。美国陆军指南建议士兵服用安眠药后至少8小时以上不得安排工作。
2.阻塞性睡眠呼吸暂停
阻塞性睡眠呼吸暂停在美军士兵中很常见。年龄、体重指数及运动是阻塞性睡眠呼吸暂停的三个关键预测风险因素。美军士兵与普通民众研究人群的差异性体现在：士兵患者年龄<35岁，普通民众患者>40岁；士兵患者体重指数<28，普通民众患者>30；士兵患者较普通民众患者运动更多。在任务士兵阻塞性睡眠呼吸暂停研究中最值得关注的是，疾病与失眠症相关，及与其它生理及心理健康相关，特别是女性更明显，尽管女性士兵较男性士兵少许多。在失眠症伴随阻塞性睡眠呼吸暂停研究中没有报道性别差异，但多功能睡眠记录仪显示女性患者与男性患者相比，睡眠开始时间延迟及快速动眼睡眠及非快速动眼睡眠时间不同。而且，女性患者同时患失眠症伴随阻塞性睡眠呼吸暂停与焦虑或抑郁在男性患者中未发现。研究者对100名女性睡眠评估，35%同时患有失眠症与阻塞性睡眠呼吸暂停（单独患失眠症37%、单独患阻塞性睡眠呼吸暂停15%），同时伴随有疼痛的是59%、焦虑的49%、抑郁的47%、创伤后精神紧张性(精神)障碍的22%。同时患失眠症伴随阻塞性睡眠呼吸暂停与同时伴有生理及心理疾患在性别上存在差异。
四、睡眠和行为
睡眠与清醒之间的转换期是睡眠惯性期，这一时期个体反应及警觉均下降。午夜睡眠几个小时后经历的睡眠惯性所导致的行为下降，与完全不睡眠所导致的反应行为下降相似。任务部署期间，美军士兵通常被迅速从睡眠中唤醒，同时立即执行需要高度警觉及作出威胁生命决定的任务。为了减轻睡眠惯性的影响，研究发现可以在唤醒后服用咖啡因以使行为表现下降减少到最低程度；持续使用低剂量的咖啡因，联合小憩，对于任务部署环境下长期睡眠不足可以稳定其行为表现并使睡眠惯性最小化。
储备睡眠进而提高日常行为表现能力也是一个研究领域。研究发现，延长每晚10小时的睡眠后限制每晚3小时的睡眠人群，与那些先是正常睡眠时间而后睡眠限制的人群比较，可以提高日常行为表现能力。有研究发现，高水平大学篮球运动员延长2小时睡眠后，他们的兴奋时间及投篮命中率显著提高；部分睡眠限制后，小憩显示可以降低运动员心率及提高短期记忆，同时提高他们的耐力[14]。还有研究发现，延长睡眠时间1.5小时后在反应时间、竞技表现及竞技精神上均有统计学意义上的提高，而且可以持续至睡眠延长终止后4天。这些研究结果提示，对于美军士兵来说，在一些需要减少睡眠的操作性任务之前，可以延长或储备睡眠，进而可以在任务中提高行为表现能力。
五、睡眠治疗疲劳策略和咖啡因
兴奋剂和镇静剂都能改变睡眠和清醒的生物节律。一项研究发现睡眠前3小时摄入咖啡因（200mg）使人体分泌褪黑激素的生物节律延期40分钟。不过，在盲人个体中，咖啡因除了提高白日警觉性，似乎并不能够产生内分泌生物节律的变化。咖啡因可改变人类生物钟驱动的褪黑激素的释放，为了更好的研究睡眠和清醒相关药物剂量策略，需要在这个领域进行更多的研究。
六、结论