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自科普中國（ID：Science_China）
缺覺會讓人感到反應遲鈍、迷迷糊糊，對此許多人都有親身體會。睡眠不足確實會影響人的動作控制。最近發表的一項新研究報告稱，
睡眠不足會影響步行，尤其是我們控制步幅或步態的能力；但是如果你能把缺的覺補回來，即使只是在週末多睡幾個小時，也有助於緩解缺覺對步行的影響。
該研究由美國麻省理工學院
（MIT）
和巴西聖保羅大學
（University of S？o Paulo）
合作完成，近日在《科學報告》
（Scientific Reports）
發表。實驗的被試都是學生，研究團隊發現，總體而言，
睡眠時間越短的學生在跑步機上跟隨節拍器指示行走的表現越差，
那些在考試前熬夜的學生的步態控制甚至出現了進一步下降。
有趣的是，對於那些在步行測試前沒有熬夜、但通常在週一到週五無法達到理想睡眠時間的學生來說，
週末補覺的人比沒補覺的人表現更好。
麻省理工學院機械工程系首席研究科學家、研究共同作者 Hermano Krebs 說：“從科學上講，步行等幾乎自動進行的活動是否會受到睡眠不足的影響還尚不清楚。我們還發現，補償睡眠可能是一個重要的策略。例如，對於那些長期睡眠不足的人，如輪班工作人員、臨床醫生和一些軍人，如果他們建立定期的睡眠補償，他們可能會更好地控制自己的步態。”
大腦如何影響步行姿態
有大量證據表明，睡眠時間會影響我們在解決數學問題、進行對話、閱讀等認知任務上的表現。一個較少探討的問題是，
睡眠是否會影響我們如何走路，或進行其他被認為認知資源消耗較少的活動。
步行行為曾經被視為一個完全自動的過程，幾乎不涉及有意識的認知控制。用跑步機進行的動物實驗支援了這一觀點，表明步行主要由反射性脊柱活動控制，而不涉及太多大腦的認知過程。
“這是四足動物的情況，但這個觀點是否適用於人類則更有爭議，”Krebs 說。包括 Krebs 在內的科學家們已經表明，步行行為比以前想象的要稍微複雜一些。
在過去十年中，Krebs 廣泛研究了步態控制和行走力學，以便為中風和其他運動受限疾病的患者開發策略和輔助機器人技術。在之前的實驗中，他證明健康人可以調整自己的步態，以匹配視覺刺激的細微變化，而沒有意識到自己正在這樣做。這些結果表明，
除了更自動化的過程之外，步行還涉及一些微妙的、有意識的影響。
2013 年，他與研究通訊作者、聖保羅大學 Arturo Forner-Cordero 建立了合作關係，開始共同探索更微妙的刺激（如聽覺線索）是否會影響步行。在初期實驗中，參與者被要求配合節拍器的節奏在跑步機上行走，研究人員操作節拍器，慢慢改變頻率。實驗發現，參與者們能夠無意識地將腳步與微妙變化的節拍相匹配。
“這些結果表明，行走只是一個自動過程的觀念無法提供完整的解釋，它還受到來自大腦的很多影響，”Krebs 說。
缺覺的學生步行表現更差
Forner-Cordero 和 Krebs 繼續研究步行和一般運動控制的機制，他們的實驗招募的參與者主要是學生。Cordero 特別注意到，
在學期快結束時，當學生面臨著多個考試和專案截止日期，他們會更加缺乏睡眠，並且在研究團隊的實驗中表現更差。
“因此，我們決定充分利用這種情況，”Forner-Cordero 說。在這項新研究中，他們邀請聖保羅大學的學生參加一項實驗，以瞭解睡眠剝奪對步態控制的影響。
實驗團隊向每個學生提供了一塊手錶，來跟蹤他們 14 天的活動。這些資訊讓研究人員瞭解學生每天睡覺和活躍的時間和時間。他們也沒有對學生們提供關於睡眠時間的指示，以便記錄他們的自然睡眠模式。平均而言，每個學生每天的睡眠時間大約是 6 個小時，但有些學生會在 14 天期間的兩個週末補覺。
在第 14 天的前一天晚上，他們選定一組學生為睡眠急性剝奪組
（Sleep Acute Deprivation，簡稱 SAD）
，這些參與者要在研究團隊的睡眠實驗室裡徹夜不眠。第 14 天早上，所有學生都到實驗室進行步行測試。
研究人員要求每個學生都以相同的速度在跑步機上行走，同時使用節拍器，要求他們跟上節拍。研究人員悄悄地緩慢提高或降低節拍器的速度，而不告訴學生他們正在操作。他們用相機拍攝學生的步行動作，與節拍器的節拍對比，並重點觀察腳後跟撞擊跑步機的那一刻。
Forner-Cordero 說：“他們必須使足跟撞擊與節拍同步。我們發現嚴重睡眠不足的人的誤差更大。他們節奏亂了套，錯過了嗶嗶聲，而且表現一般更糟。”
這本身可能並不完全令人驚訝。但是在將測試前沒有熬夜的學生進行對比時，研究人員發現了一個意想不到的差異：
表現稍好的是那些在週末補覺、稍微多睡一點的學生，即使他們在接近週末的時候參加測試也是如此。
“這很矛盾，”Forner-Cordero 說，“即使在大多數人的疲倦感峰值時期，這個補償組也能做得更好，這是我們沒想到的。”
“結果表明，步態控制不是一個自動過程，它會受到睡眠剝奪的影響，”Krebs 說，“他們還展示了一些減輕睡眠剝奪影響的策略。理想情況下，每個人每晚都應該睡八個小時。但如果我們做不到，那麼我們應該儘可能多地進行規律的補償。”
參考來源：
https：//www。eurekalert。org/news-releases/932609
論文資訊：
【標題】Sleep deprivation affects gait control
【作者】Guilherme S。 Umemura， Jo？o Pedro Pinho， Jacques Duysens， Hermano Igo Krebs & Arturo Forner-Cordero
【期刊】Scientific Reports
【日期】26 October 2021
【DOI】https：//doi。org/10。1038/s41598-021-00705-9
【連結】https：//www。nature。com/articles/s41598-021-00705-9
【摘要】Different levels of sleep restriction affect human performance in multiple aspects。 However， it is unclear how sleep deprivation affects gait control。 We applied a paced gait paradigm that included subliminal rhythm changes to analyze the effects of different sleep restriction levels （acute， chronic and control） on performance。 Acute sleep deprivation （one night） group exhibited impaired performance in the sensorimotor synchronization gait protocol， such as a decrease in the Period Error between the footfalls and the auditory stimulus as well as missing more frequently the auditory cues。 The group with chronic sleep restriction also underperformed when compared to the control group with a tendency to a late footfall with respect to the RAC sound。 Our results suggest that partial or total sleep deprivation leads to a decrease in the performance in the sensorimotor control of gait。 The superior performance of the chronic sleep group when compared to the acute group suggests that there is a compensatory mechanism that helps to improve motor performance。
編譯：戚譯引
