睡眠惰性（sleep inertia）是指从睡眠中醒来的短暂生理状态，其特征是低警觉性、迷惑、行为紊乱和认知能力、感觉能力下降的状态。睡眠惰性是一个十分复杂的现象，混杂着睡眠和清醒两种状态的特征。先前研究表明，睡眠惰性期间持续性注意、警觉、工作记忆、执行功能、决策等任务表现下降。

目前，关于睡眠惰性的神经生理学解释主要来自于单模态的证据。如在脑电研究中观察到低频（1-9Hz）能量的升高。在核磁研究中睡眠惰性期间任务正网络和默认网络之间反相关性的降低。而睡眠惰性期间，电生理活动和功能磁共振活动之间的关系是未知的。近日，心理学部雷旭教授领导的睡眠研究团队采用同步脑电-功能磁共振技术，揭示了睡眠惰性期间电生理活动和fMRI活动的动态交互作用。相关研究论文近日在脑成像领域顶尖期刊《Human Brain Mapping》正式发表。

图1. 睡前（红）和睡眠惰性（绿）阶段脑电频谱能量和功能磁共振网络的比较

该研究收集了43名大学生志愿者睡前和睡眠惰性的同步EEG-fMRI数据。通过对比睡前和睡眠惰性期间的数据，研究者发现，无论是脑电信号还是功能磁共振信号，某些睡眠期间的特征会入侵到清醒阶段。对于脑电信号，睡眠惰性期间 delta频段能量与睡前阶段相比有所增加。对于功能磁共振信号，默认网络、背侧注意网络和额顶控制网络的自发活动以及在睡眠惰性期间的功能连接均下降（图1）。更为重要的是，研究者发现在睡前阶段脑电警觉性与额顶网络的fMRI信号显著负相关。然而，这种相关性在睡眠惰性期间消失，该现象在个体水平（图2）和群体水平上均存在。研究者认为，额顶网络和脑电警觉性动态交互作用的受损是睡眠惰性这种特殊现象的重要特征。

图2. 脑电警觉性和静息态脑网络的血氧动力学信号之间的相关性

雷旭教授为论文通讯作者，第一作者为西南大学硕士生陈鑫源。本研究得到国家自然科学基金项目（31971028, 31971007）的资助。

论文信息：

Xinyuan Chen(陈鑫源), Ching-Fen Hsu(许静芬), Dan Xu(徐丹), Jing Yu(喻婧), Xu Lei(雷旭). Loss of Frontal Regulator of Vigilance during Sleep Inertia: A Simultaneous EEG-fMRI Study. Human Brain Mapping. Oct 2020 41:4288-4298.