【天坛医院】失眠的环境因素分析及基本对策
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1.失眠的现状
失眠是人类最古老也是最为普遍的疾患之一。随着人类居住地的不断迁移和扩散，超大城市的涌现，失眠的发生率有增无减。失眠除了生理和神经因素以外，还存在诸多环境因素。部分环境因素源于睡眠空间，如温度、湿度、光、声、异味和气压，部分则来源于社会，如心理（包括冗思）或精神压力。环境因素和非环境因素之间还存在着潜移默化的关联。
2.睡眠空间和睡眠环境
人生的三分之一时间是在寝室中度过的。作为狭义概念的睡眠空间（图1）包括中部空间（寝室内空间），外部空间（包围寝室的室外空间）和内部空间（寝具内空间）。作为广义概念的睡眠环境，包括睡眠空间和社会。睡眠空间是可视的具体对象，睡眠环境是非可视的抽象感念。
3.失眠的环境因素
引起或促发失眠的因素可列举九个，社会心理，环境，生理，精神疾病，药物与食物，睡眠节律变化，神经系统疾病和躯体疾病，生活行为和性格特征，其中环境因素排在第二位。环境因素一部分来源于睡眠空间，如中部空间的温度、湿度、光、声、异味、空气质量、寝具和气压；内部空间的体热、发汗和摩擦；外部空间的噪音、恶臭、振动和气候。另一部分因素来源于社会，如心理（包括冗思）、药物与食物、生活行为（包括吸烟或饮酒）和精神压力。
人体和生活习惯因素虽然不属于环境因素，但是作为影响睡眠的重要因素也列入了表1。部分非环境因素和环境因素之间有着潜移默化的关联，如寝具选择可能与生活习惯有关。本文限定环境因素的全面分析，并提供基于≪睡眠工学≫理论的基本对策，谨供参考。
表1 失眠的主要环境，人体和生活习惯因素以及基本对策
4.消除失眠环境因素的基本对策
《睡眠工学》立足于环境与人体的相互关系，全面研究环境-人体复杂体系和人工制造物对睡眠-觉醒转换机制的作用并探明其分子作用机制。通过环境调控和人工制造物研发促进人体由觉醒转换睡眠，或由睡眠转换觉醒，维持正常的人体昼夜节律。
图2 《睡眠工学》与经典《睡眠医药学》的不同
4.1温湿度的调控
睡眠空间的温湿度调控
睡眠内部空间的温湿度调控依赖于寝具。工业革命以后寝具材料和制造技术不断更新，性能也在逐步提高，随之各种有关寝具的医学和相关学科的研究也在不断深入。水的比热容［4.2×10^3J/(kg·℃)］是空气的四倍。寝具水分的温热特性与人体在睡眠时的散发热和睡眠生理状态关系密切。被褥吸收皮肤蒸发的水分，渗透到被褥中的水分有一部分释放到寝室空间。被褥与寝室空间的热传递呈现周期性。测量被褥中人体各部位的深部和体表体温、出汗量以及寝具内外温度等，然后进行复杂的数据处理，可以找出寝室空间的温湿度与被褥吸湿和放湿的平衡条件。被褥烘干器可除湿杀菌，对改善睡眠有显著效果。
体温调控
人是恒温动物，但人体部分器官并不恒温。人体体温可分体表体温和深度体温。大脑和内脏器官的深部体温为37℃，构成了体内的各种生物化学反应的最佳温度条件。人体皮肤并不恒温，表皮温度会随环境温度变化而上下波动。深度体温的升降与NREM睡眠关系密切。体表温度升高，深度体温反馈式下降，体表体温和深度体温的温差呈现最大值，人体进入NREM睡眠。睡前泡澡和泡脚可加速体表温度上升，入睡后深度体温大幅下降，诱导人体自然进入NREM睡眠。
4.2光调控和光疗法
光的特性包括照度、色温、亮度、明暗对比、光源高度、光的数量和光的传播等因素。月光的照度为0.5lux（照度单位：lux，勒克斯），一般房屋和客厅150-300lux，办公室500-1000lux，晴天时办公室的窗台5000-10000lux。色温用绝对温度数值表示。暖色荧光灯的色温为5000-6700K，呈微红光，光线柔和，适于睡前的寝室照明。冷色荧光灯的色温为3000K，对生物节律等人体机能有较强作用。两种照明可改善室内空间的光线和照明环境，促进视觉调控促进觉醒-睡眠的两个不同生理状态的转换。此外，光疗法可纠正失眠患者的睡眠-觉醒周期，恢复生物钟的功能，使之与昼夜节律同步。日间在阳光下散步或接受日光浴，可促进夜里松果腺释放褪黑素，改善睡眠质量。
4.3声的调控
静音技术
首先确定噪音的个体暴露量和影响睡眠临床指标的定量关系。杂音的种类，强度，间断性等个人的耐受程度不同，不容易设定标准线。相对幼儿，老年人易受噪音的干扰。世界卫生组织专家委员会建议夜间寝室外环境的噪音水平在45dBA以下，寝室内在35dBA以下。Wilkinson和Cambell验证了双层玻璃对改善失眠的临床效果。在双层玻璃寝室内就寝一周的居民的脑电图结果显示NREM睡眠延长。
声型转换
声音按照人体的神经生理作用的原理可分为兴奋性声音和镇静性声音（表2）。在兴奋性声音里，有令人烦躁和不安的工业噪音和交通噪音，也有令人激动振奋的鼓声，礼炮和军乐曲。但是兴奋性声音的心理取向有个体差异，部分人会认为如摇滚乐是正向兴奋性声音，相反有人认为是一种噪音。镇静性声音可放松紧张情绪，具有静心调节作用，为睡前提供听觉上的准备。
表2 兴奋性声音和镇静型声音
4.4气味调控
日常人们接触到的气味多种多样，按照人体的神经生理作用的原理可分为兴奋性气味和镇静性气味（表3）。在兴奋性气味里，有令人心情愉快的花香，也有令人厌恶的恶臭。镇静性气味如薰衣草或雪松醇可放松紧张情绪，具有安神镇静作用，为睡前提供嗅觉上的准备。
表3 兴奋性气味和镇静性气味
除臭技术
快速除臭方法有物理、机械、化学、微生物、光催化和金属催化等方式。长期除臭方法是在新建寝室时精选高吸附力天然物质制成混合建材用于地板、墙壁和天花板。改造或修缮已有寝室时，可将高吸附力天然物质制成泥浆涂覆墙面，但效果较差。新一代空气洁净器采用了大气压微等离子体应用技术。重新排列高压放电的金属针，将每秒产生的羟自由基数量增加到4兆8000亿，为现有空气洁净器的十倍。羟自由基在空气中的存在时间也延长至600秒，可充分与异味分子或细菌中的氢原子接触并合成水分子，分解异味分子和细菌的结构，为人体提供洁净的睡眠空间。羟自由基和金属离子对人体的安全性需进一步研究。
芳香疗法
人体嗅觉上皮约有500万个嗅觉神经细胞，每个细胞向粘液层伸出约10个绒毛。绒毛表面膜的嗅觉受体蛋白与气味分子结合并将神经兴奋转换成电信号。梨状皮层的嗅球将电信号传递嗅皮质和嗅觉中枢，并由大脑皮层内的额叶判别气味。一级嗅觉中枢嗅球紧邻睡眠中枢，因而天然植物的挥发性分子会对人体睡眠产生一定影响。小鼠实验结果表明松节油（empenthrin）影响戊巴比妥的作用时间，雪松醇（cedrol）会产生镇静作用。ADHD儿童通过芳香疗法和按摩可以获得α脑电波的优势，改善心理评估、血清 BDNF 水平和唾液皮质醇等神经生理学指标，减轻了焦虑和睡眠不良状态。
4.5寝具改良
压力传感器通过测量睡眠时的人体分压，发现柔软羊毛垫使得人体压力集中臀部，加硬垫则使压力分布均匀，易于完成身体翻转动作。通过X-ray图像分析颈椎，胸椎，腰椎，胯骨和盆骨等骨骼分压的分布，将物理分压理论融合骨骼学和血流学，研发更适于人体生理需要的床垫。针对胃反流患者，褥疮病人或自我翻转困难的特殊人群，需要个体化的寝具设计。寝具改良和人体睡姿的研究分不开。研究睡姿对各个睡眠期的影响，夜间人体激素分泌的变化，以及HPT-HPA-HPGA反馈轴的生理改变，可能会探明睡姿和失眠的内在关系。
触觉机制研究不如视觉、听觉、嗅觉和味觉深入。David Julius发现可被热、辣椒素或多肽毒素激活引发痛感和感知温度变化的离子通道TRPV1。这个四聚体离子通道被认为具有临床意义的潜在镇痛靶点。Ardem Patapoutian确认皮肤内Merkel细胞和触觉终端的PIEZOs离子通道和基因表达，并证明Piezo2是主要的触觉受体。利用温感机制和触觉机制的分子学研究成果，可以开发更符合人体睡眠生理需要的寝具。
4.6冗思降解
睡前自我心理暗示催眠法将心理语言分成两大类，即“催眠型心理语言”和“失眠型心理语言”。“催眠型心理语言”内容极其简单，表面看似非常枯燥，其核心部分潜藏着强烈的自我心理暗示的意识，将一切思维活动降到零水平，包括简单的计数等。正念干预可以有效地改善冗思的身心不适。针对睡前冗思的不良习惯，较之正念干预，“零念”的自我心理训练可以更有效地抑制大脑的兴奋，将冗思降解为零。
4.7最佳寝室设计
随着人工智能，可视化技术和6G通讯技术的发展，睡眠测量会更精准地测定睡眠空间的真实数据，通过收集和分析大数据更全面地确定引起或促发失眠的环境因素。睡眠科技和现代建筑学融合以后，基于以人为中心的理念的居室设计将更加普及（图4）。睡眠空间的温度、湿度、光、声、味、空气质量、气压、振动均可控制在更为理想的状态，并根据睡眠医学和《睡眠工学》的理论进行寝室的日常管理。
图4 人工智能设计最佳寝室并进行医学管理
《睡眠工学》研究的展望
纵观睡眠医学的研究历程，从1903年巴比妥类药物的合成，到1953年快动眼睡眠的发现，从2004年睡眠结构理论的提出，到昼夜节律和温感触觉的分子机制研究分别获得2017年度和2021年度诺贝尔生理学或医学奖，人类正在逐步地揭开睡眠机理的奥秘。同时工业革命以后，人工制造物大量涌现，寝具和寝室也在不断地改进。
总结
睡眠空间以长（X轴）宽（Z轴）高（Y轴）构成了三维空间。睡眠空间加时间轴构成了失眠基本对策的四维考量。人的一生，从跟随父母生活的童年到开始集体宿舍生活的大学生，从毕业后加入上班族到婚后初为核心家庭的父母，从中年的成熟更年期到老年的离退休养老生活，其睡眠空间和睡眠环境也在不断变化。探明失眠的环境因素和制定有效对策是项复杂的四维体系工程。期待本文为失眠环境因素的医学研究和技术创新起到抛砖引玉的作用。
参考文献略
来源：天坛医院神经精神医学与心理科
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