燥热难眠？气候变暖缩短了我们的睡眠时间 | Cell Press 青促会评述

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地球科学

Earth science

作为世界领先的全科学领域学术出版社，细胞出版社特与“中国科学院青年创新促进会”合作开设“青促会述评”专栏，以期增进学术互动，促进国际交流。

2022年第十七期（总第101期）专栏文章，由中国科学院动物研究所助理研究员、中国科学院青年创新促进会会员李国梁，就One Earth中的论文发表述评。

为了减少能量损耗，哺乳动物（包括人类）进化出了一系列的行为学和神经学机制用以控制睡眠和体温调节的周期性。无论白天还是夜晚，睡眠的启动往往跟核心体温的下降同步发生，睡意最浓时往往就是核心体温最低时。规律而有效的睡眠对人类的生理和心理健康至关重要。睡眠不足往往会诱导认知功能下降、免疫力低下、高血压和心血管疾病增加、抑郁和自杀率的增加等不良症状和后果。然而，随着经济发展，睡眠不足的人群比例却一直不断增加。与此同时，由于温室气体的排放和城市热岛效应的不断扩张，夜间环境温度也在不断增加。阐明温度增加在睡眠问题中的效应，对理解气候变暖效应和在制定未来应对的政策上意义重大。以往的研究往往局限在实验室内短期的睡眠控制实验或不精确的自我报告调查，对于真实世界中户外温度是如何影响人类睡眠的却鲜有报道。

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全球范围内，随着智能手机和智能手环的普及，个体睡眠数据也不断积累。该类型睡眠数据有两大优势：第一，数据具有实时的时间空间信息，与气候数据配对性更准确；第二，睡眠指标是利用加速度传感器来感应记录，客观性和标准性强，不受主观影响。哥本哈根大学社会数据科学中心的Kelton Minor博士为主的研究团队，利用2015-2017年间共计741万个来自智能手环上睡眠数据的记录，调查了环境温度对睡眠质量的影响。通过构建多元面板数据混合模型，排除个体特征、季节性和时空特征等干扰因素后，研究人员发现，夜间的环境温度增加可显著降低睡眠的时长，尤其在非常热的夜晚（大于30摄氏度），睡眠时长可缩短14分钟。夜间最低温度若大于25摄氏度则会大大提升睡眠不足（<7小时）的概率。不同年龄段的人群对温度增加的睡眠响应不同，老年人比中年和青年群体更为敏感。不同性别的人群对温度增加的睡眠响应也不同，鉴于同等条件下女性夜间核心体温降低的比男性早，使得女性更早更多地暴露在高温变化下，睡眠的负面影响更显著。不同的经济收入水平也会影响睡眠响应，低收入地区的人群，温度对睡眠的负面效应幅度是中收入地区和高收入地区的2.8倍和3.6倍。居住在温热地区的人群，随着温度的增加，睡眠短缺幅度更大。另外，研究人员并未发现人群睡眠适应高温的证据。本研究利用高精确睡眠数据，首次探究了全球范围内在自然条件下人类睡眠对温度增加的真实响应。鉴于增温的负面效应在地理分布上的不均一性，这对于未来制定遏止全球变暖政策及碳排放量化等方面提供新的参考见解。该研究结果于5月20号发表于Cell Press旗下One Earth杂志上。

▲图1 温度增加可缩短人类睡眠时长

（A）夜间最低温度的增加与平均睡眠时长改变的关系；（B, C, E）睡眠的缩短由两部分原因导致：入睡慢和醒来早。当夜间最低温度大于15摄氏度时，醒来的时间便会提前；当夜间最低温度小于-10摄氏度时，醒来的时间便会推迟。（D）模型模拟随着温度的增加，三种睡眠不足情况（<7小时、<6小时和小于5小时）的发生概率变化。

▲图2 针对温度变化，人口特征、季节和地区间的不同睡眠响应

（A）年龄间差异。每增加1摄氏度，老年群体间的睡眠缩短的幅度是中年和青年的2倍。（B）在温度影响睡眠上，女性群体比男性群体更敏感。（C）低收入地区的群体对温度增加导致的睡眠缩短上更敏感。（D）季节上，夏季时的睡眠更容易受到温度增加的影响，其次是秋季、春季和冬季。（E）温度增加对暖热地区的睡眠影响显著大于寒冷地区。

论文摘要

在全球范围内，环境温度呈现出不断上升的趋势，尤其是在夜间该现象更为突显。与此同时，全球夜间睡眠不足的现象也逐渐在多个人群中流行起来。但令人困惑的是两者的相关是否存在因果联系。本研究中，我们利用可监控睡眠情况的腕带，从全球68个国家搜集了超过七百万条的睡眠记录和当地的日间气象数据。利用数学模型控制个人因素、季节因素和时间波动因素的干扰，发现温度的增加可以导致入睡难和睡眠轻等情况，进而缩短了睡眠时间。这种不利的效应对于低收入国家、老人及女性群体更为凸显。另外我们发现，即便在气候炎热的地区，随着温度幅度的增加，当地人的睡眠时间侵蚀的也更加严重，这暗示着高温带来的睡眠影响在短时间内是很难适应的。截至2099年，我们预测环境温度的增加可降低每人每年50-58小时的睡眠时间，而且与未来温室气体等比排放量相比，睡眠减少的不利效应明显存在地理间不平等。

Ambient temperatures are rising worldwide, with the greatest increases recorded at night. Concurrently, the prevalence of insufficient sleep is rising in many populations. Yet it remains unclear whether warmer-than-average temperatures causally impact objective measures of sleep globally. Here, we link billions of repeated sleep measurements from sleep-tracking wristbands comprising over 7 million sleep records (n = 47,628) across 68 countries to local daily meteorological data. Controlling for individual, seasonal, and time- varying confounds, increased temperature shortens sleep primarily through delayed onset, increasing the probability of insufficient sleep. The temperature effect on sleep loss is substantially larger for residents from lower-income countries and older adults, and females are affected more than males. Those in hotter regions experience comparably more sleep loss per degree of warming, suggesting limited adaptation. By 2099, suboptimal temperatures may erode 50–58 h of sleep per person-year, with climate change producing geographic inequalities that scale with future emissions.

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评述人简介

李国梁

中国科学院动物研究所助理研究员

中国科学院青年创新促进会会员

[e-mail]

李国梁，博士，中国科学院动物研究所种群调控机制课题组助理研究员。中国农药发展与应用协会杀鼠剂与鼠害防治专业委员会、第八届中国植物保护学会青年工作委员会和Earth Hologenome Initiative国际研究计划的科学委员会委员。中国科学院青年创新促进会2022届会员。主要从事动物生态学研究，以布氏田鼠为主要研究对象，利用野外调查和因子控制实验探讨气候变化和人类活动对布氏田鼠种群的影响及相关肠道微生物的调节机制。目前在PNAS、ISME Journal、mSystems、Journal of Animal Ecology、Oecologia和Current Biology等生态学和动物学国际知名期刊上发表学术论文19篇。现担任Integrative Zoology杂志客座编辑，同时担任Microbiome, Integrative Zoology, Frontiers in Microbiology, Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, Frontiers in Nutrition, Frontiers in Veterinary Science, Behavioral Ecology and Sociobiology等SCI期刊审稿人。

Guoliang Li (assistant professor) is from Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences. Currrently, he is a member of many scientific committees including Scientific Committee for Earth Hologenome Initiative, the 8th Youth Work Committee, China Society of Plant Protection and Committee of Rodenticide and Rodent Control, China Association of Pesticide Development and Application. His study focuses on the effects of climate change and human disturbance on the population dynamics of small rodent. He is also interested in the role of gut microbiota in the process of population regulation. Relevant studies were published on PNAS, The ISME Journal, mSystems, Journal of Animal Ecology, Oecologia and Current Biology. He acted as an independent reviewer for many journals such as Microbiome, Integrative Zoology, Frontiers in Microbiology, Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, Frontiers in Nutrition, Frontiers in Veterinary Science, Behavioral Ecology and Sociobiology.

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相关论文信息

原文刊载于CellPress细胞出版社

旗下期刊One Earth上，

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中国科学院青年创新促进会（Youth Innovation Promotion Association，Chinese Academy of Sciences）于2011年6月成立，是中科院对青年科技人才进行综合培养的创新举措，旨在通过有效组织和支持，团结、凝聚全院的青年科技工作者，拓宽学术视野，促进相互交流和学科交叉，提升科研活动组织能力，培养造就新一代学术技术带头人。

Youth Innovation Promotion Association (YIPA) was founded in 2011 by the Chinese Academy of Science (CAS). It aims to provide support for excellent young scientists by promoting their academic vision and interdisciplinary research. YIPA has currently more than 4000 members from 109 institutions and across multiple disciplines, including Life Sciences, Earth Science, Chemistry& Material, Mathematics & Physics, and Engineering. They are organized in 6 discipline branches and 13 local branches.

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