睡眠剥夺对人视觉反应时间的影响

中国行为医学科学 1999年第1期第8卷 论著

作者：洪　军　刘　铃　贺　旭　康伟礼　邓爱文

单位：洪军　贺旭　康伟礼　邓爱文(510515　第一军医大学南方医院)；刘铃(第四军医大学心理科)

关键词：睡眠剥夺；反应时间

　　【摘要】　目的　探讨全部睡眠剥夺（快向眼动睡眠和慢向眼动睡眠）对正常人视觉反应时间的影响。方法　对20例自愿者，男性，年龄19～22岁，全部睡眠剥夺50小时，试验中每6小时对受试者寻找缺失数字、视觉搜索图形、视觉颜色、位置反应时间以及在实验中所出现的错误数测试一次。结果　发现剥夺睡眠40小时之后视动反应时间开始逐渐延长，反应出现错误增多。结论　随睡眠剥夺时间的延长正常人视觉反应时间延长。

　　Effect of total sleep deprivation on visual reaction time Hong Jun, Liu Ling, He Xu, et al．Nanfang Hospital,No．1 Military University.

　　【Abstract】　Objective　To discuss effect of total sleep deprivation(NREM-sleep and REM-sleep,TSD) on visual reaction time of normal persons.Methods Twenty paid volunteers, male, 19～22 age,were deprived total sleep over 50 hours. Every 6 hours during TSD they were tested in a look for missing number,visual search figure,visual color,position reaction time and mistakes number in test.Results After 40 hours in TSD,visual move reaction time begin to prolong gradually,and mistake increases in test.Conclusion With the TSD hour prolonging,visual reaction time of normal persons gradually prolong.

　　【Key words】 Sleep deprivation　Reaction time.

　　睡眠剥夺对人心理生理活动产生各种效应，大脑功能受影响最早、最明显。本研究探讨长时间睡眠剥夺对正常人视动反应的影响。

　　对象和方法

　　一、对象：选军校身体健康的青年大学生，男性20例，年龄19～22岁，全部受试者均需自愿参加。

　　二、方法

　　(一)受试者被剥夺全部睡眠（快向眼动睡眠和慢向眼动睡眠）50个小时（从第一天6∶00到第三天8∶00）, 在睡眠剥夺期间，提供良好的饮食，充足的水和水果及各种娱乐条件，并有陪伴分三组轮流倒班，采取一个对一个监督受试者始终保持清醒状态，直到实验完毕。

　　(二)采用第四军医大学心理系编制的心理功能测评电脑软件系统，其中有：①寻找缺失数字：电脑屏幕上每次出现一串由0～9随机排序组成的数字串，而且随机缺少其中的一个数字，请受试者迅速按下所缺少的哪个数字键，变化时间为10秒。②视觉搜索图形：屏幕呈现连续移动的图形串，图形由“○、□、☆”等随机组成，当出现“☆”时迅速按下任意键。图形移动时间为3秒。③视觉颜色和位置反应：屏幕上出现四个光圈，呈菱形排列，每次出现一对光圈，其中一红一绿。请受试者对红圈的位置做出反应，红圈在绿圈上，按上键；红圈在绿圈下，按下键；红圈在绿圈右侧，按右键；红圈在绿圈左侧按左健。反映正确时光圈消失。

　　(三)测试方法，20个人分四次每组5人，试验前每人有两次上计算机对试验内容进行练习。试验从早晨6∶00实验开始，第一次测试上午12∶00开始依次20∶00～2∶00～8∶00～14∶00～20∶00～20∶00～2∶00～8∶00间隔6小时每人依次做一次心理功能测试，记录每个试验中出现刺激到反应的时间(毫秒)，并记录错误次数，结果由计算机做统计学处理，以图表示。

　　 结果

　　一、每项测试共做8次，每次测试时间排列为12∶00～20∶00～2∶00～8∶00～14∶00～20∶00～2∶00～8∶00，反应时间(秒)见图1。

图1　寻找缺失数字反应时间（毫秒）

　　(一)寻找缺少数字。由图1可见睡眠剥夺前视觉在反复出现的一串数字中寻找缺失数字平均需要3300毫秒以上，剥夺睡眠第一天反应速度达到最少为3000 毫秒，剥夺睡眠32小时后（第二天下午2点）开始反应时间逐渐延长，50小时以后寻找缺失数字反应时间明显延长到3600毫秒，比剥夺前延长了12.5%。

　　（二）视觉搜索图形反应时间。由图2可见，睡眠剥夺前在屏幕所呈现的连续移动的图形串中，对出现“☆”迅速反应时间是500毫秒，到睡眠剥夺32小时和38小时反应时间稍有减少，40小时以后反应时间开始延长，50小时反应时间为590，比剥夺前延长了18% 。

图2　视觉搜索图形反应时间（毫秒）

　　（三)视觉颜色和位置反应。图3可见睡眠剥夺前对不同颜色变化的反应时间920毫秒，在图中可见第3、5、7、次反应时间相对延长也就是均在夜间2点反应时间长。睡眠剥夺44小时，夜2点反应时间最长为930毫秒，比睡眠剥夺前延长1.08% 。

图3　视觉颜色和位置反应时间（毫秒）

　　二、随着睡眠剥夺时间的延长视动反应错误出现率。图4中可见缺失注意和视觉搜索睡眠剥夺前错题率为2%以下，但在睡眠剥夺44小时后错误视觉率明显增加为4%以上。视觉运动的错题率一开始最高为8%但睡眠剥夺后错误率无明显变化。

图4　视觉反应测试错误率比较

　　注： 系列3— 缺失注意、系列4—视觉搜索、 系列5—视觉运动、

　　讨论

　　本文所做的视动反应时间实际是视觉反应的潜伏时间，受试者对电脑屏幕上出现的刺激通过简单的动作做出反应，潜伏时间反应人的心理过程^［1］。为了测试睡眠剥夺对正常人心理功能的影响，本文对20例身体健康的自愿者进行了睡眠剥夺前后视动反应时间连续测试，随着睡眠剥夺时间的延长缺失数字反应、视觉搜索图形反应和视觉颜色位置反应时间在剥夺睡眠后40个小时之前均表现逐渐缩短，这是由于同一方法反复测试，受试者对测试方法的学习和熟练使反应时间比初测缩短。但睡眠剥夺40小时后缺失数字反应和视觉搜索图形反应测试的反应时间明显延长，以上分别比剥夺前延长12.5%和18%。比一些文献报道剥夺睡眠24小时产生视动反应延长要迟发生^［2～5］。视觉颜色位置反应要求受试者同时对图形的颜色和位置反应，睡眠剥夺过程中（图3）可明显看到第3、5、7次（均为夜间2点）反应时间相对延长。剥夺睡眠40小时以后缺失数字、视觉搜索图形反应的错误明显增加^［5］ 睡眠剥夺44小时后错误视觉率由2%增加为4%以上；视觉颜色位置反应的错误率与剥夺前比无明显差异。结果证实正常青年人剥夺睡眠40小时以后视觉反应潜伏时间明显延长，出现错误明显增多。

　　*　为总后卫生部95攻关课题基金资助

　　 参考文献

　　[1] 俞文钊，反应时间．试验心理学．第一版.浙江教育出版社,1987：514～525．

　　[2] Casagrande-M，Violani-C，Curcio-G.Assessing vigilance through a brief pencil and paper and paper letter cancellation task (LCT): effects of one night of sleep deprivation and of the time of day. Ergonomics，1997 jun， 40(6)：613～30．

　　[3] Lorenzo-I, Ramos-J, Arce-C et al.Effect of total sleep deprivation on reaction time and waking EEG activity in man.Sleep,18(s) :346～354．

　　[4] Norton-R.The effects of acute sleep deprivation on selective attention. J Psychol,1970,61:157～61．

　　[5] Hornc-JA, Anderson -NR,Wilkinson -RT.Effects of sleep deprivation on singnal detection measures of vigilance :implications for sleep function.Sleep，1983，6:347～5．

(收稿日期：1998—07—03)