浅谈温度对睡眠质量的影响--大脑温度篇

来源：中国睡眠研究会

大脑温度在生理、病理条件下都有波动，但主要取决于大脑代谢、脑血流量和容积、传入的角质体血液温度的综合效应[1]。人在健康状态下，大脑温度与核心体温总体是一致的，变化一般不超过1℃。

1965年，Kawamura和Sawyer在兔子身上证明非快速眼动（non-rapid eye movement，NREM）睡眠与大脑温度降低有关，而快速眼动（rapid eye movement, REM）睡眠、清醒（Wake）则与大脑温度升高有关[2]。观察结果已扩展到几种哺乳动物物种（大鼠：[3]；猫、羊和兔子:[4]；鼹鼠：[5]；Djungarian仓鼠：[6]，见图1）。对Djungarian仓鼠和大鼠、猫或人类的脑电图分析表明，当大脑温度下降时，脑电图的振幅和频率也降低了[7,8]。大脑温度与脑电图频率之间约为2.5的关系：意味着当大脑温度降低10℃时，脑电图中的显著频率变慢了2.5倍。

（图1）

一只仓鼠的心率、大脑顶叶皮质测得的大脑温度、颈部肌肉活动、脑电图慢波活动（0.75-4.0Hz之间的平均EEG功率密度）和警戒状态（W=清醒，N=NREM，R=REM）

实验数据表明，温暖皮肤或大脑可以增加睡眠倾向、睡眠巩固和睡眠持续时间[9]。在一个实验中，环境温度增高到30℃，由黑暗起，持续24小时，大脑皮层的温度显著增高0.3℃，但下丘脑温度没有变化[10]。这种治疗没有改变不同警戒状态的数量，但确实增加黑暗期NREM中慢波活动（Slow-wave activity, SWA）。一个类似的24小时实验，环境温度增高到32℃，大脑皮层的温度增高约1℃，导致NREM、SWA在黑暗期增加[11]。将下丘脑的视前区（preoptic anterior hypothalamus, POAH）加热1H（比基线高1.0℃），局部增高下丘脑脑温度，结合睡醒脑电图记录，导致NREM、SWA增加[12]。在1小时内冷却（低于基线2.0℃）不会引起睡眠或睡眠脑电图的变化。

到此，我们知道大脑温度与睡眠、脑电图紧密相关的，通过调节大脑温度可以改变睡眠结构。如何调节大脑温度，才能更好地改善睡眠质量呢？

大脑类似一台复杂的机器，越是高速运转，温度越高。睡觉前，不建议高负荷的用脑，可做一些轻松、舒缓的肢体运动，如冥想、瑜伽；或借助一些催眠物质，如香薰、轻音乐、温柔的灯光等。此外，已有一些关于调节大脑温度的仪器的研究，如下：

文献[13]提出一种新的靶向脑降温装置，通过控制流经成年绵羊颈部的血液温度控制大脑温度。研究证明使用便携式项圈的非侵入性方法诱导大脑低温的可行性。

文献[14]阐述一款治疗失眠障碍的新型额温调节器的随机临床试验。试验是一项前瞻性的随机对照试验，观察106名诊断为失眠障碍的成年人在两晚前额部热疗（Frontal Cerebral Thermal Therapy）前后的睡眠潜伏期、睡眠效率、不良事件的变化情况。结果显示：额叶部热疗在睡眠潜伏期的其他收敛性方面比对照组有改善。

文献[15]评论描述了Sheroziya和Timofeev于2015年在《神经科学杂志》上发表的文章的重要发现。报告说，冷却会破坏丘脑皮层的慢振荡，诱导激活的皮层状态，而温和的加热（Mild Heating）则会产生相反的效果，可以用来同步大脑网络、增加慢波的节律性。最后文献指出：这些发现的意义可能是深远的，可用于研究大脑状态转移的机制和从癫痫到睡眠障碍的各种疾病的治疗。

[1] Hayward JN, Baker MA. A comparative study of the role of the cerebral blood in the regulation of brain temperature in five mammals [J].Brain Research,1969,16(2):417-440.

[2] Kawamura, H. & C. H. Sawyer: Elevation in brain temperature during paradoxical sleep. Science, 150, 912-913 (1965) 

[3] Franken, P., I. Tobler & A. A. Borbely: Cortical temperature and EEG slow-wave activity in the rat: analysis of vigilance state related changes. Pflugers Arch, 420, 500-507 (1992) 

[4] Hayward, J. N. & M. A. Baker: A comparative study of the role of the cerebral arterial blood in the regulation of brain temperature in five mammals. Brain Res, 16, 417-440 (1969) 

[5] Tobler, I. & T. Deboer: Sleep in the blind Mole rat, Spalax Ehrenbergi. Sleep, 25, 12A-13A (2002) 

[6] Deboer, T., P. Franken & I. Tobler: Sleep and cortical temperature in the Djungarian hamster under baseline conditions and after sleep deprivation. J Comp Physiol (A), 174, 145-155 (1994) 

[7] Deboer, T. & I. Tobler: Temperature dependence of EEG frequencies during natural hypothermia. Brain Res, 670, 153-156 (1995) 

[8] Schmitt, B., O. G. Jenni, U. Bauersfeld, R. Schupbach & E. R. Schmid: Spindle activity in children during cardiac surgery and hypothermic cardiopulmonary bypass. J Clin Neurophysiol, 19, 547-552 (2002) 

[9] Kurt Krauchi, Tom Deboer. The interrelationship between sleep regulation and thermoregulation.Frontiers in Bioscience 15, 604-625, January 1, 2010.

[10] Gao, B. O., P. Franken, I. Tobler & A. A. Borbely: Effect of elevated ambient temperature on sleep, EEG spectra, and brain temperature in the rat. Am J Physiol, 268, R1365-R1373 (1995) 

[11] Obal, F., Jr., P. Alfoldi & G. Rubicsek: Promotion of sleep by heat in young rats. Pflugers Arch, 430, 729-738 (1995) 

[12] McGinty, D., R. Szymusiak & D. Thomson: Preoptic/anterior hypothalamic warming increases EEG delta frequency activity within non-rapid eye movement sleep. Brain Res, 667, 273-277 (1994) 

[13] E. Giuliani, S. Magnoni,M. Fei,et al.A Novel Cooling Device for Targeted Brain Temperature Control and Therapeutic Hypothermia: Feasibility Study in an Animal Model.Neurocrit Care (2016) 25:464–472.

[14] Thomas Roth, David Mayleben, Neil Feldman, et al.A novel forehead temperature-regulating device for insomnia: a randomized clinical trial.SLEEPJ, 2018, 1–11.

[15] Miriam Schwalm, Curtis Easton.Cortical Temperature Change:A Tool for Modulating Brain States?.DOI:http://dx.doi.org/10.1523/ENEURO.0096-16.2016.

速眠CBTI由香港及内地知名睡眠医学专家根据多年临床经验及研究成果研发而成，该课程除了提供专业的认知行为治疗视频内容、个性化的诊疗方案外，还可以记录睡眠数据，查看专属睡眠报告，使用多种睡眠改善工具，线上、线下持续远程管理，帮助患者提高睡眠质量，改善失眠。

编辑：彭志平；审核：左和鸣