该研究表明，7小时是中年及以上人群的理想睡眠时间，睡眠过多或过少与较差的认知能力和心理健康有关。
(资料图片仅供参考)
图一：课题整体研究思路
基于UK Biobank数据库，研究团队对近50万被试（38-73岁）的睡眠时长与认知、精神健康等广泛行为表征进行非线性建模分析，研究发现睡眠时长与中老年人的认知能力、精神健康呈显著的非线性关联，且存在着一致的7小时最优睡眠时长。进一步纵向随访数据分析表明睡眠时长相对稳定的被试表现出更好的认知能力和精神健康。该发现提示我们每天7小时睡眠以及保持规律的睡眠能够促进中老年群体的身心健康。
图二：睡眠与精神健康之间的非线性关联
借助大数据统计建模方法，研究团队进一步利用神经影像多模态数据对上述非线性关系背后的神经机制展开研究。研究发现，睡眠时长与眶额叶皮层、海马、颞叶皮层以及中央前回等情感、记忆环路的核心脑区的脑结构特征（如脑结构体积，皮层面积等）也呈显著非线性关联，并与行为学的发现一致以7小时为转折点。进一步中介分析表明，这些脑结构介导了睡眠时长与认知、精神健康的关系，表明这些脑区的功能可能是上述睡眠时长与行为学表征非线性关系的神经基础。
图三：睡眠与脑体积之间的非线性关联
最后，研究团队进一步整合遗传、影像、睡眠、认知、精神健康跨尺度的数据，利用贝叶斯模型系统地刻画这五个维度数据之间的相互作用关系，建立睡眠问题从微观遗传基因到介观神经影像再到宏观行为表型的统一模型。为我们理解老化过程睡眠与认知、精神健康复杂作用关系提供了全面的视角与统一的理论。
图四：影像、睡眠、认知、精神健康之间的作用关系模型
该工作是冯建峰/程炜研究团队继儿童、成人睡眠研究之后在该领域针对中老年睡眠问题的又一新突破。早在2018年团队就发现成人睡眠与抑郁共病的脑连接基础【1】，随后在儿童睡眠研究中发现儿童睡眠紊乱及多动症之间的共病关系及关键共病脑区【2】，发现儿童睡眠时长与多维度行为表征的作用关系及背后的神经影像机制【3】等，系列工作发表在精神疾病顶级期刊 JAMA Psychiatry、Biological Psychiatry 及 Molecular Psychiatry 上。
该研究通讯作者、复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长冯建峰教授表示，本研究首次聚焦老年人的睡眠问题，系统地阐释了睡眠时长与老年人精神健康关系及其遗传与神经机制，完善了全生命周期人群睡眠问题研究的重要一环。下一步，我们还将围绕睡眠这一人类重大健康问题，整合多中心，全维度的遗传影像数据，对各生命周期人群的睡眠问题进行系统地研究，构建全生命周期的睡眠谱，为各阶段人群睡眠问题提供科学依据与实践指导。
复旦类脑研究院冯建峰教授及程炜青年研究员为该文的通讯作者，复旦类脑研究院博士生李玉珠以及复旦类脑研究院特聘教授Barbara J. Sahakian为共同一作。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s43587-022-00210-2
参考文献：
1.Cheng, W., Rolls, E. T., Ruan, H. T. & Feng, J. F. Functional Connectivities in the Brain That Mediate the Association Between Depressive Problems and Sleep Quality.Jama Psychiat75, 1052-1061 (2018).
2.Shen, C. et al. What Is the Link Between Attention-Deficit/ Hyperactivity Disorder and Sleep Disturbance? A Multimodal Examination of Longitudinal Relationships and Brain Structure Using Large-Scale Population-Based Cohorts.Biol Psychiat88, 459-469 (2020).
3.Cheng, W. et al. Sleep duration, brain structure, and psychiatric and cognitive problems in children.Mol Psychiatr(2020).
