《Journal of Thermal Biology》：Thermal and photic modulation of human sleep architecture and autonomic adaptation during an Antarctic summer expedition
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本研究针对南极极端环境下睡眠障碍问题，通过可穿戴设备监测10名考察队员的睡眠结构与生理指标，发现南极阶段慢波睡眠比例显著增加(20.2±4.3% vs 17.8±4.1%)，证实户外温度与湿度变化可预测深度睡眠占比(β=2.00, p<0.001)，为极端环境人体适应性研究提供重要实证。
在南极这片被永恒白昼与极寒统治的大陆，人类睡眠正经受着前所未有的挑战。当太阳持续徘徊在地平线上，当温度骤降至零下20摄氏度，考察队员的睡眠结构会发生怎样的重构？捷克技术大学的研究团队带着这个谜题，在2025年南极夏季考察中展开了一场前所未有的睡眠科学探险。
传统观点认为，极地环境会普遍破坏睡眠质量，导致所谓的"极地失眠症"。然而，这项发表在《Journal of Thermal Biology》的研究却揭示了令人惊讶的真相：在极端环境压力下，人体睡眠系统展现出了惊人的适应能力。研究人员通过智能手表等可穿戴设备，对10名考察队员进行了为期数月的持续监测，从考察前、南极考察期间到考察后三个阶段，全面追踪了他们的睡眠架构变化和自主神经功能指标。
研究团队采用多模态数据采集策略，整合了可穿戴设备生理监测、高精度环境传感器网络和线性混合效应模型统计方法。参与者佩戴个人智能手表（Garmin和Apple Watch型号）连续记录睡眠分期、心率和呼吸频率，同时自动气象站监测室外温湿度、全球辐射等参数，室内微气候数据通过Minikin TH传感器采集。数据分析采用R语言进行线性混合效应建模，考察阶段作为固定效应，个体作为随机截距，并控制日常步数等协变量。
3.1 睡眠与环境条件的描述性概览
数据分析显示，考察期间参与者总睡眠时间保持稳定（约6.7小时/晚），但睡眠结构发生显著重组。室外平均温度为-1.1°C，最高达12.3°C，最低至-9.4°C，相对湿度81%，与室内稳定环境（平均18.9°C）形成鲜明对比。
3.2 考察阶段对睡眠架构的影响
混合模型揭示，南极阶段慢波睡眠(SWS)比例显著增加至20.2%，较考察前(17.8%)和考察后(18.5%)均明显升高(p<0.001)，而浅睡比例相应减少(61.4% vs 63.8%，p=0.002)。REM睡眠在考察阶段呈下降趋势(18.4% vs 19.7%，p=0.048)，表明睡眠深度重新分配而非单纯延长。
3.3 热光因素对睡眠架构的预测作用
环境模型比较表明，室外条件比室内环境更能预测睡眠构成。户外温度每升高1个标准差，SWS比例增加2.00%(p<0.001)，而REM睡眠减少1.74%(p=0.002)。较低湿度同样预示更多深度睡眠(β=-1.04，p=0.046)，全球辐射则与SWS呈边际负相关(β=-1.18，p=0.063)。
3.4 自主神经反应与热生理适应
自主神经指标呈现明确的应激-恢复模式：静息心率在考察期间升高(58.6±2.3 bpm)，考察后显著下降至56.0±2.3 bpm(p<0.001)；平均心率同样在考察后降低(77.6±2.6 bpm vs 79.3±2.6 bpm)。呼吸频率则呈现相反趋势，考察后升至14.5±0.5次/分(p<0.001)，反映寒冷适应后的脱适应过程。
研究结论揭示，南极极端环境触发了一种补偿性睡眠重组机制，表现为慢波睡眠的优先增强。这种变化主要由热调节需求驱动，而非单纯的光周期干扰，户外温度成为睡眠架构的最强预测因子。自主神经指标证实了考察期间的生理应激和考察后的恢复现象，完整描绘了人体在极端环境下的适应性动态。
该研究的突破性在于首次在实地操作条件下证实了热环境与睡眠架构的功能性耦合，挑战了极地环境必然导致睡眠退化的传统认知。研究发现慢波睡眠的增强支持了在寒冷、高变异性环境中的生理恢复，为极端环境作业人员的健康管理提供了重要科学依据。通过可穿戴技术实现的连续监测范式，也为未来极端环境人体研究树立了新标准。
