关于温度和性别对睡眠影响的多种证据：睡眠生理、睡眠质量以及第二天的表现

《Building and Environment》：Multimodal evidence of temperature and sex effects on sleep: sleep physiology, sleep quality, and next-day performance

该研究通过控制五种卧室温度（22-30°C）评估35名男女参与者的生理、睡眠及认知反应，发现温度显著影响皮肤温度、睡眠质量、日间认知及情绪，性别差异主要体现在皮肤温度调节和自主神经活动，为优化卧室环境设计提供依据。

　　

白照翰|韩云松|董琦|徐双玉|孙瑞|贾永恒|孙成

哈尔滨工业大学建筑与设计学院，哈尔滨，150001，中国

摘要

睡眠受到卧室热环境的显著影响，较温暖的卧室环境可能会影响夜间生理状态、睡眠质量以及第二天的功能表现。先前的研究已经证实，环境温度会影响皮肤温度、睡眠的结构和连续性，以及睡眠期间的主观热感受。本研究通过设置五种恒定的环境温度（22–30°C），量化了温度和性别对体温调节、自主活动、睡眠、情绪和认知等多方面的影响。结果显示，环境温度在各个领域中都起着主导作用。远端、近端和平均皮肤温度以及远端-近端温差随温度变化而显著变化；性别效应则更具选择性，主要表现在外周方面，性别与温度的交互作用有限。随着温度升高，主观睡眠质量下降，活动记录显示睡眠连续性和效率降低，并且性别在睡眠稳定性上存在显著差异。皮肤电活动随着温度升高而增加，并表现出明显的性别差异，而心率变异性指数虽然也随温度变化，但性别差异相对较小。主观热感受随温度变化而单调变化，热感和舒适度存在阶段性调节。第二天的认知能力在22–24°C时达到最佳，随后随温度升高而下降，同时积极情绪减少，消极情绪增加。为了提高不同结果之间的可解释性，研究人员综合了效应大小，以比较各领域的相对敏感性，并通过跨领域相关性分析来量化主观评估与客观生理和睡眠指标之间的关联。总体而言，这些发现为支持睡眠的卧室环境设计提供了基于温度和性别的证据。

引言

睡眠受到卧室热环境的强烈影响[1]。实验研究和观察性综述一致表明，较高的环境温度往往会减少睡眠的数量和质量，而在气候变暖的情况下，夜间温度升高越来越被认为是导致睡眠中断的一个相关因素[[2], [3], [4]]。因此，卧室温度不仅仅是背景条件，而是一个可以影响夜间恢复的设计和操作变量[5,6]。

这种相关性基于睡眠与体温调节之间的密切联系。Kr?uchi等人[7,8]发现，远端-近端皮肤温度梯度（DPG）作为外周热量损失的指标，比核心温度、心率、褪黑素分泌或主观困倦感更能预测入睡潜伏期。Raymann等人[9]进一步证明，在正常夜间范围内，轻微的皮肤升温可以缩短入睡潜伏期。Van Someren[10]在回顾这些研究时指出，皮肤温度的变化（而非核心温度本身）在塑造睡眠倾向中起着直接作用。同时，Okamoto-Mizuno和Mizuno[11]总结了睡眠期间的热条件如何改变清醒状态、REM睡眠和慢波睡眠，而Harding等人[12]强调了皮肤温度、身体冷却和NREM睡眠调节之间的广泛生理关联。综合这些研究，可以认为睡眠期间的热条件不仅会影响热感和舒适度，还会影响皮肤温度分布、自主神经激活、睡眠稳定性以及延续到第二天的恢复过程[13,14]。

与此机制一致，以往关于睡眠热环境的研究已经考察了多种结果，而不仅仅是单一指标。Lan等人[1]发现，即使是适度的热或冷暴露也会影响睡眠质量。Xu和Lian[6]进一步分析了热环境、体温、睡眠热舒适度和睡眠质量之间的联系，认为体温分布可以成为舒适度和睡眠结果之间的桥梁。在气候室实验中，Fan等人[15]报告称，将卧室温度从24°C提高到28°C会降低睡眠效率（SE），降低主观睡眠质量，延长入睡潜伏期，并影响第二天的工作表现。Wang等人[16]也发现，室内空气温度和床铺系统的不同组合会改变睡眠热感受和睡眠质量。在实地和初步研究中，Basner等人[17]将卧室环境监测与活动记录睡眠评估相结合，而Buonanno等人[18]将卧室温度、湿度和二氧化碳浓度与睡眠效率（SE）及心率、心率变异性等生理参数联系起来。总体而言，多领域评估在这一领域变得越来越普遍。

然而，现有文献在设计和分析重点上仍然存在差异。研究结果通常是在不同的床铺或通风条件下，或在热暴露不独立的实地环境中测量的，这使得难以在共同的重复测量协议中比较热生理、自主神经、主观、睡眠、情绪和第二天功能反应的相对敏感性。另一个问题是性别相关的差异。Pan等人[19]发现女性在睡眠时更喜欢较高的环境温度，并且平均皮肤温度高于男性。Irshad等人[20]也报告称，男性在较低的环境温度下睡眠质量更好，而女性则更喜欢较高的温度。最近，Zhang等人[21]观察到女性在良好睡眠状态下皮肤温度和人体-床面接触温度较高，而Xu等人[22]报告称女性夜间皮肤温度升高幅度更大，核心体温下降幅度较小，夜间睡眠时的热需求更高。这些观察表明，性别在睡眠热反应上的差异在生理和感知上是有意义的；然而，这些差异大多是在特定结果中观察到的，目前尚不清楚这些温度相关反应在多个领域中是否在性别间表现一致，或者某些结果是否比其他结果差异更明显。

基于这一背景，本研究在35名成年人中进行了一个控制性的重复测量睡眠实验，设置了五种恒定的环境温度（22–30°C），并将性别明确作为主要因素。该研究探讨了环境温度和性别如何影响多种反应，包括多部位皮肤温度、客观和主观睡眠质量、自主神经和觉醒相关生理指标、睡眠后的情绪以及第二天的认知表现。通过在一个共同的实验协议中比较这些结果，本研究旨在明确哪些领域对温度最敏感，性别相关差异最明显，以及主观评估如何与生理和睡眠相关指标相关联。通过这种方式，本研究为支持睡眠的卧室环境设计提供了基于温度和性别的证据。

参与者与伦理

共有35名健康的大学生参与了这项研究（17名男性，平均年龄24.1 ± 2.2岁，身高176.2 ± 4.1厘米，体重72.1 ± 8.3公斤；18名女性，平均年龄23.8 ± 2.4岁，身高166.3 ± 3.3厘米，体重56.9 ± 3.9公斤）。在研究开始前，使用G*Power 3.1软件进行了功效分析（F检验；ANOVA：重复测量，组内-组间交互作用），以确定在两组（性别）和五次重复测量的设计下检测温度×性别交互作用所需的样本量。

皮肤温度

在五种环境温度条件下，皮肤温度表现出明显且空间上异质的热特征，全身和大部分局部部位的温度效应都很显著，而性别效应则更具选择性（图3、图S1和表S1）。ART ANOVA表明，温度对远端、近端和平均皮肤温度以及远端-近端温差（DPG）有显著影响（例如，远端：ηp2 = 0.607 [0.502, 0.681]；MST：ηp2 = 0.480 [0.353, 0.572]；DPG：ηp2 = 0.357 [0.221]）。

温度和性别相关影响的跨领域效应大小

这里使用效应大小来作为比较视角——即识别哪些领域和指标对实验操作和参与者差异最敏感，而不是单独突出任何一个因素（图9）。与物理刺激的接近程度一致，皮肤温度和主观热感受在数据集中表现出最大的温度相关效应。例如，远端皮肤温度的变化最为显著。

结论

本研究在控制条件下，通过重复测量实验，探讨了环境温度（22–30°C）和性别如何影响一系列睡眠相关结果。在各个领域中，温度对皮肤温度、主观热感受、睡眠质量、第二天的认知能力和情绪产生了主导和一致的影响，而性别效应则具有选择性，主要表现在外周体温调节、客观睡眠连续性和皮肤电活动方面。

主要结果可以……

作者贡献声明

白照翰：撰写初稿、数据可视化、方法设计、研究实施、数据分析、概念构建。韩云松：研究监督、方法设计、数据分析、概念构建。董琦：研究监督、方法设计、数据分析、概念构建。徐双玉：数据分析、概念构建。孙瑞：数据分析、概念构建。贾永恒：数据分析、概念构建。孙成：研究监督、方法设计、资金获取、数据分析。