睡眠剥夺与社会、经济和健康问题息息相关,很大程度上是因为人们由于睡眠倾向的增加以及唤醒神经行为功能的不稳定性而导致认知表现受损。现有的研究表明警惕性、执行注意力、工作记忆等高级认知能力易受睡眠剥夺影响,并且睡眠剥夺对认知能力的影响存在个体差异。抑制控制是认知控制的核心成分之一,是一种快速取消计划或正在进行的行为的能力。但睡眠剥夺对抑制控制能力的神经机制影响知之甚少。本研究采用磁共振成像技术,以停止信号任务(Stop Signal Task,SST)来评估抑制控制能力,研究24小时睡眠剥夺对抑制控制能力的激活脑区影响以及造成个体抑制控制能力差异的神经机制。首先,本文研究了20名健康被试在经历24小时睡眠剥夺后抑制控制能力神经机制的变化。行为学结果表明,睡眠剥夺后停止信号反应时间(Stop Signal Reaction Time,SSRT)显著增加,抑制控制能力减弱。神经影像学结果表明,睡眠剥夺后额下回、辅助运动区、丘脑底核、脑岛和视觉相关区域如梭状回、枕上皮层、舌回等区域激活强度降低,其中额下回、辅助运动区、丘脑底核和脑岛是“抑制控制过程网络”的核心组成部分。正常睡眠清醒后,左侧额下回、左侧丘脑底核、右侧海马、右侧舌回、双侧梭状回与SSRT显著负相关,这些区域的激活越强,SSRT越小,抑制控制能力越好,其中左侧额下回贡献最大。睡眠剥夺后,位于大脑右半球的额中回、额下回和左半球的舌回与SSRT显著负相关,并且右侧额下回贡献最大。这些研究结果表明睡眠剥夺降低了抑制控制过程中的脑区激活强度,并且改变了激活脑区与SSRT的相关性。其次,本研究根据被试睡眠剥夺后SSRT变化与正常睡眠清醒条件下SSRT表现水平的比例将参与者均分为抑制控制能力易受睡眠剥夺影响组(易损组)和不易受睡眠剥夺影响组(耐受组),探索睡眠剥夺对抑制控制能力影响的个体差异。行为学结果表明耐受组的抑制控制能力受睡眠剥夺影响不大,而易损组在经历了24小时睡眠剥夺后,SSRT显著增高,抑制控制能力受损。神经影像学结果表明在左侧内侧额上、右侧内侧眶额和左侧颞上回区域的激活强度易受睡眠剥夺和分组的影响,其中在正常睡眠清醒状态下,耐受组与易损组在这三个脑区的激活强度存在显著差异,并且左侧内侧额上的激活可以很好的区分耐受组与易损组。这些研究结果表明在正常睡眠清醒状态下易损组具有较好的抑制控制能力,睡眠剥夺后却不能很好的维持抑制控制能力,耐受组恰恰相反。造成这一现象的主要原因是耐受组与易损组在左侧内侧额上、右侧内侧眶额和左侧颞上回存在激活差异。最后,因为睡眠剥夺易损性的个体差异是特质性的,而静息态下大脑的功能连接或结构像是一个人固有的特质,无论大脑在何种激活状态,都能够将个体从一个群体中分离出来。所以在本研究中同时获取以上研究的20名健康被试在正常睡眠清醒下的T1高分辨率结构像。基于全脑体素的皮层厚度差异性分析表明,耐受组和易损组在左右半球皮层厚度存在显著差异。在大脑右半球,在外侧枕骨、中央后回、梭状回、嗅和缘上区域,易损组的皮层厚度高于耐受组。在后扣带回、颞中回、上顶叶、三角部和颞上回,耐受组的皮层厚度高于易损组。在大脑左半球,易损组在岛盖部、楔前叶、脑岛、外侧枕骨和侧向眶额区域的皮层厚度高于耐受组。而耐受组在上顶叶、额上回和缘上区域的皮层厚度值高于易损组。以两组差异区域的皮层厚度均值为特征,使用弹性网回归分析拟合分类模型,采用交叉验证法验证分类模型,皮层厚度的分类准确率达到71.6%。因此以皮层厚度为特征量构建分类模型对睡眠剥夺的易损性具有重要贡献。综合以上研究表明,睡眠剥夺主要通过额下回来影响人的抑制控制能力。正常睡眠清醒状态下易损组具有较好的抑制控制能力,但易受睡眠剥夺影响,耐受组恰恰相反。耐受组与易损组在皮层厚度方面也存在着显著差异,进一步表明了个体差异的特质性。