[论文解读] Ambient heat and human sleep

Kelton Minor, Andreas Bjerre-Nielsen+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 2020

Sleep and related disorders参考文献 38被引用 5

一句话总结

本研究将来自68个国家超过700万条夜间睡眠记录的全球可穿戴设备睡眠数据与2015至2017年的气象数据相联系，表明夜间气温上升显著减少了睡眠时长，主要通过延迟入睡时间实现。该影响在低收入国家、老年人群和女性中最为显著，且未观察到短期适应性变化；气候预测显示，在未来变暖情景下，睡眠损失将进一步加剧。

ABSTRACT

Ambient temperatures are rising globally, with the greatest increases recorded at night. Concurrently, the prevalence of insufficient sleep is increasing in many populations, with substantial costs to human health and well-being. Even though nearly a third of the human lifespan is spent asleep, it remains unknown whether temperature and weather impact objective measures of sleep in real-world settings, globally. Here we link billions of sleep measurements from wearable devices comprising over 7 million nighttime sleep records across 68 countries to local daily meteorological data from 2015 to 2017. Rising nighttime temperatures shorten within-person sleep duration primarily through delayed onset, increasing the probability of insufficient sleep. The effect of temperature on sleep loss is substantially larger for residents from lower income countries and older adults, and females are affected more than are males. Nighttime temperature increases inflict the greatest sleep loss during summer and fall months, and we do not find evidence of short-term acclimatization. Coupling historical behavioral measurements with output from climate models, we project that climate change will further erode human sleep, producing substantial geographic inequalities. Our findings have significant implications for adaptation planning and illuminate a pathway through which rising temperatures may globally impact public health.

研究动机与目标

• 调查环境温度对真实世界、全球范围内客观睡眠时长的影响。
• 评估温度变化，特别是夜间变暖，对不同人群入睡时间和睡眠时长的影响。
• 评估年龄、性别和国家收入水平等人口学因素导致的睡眠干扰差异。
• 利用历史行为数据和气候模型数据，预测在气候变化情景下未来的睡眠损失。

提出的方法

• 收集并分析了2015至2017年间来自68个国家的超过700万条可穿戴设备夜间睡眠记录。
• 将睡眠数据与当地每日气象数据匹配，重点关注夜间温度作为主要环境变量。
• 采用个体内统计模型，隔离温度对睡眠时长的影响，控制个体和时间混杂因素。
• 应用气候模型输出结果，按地区和人口群体分层预测未来变暖情景下的睡眠损失。
• 开展亚组分析，评估性别、年龄和国家收入水平对影响的差异性。
• 通过分析温度-睡眠关系的季节性和时间模式，评估短期适应性的有无。

实验结果

研究问题

• RQ1 在真实世界、全球多样人群中，夜间环境温度如何影响客观睡眠时长？
• RQ2 在性别、年龄和国家收入水平方面，是否存在睡眠对气温上升敏感性的差异？
• RQ3 短期适应性是否能缓解高温对睡眠时长的负面影响？
• RQ4 在哪个季节，温度对睡眠损失的影响最为显著？
• RQ5 在未来几十年中，气候变化将在多大程度上加剧全球睡眠损失？

主要发现

• 夜间气温上升与睡眠时长减少显著相关，主要通过延迟入睡时间实现，气温每升高1°C，睡眠时长即出现可测量的减少。
• 与高收入国家相比，低收入国家居民受到高温对睡眠的负面影响更为严重。
• 老年人群和女性受到气温上升的睡眠干扰程度高于年轻成年人和男性。
• 影响在夏季和秋季最为显著，且在单个季节内未发现对高温的短期适应性。
• 气候预测表明，气温上升将导致全球睡眠损失显著增加，尤其在已受热浪影响的地区。
• 睡眠损失的地理不平等预计将进一步扩大，最大负担将落在低收入和热带地区的人群身上。