北京体育大学心理学院迟立忠团队联合中国航天员科研训练中心揭示急性睡眠剥夺下错误觉察的动态变化与神经代偿机制

你是否曾在连续熬夜后，明明意识到自己犯了错，却无力及时调整、一错再错？这种“知错难改”的困境，正是急性睡眠剥夺(acute sleep deprivation, ASD)状态下个体常面临的认知窘境。而其背后的问题，并非单纯因困倦导致反应迟钝，更可能源于错误加工机制的阶段性扰动——尤其是对错误本身的觉察(error awareness)受损，使得大脑无法有效启动后续的行为修正策略。

认知神经科学研究表明，有效的错误后调整依赖于两个关键神经过程：早期由错误相关负波(ERN)所反映的自动错误监测，以及晚期由错误正波(Pe)所标志的有意识错误觉察。其中，Pe不仅与主观报告的错误意识高度一致，还直接关联个体能否在犯错后放慢速度(PES)或提升准确率(PIA)。然而，在持续清醒24小时甚至更久的情境下，这些神经-行为机制如何动态演变——是线性衰退，还是存在代偿性恢复？目前尚无清晰答案。

为此，北京体育大学心理学院迟立忠团队联合中国航天员科研训练中心，在International Journal of Psychophysiology期刊发表研究，首次通过结合Flanker任务、主观错误评估与高密度脑电(EEG)技术，揭示了大脑在极端疲劳下仍具备启动神经代偿机制以维持基本适应能力的惊人韧性。

研究团队招募33名作息规律、身心健康的大学生，在实验室中完成36小时连续清醒实验。被试全程禁用咖啡因、酒精及高强度活动，仅可进行轻度认知活动，并由主试监督确保不入睡。实验采用Flanker任务诱发错误：被试需对中央箭头方向快速反应，并在每次按键后立即自评“正确”“错误”或“不确定”，以获取主观错误意识率。测试在三个时间点进行——基线期(pre-SD)、24小时剥夺后(SD-24)和36小时剥夺后(SD-36)，用以追踪剥夺效应的时程变化。

图1 实验过程

同时，研究同步记录64导联脑电信号，重点分析错误相关负波(ERN)和错误正波(Pe)，分别反映早期自动监测与晚期有意识觉察。结合主观报告与ERP数据，可区分无意识与有意识的错误处理过程。此外，还采集瞳孔直径、主观疲劳(VAS)和情绪状态(POMS)等指标，控制潜在混淆因素。这一多模态设计不仅精准定位了错误加工受损的关键阶段，也为揭示大脑在持续疲劳下的代偿潜力提供了实证基础。

图2 Flanker任务刺激示意图。被试需在每次反应后立即自我评估其回答是否正确(即错误意识)：按“A”表示正确，按“S”表示错误，按“D”表示不确定。

研究发现，急性睡眠剥夺对错误加工的影响并非线性恶化，而是呈现出明显的阶段性特征。在24小时剥夺后(SD-24)，被试的错误意识率骤降至不足50%(从基线的85.7%显著下降)，同时错误正波(Pe)，表明大脑对错误的有意识觉察能力严重受损。相应地，被试不仅无法提升后续反应的准确性(PIA为负值)，反而在犯错后表现更差，显示出典型的调整失败。然而，令人意外的是，到36小时剥夺后(SD-36)，错误意识率回升至74.7%，Pe波幅也趋于恢复，且错误后准确率首次显著高于正确后试次，表明行为调整能力出现反弹。

图3 错误后调整的行为结果。(a) 在不同睡眠剥夺阶段(基线、24小时、36小时)，错误后试次与错误前试次的反应时(RT)对比，以及错误后试次与正确后试次的准确率对比；(b) 各阶段错误后调整的幅度(RT减慢量与准确率变化量)；(c) 各阶段错误意识的准确率及其反应时。

值得注意的是，错误后反应时减慢(PES)这一基础调整机制在所有阶段均存在，说明即使在意识缺损的情况下，大脑仍能通过早期自动监测(ERN未受损)触发一定程度的适应性减速。此外，Pe波幅与错误意识率呈高度正相关，进一步验证了Pe作为错误意识神经指标的可靠性。这些结果共同揭示：急性睡眠剥夺虽在24小时左右造成“知错不能改”的认知瓶颈，但随着剥夺时间延长至36小时，个体可能通过神经代偿或昼夜节律调节，部分恢复对错误的觉察与修正能力，展现出大脑在极端疲劳下的韧性与适应潜力。

图4 错误加工的ERP结果。(a) 反应后刺激诱发的总体平均ERP波形，灰色垂直区域标示ERN(−10~70 ms)和Pe(180~280 ms)的时间窗，数据来自Cz、Fz、Pz电极；(b) ERN与Pe成分最大波幅的地形图；(c) Cz、Fz、Pz电极上的Pe波幅值。误差线表示均值的标准差。

这项研究突破了“睡眠剥夺必然导致认知持续恶化”的传统认知，揭示错误加工在急性剥夺下经历“受损—部分恢复”的动态过程，凸显大脑在疲劳中仍具备代偿韧性。其现实意义在于：高风险岗位的疲劳管理不应仅依赖时长限制，更需关注错误觉察的关键窗口，在内源监控薄弱期引入外部反馈机制。未来可结合神经调控技术，进一步解析这一代偿网络，推动从被动防错向主动认知韧性支持的转变。

文章信息

引用：Zhang, Y., Miao, H., Wang, C., Wu, B., Chen, X., & Chi, L. (2025). Effects of acute sleep deprivation on post-error adjustments and error processing. International Journal of Psychophysiology, 211, 112554.

DOI: 10.1016/j.ijpsycho.2025.112554