睡眠是一种自发的、周期性的、可逆的生理状态，在维持人类健康和整体福祉方面起着不可或缺的作用。良好的睡眠质量有助于增强免疫力、细胞修复以及生长发育[[1], [2], [3]]。它还对记忆巩固、认知表现和情绪调节至关重要[4]。相反，睡眠不足或质量差会直接或间接导致多种生理障碍和心理问题[[5], [6], [7]]。因此，科学且全面地量化睡眠质量至关重要，尤其是在与热舒适度相关的研究中。
睡眠质量是临床和热环境研究中的常用术语。Buysse[8]提出了睡眠健康的多元定义，包括主观满意度、适当的时间、足够的时长以及清醒时的持续警觉性。这一框架为睡眠质量和健康提供了全面的理解。总体而言，睡眠质量通常从两个维度进行评估：主观感知和客观生理指标。主观睡眠质量评估主要分为两类。第一类旨在评估数天到数月的睡眠质量或习惯，以筛查潜在的睡眠问题，例如匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）[9]、雅典失眠量表[10]和失眠严重程度指数[11]。第二类侧重于对前一晚睡眠的日常评估，使用格罗宁根睡眠质量量表（GSQS）[12]和简短的五点评分问卷[13]。然而，主观评估不可避免地受到回忆偏差、感知不准确性和情绪状态的影响，限制了其准确性和敏感性。
随着睡眠科学的进步，人们越来越认识到睡眠是一个高度动态和结构化的神经生理过程。仅靠主观评估不足以全面描述睡眠过程。因此，客观评估方法，特别是多导睡眠图（PSG），被广泛认为是评估睡眠质量的黄金标准[14]。基于脑电图（EEG）等生理信号，客观睡眠质量通常通过宏观和微观结构来描述。睡眠宏观结构包括总睡眠时间（TST）、睡眠效率（SE）、入睡潜伏期（SOL）、觉醒次数（NOA）、入睡后的清醒时间（WASO）以及非快速眼动阶段N1、N2、N3和快速眼动阶段（REM）的持续时间和比例（定义见表3）。值得注意的是，传统的睡眠分期依赖于固定的30秒时间段。这种方法压缩了时间信息，无法捕捉睡眠期间的快速动态变化，导致原始EEG数据的幅度从兆比特减少到只有几个比特[16]。此外，这种方法基于次日收集的夜间数据回顾性地评估睡眠质量，因此睡眠宏观结构可能无法充分反映睡眠质量。
为克服这些限制，睡眠微观结构的分析受到了越来越多的关注。它可以被视为一种连续的睡眠质量评估方法。睡眠微观结构关注从几百毫秒到几秒的时间尺度上的EEG特征，包括频谱成分（δ波、θ波、α波、σ波、β波和γ波功率）和瞬态事件（如睡眠纺锤波、K复合波等）[15,17]。频谱分析通过对EEG信号进行快速傅里叶变换（FFT）来获得不同频段的绝对功率（AP）或相对功率（RP）。它对生理压力、皮层兴奋性和睡眠稳态非常敏感[18]。许多研究发现，即使睡眠宏观结构看似正常，失眠障碍也与睡眠期间δ波功率降低和θ波、α波、σ波及β波功率增加有关[16,19]。赵等人的元分析[20]进一步证实，AP和RP都是检测失眠频谱特征的敏感生物标志物。此外，睡眠纺锤波是N2阶段的核心特征，通常表现为0.5-3秒、12-15Hz的纺锤波形[21]。纺锤波的出现表明意识逐渐减弱[22]。Schwarz等人[23]发现，年龄对微观结构的影响比对宏观结构的影响更为显著，尤其是在N3阶段的δ波功率和纺锤波密度方面。因此，睡眠微观结构参数可能对睡眠质量更为敏感。
在建筑环境研究领域，近年来睡眠热舒适度受到了广泛关注。其目的是创造更符合人类生理需求的卧室环境，包括热环境、光照、声音和室内空气质量（IAQ）[[24], [25], [26]]。其中，热环境被认为是影响人类睡眠的最重要因素之一[27]。不舒适的热环境会延长入睡潜伏期（SOL），减少深度睡眠时长和睡眠效率（SE），从而损害客观睡眠质量。值得注意的是，Lan和Lian[28]系统总结了关于热环境和睡眠质量的现有证据和关键研究问题，为睡眠相关室内环境的设计和评估提供了重要指导。此外，睡眠热环境的研究不仅涉及稳态条件和睡前暴露，还扩展到动态热环境，如表1所示，其中列举了一些代表性研究。此外，床上用品的保温性、覆盖率和局部微气候进一步增加了睡眠热舒适度的复杂性[[29], [30], [31]]。然而，大多数睡眠热舒适度研究主要集中在睡眠宏观结构（如SE、SOL）上，而热环境如何影响微观结构（如波段和纺锤波活动）仍了解不足。
注释：PSG：多导睡眠图；QUS：问卷；W：冬季；S：夏季；—：未报告/不清楚；↑/↓：偏离舒适热条件后睡眠质量参数的变化；*：p < 0.05，与舒适热条件相比有显著差异。
基于此，本研究提出了以下假设：热环境可能影响睡眠宏观结构和睡眠微观结构，从而形成一个完整的多层耦合机制，将热条件、睡眠微观结构、睡眠宏观结构和主观睡眠感知联系起来。因此，设计了三种代表性的夏季室内温度条件，以探讨热环境对睡眠宏观和微观结构影响的神经生理机制。
