学生是经历压力负面影响的高危人群，压力往往伴随着睡眠剥夺。根据2016年对95761名美国大学生的调查，超过一半的参与者报告说，他们在白天的活动中长期存在压力、疲劳和嗜睡等问题；30.1%的受试者认为睡眠困难是创伤性的或很难处理；43.3%的人认为过去一学年所经历的压力总体水平高于平均水平，11.4%的受访学生表示处于持续、巨大的压力状态。不规律的睡眠-觉醒模式和长时间的压力被认为是与学习成绩下降、饮食行为偏差和心理健康问题相关的因素。

对学业成绩、毕业后计划和竞争压力的担忧，以及对社会不安全感、经济困难和来自家庭的期望，都是学生情感脆弱的原因。长时间的认知负荷可能导致一种称为精神或神经崩溃的急性精神障碍，通常发生在严重的应激性焦虑或抑郁的情况下，其特征是无法完成日常生活活动和专业职责。它可以伴随失眠和职业倦怠，这往往导致辍学没有获得学位。另一个危险的现象是自杀念头和行为：8.1—53%的研究生曾出现自杀企图。

便携式和无线消费级脑电设备在过去十年中获得了特别的普及，这是因为可穿戴传感器技术的发展和先进信号处理算法应用的计算能力的可用性。由于脑电信号特性的明显变化伴随着大脑动力学的变化，因此有可能通过设计一个能够预测操作者认知状态的被动或隐式脑-机接口来识别这些变化。据报道，与情绪状态相关的特征包括α波频谱功率的变化，这种变化通常表现为前额叶皮层激活的不对称性，反映了应激和抑郁生理反应中的突触变化。目前，大多数关于普通人群心理状态、睡眠和疲劳之间关系的信息都是从基于调查的研究中获得的。本项研究利用每日抽样系统（DSS）对一组研究生在整个学期内的自我评估疲劳、压力和睡眠质量进行了纵向监测，DSS是一个智能手机应用程序，可以快速填写和提交每日报告。为了研究学生心理状态随时间变化的电生理相关性，在整个研究过程中，记录了多个实验环节参与者的静息状态脑电图信号以及抑郁、焦虑和压力量表（DASS）。

十八名台湾交通大学研究生参与了本研究。每位受试者因参与实验而获得累进的金钱奖励，每两周参加一次静息状态脑电图数据收集。为尽量减少昼夜节律的影响，每名受试者在同一时间和同一天进行脑电图采集。为了评估长期内压力、疲劳、睡眠质量和白天嗜睡的每日波动，要求参与者每天早上上课前通过为本研究开发的智能手机应用程序填写一份DSS报告并提交。本实验中使用的抑郁、焦虑和压力量表（DASS）是一种标准化的评估工具，包括三个子量表，用于评估抑郁（DASS-D）、焦虑（DASS-a）和压力（DASS-S）状况。信号采集使用Compumedics神经扫描系统进行，采集受试者5分钟的睁眼静息脑电图。

DSS指数随时间的变化

本研究共收集了18名受试者的1835份每日报告和94份DASS-21与EEG数据集的结合，每个受试者的报告样本数（平均值±标准差）分别为102±20和5.2±1.9。受试者在被招募时开始参与数据收集。每个参与者的回复率是根据收到的报告与实验总天数的比率分别计算出来的。实验组在整个研究期间自我评估的疲劳、压力、睡眠质量、情绪、警觉性和睡眠时间的平均水平上没有显著的性别差异。从所有男性和女性受试者收集的数据被合并，以提高数据集在后续分析中的通用性。各组每日抽样的宏观平均得分如下：压力49.4±17.4分，疲劳50.3±17.6分，白天嗜睡6.1±1.5分，睡眠质量59.6±10.2分，醒来时情绪55.6±13.3分，醒来时警觉51.4±13.2分，睡眠时间7.4±0.5小时。本研究收集的所有夜间睡眠时间报告的平均值为7.4小时，标准差为1.5小时；第一个四分位数、中位数和第三个四分位数的值分别为6.5、7.3和8.2小时。自我评估的每日应激水平与疲劳呈强正相关（0.626±0.233，所有受试者均为正），与觉醒时的情绪(−0.335±0.264），觉醒警觉(−0.299±0.308）和睡眠质量(−0.237±0.255)呈弱负相关。 疲劳评分与白天嗜睡呈正相关（0.403±0.311），与醒时警觉呈负相关(−0.414±0.360）。

对本研究收集的脑电数据进行信号质量检查，并选取93条记录进行后续分析。将得到的脑电样本用FFT转换成功率谱，在1-50hz范围内步长为1hz，并根据相关的DASS-21评分进行分组。为了研究伴随抑郁、焦虑或应激水平增加的静息状态脑电图功率谱的变化，将所有DASS-21样本分为“正常”或“增加”组（取决于低于或超过每个情绪状态“正常”水平上限的相应分数）。在这项研究中收集的静息状态脑电图数据的频谱分析揭示了与情绪状态变化相关的功率谱密度的显著改变。在受试者和疗程中，焦虑状态的特征是整个头部检测到的θ波增加，而前额叶部位的α波较低。压力水平的增加对应于高频δ、θ和α波，其在前额叶区域更强，在枕叶区域较弱。抑郁状态表现出两个颞叶的静息状态脑电功率的强烈正移，以及额叶和前额叶的θ和α波的增加。

研究生的脑电图检测结果

总之，研究生主观疲劳水平与压力和白天嗜睡呈正相关，与睡眠质量和持续时间以及醒来时的情绪和警觉呈负相关。实验组抑郁、焦虑和压力水平的增加伴随着静息状态脑电图谱功率的显著改变，表明存在可用于检测情绪唤醒相关状态的电生理标记。

O. Komarov, L. -W. Ko and T. -P. Jung, "Associations Among Emotional State, Sleep Quality, and Resting-State EEG Spectra: A Longitudinal Study in Graduate Students," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 28, no. 4, pp. 795-804, April 2020, doi: 10.1109/TNSRE.2020.2972812.