1701063058
1701063059
卡斯卡顿发现，这些无意识的睡眠插曲更可能发生在一天中特定的时间。她在绘制了实验最后22个小时（这个阶段受试者最为困倦）的微睡眠分布图后发现，微睡眠的峰值出现在僵尸区和午睡阶段，低谷出现在两个禁区。
1701063060
1701063061
将一切汇总到一起时，相同的分布出现在了微睡眠、交通事故以及体内非同步期间的入睡时间选择上。显然，三者都反映了大脑固有的睡眠和警觉的昼夜节律。
1701063062
1701063063
◎ ◎ ◎
1701063064
1701063065
鉴于晚禁区过于靠近习惯的就寝时间，只提前了两个小时，我和卡斯卡顿就想知道它是否与某些形式的失眠有关。到目前为止，我们还没有找到相关证据。我们的时间隔离数据只显示出，体内非同步受试者很少选择在最低体温前的8小时处入睡。问题依然存在：如果人们故意尝试在此时入睡，会感到困难吗？
1701063066
1701063067
一些文献中已经给出了答案。20世纪70年代中期，一些研究人员把受试者置于严重缩短的醒睡周期时间表中，测试他们在白天和黑夜中多次入睡的能力。例如，卡斯卡顿和威廉·迪蒙特（William Dement）让斯坦福大学的学生进行了“90分钟一天”的实验，这是一个违反常规的生活规则，每休息30分钟，随后强制清醒60分钟，然后再回到30分钟的休息时间，以此类推，一天重复16次，昼夜不停地持续5天。
1701063068
1701063069
有时，受试者可以很好地利用他们宝贵的30分钟休息时间，头一沾枕头就睡着了。但有时尽管筋疲力竭，他们却完全无法入睡。每天，他们的入睡能力有节律地变化着，并与体温周期的相位呈现出强烈的相关性。最难入睡的时间是每晚10：30左右，即达到最低体温前的约8小时处。奇怪的是，这个时间恰恰就在他们正常的就寝时间之前。这令卡斯卡顿和迪蒙特惊诧不已，但现在可以理解了——他们看到了晚禁区的强大影响。
1701063070
1701063071
卡斯卡顿发现了更有力的证据，证据显示，禁区会导致入睡性失眠。在康奈尔时间生物学研究所进行的一项实验中，杰夫·福克森（Jeff Fookson）和合作者将一名21岁的健康男子牵连到严格的23.5小时一天的周期中。具体来说，就是将该男子置于时间隔离设施中，他必须严格地坚持作息时间，每天睡觉和起床的时间都要提早半个小时。实验期间不允许小憩，每个周期中只有连续的7.75小时的休息时间。
1701063072
1701063073
这位男子经常无法充分利用自己的休息时间：如果他不能立即入睡，就要在床上辗转反侧约3小时之久。随着实验的进行，他睡眠不足越发严重，同时也仍然深受入睡困难之苦。受试者痛苦地抱怨强加在他身上的时间表，一定是某些地方出现了问题，尽管他自己不知道。后来，受试者甚至威胁要退出实验。所有这一切都是将他的一天仅仅缩短了半小时的结果！
1701063074
1701063075
卡斯卡顿给出的解释是，缩短的时间表使得受试者体内的相位关系失衡，就寝时间与晚禁区重合，于是他便难以入睡。要理解如何加快时间表会产生这种效果，我们可以将昼夜节律起搏器想象为一条狗，这条狗不情愿地被它快步行走的主人牵着在圆形跑道上奔跑。（与这只郁闷的狗类似，受试者的起搏器倾向于按照其24.7小时的昼夜节律周期运行，却不得不被外界不耐烦地拉着走，希望每24小时走一圈。）现在，如果狗主人加速走得更快，狗也要加快，同时狗链也会拉紧，狗就会越落越远。
1701063076
1701063077
对于起搏器而言，这意味着当时间表从24小时加速到23.5小时的时候，所有与起搏器相关的事件（包括禁区）也会同样落后，并转移到相对于时间表更晚的时间。因此，先前安全地位于入睡前1～2个小时的禁区，现在便会危险地接近入睡时间，甚至与之重合。它会待在那里，固定在这个可怕的状态，直到有东西打破这种束缚，将其从牵连中解放。实验的最后一部分支持了这种解释。当施加的周期缩短至23小时的时候，受试者的体温节律就挣脱了束缚，不再与这个缩短到23小时的时间表同步。就寝时间与禁区分离后，受试者的失眠消失了，心情也变得开朗起来。
1701063078
1701063079
现实世界中，有人与这名受试者遭遇了相同类型的失眠，原因也相同。受试者固有的昼夜节律周期为24.7小时，所以生活在23.5小时的一天中就非常困难。出于同样的原因，那些昼夜节律周期为25.2小时左右的人生活在24小时的世界中，就会发现自己的就寝时间与禁区发生了重合。这就是折磨着成千上万人的“睡眠时相延迟综合征”的病因。患有该病的患者虽然可以睡得很好，却只能在错误的时间入睡，例如从早晨4点睡到正午，这种权宜之计使得他们无法胜任需要在上午保持警觉的工作。
1701063080
1701063081
由于晚禁区过于接近惯常的就寝时间，即使是没有睡眠障碍的人，也会发现自己有时难以入睡。如果你上床的时间比平时稍早1～2个小时的话，也许是因为第二天需要早起赶飞机，那么你会发现入睡极其困难。原因不只是你对即将到来的旅行感到兴奋，也是因为你试图在昼夜节律周期中最糟的时段入睡。这也可以解释为什么周日晚上容易失眠。周末的晚睡晚起会无意中让你的昼夜节律起搏器和晚禁区转移到更晚的时间，从而侵扰到你正常的就寝时间。
1701063082
1701063083
◎ ◎ ◎
1701063084
1701063085
许多人都在忍受着其他形式的与24小时一天的周期错乱的同步，或完全缺乏同步。倒班工人尤其会对各种混合信息感到迷惑。在夜晚工作时，他们的昼夜节律起搏器会告诉他们白天要睡觉，但是阳光和交通噪声（还有他们的孩子）则会干扰他们的睡眠。事实上，倒班工作是所有工业化社会都要面对的主要问题，而且这个问题只会变得更糟。经济推动着我们的社会向24小时连续工作转变，工厂、商业以及金融市场都按照这个时钟运行。大约有1/4的美国劳动人口已经生活在了这种不自然的时间表中。虽然它产生的经济利益十分显著，但对社会和工人自身的成本而言却是难以量化的，其中包括扰乱家庭和社会生活，引发肠胃疾病、睡眠障碍，以及在僵尸区工作发生失误所造成的损失，有时还会带来灾难性的后果。
1701063086
1701063087
有史以来最糟糕的时间表之一就是美国海军在核潜艇上使用的时间表。水手们每工作6小时后休息12小时。换句话讲，他们生活在18小时一天的周期中。由于起搏器不可能牵连到如此短的周期中，水手们便永久生活在了非同步状态中。海军方面的理由是，8小时的轮班时间太长，水手们无法时刻保持警惕，而且潜艇中的空间只能容纳3人轮班，因此18小时（3×6）的时间表就诞生了。我们并不知晓18小时轮班制所带来的医疗后果，但它导致的一些迹象是，美国潜艇船员有着超高的离职率（每次航程大约从33%～50%不等），只有少数会继续参与两次以上为期90天的任务。与此同时，海军军官通常生活在24小时的时间表中，他在潜艇上值班的时间要长很多，却往往可以服役数年。
1701063088
1701063089
到目前为止，让我们的身体保持同步的最重要的线索是阳光。它对起搏器的影响在昼夜节律周期中的不同时刻是不同的，高明的进化设计确保了生物钟始终在按照正确的方向运行。具体来讲，早晨的阳光会加快生物钟（仿佛是在告诉身体，今天你错过了日出，所以明天我会再早些唤醒你），中午的阳光对生物钟没有影响，而晚上的阳光会减慢生物钟。
1701063090
1701063091
每天，生物钟都需要做一些纠正，因为人类昼夜节律起搏器倾向于运行得稍慢些，其自然周期略长于24小时。科学家仍在努力研究阳光究竟是如何影响起搏器的，但概括地讲，我们认为是由于阳光照射到眼睛上，视网膜的感光细胞中发生了化学变化，然后发送电信号，沿神经通路传递到下丘脑的视交叉上核，即起搏器的位置。令人惊讶的是，我们仍然不了解感光细胞。它们不是我们形成视觉的视杆细胞和视锥细胞，正如有遗传疾病的失明老鼠，被破坏了视杆细胞和视锥细胞后仍然可以牵连到亮暗周期中。
1701063092
1701063093
进一步证明光同步效应的证据可以从一个事实中得到：80%的盲人患有慢性睡眠障碍。因为他们每天无法足够多地重置时钟，因此也就无法按照外界的恰当时刻睡觉或保持清醒。他们的困扰是周期性的；每个月有2～3周，他们与外界的步调不一致，白天充斥着无法控制的睡眠，夜晚则被支离破碎的睡眠困扰。但渐渐地，他们的生物钟会慢慢转移，使他们的生活节律重新与外界保持一致。他们在接下来的1～2周中都会感觉不错，直到下一波浪潮来袭。
1701063094
1701063095
但是，有20%的盲人能够做到与亮暗周期同步。一种可能的解释是，虽然他们的视杆细胞和视锥细胞受到了破坏，但视网膜的昼夜节律感光细胞是完好的。这使得阳光可以通过照射他们的眼睛，然后沿着神经通路将信号传送到起搏器，帮助他们的生物钟复位。
1701063096
1701063097
换句话讲，虽然他们没有视觉，但仍然可以用一种不可见的、有昼夜节律的感官来感受光线。这个令人惊讶的想法的证据来自最近科学家们对褪黑激素的研究，褪黑激素是由松果体(8)产生的一种脑激素。在正常人体内，褪黑激素的分泌会每天周期性地起伏，在夜晚睡觉的时候达到峰值。这种昼夜节律是由主时钟驱动的，就像体温、警觉性以及许多其他生理功能一样。从这个意义上讲，褪黑激素为起搏器提供了另一个代理。
1701063098
1701063099
此外，褪黑激素的分泌也是一种对光线的响应——当强光射入眼睛时，分泌水平骤然跌落。（这里的“强光”是指白天正常的日光强度，比普通的室内照明灯亮得多，但并没什么特别。）1995年，切斯勒和他的同事测试了全盲受试者的褪黑激素抑制反应。他们采用的方法是，当他们的血液中的褪黑激素水平高的时候，使他们暴露在强光下。正如人们预料的那样，大多数受试者没有表现出任何抑制：光线并未影响到他们的生物钟。但是对于那些可以与24小时周期同步的盲人而言，强光使得他们体内褪黑激素的分泌停止了，就像健康者的反应一样。这个实验暗示我们，从眼睛到大脑有两条通路：一条是有意识的视觉，另一条是昼夜节律牵连。这一假设与对哺乳动物的大脑解剖分析结果是一致的；连通起搏器的神经专线与大脑的视觉通路是分开的。
1701063100
1701063101
正如盲人告诉了我们昼夜节律感光细胞的本质，一类受到另一种综合征影响的人群则告诉了我们关于生物钟的内部工作机制。1999年，科学家通过研究一种罕见的疾病，发现了首个与人类昼夜节律相关的基因，该疾病叫作“家族性睡眠状态综合征”。受到这种病症影响的家庭成员的典型特征是早起，晚上7：30就寝，转天凌晨4：30一起醒来。实验室研究表明，这些人的生物钟跑得很快，周期比常人要短1小时，这暗示着其生物钟功能出现了基因突变。犹他大学的路易斯·普塔塞克（Louis J. Ptacek）带领的研究小组追踪到了一个单独的hPer2基因的突变，其蛋白质产物被认为在分子反馈回路中起着重要的作用，是它在单细胞中生产了昼夜节律振子。
1701063102
1701063103
但其他一些患有这种综合征的家庭并未出现该基因的突变，这意味着可能还存在其他的一些突变基因。一旦有足够多有效的突变体，我们就可以期待科学家在解析人类昼夜节律的分子和遗传基础方面取得更大的进展。这必然会为我们带来关于时差反应、倒班工作，以及与日常同步紊乱相关的睡眠和精神疾病的更有效的治疗方法。
1701063104
1701063105
1701063106
1701063107
[
上一页 ]
[ :1.701063058e+09 ]
[
下一页 ]