互动科普

校准你的生物钟

撰文  乌尔里克·克拉夫特（Ulrich Kraft）

翻译  波音

你坐过远程航班吗？如果坐过，你就会知道，我们大脑里的时钟有时会拒不理睬手腕上戴的那块表。如果我们晚上离开美国波士顿，7个小时后——在早餐时间，抵达了法国巴黎，我们的身体会叫喊：“为什么现在要起床？现在还是半夜啊！”不管有没有法式牛角面包的诱惑，我们体内的生物钟仍然会坚持它自己的节奏，我们的睡眠，也要好几天才能与新环境同步。

实际上，这个顽固的生物钟非常小：它就藏在我们大脑的视交叉上核（suprachiasmatic nucleus）这块不到米粒大的区域中。视交叉上核位于视交叉（optic chiasma，左右视神经相遇的地方）正上方的下丘脑（hypothalamus）。视交叉上核从视网膜上的光感受器获取信号，然后把信号传输给松果体（pineal gland），松果体再释放出相应的各种激素。通过这种方式，视交叉上核会协调我们的昼夜节律（circadian rhythm），控制各种日常的心理波动，包括体温、血压、心跳速率、激素含量和睡眠时间等。

从事生物钟研究的专家花了很长时间，探寻视交叉上核控制节律的秘密。最近，他们发现，昼夜节律紊乱是一系列神经精神疾病的特征，包括阿尔茨海默病和精神分裂症（schizophrenia）。这些疾病的特定病征可能直接产生于不完善的人体内部时间控制系统。于是一些研究人员猜测，光照治疗和褪黑激素（melatonin）对痴呆患者和精神病患者有益，就像帮助还没调整好时差的旅行者恢复昼夜节律一样。

生物钟失调

英国牛津大学生物钟研究专家鲁塞尔·G·福斯特（Russell G. Foster）认为：“被打断的睡眠或异常的睡眠时间是众多心理失调的共同病征。”抑郁症就是一个典型的例子：40%～65%的抑郁症患者遭受着严重的睡眠失调困扰。而衰老同样能打破睡眠和情绪上的平衡。“如果你询问一下老年人的睡眠习惯，就会发现他们中的许多人睡眠状况比年轻时糟得多，”荷兰阿姆斯特丹神经科学研究所的尤斯·范萨默伦（Eus van Someren）说。

范萨默伦和他的同事研究了视交叉上核里的神经细胞，它们能产生加压素，即一种控制人体内盐和水平衡的激素。在大脑中，同样的激素协调着我们昼夜节律的一些基础功能——也就是温度、觉醒和活动水平。范萨默伦发现，当我们衰老时，产生加压素的细胞数量会下降。结果，老年人保持自己的生物钟与日夜循环周期同步就更加困难了。

这个问题在阿尔茨海默病患者身上表现得特别富有戏剧性，他们的昼夜节律似乎变慢了：身体的生物钟总是走慢。美国马萨诸塞州拜尔蒙特市麦克林医院的戴维·哈珀（David Harper）和他的同事发现，阿尔茨海默病患者的体温通常在上午9点到中午这段时间下降到最低点，而不是正常人的早上4点到5点。此外，阿尔茨海默病患者还具有一种延迟的运动模式，这是一种与其他痴呆症患者不同的昼夜节律失调现象。相反，那些遭受额颞叶变性（frontotemporal degeneration）折磨的痴呆症患者，生物钟也有走得越来越快的趋势。

由于生物钟延迟，在其他家庭成员和看护者准备睡觉的时候，阿尔茨海默病患者往往正在走来走去，这种错位导致许多这样的“夜游神”不得不住院治疗。“由于他们记忆力衰退，大部分阿尔茨海默病患者得不到有效的看护治疗，” 范萨默伦说，“他们不能继续留在家中接受看护的原因，可能是因为他们的睡眠—清醒节律失调，因为他们经常半夜在房屋中游荡。”遗憾的是，把他们送进医院往往会使他们的症状恶化得更快。

光的作用

范萨默伦和他的研究小组决定检验阿尔茨海默病患者在接受光照治疗后，睡眠模式是否能发生改变。实际上，光对生物钟具有非常显著的调节效果。（参见《环球科学》2006年第2期《光明到 病症除》一文。）和人体一样，老鼠体内能产生加压素的细胞数量，随着年龄的增加而下降，最终导致睡眠紊乱。但是，如果年龄较大的老鼠在白天接受明亮的光线照射，加压素的含量就会上升，它们的睡眠模式开始趋于正常。“很明显，那些细胞并没有真的被破坏，” 范萨默伦说，“它们只是在休眠。”

 范萨默伦的研究小组发现，对老年人的护理经常是在昏暗的条件下进行的：在美国一家看护中心里，经测量，下午的光线仅有27勒克斯[lx，照明单位，1勒克斯等于每平方米1流明（lumen）]，而普通家庭的起居室通常大约有50勒克斯。在阴暗的冬季，白天的光照能够达到5,000勒克斯。荷兰的研究人员在12个机构里安装了大功率的灯，其中6个机构接受全光谱（full-spectrum）的人工光照射——发出光的频率能调节人体生物钟——另外6个机构接受普通的人工光。“这样安排能让我们进行可控治疗方式的研究，这和利用其他药物没有区别，”范萨默伦解释说。

除了在白天接受光照以外，一些受试者还在夜晚服用褪黑激素。松果体受到视交叉上核的刺激后，会释放出褪黑激素。激素主要在夜间释放出来，反馈给视交叉上核，发出睡眠阶段开始的信号（见左页插图）。许多专家发现老年人的失眠与褪黑激素产量的减少密切相关。“当痴呆症发病时，褪黑激素的合成下降得更多，进一步削弱了输入到视交叉上核的重要信号，”范萨默伦补充说。

在长达3年半的时间里，科学家们观察了189名阿尔茨海默病患者。和预料的一样，褪黑激素和光照治疗重新设置了一些患者的昼夜节律。这些患者接受治疗的时间越长，他们的睡眠状态就越好。而且，他们的情绪也会得到改善，减少抑郁倾向。但是另一项发现让科学家大吃一惊：他们只是安装了全光谱灯，就明显减缓了患者的神经衰退。据报道，灯光的作用可以和胆碱酯酶抑制剂（cholinesterase inhibitor）相媲美，这种抑制剂是治疗阿尔茨海默病最常用的药物。光照配合褪黑激素一起治疗，效果会更好。

“对于阻止认知衰退症状而言，”范萨默伦宣称，“我们的方法比胆碱酯酶抑制剂的效果还好。”其他一些研究发现，光照治疗和褪黑激素并不能持续帮助阿尔茨海默病患者。哈珀指出，治疗需要针对不同时区进行调整；并不是所有的昼夜延迟都要调节到相同的程度。尽管如此，这些研究的前景依然被看好。

精神分裂症的时间

同阿尔茨海默病患者类似，精神分裂症患者在夜间也经常变得异常活跃，而在白天蒙头大睡。许多心理学家认为，由于这种疾病的症状——幻听、幻视、真实感的丧失等，精神分裂症患者很难找到工作。他们不必每天早晨起床，于是他们就不起床。福斯特对此有不同看法。他认为，精神分裂症患者的昼夜节律被改变了，才让他们不得不一觉睡到中午。

为了检验这个假设，福斯特等人给14名精神分裂症患者配备了类似手表的装置，来记录他们的身体活动。此外，他们还定期测量受试者血液里的褪黑激素含量。他们立刻发现，精神分裂症患者褪黑激素的产生和与之相联系的睡眠都比正常人推迟了，患者很少会在凌晨两三点钟之前入睡。在一些受试者中，褪黑激素的产生和睡眠延迟时间过长，以至于昼夜节律实际上已经崩溃。“我们过去从来没见过类似情况，”福斯特说，“很明显，他们体内的生物钟与他们周围环境完全脱节，只是简单地随着时间毫无控制地波动。”

这样的脱节在一些特定的盲人身上也时有发生。人们如果不能接收光线，就丧失了调整体内生物钟的至关重要的武器。但是，视力正常的人为何也会出现这种脱节的生物钟现象，至今依然是个谜。福斯特猜想，这也许是基因缺陷造成的。福斯特希望，生理节奏系统能提供一种全新的治疗手段，用于缓解精神分裂症的症状，包括抑郁、认知问题、记忆丧失和精神病发作等。“被干扰的睡眠－清醒节律能够激发相同的症状，”他解释说，“也许，这些症状并不是精神分裂症患者的症状，而是睡眠异常的副作用。”

福斯特和他的同事试图重新调节精神分裂症患者的生物钟，他们采用的手段与范萨默伦的相同——在白天提供更多的光线照射，在夜间使用褪黑激素。第一批灯已经安装完成，研究马上就要开始。现在，福斯特已经确定了一件事：“任何人都不应该忽视我们体内的生物钟，它对健康的影响比我们想象的还要大。”