睡眠的故事：1、生物钟的发现与作用

吴小庆

     睡觉主要是用来解决了我们脑容量不足的问题，那么谁来调节睡眠呢？是生物钟吗？

     机体怎么知道我们什么时候要睡觉、什么时候要起床呢？为什么跨时区旅行会有时差呢？为什么人们用松果体素来治疗时差呢？为什么咖啡因能使我们保持清醒呢？

     更重要的是：你怎么知道你已有了足够的睡眠？

     有2个因素决定你什么时候需要睡觉、什么时候清醒。

     第一个因素是你体内的生物钟，接受光信号，位于大脑中，调节着你的昼夜节律，疲倦与灵敏。

     第二个是脑内合成的一个称之为“腺苷”的化学物质，可产生睡眠压力。你清醒的时间越长，这种物质就积累越多，睡眠压力也就越大，就越想睡觉。

     世界上所有生命周期超过1天的生物都有自己的生物钟，调节着体内各个器官的功能。决定你什么时候醒来、什么时候睡觉、甚至包括吃饭、饮水、尿量、情绪的变化、以及24小时的体温变化，代谢率和体内激素的分泌。

      这并不是偶然，在在某个特定的时间内（通常在上午），体内生物钟发挥到最佳时，人体各部分处于最佳协调时刻，运动员往往就容易取得优异成绩，易于打破奥运会记录。

      很久以前，人们就发现了生物钟，在1729年，天才的地理学家马兰做了一个著名的实验。他选择了含羞草作研究，含羞草的叶子在白天阳光灿烂时开放，而在晚上黑暗中叶子闭合。日复一日，都是这样，以致达尔文称呼它为“会睡眠的叶子”。当时人们都认为：阳光可以引起含羞草叶子的开放，黑暗导致含羞草叶子关闭。

      研究在进一步进行，马兰将含羞草放入一个封闭的盒子，没有光线，继续观察含羞草叶片的变化。马兰惊奇的发现，尽管没有光线，但含羞草照常在阳光照来的时间开放，在夜间自己关闭。这就证明在这种植物体内有一个自我调节叶片变化的生物钟。

      但直到1938年，整整200年以后才证实人体内也有生物钟。芝加哥大学的克莱特曼教授和他的助手理查森将进行一个前所未有的研究，这次他们是拿自己作为研究对象。

      在美国肯塔基州的一个山洞里，洞是如此的深，以致没有任何光线可以透进来，他们2人将在这个洞里住上6周。他们带了足够的食物和水，以及一些医疗设备、体温计，2张病床，床中间是他们安放仪器设备的地方，床脚固定在水里以防止蛇虫跳蚤等的侵扰。

      他们2人在里面整整坚持了32天，结果发现，即使在完全没有光线的情况下，他们仍保持着自己的生物节律。每天活动15小时，睡眠9小时。第二个惊人的发现是他们的生物钟并不是每天精确的24小时，而是略有延长，20多岁的理查森的生物钟时间是26-28小时，而40多岁的克莱特曼是接近一点，但仍然超过24小时。直到他们的研究完成70多年以后，我们才测出成人平均的生物钟时间是24小时又15分钟。

      日光并不是唯一的调节因素，我们的周围环境包括进食、锻炼、体温变化、甚至社会活动都可以帮助我们矫正我们的生物钟。

     人体生物钟的调节中枢在哪里呢？

     据研究就位于大脑正中的视交叉上核，位于眼球上方，离眼球很近，以便于接受来自眼神经的光刺激。       视交叉上核由2万个细胞构成，考虑到我们的脑是由1千亿个的神经元细胞组成的，这2万个细胞在脑内所占的比例是非常小的。但这个微小的细胞团作用并不微小，就是它控制着我们的生物钟，调节着日夜功能的协调，包括醒来和睡眠。

     对日行动物如人类来说，生物钟控制着我们的行动，白天保持清醒、充满活力，而夜间则放松下来。

图1：人体温（肛温）的24小时变化节律：

     人体体温在夜间 12am 到达最低点，然后开始上升，在中午 12 点（ pm ）到达平衡点，体温继续上升，到 8pm 时到达高峰，以后逐步下降，这样构成一个体温曲线。

      这个体温变化曲线并不依赖你是否按时睡眠。如果到时间你没有睡觉，你的体温照样如此变化，睡着或醒着是另一件事，这变化归视交叉上核管理。