根据美国国立卫生研究院(NIH)下属的国家普通医学科学研究所(NIGMS)的说法,昼夜节律是人体在大约24小时周期内经历的身体、精神和行为变化。光照和黑暗是设定这一生物钟的主要信号,不过食物摄入、压力和温度也起一定作用。
是什么控制着人体的内部生物钟
NIGMS指出,视交叉上核(SCN)——大脑下丘脑中的一簇神经细胞——是人体的主生物钟。SCN接收来自眼睛的光信号,调节褪黑素的产生,并同步全身各器官和组织的节律。
2020年发表在PubMed Central上的一篇经同行评审的综述指出,SCN包含大约50,000个神经元,通过涉及Per和Cry基因的分子反馈回路运作。该综述解释说,睡眠本身由两个相互作用的系统控制:一个是促进白天警觉、夜间睡眠的昼夜节律驱动系统,另一个是独立的“睡眠压力”系统,随着一个人保持清醒时间越长而不断累积。
生物钟被打乱时会发生什么
据NIGMS表示,短期的昼夜节律失调——例如倒时差——会导致嗜睡和注意力下降,而长期的失调则与肥胖、糖尿病、情绪障碍、心血管和血压问题以及癌症的较高风险相关,并可能使现有疾病恶化。
PubMed Central的这篇综述引用的实验室数据显示,限制健康年轻男性的睡眠会改变调节食欲的激素,使瘦素(leptin)降低约17%,胃饥饿素(ghrelin)升高约28%。该综述还指出,世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)将夜班工作列为“可能对人类致癌”(2A组),并指出睡眠紊乱与人体应激激素系统中皮质醇水平升高有关。
美国工作者普遍存在睡眠不足问题
CDC根据2010年全国健康访谈调查数据发布的一份报告发现,30.0%的美国在职成年人——约4060万名工作者——报告每天睡眠时间为六小时或更少,低于美国国家睡眠基金会为健康成年人推荐的7至9小时范围。夜班工作者与白班工作者之间的差距更为明显。
报告每日睡眠六小时或更少的美国工作者比例(CDC,2010年数据)| 工作者群体 | 睡眠≤6小时的比例 |
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| 所有在职成年人 | 30.0% |
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| 白班工作者 | 28.8% |
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| 夜班工作者 | 44.0% |
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| 夜班·运输与仓储业 | 69.7% |
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| 夜班·医疗与社会救助业 | 52.3% |
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睡眠不足带来的经济成本
据Carrier Management报道,兰德公司(RAND Corporation)的研究估计,睡眠不足每年给美国经济造成4110亿美元的损失,相当于国内生产总值(GDP)的约2.28%。兰德公司将这一损失主要归因于生产力损失,而非仅仅是缺勤,估计每年因睡眠不足导致约123万个工作日的损失,同时死亡风险也有所上升。
据Carrier Management的报道,同一份兰德公司分析还发现了一个潜在的积极面:如果目前每晚睡眠不足六小时的美国人将睡眠时间增加到六至七小时,这一转变估计可为美国经济增加约2264亿美元。
健康机构认为哪些做法有助于调节生物钟
PubMed Central的这篇综述在其调研的研究中列出了与更好的昼夜节律调节相关的措施,包括获得晨间光照、保持规律的睡眠时间表、保持卧室凉爽、黑暗和安静,以及限制下午摄入咖啡因。对于夜班工作者,该综述还指出了一些工作场所的措施,例如更明亮的工作场所照明和基于个人生理时型的排班安排,这些措施在轮班工作环境的研究中被视为部分缓解手段。
NIGMS指出,2017年研究人员杰弗里·霍尔(Jeffrey Hall)、迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔·扬(Michael Young)因发现控制昼夜节律的分子机制——包括PER蛋白——而荣获诺贝尔奖,这项研究继续为睡眠障碍以及帕金森病等疾病的研究提供参考。
