昼夜节律完整指南

如果你曾经在每天的同一时间感到精力充沛或疲惫，你就经历了工作中的昼夜节律。昼夜节律到底是什么?它为什么重要?

昼夜节律是调节人体24小时内睡眠和觉醒周期的内部时钟．因为昼夜节律是由大脑对光的部分控制的，所以警觉性往往在白天达到峰值，在晚上下降。（1）

自18世纪以来，研究人员一直在研究昼夜节律，当时科学家让-雅克·德奥尔图斯·德麦兰观察到一种植物每天在完全黑暗的环境中打开和关闭它的小叶，揭示了生物钟的存在。（2）

200年后，科学家们发现基因决定了昼夜节律，而昼夜节律与明暗周期同步。（3.) (4最近，研究人员分离出一种控制日常生物节律的基因，该基因与24小时昼夜循环相互作用，揭示了生物钟系统在分子水平上的工作原理。（5）

尽管昼夜节律对睡眠和觉醒周期至关重要，但它的重要性并不止于此。昼夜节律与大脑和身体相互作用，以调节许多重要的生理功能，从血压到核心温度到新陈代谢。

注:Sleepopolis上的内容本质上是提供信息，但不应被视为医疗建议，也不应取代受过训练的专业人士的医疗建议和监督。如果您觉得自己可能患有任何睡眠障碍或健康问题，请立即去看您的医疗服务提供者。

它是如何工作的:主时钟、生物钟和昼夜节律

昼夜节律不仅控制着睡眠和觉醒周期，而且影响着大多数生物体生活的许多关键方面。（6）昼夜节律是旅行者经历时差反应的原因在美国，某些海洋物种会在沙子里钻洞，而不是被冲到海里，鸟类会在很远的地方迁徙而不会迷路。（7) (8）

昼夜节律由两个主要过程控制:内部生物钟系统和外部环境。（9）

人体的每一个生物钟都由“主时钟”控制，“主时钟”是由大约2万个神经细胞组成的视交叉上核(SCN)。（10SCN位于大脑的下丘脑，利用日光等信号发出警觉和困倦的感觉。SCN还包含褪黑激素的受体通常被称为“睡眠激素”。SCN中的神经元以24小时为周期放电，在中午达到峰值。

除了睡眠，SCN还调节新陈代谢和激素的产生。通过激素分泌和体温变化的复杂过程，SCN同步“局部”时钟，这些时钟独立于主时钟运行。这些由基因控制的生物钟存在于肝脏、结缔组织、肺和肌肉等部位．（11神经科学家们怀疑，几乎人体内的每个细胞都有一个生物钟。（12）

一旦主时钟释放信号，触发某些身体功能，生物钟就会设定昼夜节律。生物钟产生每日的昼夜节律，监测它们的时间，并控制季节性和年度发生的其他周期例如，一名妇女感到她的“时钟在滴答作响”接近她的生育年龄。（13)生物钟控制着这些周期，同时与主时钟协调，使昼夜节律与周围环境保持同步。

影响昼夜节律的环境线索包括:

• 日升日落时光线的每日变化
• 温度
• 湿度
• 活动水平
• 吃饭时间

除了通过昼夜周期和生物钟的相互作用产生昼夜节律外，这些环境线索还有助于刺激身体的基本功能，如消化、体温和褪黑激素的释放。（14) (15）

昼夜节律与睡眠

昼夜节律在一定程度上通过检测光信号来提示睡眠和醒来的时间．光通过视网膜进入眼睛，通过神经通路到达SCN，触发警觉和清醒状态。当太阳落山，光线减少时，主时钟向大脑发出信号，使其产生褪黑激素，从而引发睡意，促进睡眠。（16）

除了光线，其他因素也会影响睡眠和醒来的时间。这些因素包括:

• 睡眠不足
• 一个人醒着的时间
• 夏令时
• 季节

因为昼夜节律从不停止，它的影响每时每刻都能感受到。根据年龄和生活方式的不同，自然昼夜节律可能会波动。例如,睡眠不足能放大昼夜节律的自然起伏吗导致过度的困倦和清醒的感觉。有规律的睡眠习惯更有可能在一天中产生一致的能量水平，并降低白天的困倦程度。

在典型的一天中，能量从醒来开始缓慢攀升，一直持续到下午早些时候．不久之后，能量开始下降，在下午3点左右达到最低点。下午3点过后，能量再次增加，在下午6点左右达到峰值。在晚上剩下的时间里，人们的警觉性会逐渐减弱，直到凌晨，在凌晨3:30达到最低点。

昼夜节律与健康

研究表明，昼夜节律对能量和健康水平以及身体基本过程的功能有重要影响。健康的昼夜节律与长寿、降低压力水平和强大的新陈代谢有关．

麻省理工学院(MIT)最近的一项研究发现，一种预防衰老疾病的蛋白质在控制昼夜节律方面也发挥着关键作用。（17)科学家们还发现了一种特殊的蛋白质，它与人体的生物钟协同工作，调节关键的代谢功能。（18）

昼夜节律不规律与睡眠障碍、肥胖和抑郁等慢性健康问题有关。（19研究表明，上夜班的人患肥胖症和糖尿病的风险更高，发生事故的风险也可能更高。手机、电脑、平板电脑和电视屏幕发出的蓝光会抑制褪黑素的产生，是心律不规律的主要原因。

超过35种疾病可能会受到身体内部时钟的影响，包括：

• 糖尿病
• 心脏病
• 认知能力下降
• 双相情感障碍
• 高血压
• 高葡萄糖水平

昼夜节律与新陈代谢

昼夜节律周期与身体的新陈代谢密切相关。（20.虽然基因会影响身体通过饮食维持能量平衡的能力，但研究表明，昼夜节律和环境线索(如光线)也发挥了关键作用。

在过去的十年中，研究人员发现昼夜节律有助于调节细胞的能量水平。这可能有助于解释为什么睡眠模式被打乱会增加饥饿这可能会导致体重增加、肥胖和其他代谢问题。

最近的一项研究检查了老鼠的昼夜节律和代谢功能之间的联系，发现用昏暗的光线取代啮齿类动物昼夜周期的黑暗期会增加它们的体重。（21)对人类的研究发现，昼夜节律失调会导致瘦素浓度下降，瘦素是一种促进饱腹感的激素。（22）

科学家们现在认为，通过调整饮食和时间来“重置”生物钟可以预防代谢紊乱，同时促进健康和延长寿命．（23）

昼夜节律与衰老

昼夜节律不会保持同样从出生老的年龄。2015年的一项研究发现，随着人们年龄的增长，大脑中受时钟控制的基因会发生波动．（24)研究人员检查了不同年龄的死者的大脑样本，发现年轻人的大脑时钟基因中有每天的节奏，而老年人的许多基因中已经失去了这种节奏。其他研究表明，健康的昼夜节律可能有助于预防与年龄有关的疾病，如痴呆、高血压和帕金森氏症。（25）

一项研究发现，一种名为SIRT1的基因可以预防衰老疾病，并在控制昼夜节律方面发挥着关键作用。同样的研究人员还发现生理机能随着年龄的增长而衰退但提高大脑中的SIRT1基因水平可以防止这种损失。SIRT1功能的下降扰乱了昼夜节律控制，同时模拟了人们变老时的情况。这一发现很有希望，因为科学家们相信，增强昼夜节律功能——比如在体内释放SIRT1激活剂——可以减少与年龄相关的健康问题，并改善睡眠。（26）

昼夜节律与压力

生物钟和光暗等外部因素都与心理健康密切相关．季节性情感障碍(SAD)是一种与季节密切相关的抑郁症，它可能是昼夜节律如何影响情绪的最著名的例子。SAD通常在一年中的同一时间开始和结束，随着日照时间的增加而减少。

SAD的体征和症状包括：

• • • 在秋末和冬季感到抑郁
    • 对活动失去兴趣，尤其是在冬天
    • 降低能源
    • 失眠
    • 食欲或体重变化
    • 注意力难以集中
    • 绝望或内疚的感觉
    • 死亡或自杀的念头

身体上反复的心理压力会扰乱昼夜节律．（27一些神经科学家认为，长期的压力可能会导致类固醇激素皮质醇水平的不规则产生，而皮质醇对于昼夜节律的正常运转以及情绪和动机的调节都是必不可少的。长期的皮质醇功能障碍会导致问题,如抑郁症体重增加，或库欣综合征，一种皮质醇分泌过多的疾病。（28）

昼夜节律紊乱在一年中的任何时候都可能导致情绪障碍。研究情绪和昼夜节律的科学家操纵老鼠的基因来抑制那些负责调节生物钟的基因。他们发现，老鼠从不舒服的环境中逃离的速度更慢，这是绝望的迹象。尽管吃了相同数量的食物，但这些老鼠的体重也比对照组老鼠增加了更多。节律紊乱的老鼠在明亮的光线下花的时间更少，这是焦虑的迹象，而且比对照组的老鼠更不动。（29）

饮食、运动和昼夜节律

人体的新陈代谢遵循24小时的生物钟，荷尔蒙、酶和消化系统在早上和下午为食物做好了准备。一些研究表明，睡前吃零食的人会打乱他们的昼夜节律，而昼夜节律是为了在晚上不给身体提供额外的能量。（30.）

其他研究表明，当食品消费比吃多少食物对减肥更重要。一项研究比较了吃丰盛早餐和丰盛晚餐的效果，发现早餐吃得丰盛的一组比晚餐吃得丰盛的一组减掉的体重更多。这可能是因为吃晚餐的那组人在循环胰岛素(有自己的昼夜节律)处于最高水平时进食。（31）

运动也会影响昼夜节律。肌肉有自己的内部时钟，由于昼夜节律，肌肉在白天的功能比在晚上更好。（32)体力和核心体温在下午晚些时候达到峰值，并影响运动表现。（33)这可能意味着白天锻炼比晚上或清晨锻炼更有效、更有益于健康。（34)

运动有助于保持健康的昼夜节律，而缺乏运动可能会打乱生物钟。在一项针对老鼠的研究中，研究人员发现，锻炼对日常健康运动模式的影响比年龄更大。这可能意味着，锻炼使身体能够更好地判断什么时候应该运动，什么时候应该休息。（35）

昼夜节律是如何被打乱的

昼夜节律最好与健康的睡眠习惯相结合，例如每天在同一时间睡觉和起床。不规律的睡眠和醒来时间可能会打乱昼夜节律，导致健康并发症．

昼夜节律可能会受到其他睡眠干扰因素的影响，比如:

• • • 时差
    • 夏令时
    • 彻夜难眠
    • 晚上让大脑暴露在智能手机、平板电脑或电视发出的人造光下
    • 深夜锻炼

如果在清醒程度较低的时候打盹，并在下午3点左右完成，就不太可能扰乱昼夜节律。

昼夜节律的慢性破坏可能导致睡眠障碍或其他相关的健康问题．有些昼夜节律障碍是内在的，意味着一个人的生物钟与社会上其他人的不平衡，而另一些则是间接的或外在的，意味着一个人的昼夜节律与典型的明暗模式不同步。（36这通常是由于非传统的工作时间，旅行，或暴露在大量的人造光下。

睡眠相位延迟综合征(DSPS)

这种类型的障碍发生在某人在深夜感到疲倦，并在合理的就寝时间后至少两小时才入睡的时候对于成年人来说，这个时间通常是午夜。然而，他们仍然需要7-9小时的睡眠，但由于工作、上学时间早或其他生活需要，他们不能在早上晚起。

例如，有些人不是在晚上10:30入睡，早上6:30醒来，而是在凌晨1点左右入睡，很难按时起床上学。DSPS在青少年中最常见;其中多达16%的人患有这种疾病。（37）

一些研究人员认为，DSPS可能是青少年进入青春期后对正常生物钟变化的过度反应。DSPS患者在白天经常感到极度疲劳，经历失眠患抑郁症或其他精神问题(包括行为问题)的风险更大。（38）

晚期睡眠阶段综合征(ASPS)

另一种与DPSP类似的疾病是睡眠阶段提前综合症(ASPS)，它会导致患者晚上感到疲劳，比正常情况下更早睡觉。（39) ASPS患者往往在下午晚些时候感到疲劳，并在晚上6点到9点之间上床睡觉。因为就寝时间早，他们也起得早——通常在凌晨2点到5点之间。这么早起床可能会让你很难再入睡，导致失眠．

与dsp不同，ASPS在老年人中更常见．这可能是由于随着年龄的增长，人们对光的反应会自然减弱，尤其是那些有眼睛问题的人，比如白内障。虽然ASPS患者的确切人数尚不清楚，但研究人员认为，这一比例不到总人口的1%。患有ASPS的人会在清晨失眠，白天嗜睡，患抑郁症的风险也更高。（40）

Non-24-Hour睡眠综合症

患有非24小时睡眠-觉醒综合征的人的昼夜节律不同步。这导致睡眠周期略长于24小时，迫使每天的睡眠和起床时间推迟。睡眠时间为24.5小时的非24小时患者可能会在第一天晚睡30分钟，第二天晚睡1小时，以此类推。睡眠-觉醒周期最终会与24小时的明暗周期一致，提供暂时的缓解和常规睡眠。然而，睡眠周期将继续改变，创造出晚睡和醒时间的重复循环。

非24综合症在盲人中最常见，因为视网膜无法将自然光传输到大脑的下丘脑部分。（41)这种障碍可能影响到多达四分之三的完全视力丧失患者。虽然视力正常的人可能会患上Non-24，但这种病非常罕见，而且研究不足。（42）

不规则的睡眠-觉醒节律

这种罕见的昼夜节律失调会影响睡眠-觉醒周期不符合通常的24小时生物钟的人。相反，患者每天午睡多达7-9个小时。这可能会导致过度的白天嗜睡，因为打乱了昼夜节律和不寻常的睡眠模式。（43）

科学家们不知道有多少人患有这种疾病，也不完全确定它是如何形成的。一些研究人员认为，它发生在生物钟较弱的人身上，这可能是由痴呆和脑损伤等神经系统疾病引起的。

轮班工作睡眠障碍

轮班工作睡眠障碍(SWSD)是由患者的昼夜节律和工作安排之间的冲突引起的。这样的作息时间表可能会与体内的生物钟背道而驰，导致失眠、白天过度困倦，并增加心血管和胃肠疾病的风险。（44) (45）

“轮班工作”指的是传统的上午9点到下午5点以外的工作时间。时间框架，无论是早班，夜班，或轮换工作时间表。由于睡眠/觉醒周期和暗/光周期之间缺乏一致性，SWSD患者可能难以入睡，难以保持睡眠状态，或疲劳时难以入睡．

虽然一些轮班工人可能能够适应，但那些轮流工作的人可能会发现调整困难或不可能。在美国，大约20%的工人是轮班工人，其中40%的人可能患有SWSD。（46）

昼夜节律障碍的治疗

定时暴露在强光下可能有助于那些患有严重昼夜节律紊乱的人重置生物钟。（47)大多数情况下使用约10,000勒克斯的高强度光，照射时间为一至两个小时。治疗时机至关重要，需要睡眠专家的帮助，他们负责管理光线。

对于不太严重的疾病，如dsp，通常使用行为疗法．这些干预措施包括建立有规律的睡眠-醒来时间，避免午睡，坚持有规律的早晚锻炼，避免咖啡因和咖啡因来自屏幕的强光睡前几小时。褪黑素的标准化管理也被证明是一种有效的治疗昼夜节律睡眠障碍的方法，对时差反应尤其有帮助。（48）

健康的昼夜节律小贴士

以下建议可能有助于保持昼夜节律与内部和外部线索同步：

• • • 坚持一致的睡眠时间表。睡眠科学家通常建议每天在同一时间睡觉和起床。这可能有助于保持昼夜节律同步，并在醒来后增加能量。（49）
    • 早晨散步。因为能量水平与光线密切相关，所以第一件事就是打开遮光罩，在早晨散步。暴露在阳光下会提供能量，同时启动昼夜节律，使足够的阳光照射向大脑发出信号，是时候开始新的一天了。（50）
    • 限制晚间使用科技产品。暴露在手机发出的人造蓝光下会对健康造成严重损害。想象一下，你躺在床上，太阳直射屋内;没人能睡着。虽然这个例子很极端，但屏幕光线会让节奏不同步，让人们更难睡好觉。（51）
    • 吃饭的时间。越来越多的研究表明，当饮食模式与昼夜节律一致时，身体机能达到最佳状态。研究表明，在一天的早些时候吃点东西，在晚餐前后吃点清淡的食物对新陈代谢健康最有利。（52）
    • 在黑暗中睡觉。漆黑的房间对身体来说是一个重要的信号:该休息了。（53确保没有让光线进来的地方，无论是打开的窗帘还是电子设备闪烁的灯光。
    • 减轻压力。压力反应在一天中不断变化，并可能破坏生物钟。练习冥想、写日记、呼吸技巧或治疗，这些都是减轻压力的方法。

《睡眠都市》的最后一句话

昼夜节律是强大的生物周期，几乎影响健康和健康的方方面面．昼夜节律不仅决定睡眠模式，还影响激素释放、饮食习惯和消化、体温和其他重要的生物功能。时间生物学的进步只会增加科学家对这些内部时间记录器的理解，从而导致治疗与昼夜节律相关的疾病，如抑郁症、季节性情感障碍(SAD)、慢性疾病和时差。（54）

健康的昼夜节律有助于提升精力和幸福感，同时降低患某些疾病的风险。昼夜节律最好与健康的习惯相结合因此，一定要保持一致的睡觉和起床时间，限制在晚上暴露在屏幕发出的人造光下，每天坚持一致的饮食和锻炼习惯。

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