昼夜节律的完整指南

如果你曾在每天的同一时间感到精力充沛或疲惫不堪，那么你就体验过工作中的昼夜节律。究竟什么是昼夜节律，为什么它如此重要?

昼夜节律是一种内在的时钟，在24小时内调节身体的睡眠和觉醒周期．由于昼夜节律是由大脑中对光做出反应的部分控制的，警觉性往往在白天达到顶峰，在晚上下降。（1）

自18世纪以来，研究人员就一直在研究昼夜节律。当时，科学家让-雅克·德·奥尔图斯·德·麦兰观察到一株植物每天在完全黑暗的环境中打开和关闭它的小叶，这揭示了生物钟的存在。（2）

两百年后，科学家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，研究人员分离出了一种基因，它控制着每天的生物节律，同时与24小时的明暗周期相互作用，揭示了时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，但它的重要性还不止于此。昼夜节律与大脑和身体相互作用，调节许多重要的生理功能，从血压、核心温度到新陈代谢。

注:Sleepopolis的内容本质上是提供信息的，但它不应被视为医疗建议，也不应取代训练有素的专业人士的医疗建议和监督。如果你觉得自己可能患有睡眠障碍或疾病，请立即就医。

原理:主时钟、身体时钟和昼夜节律

昼夜节律不仅控制着睡眠和醒来的周期，而且影响着大多数生物生活的许多关键方面。（6）昼夜节律是旅客时差反应的原因在美国，某些海洋物种会在沙子里钻洞，而不是被冲进海里，鸟类在长途迁徙时也不会迷路。（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）

人体的每个生物钟都由“主时钟”控制，这是一组约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，它利用诸如日光等信号来传达警觉性和困倦感。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小时的节律放电，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同步独立于主时钟运行的“局部”时钟。这些由基因控制的时钟存在于肝脏、结缔组织、肺和肌肉等部位．（11神经科学家怀疑，人体内几乎每个细胞都有一个生物钟。（12）

一旦主时钟释放出触发某些身体功能的信号，生物钟就会启动昼夜节律。生物钟产生每天的昼夜节律，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，在临近生育年龄的时候，一位女性感到她的“时钟在滴答作响”。（13生物钟控制这些周期，同时与主时钟协调，使昼夜节律与周围环境同步。

影响昼夜节律的环境线索包括:

• 当太阳升起和落下时，每天的光线都在变化
• 温度
• 湿度
• 活动水平
• 吃饭时间

除了通过与昼夜周期和内部时钟的相互作用产生昼夜节律，这些环境线索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探测光线信号来提示睡眠和醒来的时间．光线通过视网膜进入眼睛，沿着一条神经通路到达SCN，触发警觉性和清醒状态。当太阳落山，光线变暗时，主时钟会向大脑发出信号，产生褪黑激素，从而引发困倦，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
• 一个人清醒的时间长度
• 夏令时
• 季节

因为昼夜节律从不停止，它的影响在任何时候都能感受到。根据年龄和生活方式的不同，自然昼夜节律可能会有波动。例如,睡眠不足能放大昼夜节律的自然起伏吗，导致睡意和清醒的感觉被夸大。有规律的睡眠习惯更有可能在一天中产生稳定的能量水平，以及白天较低的困倦水平。

在典型的一天中，能量从醒来开始缓慢上升，一直持续到下午早些时候．不久之后，精力开始下降，在下午3点左右达到最低点。下午3点过后，精力再次增加，在下午6点左右达到顶峰。在晚上剩下的时间里，警觉性会逐渐下降，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、减轻压力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)研究显示，上夜班的工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激素的产生，是导致节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

生理周期与身体的新陈代谢密切相关。（20.虽然基因会影响人体通过饮食来维持能量平衡的能力，但研究表明，昼夜节律和光线等环境因素也起着关键作用。

在过去的十年中，研究人员发现昼夜节律有助于调节细胞中的能量水平。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大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节律周期的黑暗期会增加啮齿类动物的体重。（21对人类的研究发现，昼夜节律失调会导致瘦素浓度下降，而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

昼夜节律不再是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，发现年轻人的大脑的生物钟基因有日常节律，而老年人的很多基因则失去了这种节律。其他研究表明，健康的昼夜节律可能有助于预防与年龄相关的疾病，如痴呆、高血压和帕金森病。（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关键作用。同样的研究人员还发现昼夜节律功能随年龄增长而衰退但是，提高大脑中的SIRT1基因水平可以防止这种损失。SIRT1功能的下降会破坏昼夜节律控制，同时模拟人变老时发生的情况。这一发现很有希望，因为科学家们相信，增强昼夜节律功能——就像在体内释放SIRT1激活物一样——可以减少与年龄相关的健康问题，并改善睡眠。（26）

昼夜节律和压力

生物钟和光线、黑暗等外部信号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，可能是昼夜节律如何影响情绪的最著名例子。SAD通常在一年中的相同时间开始和结束，随着日照时间的增加而减少。

SAD的迹象和症状包括：

• • • 在深秋和冬季感到沮丧
    • 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
    • 有死亡或自杀的想法

身体上反复的心理压力会打乱昼夜节律．（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的分泌水平不规律，而皮质醇对生理节律的正常运作以及情绪和动机的调节至关重要。长期的皮质醇功能障碍会导致问题,如抑郁症或库欣综合症，一种皮质醇分泌过多的疾病。（28）

在一年中的任何时候，昼夜节律紊乱都可能导致情绪紊乱。研究情绪和昼夜节律的科学家通过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脱的速度较慢，这是绝望的表现。尽管吃了相同数量的食物，这些老鼠的体重也比对照组老鼠增加了更多。节律紊乱的老鼠在强光下待的时间更短，这是焦虑的表现，而且比对照组的老鼠更不能动。（29）

饮食、运动和昼夜节律

身体的新陈代谢遵循一个24小时的时钟，激素、酶和消化系统在早上和下午准备食物。一些研究表明，睡前吃零食的人会扰乱他们的昼夜节律，这是为了在晚上不给身体补充额外的能量。（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，发现吃丰盛早餐的一组比吃丰盛晚餐的一组减掉的体重更多。这可能是因为晚餐组在胰岛素循环最高的时候进食，胰岛素有自己的昼夜节律。（31）

锻炼也会影响昼夜节律。肌肉有自己的内部时钟，由于昼夜节律，白天的功能比晚上更好。（32体力和核心体温在下午晚些时候达到高峰，影响运动表现。（33这可能意味着白天的锻炼比晚上或清晨的锻炼更有效，对健康更有益。（34)

运动有助于保持健康的昼夜节律，而缺乏锻炼可能会打乱生物钟。在一项针对老鼠的研究中，研究人员发现，与年龄相比，运动对日常健康运动模式的影响更大。这可能意味着运动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

昼夜节律与健康的睡眠习惯相结合，比如每天在同一时间睡觉和醒来。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，例如:

• • • 时差
    • 夏令时
    • 整夜不睡
    • 晚上把大脑暴露在智能手机、平板电脑或电视的人造光下
    • 深夜锻炼

如果把小睡安排在警觉性较低的时候，并在下午3点左右完成，那么小睡不太可能扰乱昼夜节律。

昼夜节律的慢性紊乱可能导致睡眠障碍或其他相关的健康问题．有些昼夜节律紊乱是内在的，意味着一个人的生物钟与社会其他人的生物钟不平衡，其他是环境的，或外在的，意味着一个人的昼夜节律与典型的光明/黑暗模式不同步。（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。

睡眠阶段延迟综合征

这种类型的障碍发生在当一个人在晚上很晚的时候感到疲倦，并且比合理的就寝时间至少晚了两个小时对于成年人来说，通常是在午夜之前。然而，他们仍然需要推荐的7-9小时的睡眠，但由于工作，上学时间早，或其他生活需要，不能在早上起得晚。

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;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体内生物钟正常变化的过度反应。DSPS患者白天经常感到非常疲劳，经历失眠也更容易出现抑郁或其他精神问题，包括行为问题。（38）

高级睡眠阶段综合症

与DPSP类似的另一种疾病是睡眠后期综合症(ASPS)，它会导致患者在晚上更早地感到疲劳，比正常情况下更早上床睡觉。（39) ASPS患者往往在下午晚些时候感到疲劳，晚上6点到9点就上床睡觉了。因为就寝时间早，他们起床也早——通常在凌晨2点到5点之间。这么早醒来可能会让人难以入睡，导致失眠．

与DSPS不同，ASPS更多发生在老年人身上．这可能是由于随着年龄的增长，人们对光线的反应会自然丧失，尤其是那些有白内障等眼疾的人。虽然ASPS患者的确切数字尚不清楚，但研究人员认为，这一数字不到人口的1%。患有ASPS的人会经历清晨失眠和白天过度嗜睡，而且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-觉醒综合症的人昼夜节律不同步。这导致睡眠周期略长于24小时，迫使每天的睡眠和醒来时间推迟。一个非24岁的24.5小时的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-觉醒周期最终将与24小时的明暗周期重新调整，提供暂时的缓解和常规睡眠。睡眠周期将继续改变，然而，创造重复的晚睡晚醒的周期。

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这种疾病可能会影响多达四分之三的完全失明的人。虽然有视力的人可能会患上非24型，但这是极其罕见的，而且还没有得到充分的研究。（42）

不规则的睡眠-觉醒节律

这种罕见的昼夜节律紊乱会影响那些睡眠-觉醒周期不符合通常24小时生物钟的人。相反，患者每天会午睡多达7-9个小时。由于昼夜节律紊乱以及不寻常的睡眠模式，这可能会导致白天过度嗜睡。（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，这种疾病可能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造成的。

轮班工作睡眠障碍

倒班睡眠障碍(SWSD)是由患者的昼夜节律和工作时间冲突造成的。这个时间表可能会与体内的生物钟背道而驰，导致失眠，白天过度嗜睡，并增加心血管和胃肠道问题的风险。（44) (45）

“轮班工作”的定义是在传统的上午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，或轮流工作时间表。由于睡眠/觉醒和黑暗/光明周期之间缺乏一致性，SWSD患者可能难以入睡，保持睡眠，或在疲劳时入睡．

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

昼夜节律紊乱的治疗

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昼夜节律。（47大多数情况下使用大约10,000勒克斯的高强度光，曝光时间为一到两个小时。治疗的时间是至关重要的，需要睡眠专家的帮助。

对于像DSPS这样不太严重的疾病，通常使用行为疗法．这些干预措施包括建立规律的睡眠-觉醒时间，避免午睡，坚持有规律的早上或下午锻炼，避免咖啡因和来自屏幕的强光睡觉前几个小时。标准化服用褪黑激素也被证明是治疗昼夜节律性睡眠障碍的有效方法，尤其对时差反应有帮助。（48）

健康的昼夜节律提示

以下建议可能有助于保持昼夜节律与内部和外部线索的同步：

• • • 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醒来。这可能有助于保持昼夜节律的同步，并在醒来后增加精力。（49）
    • 早上出去散步。由于能量水平与光线密切相关，所以第一件事就是打开遮光罩，在清晨散步。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，告诉它是时候开始新的一天了。（50）
    • 限制晚上使用科技产品。手机发出的人造蓝光会对健康造成严重损害。想象一下，你躺在床上，太阳直射在你的身体里;人是不可能睡着的。虽然这个例子很激烈，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，身体机能会达到最佳状态。研究表明，早一点吃东西，晚餐时间吃清淡的食物对新陈代谢健康是最有利的。（52）
    • 在黑暗中睡觉。漆黑的房间对身体来说是休息时间的重要信号。（53)确保没有任何方法让光线进来，无论是打开的窗帘还是电子设备闪烁的光。
    • 减轻压力。在一天中，压力的反应是不同的，会扰乱生物钟。练习冥想、写日记、呼吸技巧或治疗，作为减少压力的方法。

Sleepopolis的最后一句话

昼夜节律是一种强大的生物周期，它几乎影响到健康的方方面面．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计时器的了解，从而为抑郁症、季节性情感障碍(SAD)、慢性疾病和时差等与昼夜节律相关的疾病提供治疗。（54）

健康的昼夜节律有助于促进精力和健康，同时降低患某些疾病的风险。昼夜节律与健康的生活习惯相结合因此，一定要保持固定的睡觉和起床时间，晚上不要暴露在屏幕的人造光下，每天坚持一致的饮食和锻炼习惯。

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