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​如果地球没有日夜更替,我们还会按时入眠吗?

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原标题:​如果地球没有日夜更替,我们还会按时入眠吗?

原创: SME SME科技故事

在过去,人们基本上都过着日出而作,日落而息的生活。即便现代有了照明和各种娱乐设施,到了晚上依然需要休息与睡眠,这已经成了不变的定律。

然而,放眼自然界,各种动物的睡眠不一定和夜晚同步。因生存环境的威胁,一些动物选择了黑夜,成了夜行性动物。我们的白天等于它们的黑夜,太阳升起它们才会躲起来休息。

但无论昼行性动物还是夜行性动物,两者都是根据光照持续时间长短来安排它们活动。这便是我们所说的生物节律,由漫长的演化史演化而来。这个内置的生物钟,能指挥我们全身脏器以每24小时为周期活跃或沉静。而睡眠和觉醒,便是最经典的生物节律。睡眠本身是一种神经行为,需要中枢神经系统的参与。一般认为,每一种有“脑子”的动物,理论上都会睡觉。而在自然界,睡眠行为也在高级动物中最为普遍。

需要睡觉的仙女水母

然而,最近研究却证实了,就连“没头没脑”(没有中枢神经系统,属于网状神经系统)的水母,也是需要睡觉的。睡眠与清醒的节律的起源,可能比想象中更远。生物钟让你起床你就会自然醒了,它想让你睡觉你就得睡,而抵抗生物节律损坏的只有自己的身体健康。

经常上夜班的人就告诉我们,经常性熬夜更容易出现肥胖、糖尿病、心血管疾病等问题。而长时间的睡眠剥夺,更会让你身体里的每一个细胞都陷入混乱。那人类最长究竟能坚持多久不睡觉?在历史上,还真的有人正儿八经的做过睡眠剥夺实验。上世纪中,17岁的兰迪·加德纳,就破了“不使用任何兴奋剂的不睡觉最长时间”世界纪录。在全程的监测下,他硬抗了264小时,也即整整11天不睡觉。

睡眠剥夺实验中的兰迪·加德纳

但其实在第二天,兰迪·加德纳就开始变得焦躁不安,直犯恶心。第三天,他更是喜怒无常,对身边帮忙监测的朋友大发脾气。之后,认知失调、记忆混乱、浑身颤抖、幻觉等纷至沓来。

他无法重复一些简单的绕口令,甚至连一些最简单的测试他都无法通过。例如,他会被要求做一些保持清醒的小游戏,例如以数字100开头,依次减7报数。但他才数到数字65(第5个数字),就停了下来进入发呆模式,等周围的人提醒他才发现自己忘记在干什么了。

后来也有人想继续打破兰迪·加德纳的纪录,也确实打破了。但因为太危险,吉尼斯世界纪录官方不再接受相关挑战的申请。

不过,即便这类个人挑战不再被发起,但全人类也在更短的睡眠时间冲刺,睡得越来越少了。晚上不想睡,早上醒不来,几乎成了现代人的常态。而社会越发展,人类仿佛睡得更少了,日出而坐,日落而息变得奢侈。但人为地缩短睡眠时间,会使人产生身体被掏空的疲倦感、易怒、工作效率下降等各种问题。

而“困意”正是一种明显信号,是你的大脑在通知你快点睡觉。这主要和两种让人“嗜睡”的化学物质有关,褪黑素和腺苷。其中,褪黑素与生物节律有关。它又名松果体素,是大脑内的松果体所分泌的激素。随着月升日落,我们身体接受的光线会逐渐暗淡,褪黑素的分泌就会增加,让人产生睡意。所以,褪黑素也被称为人体内天然的“安眠药”。

但即便没有了昼夜更替,与昼夜节律敏感有关的褪黑素也全然失效,人依然需要睡觉,因为腺苷的机制人也同样也会感到困倦。

而让人昏昏欲睡的,可不止褪黑素,腺苷是体内的另一种“催眠因子”。我们在清醒时,能耗是巨大的。ATP也即三磷酸腺苷,是生物系统中能量的“货币”,我们身体获取的巨大能量主要来自于ATP水解后提供的能量。而腺苷,则是ATP水解放能的最终产物(ATP→ADP→AMP→AD,从左到右每次脱去一个磷酸)。随着清醒的时间变长,人体耗能越大,腺苷也会不断地累积,并激活腺苷受体。这便是我们感到疲惫和产生困意的来源。

除了让人昏昏欲睡,腺苷浓度还会使血清素水平降低,并抑制多巴胺神经元的活动。多巴胺大家应该都知道,这是大脑奖励机制中的重要化学物质,多巴胺的分泌减少会让人对很多事物失去兴趣。而血清素则是一种能让感到放松的物质,血清素水平降低也意味着人会变得易怒。

而喝咖啡能提神,就是因为咖啡里的咖啡因是腺苷受体拮抗剂。换句话说,咖啡因能够与腺苷受体结合,且它与腺苷受体结合的能力要比腺苷强。这基本上就是一种占着茅坑不拉屎的概念,被咖啡因占了位置的腺苷,自然发挥不了“催眠”的作用,人就清醒了。

但喝咖啡是个治标不治本的方法。因为腺苷并不会因为咖啡因的“篡位”而消失,反而是越积累越多。当咖啡因的功效过去了,远超常量的腺苷便得以迅速与腺苷受体结合。这便是“咖啡因崩溃”现象,你会在短时间感到极度疲惫,生无可恋。

所以说,对付疲劳、困倦与压力的最有效办法便是去睡觉,以快速降低神经系统中腺苷的浓度。睡眠时,大脑的细胞间隙会扩大,有助于清楚一天积累下来的腺苷。就连午休短暂的小憩一下,都能让你下午充满能量。不过这仿佛是一句废话,夜晚的诱惑太多,生活压力太大,许多人都会因为各种原因而熬夜。

其实,腺苷这一“催眠因子”的代谢循环,与B族维生素有关。想要清除细胞外的腺苷主要有两个途径,一是通过腺苷脱氨酶(ADA)不可逆地分解为肌苷,二是回到细胞经腺苷激酶(AK)合成为AMP内重新参与到细胞呼吸当中去(细胞内AMP与ATP经腺苷酸激酶生成两份ADP,反应可逆)。从ADP充能到ATP的过程,其实是有氧呼吸第二阶段三羧酸循环中的一个环节,也就是腺苷代谢的路径会受到三羧酸循环的影响。

而B族维生素中的每一种都参与了细胞关键的代谢反应(它们通常以辅酶的形式参与),就包括给ATP充能的三羧酸循环。因此保证B族维生素的摄入,有助于身体降低腺苷浓度,消除困倦感,尤其是在长期熬夜睡眠时长不足的状态下。而长期处于熬夜状态、人的精神高度紧张、抽烟和酗酒等行为也会消耗较多的B族维生素,更容易造成B族维生素的缺乏。

除了参与能量的代谢,B族维生素这个大家庭还很多的作用,几乎包揽了身体所有能量代谢,生物氧化,传递氢,一碳单位代谢等各类反应。

例如我们知道,维生素B1的缺乏会引起一种“脚气病”。严重缺乏维生素B1时,热能代谢不完全,会产生丙酮酸等酸性物质,进而损伤大脑、神经、心脏等器官,由此出现多发性神经炎等一系列症状。

当年的一位医生,就发现养鸡场的部分鸡得了脚气病,但另一部分却没事。经过一番筛查,他才发现用精米饭喂养的鸡会出现脚气病的症状。而将精米加工时去掉时的米胚和糠皮重新加入鸡饲料后,鸡的脚气病就会消失。人类这才发现,能治脚气病的物质就藏在米皮和米胚中,而这便是维生素B1,发现者也获得了诺贝尔医学奖。

尽管,这种脚气病在现代生活已很罕见。但是近百年过去了,我们的日益精细化的饮食习惯反而越来越接近当年的患脚气病家鸡。长期食用研磨过分的精米细面,现代人也相对容易缺乏维生素B1。

其实,除了维生素B1,维生素B2和B12的发现者,也都获得了诺贝尔奖,从B族维生素被发现以来,围绕它们共产生了至少6位诺贝尔奖得主。而随着医学的发展,人类也慢慢揭开了这些微量但作用巨大的元素的真实面纱。现在我们知道,B族维生素是一组水溶性维生素,主要有B1、B2、B6、B12、泛酸、叶酸、生物素、烟酰胺这8种,它们都是人体必不可少的营养素之一。

但因为B族维生素B家族都是水溶性的,补充快,消耗也快。因为不易在体内蓄积,它们也高度依赖于日常饮食的补充。中国疾病预防控制中心发布的《中国成年居民营养素摄入状况的评价》就显示,我国成年居民的维生素B1和维生素B2摄入不足的比例均超过了80%。但伴随B族维生素缺乏出现的症状,如疲惫感、情绪低落、记忆力减退等不太显著的症状,却经常被忽视。

与此同时,B族维生素的作用亦是相辅相成的,它们就像一个团队需要协同作战。一种B族维生素的的缺乏往往会伴随着其他多种B族的缺乏,单独补充一种或几种,会使人体对其他B族的需求量增加造成相应地缺乏,因此B族维生素需要同时补充效果才更好。

但在现实生活中,能同时含有完整B族维生素的食物是少之又少,只有酵母、肝脏、米糠、麦芽等寥寥几种。如果在日常饮食中,无法兼顾多种B族维生素的足量摄入,一款功效全、含量足的B族补充剂是一个比较好的选择。

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