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2014-7-4 17:03
生命中必不可少的光

摘要 : 研究发现,对我们的健康而言,光和睡眠同样重要。罗茜•布劳(Rosie Blau)就此话题咨询了美国加利福尼亚州的专家萨钦•潘达(Satchin Panda)。

习斋2014-7-4 17:034640
/来自: 环球科学(huanqiukexue.com)

萨钦.潘达(Satchin Panda) (小标题为译者所加,下同)


  当萨钦?潘达还是个男孩时,每个夏天,他都会在他祖父家,印度东海岸的昌迪普尔(Chandipur)的农场度过。那时,他会在吊床上打发时间,在湖里捉鱼,也会爬上树去摘芒果。他爷爷今年91岁了,老人家大多数时间都住在那里,打理着他那20英亩的农田。 他种的东西基本上可以满足他的妻子和八个孩子的需要。他种什么,他们就吃什么。除此之外,他们会买盐,卖一点米。“他这样度过了一生,”潘达说,“只有八九次他去了离家超过100公里的地方。”

  潘达现在的家离那里有几千英里远—一栋位于加州圣迭戈临峡谷的四卧室房子。他是个脑力劳动者,经常为了工作在全世界飞来飞去。“如果我离印度只有五小时飞行的距离,”他说,“我就去看望我的母亲和姐姐。”但是变化不仅限于地理位置。潘达开车上下班,在一间地下室工作,而且大部分休闲时间也在室内度过。在两代人的时间里,他和他的家庭从室外移入室内,从而摆脱了日光的限制:从日出而作到闹钟叫醒,从日落而息到任意选择夜晚的明亮程度和入睡时间。

  在人类历史的大部分时间中,我们用太阳周期标记时间,并逐渐形成了白天在室外活动,日落天黑后不久就入睡的习惯。现在,我们清醒时大部分时间在办公室、工厂、学校、商店、医院或幼儿园度过,在很舒适,但是窗户封闭、缺乏自然光的昏暗房间中度过。当天色开始变暗时,我们啪的一声打开开关,光线就又回来了。与过去相比,工作时间时光线有些昏暗,夜晚却令人目眩。


  在认识光照和健康的正面联系上,我们有些迟钝。过去的40年里,太阳一直是敌人:医学证据警告我们应远离会造成皮肤癌的紫外线。但是现在科学家们有了新的担忧——晒太阳时间太短也会对我们的健康造成长期损伤。

  萨钦?潘达就是他们中的一位。他是加州拉霍亚(La Jolla)的索尔克生物学研究所(Salk Institute for Biological Studies)的分子生物学教授。他在那里研究每个生物体内都有的生物钟。“我爷爷对每天打一小时盹有宗教般的偏执,”他说,“他每天晚上睡九到十个小时。”潘达对自己来说,这样的作息习惯简直不可想象。但他对自己的生活方式丝毫自豪,相反,他担心当我们无视自然世界中的明暗周期时,我们也正在打乱人体的内部活动。减少接触阳光可能会给我们造成更重大的损失。

  在叙述人类的发展时,离开土地以及点亮黑夜是不可不提的两件事情。当人类第一次“驯服”火时,他们永远地改变了他们的生活:日落不再是一天的终点。他们使黑暗的洞穴充满生气,之后又用蜡烛和油灯照亮了家。在十九世纪八十年代,白炽光灯泡商业化之后,有些人甚至对光产生恐惧,认为它是一种静谧且具有神性的力量,可以扭曲自然界的法则。而另外一些人则对那些明亮、稳定、在任性的太阳不出现时依然燃烧着的灯丝梦寐以求。在爱迪生的灵光一现之后不到一个半世纪,我们就生活在了一个“日不落”的社会中。没有这些卓越的创造,这是不可想象的。

  照亮世界不仅仅在物理意义上点亮了我们的生活。现在,无论昼夜,我们可以在任何时间看新闻、用笔记本电脑工作、在脸谱网站上结交朋友、打游戏机、吃煎饼、买鞋或是下载一部小说。我们无惧日出与日落;现在我们是光的主人。


  这带来的后果是我们睡得越来越少。几百年前,我们每晚能睡将近十个小时,在不同的季节会有所不同。当研究者让一些人在几个月内可以随心所欲地睡觉时,大多数年轻的成年人最终稳定在8.5小时左右,年纪大一些的稍微少一点。根据国家睡眠基金会(National Sleep Foundation)的说法,美国人平均比一个世纪前睡眠时间减少了20%,而且三分之一的人不超过六小时。这些趋势席卷了几乎所有发达国家。

  这事关重大。如果我们不睡觉,我们会死。就是这样。被剥夺睡眠的大鼠几周之内就会倒毙。劳累让我们变得低效、健忘、容易犯错——人类在不起眼的几小时内犯的错误,造成了包括阿拉斯加港湾漏油事件、切尔诺贝利和三里岛核事故这样的灾难。睡眠也会影响身体内部活动。它增强我们的免疫系统,因此当我们睡眠不足时,我们不仅更易患感冒,而且更易罹患某些类型的癌症——如果已经患有癌症,那么很有可能会更快恶化。我们更有可能罹患心脏病或抑郁症。当劳累时,我们会暴饮暴食,加之新陈代谢的改变,我们就更加有可能陷入肥胖和糖尿病的状况。

  我们还让我们的儿童遭受这些疾病的侵害。据估计,在世界范围内,每个上学的日子里,他们比一个世纪以前的孩子们少睡1小时15分钟。在美国,只有三分之一的高中学生在工作日的夜晚睡足8小时。当劳累使得成年人哈欠连连、无精打采的时候,儿童则变得多动且注意力分散——这可能是超过十分之一的美国儿童被诊断为注意力缺陷多动障碍的原因之一,其症状与睡眠剥夺极其相似。如果我们不让他们吃药,而是让他们在每个清晨在户外玩耍并且早点睡觉,有怎么样的效果呢?

  睡眠在医疗上的好处已经证据确凿,而对光的益处的科学研究方兴未艾。我们刚刚才开始注意到增加白天暴露在光中时间的好处,并探索其原因。一些结果很容易预测:在更明亮的环境中,我们更加警觉,能更好地完成视觉任务,犯更少的错误。一项对于萨克拉门托(Sacramento)的一个呼叫中心的工作人员的研究发现,坐在靠窗户的工作人员比其他人处理呼叫快6%-12%。其它反应更加令人惊讶:1999年,咨询人员研究了美国的某个连锁零售企业位于同一区域的108家店面。他们发现人们在有自然光的商店里的消费额比仅用电力照明的多40%。


  非常令人吃惊的则是我们的身体对光的反应。众所周知,阴沉的冬日会引发一种抑郁——季节性情感紊乱。如果患者每天早上在一个大光箱旁坐上一会,症状可以得到扭转。光还可以减轻其它形式的抑郁。一项意大利的研究发现,在朝东的医院中抑郁狂躁型忧郁症患者的住院时间几乎比朝西的医院中的少四天。甚至身体状况也对日光的剂量有反应。在明亮的房间中的脊柱或宫颈手术术后康复人群所需的止疼药更少;在晴朗的加拿大阿尔伯塔,如果曾在重症监护室接受治疗的女性心脏病人接受很多自然光照,那么她们会康复得更快。在昏暗的房间中,无论男女,死亡率都提高了。要么晒太阳,要么见上帝,为什么会这样?

  “你从来也不会听到一个精神科大夫问你得到了多少光照,”萨钦.潘达告诉我,此时他坐在他索尔克研究所实验室的办公室内凌乱的书架旁。他的实验室在地面两层以下,这对研究光线的人来说简直疯狂。但是这里是加州,在像今天这样晴朗的日子里,阳光可以通过一个天井撒满屋子。光照是一个非常新的领域,它在医学方面的作用尚不明确。但是潘达坚信其作用。“它在很大程度上影响我们的心理、生理和心情,但是我们并未予以珍惜,”在他开始论及光科学如何应用到我们的生活中时,在厚实的镜片后的黑眼睛射出如炬目光。

  他论证道,我们“需要”光,因为它影响我们的生物钟。全天候置于黑暗中的动物,包括人,在24小时的周期内以精确的间隔入睡和苏醒。这表明有内在的时钟控制着睡眠-苏醒周期。这就是出现时差的原因——身体会记住时间。很关键的是,这个昼夜周期的节拍器也对环境作出响应,特别是光照和黑暗。

  在我向他抛出如下一连串问题时,潘达笑了:我们需要多少光?自然光和人工光是否会有不同影响?某一天多照一些可不可以补偿照得少的日子?在灰暗的房间中度日可能有什么长期的效果?“这都是很有趣的问题,”他说,同时在椅子上扭了一下身子。但是对于其中的大多数问题,我们就是不知道明确的答案。“这是一个被忽视的研究领域。”

  不过,在一定程度上因为有潘达这样的科学家,我们至少了解了光是如何影响我们的生物钟的。对体内生物钟而言,某些波长的光的影响比其它波长的影响更大一些。眼睛可以感知三种色光:红、绿和蓝,每一种以不同波长振动。在清晨,自然光中蓝光的比例较高;在黄昏之前,大部分留给我们的就是绿光和红光了。蓝光对我们的节律系统有最大的影响,它告诉大脑天亮了,该保持警醒了,同时将我们的时钟调至白天的状态。这很重要,因为当生物钟的内部信号与外部昼夜的信号同步时,我们睡得更香,头脑和身体也运转得更好。

  问题在于,人造光与自然世界中的光颜色并不一致。很多人造光源有高强度的蓝光,所以即使在黑夜,它也会欺骗我们的大脑,使之认为处于白天。仅仅10分钟的普通电光就能改变我们体内的时钟。“进化使我们对蓝光敏感,我们需要它,”潘达说。但是很多人得到了太多蓝光,尤其是在晚上:我们回家后,我们用聚光灯点亮厨房以准备晚餐,我们接通笔记本电脑、平板电脑和智能手机的电源,它们在很近的距离内将蓝光射入我们的双眼。所以我们在用混乱的信息对我们的生物钟进行扫射:阴暗的清晨发来虚弱的清醒信号,过亮的夜晚则对大脑叫喊着,让它精神百倍。我们还减弱了明暗之间的对比,而一定程度的对比是节律系统正常活动所需要的。所有这些都以某种方式让我们更容易失眠或出现有间断的睡眠。

  潘达用这些想法给自己设计了一套严格的生活准则。他几乎不看电视,晚上九点之后决不查邮件,一日三餐量都很少,而且给所有他吃的东西拍照(食物也可以帮助同步我们的时钟)。他家的布局“非常接近有助于节律健康的理想布局方式”。他之所以知道这些,是因为他随时都在监控着他周围的环境——他指向他手腕上的一个小型黑色圆盘。它乍一看像是一块塑料手表,但实际上是一个传感器,以每半分钟一次的频率记录着过去18个月中他接受了多少光照。除了洗澡时,他与它日夜相伴。“它据说是防水的,可我不信,”他笑着说。

  作为一个科学家,他最大的贡献是发现了一个特定的受体可以感知蓝光,并告诉大脑何时要打盹何时需精神。这种光受体存在的可能性在1923年提出,当时一位叫做克莱德?基勒(Clyde Keeler)的美国遗传学家注意到失明小鼠的瞳孔在光照下也会收缩。它们不能看到光,但是光会产生某种视觉以外的效果。此后,科学家们先后发现了七到八种不同受体,它们可能以某种方式响应光照,但是没有人确定下来到底是哪个。

  潘达花了一年时间,用胚胎干细胞构建了一个可以阻断其中一种受体分子——黑视素(melanopsin)——的人工DNA片段。2001年,在回印度结婚前的最后一刻,他将它交给了实验室的技术员。他又用了一年培育出了一只缺失这种受体的失明小鼠, 从此他的研究真正地拉开了帷幕。“那是一个午夜,我们正在进行试验。就是这样,编号为1626的小鼠没有响应光照。”当暴露在不同敏感周期中时,所有其它的盲鼠都改变了苏醒的时间,但是潘达的那一只黑视素缺失小鼠却没有。他提高了声音:“我知道这将会改变一些事情,”他说,“当时我有一种骄傲的感觉,我是世界上唯一知道这个现象的人。如果你一辈子有三到四次这种快感,那就算没白活。”

  后来,他在更多的小鼠上重复了这个实验。他甚至离开了他的妻子和刚出生几小时的女儿的床边,因为他搞乱了小鼠的光照条件,需要立刻去打开实验室里照射小鼠的灯。关于这个受体,他是对的:每只动物都有黑视素,“即使是失明的鲶鱼”。它可以对蓝光做出反应,并且每天帮助重置并同步生物钟。“我们终结了一桩75年的悬案。”(作者:罗茜?布劳(Rosie Blau)  翻译:宁润东  审校:张哲 易逸度)

  原文链接:
  http://moreintelligentlife.com/content/features/rosie-blau/light-and-health?page=full
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