很多人想和家人在春节期间出国游玩,又担心父母和孩子会出现头晕等时差反应。人为什么会有时差反应?如何快速调整时差呢?
由于每天的昼夜循环是以24小时为节律变化的,人们的日常生活和体内的新陈代谢过程也是随着昼夜循环的节律进行的。如果日常生活不按照昼夜循环的节律进行,我们的身体就会出现多种不适症状。例如,当在白天工作的人偶尔值一次夜班后,他们就会出现头晕、精神不集中和入睡困难等问题。当乘国际飞机到达有时差的目的地后,旅行者在头几天总会感到身体不舒服,原来的生物钟被打乱了。这就是时差反应。对于参加国际比赛的运动员来说,时差反应会影响他们的比赛成绩。因此,参加比赛的运动员都要提前到达比赛地点,以便适应当地昼夜循环变化的节律。
眼睛的作用很关键
为什么人会有时差反应呢?原因就是在人类进化的过程中,昼夜循环已经使我们的行为和新陈代谢过程,特别是睡眠和清醒状态适应了固定的节律变化。因此,人类的生活规律也大致以一天为节律循环变化。人和其他哺乳动物生物钟运行一天节律的指令是从位于头部脑下丘的一小簇称为视交叉上核的细胞发出的。视交叉上核是脑部的主时钟。
约翰·霍普金斯大学的哈塔尔发现,眼睛里的一些视网膜神经节细胞的轴突与视交叉上核连接。另一些含有视黑素蛋白质的视网膜神经节细胞的轴突与脑部控制瞳孔收缩的区域连接。因此,这些光敏的视网膜神经节细胞能使盲人的生物钟与昼夜循环的节律保持一致,从而使他们的瞳孔也能随光线强弱的变化收缩。但是没有眼球的盲人就失去了感知昼夜循环变化的功能。
研发药物调整生物钟
在昼夜循环的过程中,视交叉上核里的神经细胞利用神经多肽精氨酸加压素向大脑其余的部分和身体传递日常生活和新陈代谢过程的节律。每天,精氨酸加压素使人体内的昼夜循环节律与所居住地区的昼夜循环节律保持稳定地一致。当正常的生活习惯发生改变时,由于精氨酸加压素具有使人体循环节律保持稳定的特性,当人旅行穿过多个时区或值夜班时,就破坏了体内生物钟固有的昼夜循环节律与当地或当时昼夜循环节律的同步性。因此,人们就会发生像睡眠和消化系统障碍等一系列不舒服的症状。
2013年,日本京都大学的冈村等人利用基因技术使小白鼠的脑部失去感知精氨酸加压素的细胞表面蛋白质。当他们把昼夜循环变化的时间表向前移动8个小时后,正常的小白鼠需要8~10天的调节才能适应新的生活制度。但是,经过基因改造的小白鼠只需要2~4天就能适应新的生活制度。与正常的小白鼠相比,在基因改造的小白鼠体内,其控制生理节律正常打开或关闭的基因也随新的昼夜循环时间表以更快的速度重新排列。这一种快速调整发生在脑部、肝脏和肾脏的基因里。他们的研究显示出人体内生理循环振荡的详细情况。岗村等人还检查了视交叉核里的神经细胞。来自正常小白鼠的神经细胞保持一个严格协调的激发时间表,而基因改变的小白鼠神经细胞的计时功能更容易受到干扰。精氨酸加压素的功能是要使生理循环节律保持一个稳定的时间顺序。这就是人为什么会发生时差反应的原因。因此,如果用药物封锁了精氨酸加压素的作用,小白鼠就能加快对时差反应恢复的速度。
现在,在夜间工作和长途国际旅行都比较常见,岗村等人的实验为用药物治疗时差反应提供了可靠的依据。如果开发出对抗精氨酸加压素受体的药物(拮抗剂)的确能帮助我们在世界各地旅行。流行病学研究证明,倒班工作能增加患心血管病的风险。如果开发出调节生物钟运行节律的药物,能帮助劳动者迅速适应他们的工作时间表,也有利于身体健康。