你有没有乘坐过长途航班？ 如果有，你就会知道你大脑中的时钟有时会忽略你手腕上的时钟。 如果你傍晚离开波士顿，七小时后在巴黎的早餐时间到达，你的身体会尖叫：“我为什么要起床？ 现在是半夜！” 不管有没有羊角面包，你的内在时钟仍然坚持自己的节奏，可能需要几天时间才能使你的睡眠模式与新的环境同步。
事实上，这个强大的时钟非常小。 它位于视交叉上核（SCN）内——大脑中一个比米粒还小的区域——它位于下丘脑中，正好在视交叉（左右视神经在此交汇）上方。 SCN 从视网膜中的光感受器获取线索，向松果体发送自己的信号，松果体释放各种激素作为响应。 通过这种方式，SCN 协调我们的昼夜节律，调节各种日常生理波动，包括体温、血压、心率、激素水平和睡眠-觉醒时间。
时间生物学家长期以来一直试图了解是什么让 SCN 运转。 最近他们发现，昼夜节律紊乱是许多神经精神疾病的特征，包括阿尔茨海默病和精神分裂症。 这些疾病的某些标志性症状可能直接源于错误的内部计时。 因此，一些研究人员推测，光疗法和睡眠激素褪黑激素可能使痴呆症和精神病患者受益，就像这些疗法经常帮助疲惫不堪、患有 Jet-lag 的旅行者一样。
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生物钟延迟
牛津大学时间生物学家 Russell G. Foster 解释说：“睡眠中断或睡眠时间异常是许多心理障碍的常见症状。” 抑郁症就是一个典型的例子：40% 到 65% 的抑郁症患者患有严重的睡眠障碍。 年龄也会破坏睡眠和情绪健康之间的平衡。 阿姆斯特丹荷兰神经科学研究所的研究员 Eus van Someren 说：“如果你询问老年人的睡眠习惯，就会清楚地发现，许多人比年轻时更难睡过夜。”
为了探索这个问题，van Someren 和他的同事研究了 SCN 中产生血管加压素的神经细胞，血管加压素是一种控制体内盐和水平衡的激素。 在大脑中，这种激素调节我们昼夜节律的一些基础功能——即体温、觉醒度和活动水平。 Van Someren 发现，随着身体年龄的增长，产生血管加压素的细胞数量减少。 因此，老年人通常发现越来越难以使他们的生物钟与昼夜周期同步。
阿尔茨海默病患者的问题尤其突出，阿尔茨海默病似乎会减慢昼夜节律：生物钟总是运行延迟。 马萨诸塞州贝尔蒙特麦克莱恩医院的 David Harper 和他的同事发现，阿尔茨海默病患者的体温通常在上午 9 点到中午之间降至最低点，而不是像正常情况那样在凌晨 4 点到 5 点之间。 此外，阿尔茨海默病患者的活动模式会延迟，这种昼夜节律紊乱使他们与其他痴呆症患者区分开来。 （例如，额颞叶变性患者的生物钟往往运行得更快。）
由于这种生物钟延迟，阿尔茨海默病患者往往会在家人和其他护理人员想要睡觉的时候四处游荡——这种不匹配导致夜间游荡者住院率很高。 Van Someren 说：“大多数阿尔茨海默病患者并非因为记忆力衰退而被送入护理机构。” “他们无法再在家中得到照顾的原因更多与他们紊乱的睡眠-觉醒节律有关，即他们在夜间在家中游荡的事实。” 可悲的是，机构化治疗往往会导致病情迅速恶化。
照亮光明
Van Someren 和他的研究团队决定测试阿尔茨海默病患者是否可以通过光疗法来改变他们的睡眠模式。 事实上，光对生物钟具有最显著的调节作用 [参见 Ulrich Kraft 的“Lighten Up”；《大众科学·心灵》，2005 年 10 月/11 月]。 在大鼠和人类中一样，产生血管加压素的 SCN 神经元的数量随着年龄的增长而减少，导致睡眠障碍。 但是，如果老年大鼠在白天暴露在强光下，血管加压素的产生会增加，它们的睡眠模式开始变得更加正常。 “显然细胞实际上并没有被破坏，”van Someren 说，“它们只是变得休眠了。”
他的团队发现，老年人护理机构通常确实很昏暗：美国一家中心的下午光照仅为 27 勒克斯（一勒克斯等于每平方米一流明）。 相比之下，家庭客厅通常约为 50 勒克斯，而阴沉的冬季日光可达 5,000 勒克斯。 研究人员在荷兰的 12 家机构安装了强力灯，其中 6 家机构安装了全光谱人造光——发出调节生物钟所需的频率——另外 6 家机构安装了普通人造光。 “这使我们能够进行一项受控的安慰剂研究，与使用其他药物进行的研究没有太大区别，”van Someren 解释说。
除了白天接受光照外，一些参与者还在晚上服用褪黑激素。 当受到 SCN 的刺激时，松果体释放褪黑激素，主要在夜间，向 SCN 发出睡眠阶段开始的信号 [参见对页的方框]。 许多专家将老年人的失眠归因于褪黑激素产量下降。 “随着痴呆症的发生，褪黑激素的合成进一步减少。 这进一步削弱了 SCN 的另一个重要输入，”van Someren 补充道。
科学家们观察了 189 名阿尔茨海默病患者长达三年半的时间。 正如预测的那样，褪黑激素和光疗法重置了一些患者的昼夜节律。 这些受试者接受治疗的时间越长，他们的睡眠就越好。 此外，情绪也得到了改善，特别是那些容易抑郁的人。 但另一项发现令科学家感到惊讶：仅仅安装全光谱灯就减缓了精神衰退，其效果至少与胆碱酯酶抑制剂——用于治疗阿尔茨海默病的最普遍的药物——据报道的效果一样好。 光照与褪黑激素结合使用效果更佳。
Van Someren 断言：“如果问题是阻止认知能力下降，我们的方法优于胆碱酯酶抑制剂。” 光疗法和褪黑激素在其他研究中并未始终如一地帮助阿尔茨海默病患者。 Harper 指出，治疗需要根据个人时区进行调整； 并非所有昼夜节律延迟的程度都相同。 尽管如此，荷兰的研究还是很有希望的。 昼夜节律失调不仅仅是神经退行性疾病的后果，而且本身也因果地导致了最重要的症状——精神衰退。
精神分裂症患者的时间节律
像阿尔茨海默病患者一样，精神分裂症患者也经常在夜间变得活跃，白天睡觉。 许多心理学家认为，由于该疾病的症状——听到声音、视幻觉、失去现实感——精神分裂症患者无法找到工作。 因此，他们不需要早上起床，所以他们就不起床。 Foster 对此有不同的看法。 他认为精神分裂症患者的昼夜节律发生了偏移，以至于他们必须睡到下午。
为了验证这一假设，Foster 和他的团队为 14 名精神分裂症患者配备了类似腕表的设备，以记录身体活动。 此外，他们还定期测量受试者的血液褪黑激素水平。 他们很快确定，褪黑激素的产生——以及随之而来的睡眠——来得很晚，很少在凌晨 2 点或 3 点之前。 在一些受试者中，褪黑激素的产生和睡眠都滞后得太远，以至于节律实际上崩溃了。 “我们从未见过这样的情况，”Foster 说。 “他们的生物钟显然与周围环境完全脱钩，并且随着时间的推移 просто 不受控制地波动。”
这种脱钩发生在某些形式的失明中。 如果人们无法感知光线，他们就失去了设置生物钟的发条钥匙。 但是，有视力的人如何拥有如此脱钩的生物钟仍然是一个谜。 Foster 推测可能存在基因缺陷在起作用。 更重要的是，Foster 想知道昼夜节律系统是否可以为缓解精神分裂症症状提供一种全新的治疗方法，包括抑郁症、认知问题、记忆力丧失和精神病发作。 “紊乱的睡眠-觉醒节律会引发完全相同的问题，”他解释说。 “症状可能实际上不是精神分裂症的症状，而是睡眠异常的次要后果。”
Foster 和他的同事正在尝试使用与 van Someren 相同的方法——白天更多的强光和晚上更多的褪黑激素——来重新调整精神分裂症患者的生物钟。 第一批灯已经安装完毕，研究即将开始。 Foster 已经确信一件事：我们谁都不应该忽视我们的生物钟，而应该接受我们的福祉和健康比我们大多数人想象的更依赖于它。