人类的生理构造决定了白天清醒，夜晚睡觉，但数百万美国人却违反生物规律去值夜班。医院员工、消防员以及越来越多的办公室工作人员都在晚上上班。这些夜间作息似乎是肥胖和代谢紊乱发病率上升的驱动因素之一。然而，睡眠时间颠倒究竟是如何加剧代谢紊乱的，在很大程度上仍然是睡眠研究人员的未解之谜。
白天睡觉，出于某种原因，对人类来说就是不如晚上睡觉那样有益于休息。但究竟是长期无法弥补的睡眠债，还是昼夜节律紊乱，会引发健康问题？无论原因是什么，最终结果都可能是一个恶性循环：过度疲劳、导致更多零食摄入的荷尔蒙变化，并最终导致体重增加和糖尿病等代谢紊乱发病率升高。然而，了解问题的根源，或许有一天能带来更好的疗法，以帮助预防这些疾病。
这就是为什么布莱根妇女医院（BWH）在2012年发表的一项关键研究持续困扰着进行这项研究的研究人员。他们的研究结果发表在《科学转化医学》杂志上，加强了睡眠不良与糖尿病之间的联系。为了这项研究，二十几名志愿者同意在一个睡眠实验室度过一个月以上的时间，在那里他们与访客和其他外部信号隔离，这些信号会告诉他们现在是什么时间。志愿者们被安排了重复性的28小时一天作息，在为期三周的实验过程中，他们每24小时可以睡大约5.6小时。由于这种人为安排的作息，最终他们的用餐时间变得颠三倒四，早餐实际上可能在深夜，而且他们的睡眠模式被打乱了。
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这种古怪的作息时间也对志愿者的代谢产生了惊人的影响。通常情况下，人体胰腺会产生胰岛素，胰岛素有助于将葡萄糖或糖分从血液中移除并输送到细胞中。然而，在实验期间，志愿者们的身体出乎意料地大幅减少了胰岛素的产生量。如果这种情况持续更长时间，他们将面临患糖尿病的风险，糖尿病发生在血液中葡萄糖水平过高，而身体无法产生足够相应的胰岛素时。
早期进行的、时间较短的睡眠研究发现，睡眠不足似乎会损害人体内的葡萄糖调节和新陈代谢。餐后血糖水平会升高，这些研究通常发现，睡眠不足后血糖水平的升高幅度超过正常水平，但身体也会产生相应更高的胰岛素水平来应对大部分这种变化。然而，在2012年的实验中，研究人员揭示了一个更显著的变化：在经历了三周的慢性昼夜节律和睡眠紊乱后，胰腺停止产生足够的胰岛素来应对早餐后升高的血糖水平。
布莱根妇女医院睡眠和昼夜节律障碍科主任查尔斯·切斯勒说，这一发现“让我们感到非常惊讶”。“在这种情况下，血糖水平升高，但胰腺并没有通过加倍释放胰岛素来做出反应，而是实际上开始衰竭。”在改变作息时间三周后，胰岛素对餐食的反应分泌量减少了32%。
幸运的是，实验引起的这些变化并非永久性的。在实验结束后的一周内，参与者在实验室技术人员和医护人员的密切观察下，恢复了正常的胰岛素产生水平，这些人员帮助他们逐渐恢复正常的睡眠模式。然而，关于究竟是什么原因导致胰岛素产量下降的问题仍然存在：是长期睡眠不足还是昼夜节律失调？
去年，布莱根妇女医院的研究人员开始了一项多年的实验，试图理清他们早期的研究结果。他们新的30名研究参与者，年龄都在55至70岁之间，在实验室里居住37天，期间不与外界接触。在居住期间，每个人被分配到新研究的三个组别之一。（他们因完成实验而获得7550美元的报酬。）
在一个组别中，参与者被安排了28小时的作息时间，其中有指定的睡眠和用餐时间。研究的另一个组别让参与者保持24小时的作息时间，但他们的睡眠时间比平时少，尽管他们被关在黑暗中的时间与晚上相同。研究的最后一组是对照组，参与者保持典型的24小时作息时间，并且正常睡眠（或者尽可能正常地睡眠，因为他们住在睡眠实验室里，头上连着电极，手臂上挂着静脉输液管）。在清醒时间，研究参与者完成心理表现测试，并抽取各种体液，以帮助研究人员了解改变作息时间如何影响他们的身体。不过，在他们的空闲时间，所有三个组别的研究参与者都可以听音乐、读书、织毛衣、演奏乐器或只是在他们的房间里闲逛。研究人员计划在2018年完成这项研究。
显然，任何睡眠实验室的生活方式都不能真正代表我们在现实世界中的生活方式。首先，可能平时与伴侣同睡的研究参与者现在独自睡觉。而且，研究对象不能外出。此外，他们被禁止偏离他们被分配的作息时间，所以如果有人在他们的睡眠期间醒来，他们不能像在家那样打开灯看书。相反，他们必须躺在黑暗中，努力重新入睡。（难以入睡和保持睡眠是研究人员正在记录的变量）。手臂上插着静脉输液管睡觉——用于定期抽血——或者头上戴着电极四处走动，以及交出多份尿液和唾液样本，也不是大多数人典型日常生活的一部分。尽管如此，此类实验是获得必要数据的最佳方式，因为研究人员可以在实验室环境中控制许多因素。
珍妮·达菲是负责布莱根妇女医院研究日常运作的睡眠和昼夜节律专家之一，她对他们的研究成果未来如何转化为更好的政策抱有很高的期望。“我们希望我们可以为轮班工人提出更好的建议。如果这完全是一个睡眠问题，我们会建议轮班工人尽量获得尽可能多的睡眠时间，并且睡眠时间分布在一天中的哪个时段并不重要，因为只要他们获得一定量的睡眠，这将有助于预防这些问题之一的发生，”她说。
然而，如果这更多的是一个昼夜节律问题，那么建议可能是尝试保持同一个班次一个月，而不是轮换班次，这样身体就不会不断地重新适应新的作息时间。“这可能很难付诸实践，但至少可能有助于指导如何安排轮班工人的工作，”达菲说。
揭示慢性睡眠不足后会发生什么，或许有一天也能带来更好的疗法和见解，以对抗肥胖和代谢紊乱。但就目前而言，基于这项工作的治疗方法在很大程度上仍然是梦想。