本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
厌倦了长途飞行带来的时差？密歇根大学的数学家们为您撑腰。他们开发了一款免费应用程序，今天即可使用，该程序基于数学模型，可以告诉您何时外出以及何时卧床休息，以避免快速跨越多个时区带来的困倦和其他副作用。
当时差发生时，您的身体节律会与您的昼夜节律, 不同步，昼夜节律是一种持续约 24 小时的人体生物周期，它决定了我们何时醒来、睡觉和吃饭，以及许多其他事情。这种不协调不仅会导致疲劳，还会改变情绪并损害表现。重复或慢性的节律紊乱——例如发生在飞行员和轮班工人身上——与抑郁症、心脏病和糖尿病有关。尽量缩短您偏离计划的时间可以降低这些风险。
关于如何避免时差的建议比比皆是，尽管并非所有建议都经过实验验证。可以肯定的是，光在很大程度上控制着昼夜节律时钟。（这种效应是由视网膜中的特殊细胞介导的，这些细胞与眼睛的视杆细胞和视锥细胞不同，它们告诉大脑现在几点了。）在不同时间暴露在光线下会加速或减慢昼夜节律时钟。因此，知道何时走到阳光下，何时让自己处于黑暗中，将有助于您改变内部时间表以适应新的时区。
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但是，您如何才能准确地知道这些时间是什么时候呢？
“这是一个只能通过数学来回答的问题，”密歇根大学研究生物钟的数学生物学家丹尼尔·福杰说。“与实验室中的实验不同，数学模型可以测试无限的可能性，以确定如何尽快同步。”
为了计算 1,000 次可能旅行的最佳时间表，福杰和当时的本科生 Kirill Serkh 结合了两个经过充分测试的光对人体昼夜节律系统影响的模型，然后应用了最优控制理论，这是一种寻找理想情况的数学方法。
他们发现，正如一些流行的建议所暗示的那样，您不需要随机小睡或用灯光照射眼睛。令人惊讶的是，您只需要改变您的眼睛和大脑所感知的黎明和黄昏的时间，这些结果今天发表在期刊 PLOS 计算生物学。
“我们认为答案会非常复杂：在 3:40，你需要获得这么多光线，在这个时间，你需要获得这么多光线，”福杰说。相反，快速调整您的时钟只需要一个新的就寝时间和长时间的明亮光线或完全黑暗。这些时间表明显优于之前的建议。使用这种方法，在 12 小时的时区转换后，只需四天即可完全同步。使用其他方法，则需要 7 到 13 天或更长时间。更好的是，这种方法可以帮助您在两天内“部分”同步，这意味着您可以睡得很好。
密歇根大学的研究生奥利维亚·沃尔奇随后使用该模型开发了一款名为 Entrain 的 iPhone 应用程序，用户可以使用该应用程序设置定制的时间表。首先，您输入您的正常睡眠时间表，然后选择您要前往的区域以及您在旅途中将遇到的光线类型（您是在户外徒步旅行？还是参加室内会议？）。然后，该应用程序会提供一个自定义时间表，告诉您何时应该处于光线中或黑暗中，以及完全调整需要多少天。
当然，您可能无法在应用程序告诉您的时候上床睡觉。但这没关系，因为它会根据您的日程安排自动调整其建议。您告诉它您实际入睡的时间以及您当天接受的光照类型，应用程序会更新您未来最佳的黎明和黄昏时间。
该应用程序还为公民科学提供了一个机会：用户可以将他们的数据匿名提交给密歇根大学，并回答关于其工作效果以及他们经历的时差症状的调查问卷。这些数据将使福杰和他的团队能够了解人们进入不同时区时的实际行为，以及这些时间表是否在现实世界中有效。如果用户这样做，“我们将进行一项前所未有的时差研究，”福杰说，他目前正在领导一个探索睡眠剥夺与双相情感障碍之间可能联系的项目。