时差困扰你,坐飞机倒时差需要三天

来源:http://www.baohualocks.com 作者:澳门新萄京 人气:178 发布时间:2019-09-26
摘要:古有滴漏日晷,今有钟表手机,我们的身体也在长期演化中形成了自己的时间机器——生物钟。然而,这古老的机制并不适应现代生活中不规律的环境变化。当我们倒夜班或跨时区旅行

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古有滴漏日晷,今有钟表手机,我们的身体也在长期演化中形成了自己的时间机器——生物钟。然而,这古老的机制并不适应现代生活中不规律的环境变化。当我们倒夜班或跨时区旅行时,生物钟需要根据光照等环境刺激调整到新的时间,也就是我们熟知的倒时差。近日,圣路易斯华盛顿大学的研究者发现,利用一种被称为VIP的小分子,可能帮助倒班工人和旅行者减轻时差感(jet-lag)。研究结果发表在《PNAS》上。

对于乘飞机度假的人来说,没有什么比倒时差更令人印象深刻的“欢迎仪式”了。太阳还没落山就开始昏昏沉沉,日出前就像打了鸡血般精神抖擞,这些“症状”都出自一个解释:我们的生物钟与时钟同步失败了。

哺乳动物生物钟的核心组织是视交叉上核(SCN),这个结构只有四分之一颗米粒大小,由大约20000个神经细胞组成,每个神经元都是一个小的生物钟,一些细胞的“钟”走得快一点,一些走得慢一点。为了产生统一的昼夜节律,这些神经细胞通过血管活性肠肽(vasoactive intestinal polypeptide, VIP)进行交流,把自己的“时间”告诉其他细胞,将时间校准到一块儿。如果不能释放VIP分子或缺少VIP受体,这些细胞就会失去同步性。

大脑中的“视交叉上核”又被称为人体的“主时钟”,它控制着身体的昼夜节律。这块“表”会回应外部的信号,特别是阳光,使身体内部的时间与环境时间达到同步。

“我们想要了解VIP被释放的具体时间,以及这些分子如何使细胞同步化。”赫尔佐格说。然而,赫尔佐格的一个研究生却发现,当被释放的VIP浓度超过100nM时,SCN中的神经细胞竟然会发生“去同步化”(desynchronization)。这种过程的剧烈程度取决于VIP的剂量,“当VIP的浓度很高时,细胞就好像无法看到来自周围细胞的信息一样。”

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图片 3高浓度的VIP分子能减弱视交叉上核中神经细胞的昼夜节律同步性。(A)Vehicle(人造脑脊液)对照。(B)150nM VIP处理。(C)100μM VIP处理。上方光栅图表示随时间推移,来自同一SCN的20个神经细胞中生物钟蛋白PER2的表达情况。绿色:表达增多,黑色:表达减少;黄色:药物处理时间点。下方圆图表示药物处理一天前和处理一天后细胞生物钟的同步情况。蓝色点:每个细胞PER2表达达到高峰的时间。黑色箭头:PER2表达高峰的平均矢量。箭头长度反应细胞时间的同步性。图片来源:Sungwon An et al. PNAS. 2013.

不过,由于旅行的距离和地点会扰乱身体的回应,所以我们才会经受时差的困扰。

 

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不过,研究者随后发现VIP引起的短暂不同步并不会酿成大祸,还可能很有用处:当细胞间的同步性被较高浓度的VIP削弱之后,生物钟重调的速度反而变快了!研究者利用小鼠进行实验,通过改变光照模式令小鼠产生时差感,并测量小鼠重调生物钟、适应新时间所需要的时长。结果表明,这些相当于做了横跨8个时区旅行的小鼠,能通过注射VIP而加快适应过程。

时差向东飞更难倒

图片 5VIP注射加速小鼠的生物钟重调。将光-暗周期前移8小时后,小鼠的自发活动节律发生相应调整。与注射人造脑脊液(Vehicle)的对照组小鼠平均需要7.8天才能将活动节律调整至与新的光暗周期一致,注射VIP的小鼠平均只需要4.5天。图片来源:Sungwon An et al. PNAS. 2013.

如果你觉得去欧洲旅行时倒时差比去美国时更快,不要怀疑你的感受。一项研究指出,与向东旅行相比,我们的大脑更容易适应向西旅行的时间。这都源于控制生物钟或昼夜节律细胞的一个“小怪癖”:这些细胞的运作日程表并不是24小时制的,它们的一天更接近24.5小时。

这种现象有些类似于通过拍打电视使闪烁的画面恢复正常。和所有细胞都同步的情形相比,节律被打乱的细胞对环境刺激更加敏感,生物钟进行重调的功能则更强。很多现代人都过着不规律的生活,因生物钟紊乱而遭受肥胖、抑郁等健康问题的困扰。尽管赫尔佐格进行的是基础研究,但VIP分子的相关应用前景无疑是广阔的。

正是由于控制生物钟的细胞的“一天”略长一些,所以朝着延长一天时间的方向旅行时会更加容易,即向西移动穿越时区。而向东移动穿越时区会缩短一天的时间,所以我们的身体调节时会感到更加困难。

“这是首次证实脑中已有的底物能够提高昼夜节律系统的功能。”赫尔佐格说:“我们希望能够找到诱使大脑释放VIP的手段,或是找到某些能模拟VIP效应的刺激信号。”这样的治疗手段也许能帮助跨时区旅行者、倒班工人和其他生物钟负担过重的人群更好地适应环境。当然,顺应自然时间生活是最好不过的了。

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信息来源:EurekAlert!

时差恢复需要多久

文章题图:shutterstock友情提供

 

根据某种备受推崇的说法,人们每跨越一个时区都应该花一天时间用来恢复,这意味着即使是从纽约飞往洛杉矶,都应该先歇上三天让自己倒倒时差。

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《Chaos》期刊上发表的一项研究利用数学模型对该说法进行了测试,研究人员发现,时差的恢复并不能严格地归为一天一个时区。当朝西旅行时,跨越3个时区需要花费接近4天来恢复,跨越6个时区需要花费6天恢复,跨越9个时区需要不到8天时间恢复,而跨越12个时区需要大约9天来恢复。

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不过如果朝东旅行时,调整的时间就要更长一些了:穿越3个时区需要花费超过4天恢复,穿越6个时区需要超过8天恢复,穿越9个时区需要超过12天来恢复,而穿越12个时区则需要9天左右恢复。

时差应对奇特方法

尽管暴露于清晨明亮的阳光下(最常被提到方法之一)的确有所帮助,科学家们仍在寻找更多解决时差的方法。今年4月发表在《生理学期刊》上的一项研究发现,大鼠的眼细胞会产生一种叫做加压素(vasopressin)的分子,这种分子会传递到大脑中,帮助调节生物钟。尽管研究人员还需要更多实验,以证明这一结果在人身上同样适用,但这一发现能给科学家们带来灵感。或许研发一种特殊的眼药水,通过促进眼细胞生成这种分子,就能帮助人们从时差反应中恢复过来。

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另外,在《细胞代谢》期刊上的报告显示,空气中氧含量的微小变化能够帮助重置小鼠的生物钟。研究人员发现,相比氧气水平稳定环境中的小鼠,当小鼠暴露在氧含量比正常水平偏低的环境中时,更容易适应新的昼夜节律。研究人员表示,虽然氧含量较低可能听起来挺吓人,不过实验中的浓度实际上与飞机上的氧气浓度类似。研究人员同时表示,希望通过更多的研究,验证高水平的氧含量是否有类似的效果。

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