在現代科技時代，工作或學習一天後，透過閱讀電子書或看電視來放鬆身心是很常見的。然而，最近科學家們一直在告誡人們睡前不要使用發光裝置。為什麼呢？我們裝置發出的光是“富含短波長”的，這意味著它比自然光具有更高濃度的藍光——而且藍光比任何其他波長的光對誘導睡眠的激素褪黑素水平的影響都更大。
睡眠模式的改變反過來會改變身體的自然時鐘，即其晝夜節律。最近的研究表明，這種時鐘的改變會對健康產生破壞性影響，因為它不僅控制著我們的清醒狀態，還控制著身體器官功能的各個時鐘。換句話說，影響我們晝夜節律時鐘的壓力源，如藍光照射，可能會產生比最初認為的嚴重得多的後果。
為了討論日益增長的擔憂，《大眾科學 MIND》諮詢了托馬斯·傑斐遜大學的神經科學家喬治·佈雷納德，他是最早研究不同波長光如何影響褪黑素釋放的研究人員之一，以及哈佛大學的神經科學家安妮-瑪麗·張，她最近發現發光裝置對晝夜節律系統的影響不僅限於晚上，還會延續到第二天早上。
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[以下是對話的編輯稿]
您是如何對光線對睡眠的影響產生興趣的？ 佈雷納德：我從小就對光線對動物的影響感興趣。我從未計劃成為一名科學家——我曾想成為一名作家！所以我出於純粹的好奇心更多地瞭解了這個話題。當我開始我的記者生涯時，我採訪了該主題的研究人員，他們鼓勵我從事科學事業。所以我回到學校攻讀博士學位，研究不同波長和強度的光對齧齒動物的影響。在過去的 30 年裡，我專門研究了光線對人類的影響。
張：作為一名研究生，我研究了不同人類睡眠模式（尤其是早睡者和晚睡者）導致的晝夜節律紊亂。我對光線的各個方面（例如一天中的時間和暴露持續時間）對晝夜節律、睡眠和表現的影響產生了興趣。
光線究竟如何影響我們的晝夜節律？褪黑素是如何參與其中的？ 張：我們現在已經知道很長一段時間了，光線是改變晝夜節律時相或重置晝夜節律時鐘的最強訊號。我們也知道，褪黑素在白天處於低水平，在睡前幾個小時開始釋放，並在半夜達到峰值。過去的研究表明，光線會抑制褪黑素，因此傍晚的光線會導致晝夜節律延遲，或將時鐘重置為較晚的時間表；而清晨的光線會導致晝夜節律提前，或將時鐘重置為較早的時間表。
那麼科學家是如何對藍光特別感興趣的呢？ 佈雷納德：在 20 世紀 90 年代，我的團隊在七年多的時間裡進行了 700 多項實驗，以測量不同波長的光如何調節急性褪黑素的產生。出乎意料的是，我們發現人類對光譜中藍色波長區域的光線表現出峰值敏感性。
視杆細胞和視錐細胞[眼睛中的光感受器]無法解釋褪黑素產生的這種差異調節，因此我們假設另一種型別的光感受器負責介導這種生理反應。這些波長敏感的光感受器很快就被識別出來，被稱為含有黑視素的神經節細胞。
當我們的眼睛暴露於電子裝置上的藍光時，身體會發生什麼？ 張：最近的研究表明，短波長[藍色]光對晝夜節律時鐘的相位移動和褪黑素抑制有更大的影響。2014 年，我和我的同事研究了在發光裝置上閱讀與閱讀印刷書籍的效果。與閱讀印刷書籍的人相比，在發光裝置上閱讀的參與者需要更長的時間才能入睡，REM 睡眠[我們做夢的階段]更少，睡前警覺性更高。我們還發現，在八小時的睡眠後，那些在發光裝置上閱讀的人更睏倦，需要更長的時間才能醒來。在研究中，所有參與者都必須在晚上 10 點整停止閱讀並關燈，即使他們不感到睏倦。在家裡，我預計人們沒有動力關掉裝置去睡覺，所以他們會熬夜更久，經歷更多的晝夜節律延遲和更短的睡眠時間。在現實世界中，這種影響實際上可能會更大。
在身體無法體驗正常的晝夜光照迴圈的極端環境中會怎樣？ 佈雷納德：我對光線臨床應用的研究引起了 NASA 的興趣，他們希望將這些發現應用於太空飛行場景。當宇航員離開地球時，他們的身體在 24 小時的光照/黑暗迴圈中執行，但空間站每 90 分鐘繞地球執行一次，宇航員每次都能看到太陽昇起和落下。這種照明環境的變化，被稱為猛烈轉換，可能會產生許多健康後果，並啟發了我與 NASA 合作，專門為宇航員制定光照計劃。[編者注：由於這項工作，NASA 將於明年開始在國際空間站上實施新的照明系統，旨在改善宇航員的睡眠和清醒表現。]
光線對褪黑素的影響是否對身體有益？ 佈雷納德：我在 20 世紀 80 年代的研究表明，光線對褪黑素分泌的影響具有臨床益處。從那時起，光療已被證明可有效治療其他幾種疾病，包括抑鬱症、睡眠障礙、飲食失調和與年齡相關的痴呆症。
張：短波長光可以應用於您實際上想要移動時鐘的不同情況。例如，它可以在早上當我們需要處於最佳警覺狀態時，或者在時差反應的情況下，當我們突然改變時區並且我們的晝夜節律時鐘被打亂時，提供幫助。睡眠模式多變的人，如輪班工人，也可以從使用短波長光照射計劃中受益，以幫助重新調整他們的晝夜節律時鐘。
最後，每個人都在想的問題：關於我們如何減少睡前藍光照射，您有什麼建議嗎？ 張：對於那些無法關掉數字裝置的人，這裡有一些建議：您可以調暗裝置的亮度，或者您可以使用程式在晚上過濾掉短波長光。我還聽說過一些現代技術使用不同的設定，例如反轉列印，使頁面為黑色，文字為白色，雖然未經測試，但如果它們減少了發射光的量，則可能是有益的。但最好也是最不受歡迎的答案是，睡前乾脆避免使用您的裝置！
閱讀 大眾科學 MIND 九月/十月刊，瞭解現代生活方式如何擾亂身體節律。