你有沒有乘坐過長途航班？ 如果有，你就會知道你大腦中的時鐘有時會忽略你手腕上的時鐘。 如果你傍晚離開波士頓，七小時後在巴黎的早餐時間到達，你的身體會尖叫：“我為什麼要起床？ 現在是半夜！” 不管有沒有羊角麵包，你的內在時鐘仍然堅持自己的節奏，可能需要幾天時間才能使你的睡眠模式與新的環境同步。
事實上，這個強大的時鐘非常小。 它位於視交叉上核（SCN）內——大腦中一個比米粒還小的區域——它位於下丘腦中，正好在視交叉（左右視神經在此交匯）上方。 SCN 從視網膜中的光感受器獲取線索，向松果體傳送自己的訊號，松果體釋放各種激素作為響應。 透過這種方式，SCN 協調我們的晝夜節律，調節各種日常生理波動，包括體溫、血壓、心率、激素水平和睡眠-覺醒時間。
時間生物學家長期以來一直試圖瞭解是什麼讓 SCN 運轉。 最近他們發現，晝夜節律紊亂是許多神經精神疾病的特徵，包括阿爾茨海默病和精神分裂症。 這些疾病的某些標誌性症狀可能直接源於錯誤的內部計時。 因此，一些研究人員推測，光療法和睡眠激素褪黑激素可能使痴呆症和精神病患者受益，就像這些療法經常幫助疲憊不堪、患有 Jet-lag 的旅行者一樣。
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生物鐘延遲
牛津大學時間生物學家 Russell G. Foster 解釋說：“睡眠中斷或睡眠時間異常是許多心理障礙的常見症狀。” 抑鬱症就是一個典型的例子：40% 到 65% 的抑鬱症患者患有嚴重的睡眠障礙。 年齡也會破壞睡眠和情緒健康之間的平衡。 阿姆斯特丹荷蘭神經科學研究所的研究員 Eus van Someren 說：“如果你詢問老年人的睡眠習慣，就會清楚地發現，許多人比年輕時更難睡過夜。”
為了探索這個問題，van Someren 和他的同事研究了 SCN 中產生血管加壓素的神經細胞，血管加壓素是一種控制體內鹽和水平衡的激素。 在大腦中，這種激素調節我們晝夜節律的一些基礎功能——即體溫、覺醒度和活動水平。 Van Someren 發現，隨著身體年齡的增長，產生血管加壓素的細胞數量減少。 因此，老年人通常發現越來越難以使他們的生物鐘與晝夜週期同步。
阿爾茨海默病患者的問題尤其突出，阿爾茨海默病似乎會減慢晝夜節律：生物鐘總是執行延遲。 馬薩諸塞州貝爾蒙特麥克萊恩醫院的 David Harper 和他的同事發現，阿爾茨海默病患者的體溫通常在上午 9 點到中午之間降至最低點，而不是像正常情況那樣在凌晨 4 點到 5 點之間。 此外，阿爾茨海默病患者的活動模式會延遲，這種晝夜節律紊亂使他們與其他痴呆症患者區分開來。 （例如，額顳葉變性患者的生物鐘往往執行得更快。）
由於這種生物鐘延遲，阿爾茨海默病患者往往會在家人和其他護理人員想要睡覺的時候四處遊蕩——這種不匹配導致夜間遊蕩者住院率很高。 Van Someren 說：“大多數阿爾茨海默病患者並非因為記憶力衰退而被送入護理機構。” “他們無法再在家中得到照顧的原因更多與他們紊亂的睡眠-覺醒節律有關，即他們在夜間在家中游蕩的事實。” 可悲的是，機構化治療往往會導致病情迅速惡化。
照亮光明
Van Someren 和他的研究團隊決定測試阿爾茨海默病患者是否可以透過光療法來改變他們的睡眠模式。 事實上，光對生物鐘具有最顯著的調節作用 [參見 Ulrich Kraft 的“Lighten Up”；《大眾科學·心靈》，2005 年 10 月/11 月]。 在大鼠和人類中一樣，產生血管加壓素的 SCN 神經元的數量隨著年齡的增長而減少，導致睡眠障礙。 但是，如果老年大鼠在白天暴露在強光下，血管加壓素的產生會增加，它們的睡眠模式開始變得更加正常。 “顯然細胞實際上並沒有被破壞，”van Someren 說，“它們只是變得休眠了。”
他的團隊發現，老年人護理機構通常確實很昏暗：美國一家中心的下午光照僅為 27 勒克斯（一勒克斯等於每平方米一流明）。 相比之下，家庭客廳通常約為 50 勒克斯，而陰沉的冬季日光可達 5,000 勒克斯。 研究人員在荷蘭的 12 家機構安裝了強力燈，其中 6 家機構安裝了全光譜人造光——發出調節生物鐘所需的頻率——另外 6 家機構安裝了普通人造光。 “這使我們能夠進行一項受控的安慰劑研究，與使用其他藥物進行的研究沒有太大區別，”van Someren 解釋說。
除了白天接受光照外，一些參與者還在晚上服用褪黑激素。 當受到 SCN 的刺激時，松果體釋放褪黑激素，主要在夜間，向 SCN 發出睡眠階段開始的訊號 [參見對頁的方框]。 許多專家將老年人的失眠歸因於褪黑激素產量下降。 “隨著痴呆症的發生，褪黑激素的合成進一步減少。 這進一步削弱了 SCN 的另一個重要輸入，”van Someren 補充道。
科學家們觀察了 189 名阿爾茨海默病患者長達三年半的時間。 正如預測的那樣，褪黑激素和光療法重置了一些患者的晝夜節律。 這些受試者接受治療的時間越長，他們的睡眠就越好。 此外，情緒也得到了改善，特別是那些容易抑鬱的人。 但另一項發現令科學家感到驚訝：僅僅安裝全光譜燈就減緩了精神衰退，其效果至少與膽鹼酯酶抑制劑——用於治療阿爾茨海默病的最普遍的藥物——據報道的效果一樣好。 光照與褪黑激素結合使用效果更佳。
Van Someren 斷言：“如果問題是阻止認知能力下降，我們的方法優於膽鹼酯酶抑制劑。” 光療法和褪黑激素在其他研究中並未始終如一地幫助阿爾茨海默病患者。 Harper 指出，治療需要根據個人時區進行調整； 並非所有晝夜節律延遲的程度都相同。 儘管如此，荷蘭的研究還是很有希望的。 晝夜節律失調不僅僅是神經退行性疾病的後果，而且本身也因果地導致了最重要的症狀——精神衰退。
精神分裂症患者的時間節律
像阿爾茨海默病患者一樣，精神分裂症患者也經常在夜間變得活躍，白天睡覺。 許多心理學家認為，由於該疾病的症狀——聽到聲音、視幻覺、失去現實感——精神分裂症患者無法找到工作。 因此，他們不需要早上起床，所以他們就不起床。 Foster 對此有不同的看法。 他認為精神分裂症患者的晝夜節律發生了偏移，以至於他們必須睡到下午。
為了驗證這一假設，Foster 和他的團隊為 14 名精神分裂症患者配備了類似腕錶的裝置，以記錄身體活動。 此外，他們還定期測量受試者的血液褪黑激素水平。 他們很快確定，褪黑激素的產生——以及隨之而來的睡眠——來得很晚，很少在凌晨 2 點或 3 點之前。 在一些受試者中，褪黑激素的產生和睡眠都滯後得太遠，以至於節律實際上崩潰了。 “我們從未見過這樣的情況，”Foster 說。 “他們的生物鐘顯然與周圍環境完全脫鉤，並且隨著時間的推移 просто 不受控制地波動。”
這種脫鉤發生在某些形式的失明中。 如果人們無法感知光線，他們就失去了設定生物鐘的發條鑰匙。 但是，有視力的人如何擁有如此脫鉤的生物鐘仍然是一個謎。 Foster 推測可能存在基因缺陷在起作用。 更重要的是，Foster 想知道晝夜節律系統是否可以為緩解精神分裂症症狀提供一種全新的治療方法，包括抑鬱症、認知問題、記憶力喪失和精神病發作。 “紊亂的睡眠-覺醒節律會引發完全相同的問題，”他解釋說。 “症狀可能實際上不是精神分裂症的症狀，而是睡眠異常的次要後果。”
Foster 和他的同事正在嘗試使用與 van Someren 相同的方法——白天更多的強光和晚上更多的褪黑激素——來重新調整精神分裂症患者的生物鐘。 第一批燈已經安裝完畢，研究即將開始。 Foster 已經確信一件事：我們誰都不應該忽視我們的生物鐘，而應該接受我們的福祉和健康比我們大多數人想象的更依賴於它。