人類的生理構造決定了白天清醒，夜晚睡覺，但數百萬美國人卻違反生物規律去值夜班。醫院員工、消防員以及越來越多的辦公室工作人員都在晚上上班。這些夜間作息似乎是肥胖和代謝紊亂髮病率上升的驅動因素之一。然而，睡眠時間顛倒究竟是如何加劇代謝紊亂的，在很大程度上仍然是睡眠研究人員的未解之謎。
白天睡覺，出於某種原因，對人類來說就是不如晚上睡覺那樣有益於休息。但究竟是長期無法彌補的睡眠債，還是晝夜節律紊亂，會引發健康問題？無論原因是什麼，最終結果都可能是一個惡性迴圈：過度疲勞、導致更多零食攝入的荷爾蒙變化，並最終導致體重增加和糖尿病等代謝紊亂髮病率升高。然而，瞭解問題的根源，或許有一天能帶來更好的療法，以幫助預防這些疾病。
這就是為什麼布萊根婦女醫院（BWH）在2012年發表的一項關鍵研究持續困擾著進行這項研究的研究人員。他們的研究結果發表在《科學轉化醫學》雜誌上，加強了睡眠不良與糖尿病之間的聯絡。為了這項研究，二十幾名志願者同意在一個睡眠實驗室度過一個月以上的時間，在那裡他們與訪客和其他外部訊號隔離，這些訊號會告訴他們現在是什麼時間。志願者們被安排了重複性的28小時一天作息，在為期三週的實驗過程中，他們每24小時可以睡大約5.6小時。由於這種人為安排的作息，最終他們的用餐時間變得顛三倒四，早餐實際上可能在深夜，而且他們的睡眠模式被打亂了。
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這種古怪的作息時間也對志願者的代謝產生了驚人的影響。通常情況下，人體胰腺會產生胰島素，胰島素有助於將葡萄糖或糖分從血液中移除並輸送到細胞中。然而，在實驗期間，志願者們的身體出乎意料地大幅減少了胰島素的產生量。如果這種情況持續更長時間，他們將面臨患糖尿病的風險，糖尿病發生在血液中葡萄糖水平過高，而身體無法產生足夠相應的胰島素時。
早期進行的、時間較短的睡眠研究發現，睡眠不足似乎會損害人體內的葡萄糖調節和新陳代謝。餐後血糖水平會升高，這些研究通常發現，睡眠不足後血糖水平的升高幅度超過正常水平，但身體也會產生相應更高的胰島素水平來應對大部分這種變化。然而，在2012年的實驗中，研究人員揭示了一個更顯著的變化：在經歷了三週的慢性晝夜節律和睡眠紊亂後，胰腺停止產生足夠的胰島素來應對早餐後升高的血糖水平。
布萊根婦女醫院睡眠和晝夜節律障礙科主任查爾斯·切斯勒說，這一發現“讓我們感到非常驚訝”。“在這種情況下，血糖水平升高，但胰腺並沒有透過加倍釋放胰島素來做出反應，而是實際上開始衰竭。”在改變作息時間三週後，胰島素對餐食的反應分泌量減少了32%。
幸運的是，實驗引起的這些變化並非永久性的。在實驗結束後的一週內，參與者在實驗室技術人員和醫護人員的密切觀察下，恢復了正常的胰島素產生水平，這些人員幫助他們逐漸恢復正常的睡眠模式。然而，關於究竟是什麼原因導致胰島素產量下降的問題仍然存在：是長期睡眠不足還是晝夜節律失調？
去年，布萊根婦女醫院的研究人員開始了一項多年的實驗，試圖理清他們早期的研究結果。他們新的30名研究參與者，年齡都在55至70歲之間，在實驗室裡居住37天，期間不與外界接觸。在居住期間，每個人被分配到新研究的三個組別之一。（他們因完成實驗而獲得7550美元的報酬。）
在一個組別中，參與者被安排了28小時的作息時間，其中有指定的睡眠和用餐時間。研究的另一個組別讓參與者保持24小時的作息時間，但他們的睡眠時間比平時少，儘管他們被關在黑暗中的時間與晚上相同。研究的最後一組是對照組，參與者保持典型的24小時作息時間，並且正常睡眠（或者儘可能正常地睡眠，因為他們住在睡眠實驗室裡，頭上連著電極，手臂上掛著靜脈輸液管）。在清醒時間，研究參與者完成心理表現測試，並抽取各種體液，以幫助研究人員瞭解改變作息時間如何影響他們的身體。不過，在他們的空閒時間，所有三個組別的研究參與者都可以聽音樂、讀書、織毛衣、演奏樂器或只是在他們的房間裡閒逛。研究人員計劃在2018年完成這項研究。
顯然，任何睡眠實驗室的生活方式都不能真正代表我們在現實世界中的生活方式。首先，可能平時與伴侶同睡的研究參與者現在獨自睡覺。而且，研究物件不能外出。此外，他們被禁止偏離他們被分配的作息時間，所以如果有人在他們的睡眠期間醒來，他們不能像在家那樣開啟燈看書。相反，他們必須躺在黑暗中，努力重新入睡。（難以入睡和保持睡眠是研究人員正在記錄的變數）。手臂上插著靜脈輸液管睡覺——用於定期抽血——或者頭上戴著電極四處走動，以及交出多份尿液和唾液樣本，也不是大多數人典型日常生活的一部分。儘管如此，此類實驗是獲得必要資料的最佳方式，因為研究人員可以在實驗室環境中控制許多因素。
珍妮·達菲是負責布萊根婦女醫院研究日常運作的睡眠和晝夜節律專家之一，她對他們的研究成果未來如何轉化為更好的政策抱有很高的期望。“我們希望我們可以為輪班工人提出更好的建議。如果這完全是一個睡眠問題，我們會建議輪班工人儘量獲得儘可能多的睡眠時間，並且睡眠時間分佈在一天中的哪個時段並不重要，因為只要他們獲得一定量的睡眠，這將有助於預防這些問題之一的發生，”她說。
然而，如果這更多的是一個晝夜節律問題，那麼建議可能是嘗試保持同一個班次一個月，而不是輪換班次，這樣身體就不會不斷地重新適應新的作息時間。“這可能很難付諸實踐，但至少可能有助於指導如何安排輪班工人的工作，”達菲說。
揭示慢性睡眠不足後會發生什麼，或許有一天也能帶來更好的療法和見解，以對抗肥胖和代謝紊亂。但就目前而言，基於這項工作的治療方法在很大程度上仍然是夢想。