本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
厭倦了長途飛行帶來的時差？密歇根大學的數學家們為您撐腰。他們開發了一款免費應用程式，今天即可使用，該程式基於數學模型，可以告訴您何時外出以及何時臥床休息，以避免快速跨越多個時區帶來的睏倦和其他副作用。
當時差發生時，您的身體節律會與您的晝夜節律, 不同步，晝夜節律是一種持續約 24 小時的人體生物週期，它決定了我們何時醒來、睡覺和吃飯，以及許多其他事情。這種不協調不僅會導致疲勞，還會改變情緒並損害表現。重複或慢性的節律紊亂——例如發生在飛行員和輪班工人身上——與抑鬱症、心臟病和糖尿病有關。儘量縮短您偏離計劃的時間可以降低這些風險。
關於如何避免時差的建議比比皆是，儘管並非所有建議都經過實驗驗證。可以肯定的是，光在很大程度上控制著晝夜節律時鐘。（這種效應是由視網膜中的特殊細胞介導的，這些細胞與眼睛的視杆細胞和視錐細胞不同，它們告訴大腦現在幾點了。）在不同時間暴露在光線下會加速或減慢晝夜節律時鐘。因此，知道何時走到陽光下，何時讓自己處於黑暗中，將有助於您改變內部時間表以適應新的時區。
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但是，您如何才能準確地知道這些時間是什麼時候呢？
“這是一個只能透過數學來回答的問題，”密歇根大學研究生物鐘的數學生物學家丹尼爾·福傑說。“與實驗室中的實驗不同，數學模型可以測試無限的可能性，以確定如何儘快同步。”
為了計算 1,000 次可能旅行的最佳時間表，福傑和當時的本科生 Kirill Serkh 結合了兩個經過充分測試的光對人體晝夜節律系統影響的模型，然後應用了最優控制理論，這是一種尋找理想情況的數學方法。
他們發現，正如一些流行的建議所暗示的那樣，您不需要隨機小睡或用燈光照射眼睛。令人驚訝的是，您只需要改變您的眼睛和大腦所感知的黎明和黃昏的時間，這些結果今天發表在期刊 PLOS 計算生物學。
“我們認為答案會非常複雜：在 3:40，你需要獲得這麼多光線，在這個時間，你需要獲得這麼多光線，”福傑說。相反，快速調整您的時鐘只需要一個新的就寢時間和長時間的明亮光線或完全黑暗。這些時間表明顯優於之前的建議。使用這種方法，在 12 小時的時區轉換後，只需四天即可完全同步。使用其他方法，則需要 7 到 13 天或更長時間。更好的是，這種方法可以幫助您在兩天內“部分”同步，這意味著您可以睡得很好。
密歇根大學的研究生奧利維亞·沃爾奇隨後使用該模型開發了一款名為 Entrain 的 iPhone 應用程式，使用者可以使用該應用程式設定定製的時間表。首先，您輸入您的正常睡眠時間表，然後選擇您要前往的區域以及您在旅途中將遇到的光線型別（您是在戶外徒步旅行？還是參加室內會議？）。然後，該應用程式會提供一個自定義時間表，告訴您何時應該處於光線中或黑暗中，以及完全調整需要多少天。
當然，您可能無法在應用程式告訴您的時候上床睡覺。但這沒關係，因為它會根據您的日程安排自動調整其建議。您告訴它您實際入睡的時間以及您當天接受的光照型別，應用程式會更新您未來最佳的黎明和黃昏時間。
該應用程式還為公民科學提供了一個機會：使用者可以將他們的資料匿名提交給密歇根大學，並回答關於其工作效果以及他們經歷的時差症狀的調查問卷。這些資料將使福傑和他的團隊能夠了解人們進入不同時區時的實際行為，以及這些時間表是否在現實世界中有效。如果使用者這樣做，“我們將進行一項前所未有的時差研究，”福傑說，他目前正在領導一個探索睡眠剝奪與雙相情感障礙之間可能聯絡的專案。