所有这一切看似完全合乎情理,能知道也很不错,但福斯特公布自己的发现后,却引得眼科学界一片哗然。几乎没人能相信,像眼部细胞类型这么基本的东西,竟然被忽视了这么久。在福斯特的一场讲演中,一名观众高喊[11]“胡扯”,并大摇大摆地退了场。
福斯特说:“他们很难接受自己已经研究了[12]150年的东西,也就是人类的眼睛里,竟然有一种细胞类型,他们完全忽视了其功能。”事实上,福斯特是对的,而且在那以后得到了彻底的验证。“他们现在的态度温和多了。”他开玩笑地说。如今,福斯特是牛津大学昼夜节律神经科学教授兼纳菲尔德眼科实验室主任。
我们在福斯特离高街不远的布莱塞诺斯学院办公室见面,他告诉我:“这第三种感受器真正有趣的地方在于,它们的功能完全独立于视觉。我们做了一次实验,请一位完全失明的女士(她因遗传疾病完全丧失了视杆细胞和视锥细胞)判断房间里的灯是开还是关。这位女士说,别胡闹,她什么也看不见。但我们还是请她试一试。结果,她的判断每次都是对的。虽说她没有视觉(无法‘看见’灯),但她的大脑在潜意识水平上完美地探测到了光线的明暗。她大感吃惊。我们也是。”
自从福斯特的研究公布以来,科学家们发现,我们不光在大脑中有生物钟,全身各处都有生物钟——胰腺、肝脏、心脏、肾脏、脂肪组织、肌肉等所有地方——这些器官按自己的时间表运作,规定什么时候释放激素,器官什么时候最繁忙或者最轻松。[2]例如,你的条件反射,在下午的时候最为敏锐,而血压在晚上达到顶峰。男性分泌的睾丸激素,在大清早往往比一天里更晚的时候要多。如果这些系统里有哪一套过分不协调,就会导致问题。据信,身体日常节律紊乱,有可能助长(有些情况下甚至是罪魁祸首)糖尿病、心脏病、抑郁症和体重的大幅增加。
视交叉上核与附近一个豌豆大小的神秘结构——松果体(基本上位于头部正中央)——紧密合作。由于松果体的中心位置和它的单一性(大脑中大多数结构是成对出现的,但松果体只有一个),哲学家勒内·笛卡尔(Rees)得出结论,松果体是灵魂居住的地方。它的实际功能是产生褪黑激素,这是一种帮助大脑跟踪日长的激素,直到20世纪50年代才得以发现,是以松果体成为最后一种被破解的主要内分泌腺体。褪黑激素与睡眠的确切关系仍不得而知。我们体内的褪黑激素水平会随着夜幕降临而升高,并在午夜达到峰值,因此,把它们跟困意联系起来似乎符合逻辑,但实际上,夜间动物最活跃的时候,褪黑激素的分泌也会增加,所以它并不助长倦意。不管怎么说,松果体不光跟踪昼夜节律,还跟踪季节变化,对冬眠或季节性繁殖的动物十分重要。它们对人类也有重大影响,只是表现方式我们大多不会注意到。举个例子,你的头发在夏天长得更快。所以,大卫·班布里基说得好:“松果体不是我们的灵魂[13],而是我们的日历。”但还有一件同样奇怪的事情,那就是有几类哺乳动物(例如大象和儒艮)没有松果体,但似乎也并不为之所苦。
在人类身上,褪黑激素的季节性作用并不完全清楚。褪黑激素多多少少是一种普遍存在的分子;细菌、水母、植物,以及几乎所有受昼夜节律影响的生物体当中都有它的身影。就人类而言,随着年龄的增长,褪黑激素的产量会明显下降。70岁人士产生的褪黑激素只有20岁人士的14。为什么会这样,这对我们有什么影响,尚有待确定。
但有一点可以确定,如果打乱了正常的日夜节律,那么,昼夜节律系统可能会陷入严重混乱。1962年曾做过一次著名的实验,一位名叫米歇尔·西弗伊(MichelSiffre)的法国科学家把自己隔绝在阿尔卑斯一座大山深处约8个星期。没有日光,没有时钟,也没有其他时间流逝的线索,西弗伊只能猜测多久算是流逝了24小时。等出来之后,他惊讶地发现,按自己的计算,过去了37天,实际上则是过去了58天。哪怕是估算很短的时间增量,他的能力都堪忧。研究人员请他估计[14]2分钟的流逝,他等了5分多钟。
近年来,福斯特和同事们意识到,我们的季节性节律比以前认为的要强。“我们在很多意想不到的领域发现了节律,比如自残、自杀、虐待儿童方面。”他说,“我们知道,这些事情存在季节性的高峰和低谷并非巧合,因为它们的模式是6个月一轮,从北半球转到南半球。不管人们在北方的春天做了些什么,比如自杀的人数更多,那么,6个月后,南半球的春天也会出现同样的现象。”
昼夜节律还可以对我们所服药物的有效性产生很大影响。曼彻斯特大学的免疫学家丹尼尔·戴维斯指出,目前最畅销的100种药物中,有56种瞄准的是对时间敏感的身体部位。他在《治愈之美》(TheBeautifulCure)一书中写道:“这些最畅销的药物约有一半[15]服用后仅能在体内短时间保持活性。”在错误的时间服用它们,效果很可能不好,甚至完全没效果。
昼夜节律对所有生物的重要意义,我们的认识才刚刚开了个头,但就我们所知,所有生物,甚至细菌,都有内部生物钟。“它说不定是,”罗素·福斯特说,“生命的一种标志。”
视交叉上核并不能完全解释为什么我们会感到困倦想上床。我们还受制于一种天然的睡眠压力——一种深刻的、归根结底不可抗拒的打瞌睡冲动,它由一种叫作睡眠内稳态(sleephomeostats)的东西所控制。我们保持清醒的时间越长,睡眠压力就越强烈。在很大程度上,这是大脑中化学物质(尤其是腺苷)随着时间推移积累所带来的结果。腺苷是为细胞提供动力的能量密集小分子ATP(三磷酸腺苷)输出的副产物。你积累的腺苷越多,你越是觉得困。咖啡因能稍微抵消它的作用,这就是咖啡提神的原因。正常而言,这两套系统同步运作,但偶尔,它们会有所偏离,比如我们在长途飞行中跨越几个时区后会出现时差反应。
你到底需要睡多长时间,似乎是个私人问题,但我们几乎所有人每晚都需要睡上7~9小时。睡多睡少在很大程度上取决于年龄、健康状况、你最近做了些什么。随着年龄的增长,我们睡得越来越少。新生婴儿一天说不定要睡19小时,幼儿多达14小时,小孩需要11或12小时,青少年和年轻人10小时左右——尽管他们很可能因为熬夜太迟、起床太早而得不到需要的睡眠量,大多数成年人也一样。这个问题对青少年来说尤其严重,因为他们的生理周期可能比家长要长2小时,睡眠时间不够,让他们相比之下变成了夜猫子。青少年早晨起床很困难,不是因为懒,而是生理原因。《纽约时报》上的一篇社论认为,在美国,由于“一个危险的传统:高中开课太早”,问题变得更加复杂。《时报》称,86%的美国高中上午8点30分之前就开始了一天的课程,10%的学校7点30分就开始了。研究表明,上课时间晚一些[16],有助于提高出勤率,改善考试成绩,减少车祸,甚至减少抑郁和自残。
几乎所有权威人士都同意,在各个年龄段,我们都比过去睡得少。《贝勒大学医学中心学报》(BaylorUyMediterProgs)称,人们从晚上到次日工作前的平均睡眠时间已经从50年前的8。5小时,降至现在的不足7小时。另一项研究发现在校儿童中也有类似的下降。据估计,熬夜睡不着觉造成的旷工、业绩下降,给美国经济造成的损失超过600亿美元。
根据各种研究,全世界有10%~20%的成年人受失眠折磨。失眠跟糖尿病[17]、癌症、高血压、中风、心脏病,以及抑郁症(不足为奇)有关。《自然》杂志上刊登的一项丹麦研究发现,经常上夜班的女性[18]患乳腺癌的风险比白天工作的女性高50%。
“现在有充分的数据表明,缺乏睡眠的人比正常睡眠的人体内的β-淀粉样蛋白(一种与阿尔茨海默病有关的蛋白质)含量更高。”福斯特告诉我,“我倒不是说睡眠不足会导致阿尔茨海默病,但它有可能是一个促成因素,甚至还会加快人体机能的衰退。”
对许多人来说,失眠的主要原因是伴侣的呼噜声。这是一个很常见的问题。我们大约有一半的人,至少会偶尔打鼾。打鼾是人处于无意识和放松状态时,咽部软组织发出的嘎嘎声。人越放松,鼾声越大,这就是为什么喝醉的人打鼾特别响亮。减少打鼾的最好方法是减肥、侧卧、睡前不喝酒。睡眠呼吸暂停(Sleepapnoea,apnoea一词源自希腊语,意为“停止呼吸”)指的是打鼾时呼吸道阻塞,患者睡觉时要么呼吸停止,要么接近停止,而且,这种情况比人们通常想的更为常见。大约50%打鼾的人[19]存在一定程度的睡眠呼吸暂停。
最极端、最可怕的失眠症[20]是一种非常罕见的病症,叫作致死性家族失眠症,最早的医学记载见于1986年。它是一种遗传性疾病(因此是家族性的),据我们所知,只影响全世界上大约36个家庭。患者完全失去入睡的能力,慢慢地死于疲惫和多器官衰竭。这种病总能要人的命。破坏因子是一种损坏的蛋白质,名叫朊病毒(prion,是proteinafectiousparticle的缩写,意为传染性蛋白颗粒)。朊病毒是流氓蛋白质。它们是克雅病、疯牛病(牛绵状脑病)和其他一些可怕的神经系统疾病,如格斯特曼综合征(Gerstmann-Straussler-Skerdisease,大多数人从没听说过这个名字,因为它们极为罕见,但对协调和认知毫无例外是特别糟糕的消息)等背后的邪恶小手。一些权威人士认为,朊病毒[21]可能在阿尔茨海默病和帕金森病里同样扮演了角色。就致死性家族失眠症而言,朊病毒攻击位于大脑深处、胡桃大小的丘脑,它控制着我们的自主反应——血压、心率、荷尔蒙的释放,等等。朊病毒干扰睡眠的确切方式尚不清楚,但踏上这条路总归是很可怕的。[3]
另一种影响睡眠的失调问题是嗜睡症。它通常跟在不恰当的时间极度嗜睡有关,但许多患有这一病症的人,既难以保持清醒,也难以保持睡眠。它的成因是大脑中缺少一种叫作下丘脑泌素的化学物质,下丘脑泌素的含量非常低,直到1998年,它才得以被发现。下丘脑泌素是让我们保持清醒的神经递质。如果没有它们,患者可能会在谈话或吃饭当中突然打盹,或者进入一种接近于幻觉而非意识的模糊状态。反过来说,他们可能会非常疲惫但又完全无法入睡。这或许是一种可悲的疾病,而且无法治愈,但好在它非常罕见,在西方世界,每2500人中只有一人会受到影响,在全世界范围内,患病比例是400万分之一[22]。
更常见的睡眠障碍,统称为异睡症,包括梦游、觉醒混淆(患者看似清醒,但意识懵懵懂懂)、噩梦和夜惊。后两者不容易区分,只不过,夜惊更强烈,往往使得当事人更震惊,但好玩的是,夜惊的当事人到了第二天早晨大多不记得夜里的经历。大多数异睡症在儿童中比成年人更常见,并多在青春期前后消失。
人类故意不睡觉时间最长的一次是在1963年12月,圣地亚哥一名17岁的高中生兰迪·加德纳(RandyGardner)参加了学校的科学项目,设法保持了264。4小时(11天24分钟)不睡觉。[4]刚开始的几天相对来说挺容易,但是渐渐地,他变得烦躁和糊涂,直至自己的整个存在变成一种模糊的幻觉。项目完成后,加德纳跌进床里睡了14小时。2017年,他对全美公共广播电台(NRC)的记者表示:“我记得自己醒来时[23]软绵绵的,但也并不比正常人更酥软。”他的睡眠模式恢复了正常,没有明显的不良反应。然而,他在日后的人生经历了可怕的失眠,他相信,这是对自己年轻冒险的“报应”。
最后,我们来说说打哈欠这个神秘而普遍的疲倦预兆。没人明白我们为什么会打哈欠。婴儿在子宫里打哈欠(还打嗝),昏迷中的人打哈欠,它是生活中无处不在的一部分,但它究竟为我们做了什么却不得而知。有人暗示,它跟排放额外的二氧化碳相关,但没有人解释过何以如此。另一种说法是,打哈欠会给大脑带来一股较凉爽的空气,因此能轻微地驱除睡意,不过,我还从来没有遇到过有谁打了哈欠感觉神清气爽、精力充沛的呢。更重要的是,没有任何科学研究表明打哈欠和精力水平之间存在联系。打哈欠甚至与你的疲劳程度没有可靠的关联[24]。事实上,我们打哈欠最多的时候往往是在一夜好眠后的头几分钟,也就是我们休息得最充分的时候。
打哈欠最难以解释的方面,大概是它有着极强的传染性。看到别人打哈欠,我们多多少少也会打起哈欠来,甚至,仅仅是听到或想到打哈欠,就能让我们打哈欠。你现在肯定想打哈欠。坦率地说,这说不上有什么错。
[1] 阿塞林斯基是一个有趣又爱折腾的家伙。他27岁时(1949)进入芝加哥大学,在此之前,曾先后就读了两所大学,主修社会学、医学预科、西班牙语和牙科,但并未完成任何一所大学的学业。1943年,他应征入伍,而且,在一只眼睛失明的条件下,他居然以拆弹专家的身份度过了战争时期。
[2] 就连我们的牙齿,也会通过每天的微小沉淀物来标记时间的流逝(跟树木的年轮一样),到20岁左右停止生长。科学家们通过计算古代牙齿上的年轮,计算遥远古代的孩子长大成人所需的时间。
[3] 朊病毒的发现者是旧金山加利福尼亚大学的斯坦利·普鲁西纳(StanleyPrusiner)医生。1972年,他还在接受神经学家的培训时,检查了一名60岁的妇女,后者突然患上了严重的老年痴呆症,无法应付哪怕最简单、最熟悉的任务,比如如何把钥匙插进门里。普鲁西纳确信病因是一种畸形的传染性蛋白,并将之称为朊病毒。多年来,他的理论备受嘲笑,但最终,事实证明他是正确的,1997年,他被授予诺贝尔奖。神经元死亡后,大脑就会像海绵一样布满空洞,于是有了“spongiform”(意思是海绵状)这个词。
[4] 令人惊讶的是,这项纪录受到的挑战寥寥无几。2004年,英国第四频道播出了一部名为《极度疲劳》(Shattered)的系列片,10人参加了争夺保持清醒时间最长的比赛。获胜者克莱尔·萨瑟恩(ClareSouthern)坚持了178小时,比兰迪·加德纳少了3天多。