设置生物钟

克里斯-古希腊人首先指出，一些植物似乎能够通过在白天改变叶子的形状来判断时间。大约100年前，科学家们发现，即使在没有任何时间线索的情况下，24小时的活动模式也存在，这是动物(包括我们)体内类似生物钟存在的一些初步证据。现在我们对整个系统的工作原理有了更多的了解，这在一定程度上要归功于这一研究领域的先驱之一，牛津大学的罗素·福斯特教授，他本周和我们在一起。你好,罗素……

拉塞尔-你好，克里斯。

克里斯-谢谢你加入我们。首先，生物钟是如何计时的?

拉塞尔-是的。首先，每一个单独的SCN细胞都在与自己交谈这种耦合在24小时振荡中非常重要然后有两种方式，生物钟将与生物体的其他部分交流。一种是通过直接的神经连接还有其他体液途径;某种神经激素从SCN释放出来。实际上，这就是我们的理解不是很好的地方，因为我们并不真正了解主时钟是如何与身体其他部分交流的细节。

克里斯-一群神经细胞有这样的活动是一回事。身体周围的其他细胞如果没有直接的神经连接，就很难接收到并做出反应。

罗素:是的，我们过去认为这个主起搏器只是把24小时的振荡强加给身体的其他部分。然后，Schibler在瑞士的小组，他证明了单个细胞仍然可以调节-不是SCN细胞-事实上，这些是成纤维细胞。他们已经在文化中存在了30年。

克里斯-皮肤细胞。

拉塞尔-是的。他把50%的血清放入培养液中，让他们感到震惊，然后显示出24小时的基因表达模式，这是第一次表明，本质上，每个细胞都有能力产生24小时的节律。令人兴奋的是，SCN必须扮演起搏器的主要角色，就像管弦乐队的指挥一样，发出有节奏的信号，身体的其他部位也会收到信号。

克里斯-实际时钟工作的本质是什么?这些神经细胞里的齿轮是什么呢?它们在滴答作响，保持着时间?

罗素——分子钟。从根本上说，这是一个反馈回路，基因产生蛋白质，与其他蛋白质相互作用形成复合物，然后进入细胞核，然后调节自己的表达。这就是分子的振荡。

克里斯:这是一种基因多米诺骨牌效应，一件事启动，另一件事启动，另一件事启动，把第一件事关闭，这样循环往复，大约需要24小时。

拉塞尔:是的。当然，你关闭这些基因的速度，蛋白质产生的速度，它们形成复合物的速度，它们进入细胞核的速度，所有这些因素相互作用形成了24小时的动态。因此，你需要一系列其他的蛋白质，比如激酶，来调节蛋白质复合物的活性。

克里斯:我们生活在一个时间是静止的世界，在这个世界里，我可以跳上飞机，我可以在时区里向前或向后移动，因为我们所处的纬度，我们的日子在一年中的某些时候会变长或变短。时钟是如何适应的呢?

罗素:嗯，时钟，要真正对生理和行为进行微调，以适应休息活动的不同需求，光暗循环，必须设置为当地时间。比方说，当一个人从剑桥到纽约旅行时，最关键的不匹配是，你需要调整到纽约时间。身体的主要方式，但不是唯一的方式，是暴露在光-暗循环中。新的明暗循环将SCN内部的主时钟设定为当地时间，我们知道是眼睛在检测我们体内的光线，眼睛里有一个特殊的细胞在检测这种光线。例如，它不是经典的视觉系统，眼睛的视杆细胞和视锥细胞，它们是光探测机制所需要的，而是另一类细胞。

克里斯-继续。我很感兴趣。什么是细胞?

拉塞尔:嗯，这是一小群光敏神经节细胞。神经节细胞是视网膜上的细胞几乎是通路的最后一部分。它们是形成视神经然后进入大脑的细胞。我想，在过去的15年里，已经非常清楚的是，大约百分之一的神经节细胞是直接对光敏感的，并且会投射到大脑的时钟结构，即SCN。

克里斯-所以，当你暴露在强光下，这些神经节细胞会解读强光，然后告诉大脑，所以大脑就有了这段时间的强光照射。它知道什么时候是早晨，并以此来调整时钟。

拉塞尔:当然。最不可思议的是，你可能是视觉失明，对光线没有知觉，但这些感光神经节细胞仍然存在，继续工作，调节你的内部时间。我们研究了几个失去了经典视觉细胞的人，他们失去了视杆细胞和视锥细胞，然而，他们可以很好地调节自己的生物钟。

克里斯-如果有些人因为这样或那样的原因失去了眼睛，或者他们因为受伤失去了眼睛，会发生什么?那么他们的生物钟会不会无法以这种方式重置呢?

拉塞尔:当然，这就是为什么我们和眼科的同事一起工作，因为眼科医生不仅需要解释失去视力是什么感觉，而且在你失去眼睛的情况下，他们还需要知道在你的余生中陷入持续不断的时差是什么感觉。

克里斯-听起来很糟糕。

拉塞尔-太可怕了。当然，时差是如此可怕，并不是因为你仅仅从剑桥搬到纽约需要5个小时。这是因为我们讨论了内部时钟，SCN中的主时钟，和所有外围时钟之间的不匹配。就好像你的颞部有污点。所有的东西都有点错位。这就像指挥家在不同的拍子上演奏小提琴部分和铜管部分，整个声音的不和谐而不是交响乐。

克里斯-听起来真的很糟糕。所以你所有的组织都在不同的时区运行，所以它们之间存在沟通问题，这就是为什么你在时差时感觉如此糟糕，但这可能是身体时钟不能正常工作的疾病的根源。

拉塞尔:当然，这就是我的想法。事实上，这是内部的不同步，这对整体健康来说是一个问题，这可能是夜班工人的问题之一。

克里斯-那那些患有其他疾病的人呢，比如情绪障碍、精神障碍、双相情感障碍，他们无法入睡，还有抑郁症，他们很难入睡，而且醒得很早?睡眠障碍是导致这些症状的原因之一，还是仅仅是潜在过程的一种表现?

罗素:在严重的精神健康方面，比如精神病方面，据报道，早在19世纪80年代就有异常睡眠的记录，但最近一直被认为是，有精神健康问题的人不能保住工作，或者他们服用的抗精神病药物，所以睡眠不好就是结果。我们发现这是不对的。在导致你心理健康状况不佳的机制和产生正常睡眠-觉醒周期的机制之间，似乎存在根本性的重叠。很明显，睡眠比生物钟要复杂得多。它涉及到多个大脑结构和多种神经递质。其中一个缺陷会导致心理健康问题，也会对睡眠和睡眠问题产生连锁反应。

克里斯-太棒了!我们先把它放在这里。那是牛津大学的罗素·福斯特教授。

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