通过实验,我们发现生物钟紊乱的确会造成抑郁的表型。张洪钧,中国科学院神经科学研究所研究员,在格致论道第39期(2019年5月26日,上海)分享了关于生物钟的研究。他提到,生物钟是因地球24小时昼夜循环而形成的人类生活形态,如日出而作、日落而息。生物钟研究涉及激素代谢、清醒进食和分子钟等课题。分子钟代表每个细胞都有时间计时器,维持生命主轴的运行。
生物钟的研究历史悠久,包括中国的《黄帝内经》和古埃及对昼夜的观察。18世纪的生物钟实验证明了生命体有稳定的24小时生理周期。20世纪70年代,基因突变筛选成为重要的遗传学研究手段,Konopka和Benzer通过遗传筛选研究生物钟,发现了影响果蝇羽化周期的基因。
2017年诺贝尔生理医学奖授予了三位在生物钟基因研究中做出重大贡献的科学家。他们的工作揭示了周期基因在24小时循环中的关键作用,以及多个蛋白如何像计时器一样驱动生物钟基因的表达。
生物钟的紊乱会导致多种疾病,如糖尿病、代谢疾病和衰老。人类的睡眠时长因代谢速度而异,大型哺乳动物如马、长颈鹿和大象的睡眠时间较短,而小动物如小鼠则需要更长的睡眠时间。
睡眠研究方法包括电子手环和脑电波分析。脑电波研究显示,深度睡眠时的δ波频率较低,而清醒时的β波频率较高。研究还表明,睡眠对于修剪和优化学习信号、修复大脑废物至关重要。
生物钟失调与多种疾病相关,如睡眠障碍、代谢疾病、心血管疾病和神经退行性疾病。研究指出,褪黑素的量主导了睡眠量和睡眠深度,不足会导致睡眠问题。
为了更好地研究生物钟紊乱和睡眠障碍,科学家们开发了生物钟紊乱猴模型。研究发现,敲除关键生物钟基因BMAL1会导致猴子的生物节律紊乱和情绪类疾病的发生。
最后,张洪钧强调,维持良好的生物钟和充足的睡眠对健康至关重要。