丁佑

在丹麥一座小島上，一座座玻璃屋迎來住客。12名志愿者要在這些名為“光子空間”的全透明房屋中住3天，體驗自然光照下的24小時晝夜循環(huán)。這次玻璃小屋之旅是一個實驗項目的一部分，科學家希望通過一系列實驗探討光照和晝夜節(jié)律之間的關(guān)系。

在漫長的演化過程中，地球上的生物適應了每天光暗交替的晝夜循環(huán)。然而隨著電氣化時代的到來，人工照明徹底改變了我們周圍的光照環(huán)境。現(xiàn)代人越來越多地把時間花在室內(nèi)，這意味著我們白天得到的日光更少，晚上則暴露在較多的燈光下。

這種光照模式會對人體晝夜節(jié)律帶來很大干擾，造成嚴重的睡眠問題。長期睡眠障礙和晝夜節(jié)律紊亂可擾亂激素分泌，引發(fā)各種代謝問題，如肥胖和糖尿病。睡眠不足和晝夜節(jié)律中斷在夜班工人中最常見。研究發(fā)現(xiàn)，相比白天工作的人，夜班工人的心血管病死亡率增加，患某些癌癥的風險增加，也更容易出現(xiàn)慢性疲勞、過度嗜睡和濫用藥物等問題。

這就是為什么科學家會發(fā)起“光子空間”項目的原因。他們希望通過實驗來探明光照對晝夜節(jié)律的影響，以及查明我們需要多少光照來保持健康。好消息是，研究人員發(fā)現(xiàn)，即使少量增加白天暴露在強光下的時間也會得到很多好處。

光照與睡眠

最近一項研究顯示，地球上戶外人工照明的覆蓋面積正以每年2%以上的速度增加。夜間人工照明給生活提供了便利，但也帶來健康隱患。2016年的一項研究發(fā)現(xiàn)，生活在光污染水平較高地區(qū)的人更傾向于晚睡晚起。相比夜間受到較少光照的人，前者睡眠時間短、質(zhì)量差，白天更累。

夜間光照能擾亂人體晝夜節(jié)律，從而影響睡眠。自然界所有生物的生命活動都存在節(jié)律現(xiàn)象。在哺乳動物的大腦中有一個生物節(jié)律的“起搏器”，位于下丘腦的視交叉上核。視交叉上核就像人體的主時鐘，負責使人體每個細胞的生物鐘彼此同步，并保證人體24小時節(jié)律和外界晝夜變化基本一致。每天，視交叉上核都需要根據(jù)外界光照信號來“校準”生物鐘，調(diào)節(jié)生物節(jié)律。

視網(wǎng)膜中的內(nèi)在光敏感視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞（ipRGcs）負責感受光照，并向視交叉上核傳輸信號。ipRGCs不參與視覺成像，而是負責感知環(huán)境光照穩(wěn)定性，在人體晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)中起重要作用。如果光照足夠強烈或持續(xù)時間足夠長，ipRGCs就會被激活。ipRGCs對波長480納米左右的光線（光譜中藍色部分）特別敏感，太陽、熒光燈和電腦、手機等屏幕發(fā)出的光中都含有較多藍光。

激活的ipRGCs會向視交叉上核發(fā)送“現(xiàn)在是白天”的信號，并激活大腦中控制警覺性的區(qū)域。因此，夜間光照會令人保持清醒，并延遲生物鐘，讓你變成“夜貓子”。但很多人早上都必須按時起床，熬夜時精神百倍意味著睡眠不足和第二天的疲憊。

夜間光線還會抑制褪黑激素的釋放。褪黑激素是參與晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)的一種重要激素，其作用是強化黑夜對人體的影響，包括促進睡眠等。褪黑激素還具有調(diào)節(jié)代謝的功能。有研究顯示，長期抑制褪黑激素分泌可能增加某些癌癥和2型糖尿病的患病風險。

不僅夜間光照過多會對健康造成負面影響，白天光照不足也會帶來類似問題。為維持正常的晝夜節(jié)律，我們需要體驗白天和黑夜的明顯對比。白天強光讓人清醒，夜間黑暗令人安睡。我們在一天中接受的光照變化會影響人體生物節(jié)律的“振幅”：如果晝夜光照強度差異較小，就會導致睡眠質(zhì)量下降，白天精神不振。

陽光是靈藥

解決上述問題的有效方法就是在白天尤其是早晨接受充足陽光的照射。荷蘭一項研究發(fā)現(xiàn)，如果在白天更多暴露在陽光下，受試者的深度睡眠會增加，睡眠質(zhì)量明顯提升。美國科學家對辦公場所光照怎樣影響辦公室職員健康進行研究后發(fā)現(xiàn)，相比在光照不足條件下工作的人，上午接受充足陽光的職員晚上入睡所需時間更短，睡眠受到的干擾更少。

充足的陽光還有其他好處。德國2017年一項研究表明，早晨接受明亮光照有助于提振精神，并讓人在一整天中都保持較高的反應速度。明亮的晨光甚至能削弱夜間光照對生物鐘的不利影響。

研究顯示，明亮的日光有助于減輕抑郁情緒。接受日照時間越長的人，自我評定抑郁量表的得分越低。這可能是因為白天的光照可以“撥快”生物鐘，促使人更早入睡，并有助于提高睡眠質(zhì)量。最近一項動物研究表明，ipRGCs也與丘腦相連，丘腦是大腦中與情緒相關(guān)的區(qū)域。這表明，光照也可能直接影響情緒。

季節(jié)性情感障礙可說是光照影響情緒的典型例子。季節(jié)性情感障礙是抑郁癥的一種亞型，患者在一年中大部分時間心理狀態(tài)都比較健康，只在每年同時段表現(xiàn)出抑郁癥狀。這種病主要在日照不足的冬季發(fā)作，因此也被稱為“冬季抑郁癥”。生活在越高緯度地區(qū)的人，冬季接受的日照越少，就越容易發(fā)病。

光療是治療季節(jié)性情感障礙的有效方法，多曬太陽也算一種光療，但為保證光的照度和避免紫外線傷害，臨床上一般使用光療燈來進行治療。光療燈有兩種：一種是全光譜白光燈，類似于日光燈但亮度極高;另一種是藍光燈，因為ipRGCs對藍光最敏感。

增強光照還有利于一些嚴重疾病的康復。一項研究發(fā)現(xiàn)，病房中白天的光照每增加100勒克斯，心臟手術(shù)后患者的平均留院時間就減少7.3小時。一項動物實驗的結(jié)果或許能解釋這一現(xiàn)象。在實驗中，科學家把兩組心肌梗死的小鼠分別放在正常光暗周期和恒定光照環(huán)境里。小鼠體內(nèi)的免疫細胞聚集到心臟，開始修復受損的心肌。恒定光照下的小鼠免疫反應更劇烈，看似修復速度更快，但心臟上留下的“疤痕”（瘢痕組織）也更多。瘢痕組織不具有正常心肌細胞的功能，疤痕越多心臟的泵血能力就越差。從長期結(jié)果來看，正常光暗周期更有利于心臟恢復。

目前，科學家還不清楚對健康最有利的日照強度和時間，但這很可能取決于你想要達到的目標。有科學家認為，早上半小時陽光照射就足以穩(wěn)定自己的晝夜節(jié)律系統(tǒng)，但如果你想要保持精神振奮，那可能需要長時間的強光照射。

全新照明系統(tǒng)

很多醫(yī)院往往白天黑夜都開著昏暗的燈，這樣的光照條件并不利于患者康復。2017年一項研究發(fā)現(xiàn)，英國醫(yī)院重癥監(jiān)護室白天的平均照度為159勒克斯，晚上是10勒克斯。在這樣的病房里接受護理的患者很容易出現(xiàn)晝夜節(jié)律紊亂的問題，而嗎啡等藥物還會進一步擾亂生物鐘。但對于長期臥床的病人來說，想要接受足夠的陽光照射并不容易。研究發(fā)現(xiàn)，只要離開窗戶一米多的距離，陽光照度就會變得很低。

幸運的是，增強人工照明能夠在一定程度上彌補陽光的不足。荷蘭一項臨床試驗研究了增強光照對癡呆癥患者的影響。癡呆癥患者普遍有睡眠障礙，很容易在夜間醒來。每天黃昏時分，癡呆癥患者最容易出現(xiàn)情緒不穩(wěn)、意識混亂和行為問題。這兩種現(xiàn)象都與晝夜節(jié)律紊亂有關(guān)。而在晝短夜長的秋冬季節(jié)或是陽光不足的陰雨天，這些問題似乎還更嚴重。試驗中6家癡呆癥護理機構(gòu)額外增加了光照，將上午10時至下午6時的室內(nèi)照度提高到陰天戶外的照度水平。另外6家護理機構(gòu)作為對照組，照明沒有改變。3年半之后，白天暴露在更明亮燈光下的患者表現(xiàn)出更少的認知減退和抑郁癥狀。其他類似的研究沒有都得到同樣的結(jié)果，這可能是由于實際射入每個人眼睛的光量不一致造成的。為了解決這個問題，有科學家正在研發(fā)一種能將光線向上引導到人們眼睛的光桌。

一些醫(yī)院、療養(yǎng)院和學校正在推廣以人為本的新型照明系統(tǒng)（又稱“人因照明系統(tǒng)”）。這些照明系統(tǒng)的基本理念是，通過調(diào)節(jié)光照亮度與色溫，更好地模擬戶外環(huán)境，從而改善人的睡眠和健康，提升幸福感。丹麥一家癡呆癥護理中心率先推行了這種照明系統(tǒng)，那里的燈光在白天是藍白色，照度高，藍光含量高，而到了晚上燈光就變成柔和的琥珀色，照度低，色溫也低。臥室在夜間保持黑暗，但患者起床時會觸發(fā)琥珀色的夜燈。

人因照明系統(tǒng)有利于改善癡呆癥患者的睡眠，減少他們的情緒問題。有一些研究表明，該系統(tǒng)也可以改善健康人的睡眠和情緒問題，并有利于提高工作效率。但有學者認為人因照明的效果被夸大了，因為人因照明的核心是可調(diào)節(jié)的照明光譜，但光照的強度、時間和分布，以及人眼接收的光量都會影響晝夜節(jié)律的調(diào)節(jié)。

關(guān)于光照如何影響人類的生理機能，還需要更多科學探索。人體究竟需要多少光？在一天的什么時候需要什么樣的光照？這些問題都有待回答。但我們都應該遵循一個基本原則——白天亮，夜晚暗——畢竟我們是在一個晝夜交替的星球上進化而來，光明與黑暗的交替塑造了我們的生理節(jié)律。

（責任編輯何若雪）