盡管進入工業社會以來，人類接受到越來越多的人工光源的影響，但自然光源的周期性變化仍然是影響人晝夜節律的重大因素。
之前，我們曾在《每月這幾天更易失眠?原來是月亮惹的禍!》一文中談及，在嚴格控製的實驗室條件下，月光越亮，人們的入睡時間越晚，睡眠持續時間也越短。現在，又有研究表明，白天多戶外運動接受陽光照射，可能會幫助夜間更容易入睡。
白天缺少光照將推遲你的生物鍾
來自美國華盛頓大學的研究團隊，就日間光照的季節性變化與大學生的睡眠起止時間的關聯進行調研，相關結果以“Daytime light exposure is a strong predictor of seasonal variation in sleep and circadian timing of university students”為題發表於Journal of Pineal Research。該研究指出，被調研的大學生們在冬天入睡更晚，醒來也更晚，並且這一現象與處於高緯度的西雅圖在冬季日照更少有關。
研究人員使用腕帶監測器測量了507名西雅圖華盛頓大學本科生在2015年-2018年間的睡眠模式和光照情況。數據表明，無論季節如何，學生每晚的睡眠時間大致相同。但是，在冬季的上學日，學生們平均比夏季上學日晚35分鍾上床睡覺，晚起27分鍾。
這一結果令研究團隊感到意外。西雅圖作為一個高緯度城市，在夏至日擁有接近16小時的日照，可為社交生活提供充足的晚間光照，照理來說學生們會因此推遲入睡，冬天則相反，日照時間有限，冬至日僅8小時的日照，而且天空總是十分陰沉。研究的通訊作者、華盛頓大學生物學教授Horacio de la Iglesia說：“我們本來預計在夏季，由於更多的晚間光照，學生們會晚起床。”
根據學生的睡眠數據，研究人員假設冬天的某些事情正在“推遲”學生的晝夜節律周期。對於包括大學生在內的大多數人來說，控製清醒和睡眠時間的先天晝夜節律周期大約為24小時20分鍾，並且每天根據環境的輸入進行“校準”。而研究中的華盛頓大學本科生，睡眠數據表明他們的晝夜節律周期在冬季比夏季晚了40分鍾。
該團隊發現光照能最好地解釋冬季的晝夜節律“推遲”。“白天的光線——尤其是早上——會使你的生物鍾提前，所以你晚上會提早感到疲倦，但白天晚些時候或深夜的光線會延遲你的生物鍾，將你感到疲倦的時間往後推，”de la Iglesia說。“這就是推拉效應。最終，你入睡的時間是一天中不同時間曝光的這些相反效果之間推拉的結果。”
數據分析顯示，白天的光照比晚上的光照影響更大。白天光照的每一小時都會使學生的晝夜節律“前移”30分鍾，即使在西雅圖多雲或陰天的冬日暴露在戶外光線下也會產生這種效果，因為這種光線仍然比人工室內照明要亮得多。每小時的夜間光線——來自室內光源(如電燈和電腦屏幕)的光線——平均會使晝夜節律階段延遲15分鍾。
de la Iglesia表示，現在許多人生活在人工光照下，使得白天也呆在室內，“這項研究表明我們需要出去——即使是一小會兒，尤其是在早上——以獲得自然光照射。晚上，盡量減少人工照明和看屏幕的時間，以幫助我們入睡。”
睡眠調節分子讓你睡得更深更久
不過，即便事事自律，有的人依然夜夜在床上輾轉反側，而有的人頭一沾到枕頭就能睡著還睡得又香又沉，這其中，就有睡眠調節分子調節參與睡眠穩態的神經元群的影響。近日，日本築波大學的研究團隊就確定了一種HDAC4蛋白起關鍵作用的調節睡眠的信號通路，相關研究成果以“Kinase signalling in excitatory neurons regulates sleep quantity and depth”為題發表於Nature。
研究團隊在小鼠中發現了一種Hdac4突變，能夠使得小鼠睡得更久、更深。該突變會產生異常的Hdac4轉錄本，並減少HDAC4蛋白的產生。HDAC4即組蛋白脫乙酰酶4(histone deacetylase 4)，是一種對染色體結構修飾和基因表達調控發揮重要作用的蛋白酶。過去的研究表明，當HDAC4發生磷酸化時，其傾向於遠離細胞核，且對某些蛋白質的抑製作用將會減弱。
研究人員則發現，一種叫做鹽誘導激酶3(salt-inducible kinase 3，SIK3)的蛋白質可以磷酸化HDAC4。當缺少SIK3或修改HDAC4以阻止磷酸化時，小鼠的睡眠會減少。反之，當小鼠體內存在SIK3的更活躍版本時，HDAC4磷酸化加劇，小鼠會睡得更多。研究團隊還發現一種蛋白質LKB1，是SIK3的上遊激酶，其缺乏將具有睡眠抑製作用。即腦細胞中存在著LKB1-SIK3-HDAC4的信號通路，該通路導致HDAC4磷酸化，從而促進睡眠。該研究的共同通訊作者Masashi Yanagisawa 教授認為，“很可能是因為它影響了睡眠促進基因的表達”。
研究團隊還進一步確定了以上信號通路在哪些腦細胞內調節睡眠。結果表明，皮層興奮性神經元內的信號調節睡眠的深度，而下丘腦興奮性神經元內的信號調節睡眠的總量。這一睡眠調節機製的闡明有助於理解人類睡眠-覺醒狀態的切換，並針對睡眠障礙開發新的療法。或許未來，“睡不好”不再會是一個令人頭疼的難題。
原始出處：
[1]Gideon P. Dunster， Isabelle Hua， Alex Grahe， et al. Daytime light exposure is a strong predictor of seasonal variation in sleep and circadian timing of university students. Journal of Pineal Research， 2022; DOI： 10.1111/jpi.12843
[2]Kim， S.J.， Hotta-Hirashima， N.， Asano， F. et al. Kinase signalling in excitatory neurons regulates sleep quantity and depth. Nature 612， 512–518 (2022). https：//doi.org/10.1038/s41586-022-05450-1
