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(yàn)自然光照下的24小時(shí)晝夜循環(huán)。這次玻璃小屋之旅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的一部分，科學(xué)家希望通過一系列實(shí)驗(yàn)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(yīng)了每天光暗交替的晝夜循環(huán)。然而隨著電氣化時(shí)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(shí)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(huì)對(duì)人體晝夜節(jié)律帶來很大干擾，造成嚴(yán)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(fēng)險(xiǎn)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(xué)家會(huì)發(fā)起“光子空間”項(xiàng)目的原因。他們希望通過實(shí)驗(yàn)來探明光照對(duì)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(qiáng)光下的時(shí)間也會(huì)得到很多好處。

光照與睡眠

最近一項(xiàng)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(xiàng)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(shí)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(dòng)都存在節(jié)律現(xiàn)象。在哺乳動(dòng)物的大腦中有一個(gè)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(shí)鐘，負(fù)責(zé)使人體每個(gè)細(xì)胞的生物鐘彼此同步，并保證人體24小時(shí)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(hào)來“校準(zhǔn)”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(xì)胞（ipRGcs）負(fù)責(zé)感受光照，并向視交叉上核傳輸信號(hào)。ipRGCs不參與視覺成像，而是負(fù)責(zé)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(qiáng)烈或持續(xù)時(shí)間足夠長，ipRGCs就會(huì)被激活。ipRGCs對(duì)波長480納米左右的光線（光譜中藍(lán)色部分）特別敏感，太陽、熒光燈和電腦、手機(jī)等屏幕發(fā)出的光中都含有較多藍(lán)光。

激活的ipRGCs會(huì)向視交叉上核發(fā)送“現(xiàn)在是白天”的信號(hào)，并激活大腦中控制警覺性的區(qū)域。因此，夜間光照會(huì)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(shí)起床，熬夜時(shí)精神百倍意味著睡眠不足和第二天的疲憊。

夜間光線還會(huì)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(qiáng)化黑夜對(duì)人體的影響，包括促進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)。

不僅夜間光照過多會(huì)對(duì)健康造成負(fù)面影響，白天光照不足也會(huì)帶來類似問題。為維持正常的晝夜節(jié)律，我們需要體驗(yàn)白天和黑夜的明顯對(duì)比。白天強(qiáng)光讓人清醒，夜間黑暗令人安睡。我們?cè)谝惶熘薪邮艿墓庹兆兓瘯?huì)影響人體生物節(jié)律的“振幅”：如果晝夜光照強(qiáng)度差異較小，就會(huì)導(dǎo)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(xiàng)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(huì)增加，睡眠質(zhì)量明顯提升。美國科學(xué)家對(duì)辦公場(chǎng)所光照怎樣影響辦公室職員健康進(jìn)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(shí)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(xiàng)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(yīng)速度。明亮的晨光甚至能削弱夜間光照對(duì)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(shí)間越長的人，自我評(píng)定抑郁量表的得分越低。這可能是因?yàn)榘滋斓墓庹湛梢浴皳芸臁鄙镧姡偈谷烁缛胨?，并有助于提高睡眠質(zhì)量。最近一項(xiàng)動(dòng)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(shí)間心理狀態(tài)都比較健康，只在每年同時(shí)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(jìn)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(lán)光燈，因?yàn)閕pRGCs對(duì)藍(lán)光最敏感。

增強(qiáng)光照還有利于一些嚴(yán)重疾病的康復(fù)。一項(xiàng)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(shí)間就減少7.3小時(shí)。一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果或許能解釋這一現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)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(xì)胞聚集到心臟，開始修復(fù)受損的心肌。恒定光照下的小鼠免疫反應(yīng)更劇烈，看似修復(fù)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(xì)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(fù)。

目前，科學(xué)家還不清楚對(duì)健康最有利的日照強(qiáng)度和時(shí)間，但這很可能取決于你想要達(dá)到的目標(biāo)。有科學(xué)家認(rèn)為，早上半小時(shí)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(shí)間的強(qiáng)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(fù)。2017年一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，英國醫(yī)院重癥監(jiān)護(hù)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(hù)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(huì)進(jìn)一步擾亂生物鐘。但對(duì)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(huì)變得很低。

幸運(yùn)的是，增強(qiáng)人工照明能夠在一定程度上彌補(bǔ)陽光的不足。荷蘭一項(xiàng)臨床試驗(yàn)研究了增強(qiáng)光照對(duì)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(shí)分，癡呆癥患者最容易出現(xiàn)情緒不穩(wěn)、意識(shí)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(yán)重。試驗(yàn)中6家癡呆癥護(hù)理機(jī)構(gòu)額外增加了光照，將上午10時(shí)至下午6時(shí)的室內(nèi)照度提高到陰天戶外的照度水平。另外6家護(hù)理機(jī)構(gòu)作為對(duì)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(rèn)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(shí)際射入每個(gè)人眼睛的光量不一致造成的。為了解決這個(gè)問題，有科學(xué)家正在研發(fā)一種能將光線向上引導(dǎo)到人們眼睛的光桌。

一些醫(yī)院、療養(yǎng)院和學(xué)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(hù)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(lán)白色，照度高，藍(lán)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(shí)會(huì)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(xué)者認(rèn)為人因照明的效果被夸大了，因?yàn)槿艘蛘彰鞯暮诵氖强烧{(diào)節(jié)的照明光譜，但光照的強(qiáng)度、時(shí)間和分布，以及人眼接收的光量都會(huì)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(jī)能，還需要更多科學(xué)探索。人體究竟需要多少光？在一天的什么時(shí)候需要什么樣的光照？這些問題都有待回答。但我們都應(yīng)該遵循一個(gè)基本原則——白天亮，夜晚暗——畢竟我們是在一個(gè)晝夜交替的星球上進(jìn)化而來，光明與黑暗的交替塑造了我們的生理節(jié)律。

（責(zé)任編輯何若雪）