尽管进入工业社会以来，人类接受到越来越多的人工光源的影响，但自然光源的周期性变化仍然是影响人昼夜节律的重大因素。
之前，我们曾在《每月这几天更易失眠？原来是月亮惹的祸！》一文中谈及，在严格控制的实验室条件下，月光越亮，人们的入睡时间越晚，睡眠持续时间也越短。现在，又有研究表明，白天多户外运动接受阳光照射，可能会帮助夜间更容易入睡。
白天缺少光照将推迟你的生物钟
来自美国华盛顿大学的研究团队，就日间光照的季节性变化与大学生的睡眠起止时间的关联进行调研，相关结果以“Daytime light exposure is a strong predictor of seasonal variation in sleep and circadian timing of university students”为题发表于Journal of Pineal Research。该研究指出，被调研的大学生们在冬天入睡更晚，醒来也更晚，并且这一现象与处于高纬度的西雅图在冬季日照更少有关。
图1 研究成果（图源：[1]）
研究人员使用腕带监测器测量了507名西雅图华盛顿大学本科生在2015年至2018年间的睡眠模式和光照情况。数据表明，无论季节如何，学生每晚的睡眠时间大致相同。但是，在冬季的上学日，学生们平均比夏季上学日晚35分钟上床睡觉，晚起27分钟。
这一结果令研究团队感到意外。西雅图作为一个高纬度城市，在夏至日拥有接近16小时的日照，可为社交生活提供充足的晚间光照，照理来说学生们会因此推迟入睡，冬天则相反，日照时间有限，冬至日仅8小时的日照，而且天空总是十分阴沉。研究的通讯作者、华盛顿大学生物学教授Horacio de la Iglesia说：“我们本来预计在夏季，由于更多的晚间光照，学生们会晚起床。”
图2 华盛顿大学校园12月的阴天（图源：华盛顿大学）
根据学生的睡眠数据，研究人员假设冬天的某些事情正在“推迟”学生的昼夜节律周期。对于包括大学生在内的大多数人来说，控制清醒和睡眠时间的先天昼夜节律周期大约为24小时20分钟，并且每天根据环境的输入进行“校准”。而研究中的华盛顿大学本科生，睡眠数据表明他们的昼夜节律周期在冬季比夏季晚了40分钟。
该团队发现光照能最好地解释冬季的昼夜节律“推迟”。“白天的光线——尤其是早上——会使你的生物钟提前，所以你晚上会提早感到疲倦，但白天晚些时候或深夜的光线会延迟你的生物钟，将你感到疲倦的时间往后推，”de la Iglesia说。“这就是推拉效应。最终，你入睡的时间是一天中不同时间曝光的这些相反效果之间推拉的结果。”
数据分析显示，白天的光照比晚上的光照影响更大。白天光照的每一小时都会使学生的昼夜节律“前移”30分钟，即使在西雅图多云或阴天的冬日暴露在户外光线下也会产生这种效果，因为这种光线仍然比人工室内照明要亮得多。每小时的夜间光线——来自室内光源（如电灯和电脑屏幕）的光线——平均会使昼夜节律阶段延迟15分钟。
de la Iglesia表示，现在许多人生活在人工光照下，使得白天也呆在室内，“这项研究表明我们需要出去——即使是一小会儿，尤其是在早上——以获得自然光照射。晚上，尽量减少人工照明和看屏幕的时间，以帮助我们入睡。”
睡眠调节分子让你睡得更深更久
不过，即便事事自律，有的人依然夜夜在床上辗转反侧，而有的人头一沾到枕头就能睡着还睡得又香又沉，这其中，就有睡眠调节分子调节参与睡眠稳态的神经元群的影响。近日，日本筑波大学的研究团队就确定了一种HDAC4蛋白起关键作用的调节睡眠的信号通路，相关研究成果以“Kinase signalling in excitatory neurons regulates sleep quantity and depth”为题发表于Nature。
图3 研究成果（图源：[2]）
研究团队在小鼠中发现了一种Hdac4突变，能够使得小鼠睡得更久、更深。该突变会产生异常的Hdac4转录本，并减少HDAC4蛋白的产生。HDAC4即组蛋白脱乙酰酶4（histone deacetylase 4），是一种对染色体结构修饰和基因表达调控发挥重要作用的蛋白酶。过去的研究表明，当HDAC4发生磷酸化时，其倾向于远离细胞核，且对某些蛋白质的抑制作用将会减弱。
研究人员则发现，一种叫做盐诱导激酶3（salt-inducible kinase 3，SIK3）的蛋白质可以磷酸化HDAC4。当缺少SIK3或修改HDAC4以阻止磷酸化时，小鼠的睡眠会减少。反之，当小鼠体内存在SIK3的更活跃版本时，HDAC4磷酸化加剧，小鼠会睡得更多。研究团队还发现一种蛋白质LKB1，是SIK3的上游激酶，其缺乏将具有睡眠抑制作用。即脑细胞中存在着LKB1-SIK3-HDAC4的信号通路，该通路导致HDAC4磷酸化，从而促进睡眠。该研究的共同通讯作者Masashi Yanagisawa 教授认为，“很可能是因为它影响了睡眠促进基因的表达”。
研究团队还进一步确定了以上信号通路在哪些脑细胞内调节睡眠。结果表明，皮层兴奋性神经元内的信号调节睡眠的深度，而下丘脑兴奋性神经元内的信号调节睡眠的总量。这一睡眠调节机制的阐明有助于理解人类睡眠-觉醒状态的切换，并针对睡眠障碍开发新的疗法。或许未来，“睡不好”不再会是一个令人头疼的难题。
参考资料：
[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
