有光,有健康

2014-04-29 00:00:00罗茜·布劳/斯眉/译
海外文摘 2014年8期
关键词:生物钟蓝光光线

两代人的变化

孩提时期,每年夏天,萨钦·潘达都要去印度东海岸的昌迪普尔地区,到祖父的农场里过暑假,在吊床里伸懒腰、在湖里抓鱼、爬到树上摘芒果。祖父已有91岁高龄,人生的大部分时光是在耕作20英亩土地中度过的,妻子和8个孩子所需的一切几乎都出自他的双手,锅里煮着田里出产的粮食,卖出少量稻谷,买来一些盐。“他一辈子就是这么过的,”潘达说,“只有八九次机会去到离家100公里以外的地方。”

如今,潘达的家远在千里之外的加利福尼亚州圣地亚哥市。和祖父不同,潘达不靠体力过活,而是凭脑力挣饭吃,定期在世界各地飞来飞去。“只要离印度在5小时航程以内,”他说,“我就会回去看看妈妈和妹妹。”祖孙二人人生的改变不仅限于地理位置,还有更深刻的内涵。潘达开车上下班,办公室在一座现代化写字楼的地下一层,大部分闲暇时间也是在四面墙之间度过的。不过是跨越了两代人,潘达和家人已经离开日光、搬进屋内,放弃了日出而作、日落而息,变为被闹钟唤醒、晚上自主决定灯要亮到何时、几点就寝。

在人类历史的大部分时期,我们都是通过太阳活动周期来标记时间,白天在外工作,日落后上床睡觉,夜里是黑暗的。而现在,我们白天待在办公室、工厂、学校、商店、医院和托儿所里,晚上则住进舒适的房间,每当夜色降临,我们轻弹开关,把光线重新带到人间。与过去相比,我们的白天是阴暗的,夜晚却令人眼花缭乱。

我们迟迟没有认识到光与健康之间的积极联系。在过去40年里,太阳一直是人类的敌人:无数医学成果都在警告我们远离紫外线,因为它会滋生皮肤癌。但现在科学家产生了新的担忧——现代人晒太阳过少,长此以往将损害健康。

萨钦·潘达就是这些科学家中的一员,他是一名分子生物学教授,对人体内部的生物钟展开研究。“数十年里,我爷爷每天午睡1小时,雷打不动,每晚保证9到10小时的睡眠。”对潘达本人而言,这种习惯是不可思议的。但他的兴趣远未止步于对两代人生活方式加以比较:潘达担心的是,当自然世界的光-暗周期被颠覆时,人体内部的运转会受到破坏。我们人为剥夺了日光,可能使自身丧失更重要的东西。

光的主人;得与失

说到人类进步,离开土地、照亮黑夜是不可或缺的内容。当人们第一次驯服了火,生活便永远改变了——太阳西沉不再等于一天结束。人类使黑暗的洞穴焕发了生机,后来又用蜡烛和油灯点亮了自己的家。19世纪80年代白炽灯泡进入商业化之后,有些人担心电是一种寂静无声的神力,可能扭曲自然规律,另一些人则为它的明亮大唱赞歌,那种燃烧多么稳定可靠,即使变化无常的太阳也难以做到。从爱迪生灵光乍现那一刻起,150多年匆匆流逝,如今的人们24小时生活在电的威力之下,缺少了它的光辉,世界简直不可想象!

照明不仅在物理层面点亮了我们的生活,还以更多方式发挥着作用。现在,无论白天还是夜晚,我们随时可以观看新闻、用笔记本电脑工作、在社交网站交朋友、玩视频游戏、吃薄脆饼干、买鞋子或下载小说,全然不必在意太阳的升起或落下。如今,每个人都是光的主人,对光予取予求。

这样做的后果之一是我们的睡眠越来越少。几百年前,我们每晚大概能睡10个钟头,视季节而定。根据美国睡眠基金会的统计,与一个世纪前相比,美国人的睡眠时间平均减少了约两成,1/3的人群每天只睡6小时或更少。这种趋势在整个发达世界重复上演。

上述统计十分重要。如果不睡觉,我们就会死,这样说绝非耸人听闻,无法睡眠的老鼠几周内便倒地毙命。疲倦使人效率下降、更健忘、更易出错,正是凌晨时分的人为错误导致了“埃克森·瓦尔迪兹号”油轮的石油泄漏、切尔诺贝利和三里岛的核事故。睡眠也会影响人体的内部运转。它可以增强我们的免疫系统,因此,当睡眠被剥夺时,我们不仅容易感冒,更易罹患某些类型的癌症——如果我们已经患有肿瘤,它可能会长得更快。我们更有可能心脏病发作或变得沮丧。劳累的时候我们会吃得过多,因为新陈代谢也发生了改变,于是更容易肥胖,更可能得糖尿病。

我们还会将这些毛病传染给孩子们:在全球范围内,他们每个学习日的睡眠时间比上世纪缩短了1小时15分钟,在美国,只有1/3的高中学生在周日夜晚能睡上8小时。睡眠不足让成年人表现得疲乏无力、懒散迟钝,却让孩子们变得异常活跃,极不专心——这可能是超过1/10的美国儿童被确诊患有注意力缺陷多动症的病因之一。如果我们不是拼命给孩子们补钙补锌补维生素,而是让他们每天早晨出外玩耍、晚上早点上床休息,会有什么效果呢?

睡眠的医学价值早已人所共知,但对于光的科学研究还刚刚起步。直到最近人们才开始注意到将人体暴露在日光下的好处,并探求其中的缘由。在更为明亮的环境中,我们会更加警觉,更出色地完成视觉任务,较少犯错。针对加州一呼叫中心工作人员的研究发现,一部分人的工作地点能看到窗外的美景,另一些人则看不到,前者处理来电的速度比后者快6-12%。同样在美国,咨询人员对同一地区内的108家零售店进行了调查,结果显示,就销售额而言,太阳光线良好的门店比电灯照明的门店高出40%。

最令人吃惊的是人体对光线的反应。大家都知道,阴沉的冬日是一种抑郁症(即季节性情感障碍)的多发时期,这种疾病是可逆的,只要患者每天早晨坐在一座大灯箱旁边就能痊愈。阳光也能使其他类型的抑郁症得到缓解:一项在意大利进行的研究发现,如果让双向情感障碍症患者住在朝东的病房,他们的出院时间平均比住在朝西病房的患者早4天。甚至连阳光的强弱也会影响人体状况:动过脊柱和颈椎手术的患者在康复过程中,如果住在明亮的房间,每小时服用的止痛药会大大减少;在阳光明媚的加拿大阿尔伯塔省,住在重症监护病房的心脏病人要是能获得充足的自然光线,就会恢复得更快。

光与生物钟的秘密

萨钦·潘达坐在位于加州的实验室中,头顶是一排排密密麻麻的书架。对于研究光线的人来说,办公室居然在地下,想来就让人抓狂!光研究是一片崭新的领域,它对医学究竟会有怎样的贡献,至今依旧存疑。但潘达对光的重要性深信不疑,“它对我们的心理、生理和情绪影响巨大。”他说,黑眼睛在厚厚的眼镜片后闪闪发光,他开始向我讲述光科学在生活中的运用。

光会影响我们的生物钟。实验表明,即使整天处于黑暗中的动物(包括人类)也会在精确的时间里醒来和睡去,并以24小时为一个周期。这说明生物体内有一个时钟,控制着睡眠-苏醒周期。但这种昼夜节律起搏器也会受到环境因素的影响,尤其是光明与黑暗。

那么我们具体需要多少光?使用自然光或照明光,有区别吗?如果昨天阳光照射不足,今天多晒点太阳,能补回来吗?长期待在单调的房间里,对人体有影响吗?潘达表示,这些问题他暂且无法提供确切答案。尽管如此,在潘达等人的努力下,关于光如何影响我们的生理时钟,我们已经知之甚多。人类肉眼能看到3种颜色的光:红、绿、蓝,每种颜色的光在不同的波长范围内振动。早晨,自然光中蓝色高度集中;黄昏,我们能看到的大多是绿光和红光。蓝光对我们的昼夜节律系统影响最大,它告诉大脑现在是清晨,是警醒的时间,为我们设定一天的钟点。这很重要,因为只有当身体时钟的内部信号与白天黑夜的外部线索同步时,我们才能安然入睡,大脑和肌体才能更好地运作。

问题是,人工光源无法复制自然世界的色彩。在大多数照明光源中蓝光的强度很高,所以,它会欺骗我们的大脑,让人误以为是白天,即使事实并非如此。在常规电光源下待上10分钟,就足以使我们的内部时钟发生改变。人类进化的结果是对蓝光十分敏感,因为我们需要它。但如今,现代人吸收了太多蓝色光线,尤其是在晚上。下班回家后,要点亮厨房的灯,才能做晚餐;晚间休憩时,大部分人会打开笔记本、平板或手机,蓝光更加近距离射入我们的眼睛。所以,人体内部的生物钟被混杂的信息搅得一团糟:光线晦暗的清晨发出微弱的警觉信号;过于明亮的夜晚却冲着我们的大脑大喊大叫,让它兴奋、发光。

作为科学家,潘达的最大贡献在于发现某种特殊受体能够感应蓝光,并通知我们的大脑什么时候该打瞌睡,什么时候该振作精神。类似的光感受体1923年就被发现了,当时,美国科学家注意到,即使盲鼠的瞳孔在光线照射下也会收缩。此后,科学家们确定了7、8种不同受体,它们都会对光作出某种反应,但没有人精确定位出到底是哪一个受体起着决定性作用。

潘达花了1年时间,利用胚胎干细胞,人工构建起一段DNA,对上述受体中的一个——褪黑激素加以阻断。两年后,他培育出了缺乏特异性受体的单体盲鼠,才真正取得了进展。被置于不同光-暗周期时,其他所有盲鼠的苏醒时间都改变了,但潘达的无褪黑激素盲鼠却是例外。潘达说:“我知道这将改变什么,我有一种自豪的感觉,我是世界上唯一对此了如指掌的人。如果能有3、4次类似的突破,此生足矣。”

后来他用更多老鼠反复实验,最终证明:每一种动物都有褪黑激素,连盲眼鲶鱼也不例外,褪黑激素能够感知蓝光,帮助动物以天为单位设定生物钟,使之与外界同步。长达75年的秘密被破解了!

光与眼

去年夏天,一群来自世界各地的科学家(包括潘达在内)、医生、眼科医生、建筑师和工程师齐聚东京,目的是为了解答同一个问题——光对健康的影响。这是蓝光协会的第一次会议,由日本庆应义塾大学医学部眼科教授坪田一男主持。经过多年研究,他得出的结论是,只有不同学科协同合作,才能对现有生活方式做出调整,满足人体昼夜节律系统的需要。

作为一名眼科医生,坪田的宏伟目标是“为了长寿而保护眼睛”。大家都知道,视力随年龄增长而减退,坪田把眼睛比作照相机,当我们变老时,镜头会发黄,到达眼睛后部受体的光线会日趋减少,而光线会告诉我们的大脑现在是什么时候,因此,我们需要接受更多日光来重新设置人体生物钟。“58岁时,我的镜头灵敏度仅相当于20岁时的1/3,”坪田笑着说,“为了获得足够多的日光,我必须像20岁的男孩那样,每天到户外运动3次。”

坪田认为,幸福是延缓衰老的3件事之一,其他两件事是饮食和运动。他追求幸福的手段不是唱歌、大笑,也不是发财或结婚,而是睡觉,“这对健康大有益处,就像吸烟对健康大有害处一样”,而且,要想晚上睡得好,必须在白天获得足够光照。

坪田的研究主要集中于自己的白内障患者。白内障手术后,很多病人不仅没有心情低落,反而情绪高涨,思维更加敏锐。坪田还发现,病人的睡眠得到显著改善。他认为,手术之所以能够带来其他好处,原因是“手术取下了不透明的镜头,病人突然接收到90%的蓝光,变得像5、6岁的孩子一样。所以,治疗白内障不仅是修好了照相机,也修好了我们的生物钟”。

尽管对有些人来说,光线不足可能是一个问题,但让另一些人头疼的却是夜晚光线太亮,尤其是蓝光。特别是对于那些整天没完没了遭受辐射、眼睛距离发光显示屏仅有1尺远的现代职场人。坪田为高科技迷们研发了“PC眼镜”,可将摄入佩戴者眼睛的蓝色光线阻断30-50%。“佩戴这种眼镜保护眼睛,就像我们穿鞋的目的是为了保护脚一样。”这款眼镜是超薄型的,可轻巧地架在鼻梁上,有15种镜框、16种颜色,镜片是淡黄色的。自2011年以来,这款眼镜已在日本售出300多万副,单价为3990-5900日元。坪田的团队目前正在开发下一代产品——防光隐形眼镜。

光疗法

马里亚纳·菲戈罗是纽约北部伦斯勒理工学院的光和健康专家,全世界的青少年都应当为她的成果欢呼雀跃。她发现,如果在睡前两小时使用iPad,体内褪黑激素(即睡眠促进激素)的生成会受到抑制。这一发现的结论不言而喻——使用背光式设备会干扰我们的睡眠。不过,菲戈罗还推导出第二条结论:由于背光式设备能够发出蓝光,如果白天使用的话,可利用光疗法原理振奋人的精神,使人体生物钟复位。因此,她建议大家每天早晨玩1小时《愤怒的小鸟》以提神醒脑。能开出这种处方,世上恐怕独此一人,别无分号!

菲戈罗说:“视觉系统大大愚弄了我们,相对于肉眼所见,我们需要更多光线,才能使昼夜节律系统与大自然同步。因此,你可以在夜里点亮一盏灯走进洗手间,而不必担心生物钟就此崩溃。但我们终日在办公室工作,那里看似很亮,实际上光线严重不足。”菲戈罗认为,从本质上说,日光并不优于灯光,只不过用人造光做同样的事“成本更高、要耗费更多能量,而且不容易达到理想效果”。达到理想效果正是菲戈罗的目标所在。随着年龄增长,人们的睡眠障碍不断放大:在65岁以上的老人中,40%-70%的人会出现严重的视力减退症状,经常半夜醒来,却在白天昏昏欲睡。睡眠不良往往带来免疫力下降,同时引发抑郁症和其他疾病。大多数人认为这是老龄化的部分特征,但菲戈罗不这样看。她觉得,如果人们白天晒太阳的时间足够长,就可以远离医生。

她专门为老人院制作了一套照明系统。如果老人们每天早晨晒两个小时的太阳,坚持两周,睡眠就会改善。而在现实中,大部分人都无法完全做到:研究发现,中年人每天晒太阳的时间约为1小时,住在疗养院等生活辅助机构的老年人约为半小时,而住在养老院里的老人们只有两分钟。于是,菲戈罗尝试在电视屏幕、轮椅或沙发旁边安装明亮的电灯。她说,阿尔茨海默氏症患者可能很难治,因为他们没法稳稳当当待在一个地方,但每个人都要吃饭,所以,何妨在餐桌旁边放一盏灯?当她在特洛伊市的辅助生活机构测试这套照明方案时,老人们睡得更香了。其他老人家庭也正在引进类似装置。

眼下菲戈罗正在与美国海军合作,研究在海底需要多少光线,才能保证潜艇船员的警觉、高效和健康。在她看来,蓝光可以帮助司机和飞行员在驾驶中保持清醒。至于那些在夜间困扰人们的背光小玩意,她认为应该做得更符合人体昼夜节律。菲戈罗说,正如在这个领域工作的许多人一样,她不会在睡前摆弄电子设备。但是,这种产品可以编程,使之在配合我们日常安排的前提下,在每天晚些时候减少蓝光辐射。技术上的解决方案一大堆,但菲戈罗对晒太阳和夜间好眠的最佳建议却与机器毫不相干。“一大早醒来,去散步,”她说,“每天清晨都这么做。”

有光,有健康

洛杉矶建筑师弗雷德里克·马科斯说,如今在美国,为建筑师设定采光标准时,仅仅强调足够的照明确保人们应付日常工作,而没有考虑健康因素。马科斯是建筑神经科学学会的创始成员之一,该机构汇集了一批科学家和建筑师,探讨建筑如何对人类的行为和福祉产生影响。

这个问题正变得日益迫切,随着城市化进程逐渐加速,越来越多的人将生活在高楼林立的“水泥森林”,而在这里,获取自然光的机会往往不太好。即使光线充沛,很多人也会拉起窗帘,阻止人们偷窥,或者避免阳光炫目。空调已成为当今家庭的标准配置,马科斯说,光线传感器比空调便宜不少,但却没人用。

人工照明也可以控制。过去10年间,随着白炽灯泡被亮度更高的LED(即发光二极管)所取代,夜晚照明变得更加炫目耀眼。目前,LED内部拥有3种类型的光,即红光、绿光和蓝光。它们可以被编程,让我们在家里模拟自然世界,清晨使用闪亮的蓝光,稍晚时候则采用温和的红光和绿光。马科斯预计在20年内,家庭或工作场所都会有一面可编程的数码墙壁。我们可以根据自己的喜好、心情或当下的时间,在墙上投影出泰国的海滩、高耸的棕榈树、阳光照射下的远山,或闪烁星空下的一座小酒馆。“你与所见之物互动,所见之物与你互动。”马科斯说,光就在墙上。

“拼命工作,尽情玩乐”的文化理念迫使人们向黑夜偷取时间。现在的问题是,在一个24小时社会,我们应如何管理健康。如果我们知道自己需要多少光线,并确保得到它,那么,我们便可以活得更好、更久、更快乐。

[译自英国《智慧人生》]

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