生物钟不同步带来的烦恼比困倦还多
贝叶斯数学描述了导致被称为“昼夜节律病”的疾病的冲突
时间问题当内部线索与外部线索(例如深夜灯光)不匹配时,就会出现计时冲突。
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当身体内部的时间感与外界信号不匹配时,人们就会感到痛苦,而且不仅仅是睡眠不足。
这类疾病在某种程度上类似于晕动症——当身体对运动的感觉与外界不匹配时引起的不适。因此,科学家建议将与时间相关的问题称为“昼夜节律病”,这种疾病可能会困扰时区跳跃者和夜间工作的人。这种疾病这些科学家说,可以用某种数学来描述。
这个想法将发表于神经科学趋势约翰霍普金斯大学的神经科学家萨默·哈塔尔 (Samer Hattar) 表示,这项研究“令人着迷,发人深省”。他说:“他们真的想出了一个有趣的想法来解释这种不匹配。”
荷兰拉德堡德大学的神经学家雷蒙德·范伊和同事们知道,许多研究都表明,昼夜节律失调会带来不良影响。抑郁症、代谢综合症和记忆问题都与昼夜节律的改变有关。但范伊说,尽管有这些结果,科学家们对生物钟的工作原理还不太了解。
Van Ee 及其同事提供了一种新视角,他们使用一种称为贝叶斯推理的数学方法来描述昼夜节律问题。贝叶斯推理可用于描述大脑如何对世界做出和改进预测。这猜测依赖于先前的知识和传入的感官信息的结合(SN:5/28/16,第 18 页)研究人员提出,在昼夜节律病的情况下,这两个线索并不匹配。
一些起搏神经细胞直接对光作出反应,使它们能够追踪外部环境。其他起搏器则不对光作出反应,而是依靠内部信号。这两组神经细胞协同工作,无需主时钟的监督,就能设定身体的节律。但当两个计时员得出不同的结论时,冲突会使身体的时间读数变得混乱,导致混乱状态,从而导致不良的健康后果,van Ee 及其同事认为。
这种对昼夜节律病的描述有一个值得注意的地方,那就是它忽略了睡眠。研究人员表示,虽然睡眠周期的改变确实会造成麻烦,但即使睡眠不受影响,内部和外部信号之间的不一致也可能导致问题。这与简单而有吸引力的想法背道而驰,即不同步的节律会导致睡眠不足,进而影响身体和大脑。哈塔尔说,这个想法“完全是线性的,很美。但一旦你开始非常仔细地研究现场的数据,你就会发现人们忽略的不一致之处。”
华盛顿州立大学普尔曼分校的神经学家 Ilia Karatsoreos 表示,很难将睡眠与昼夜节律失调区分开来。尽管如此,他和其他人的研究已经发现昼夜节律失调会产生有害影响——即使睡眠正常也是如此。这篇新论文有助于强调为什么“能够研究和理解两者的贡献很重要”,他说。
Karatsoreos 提醒说,昼夜节律病的概念还有待检验。然而,它“对我们讨论这个普遍问题来说是一种有用的方式,尽管它是一种我从未见过的思维方式。”