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晝夜節律的形成

圖文 更新时间:2024-07-31 01:13:15

在溫帶,或者說在低緯度地區,除了适宜的氣候之外,光暗分明的變化對所有生物來說也是非常重要的。

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我們度過的每一天,基本都是在夜晚疲憊的睡去,到了早晨又醒來,這種光明與黑暗的不斷轉變幾乎是所有生物生存繁衍所必需要适應的節奏。

而控制這一節奏運轉的則是我們體内的生物鐘,準确來說,是生物鐘的一種表現——晝夜節律。

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在2017年,其諾貝爾生理學獎的獲獎理由正是以下三位科學家“發現了調控晝夜節律的分子機制”。

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那麼這樣的晝夜節律是怎麼形成的呢?

說起來晝夜節律也是生物鐘(生物鐘是一個很大的概念)的一種,既然都是鐘,那我們先來看看日常生活中所了解的鐘表,在我們的鐘表買回來後,需要做一件事情,那就是校對時間,其參照的标準時間一般是各個國家的标準時間,比如我國的北京時間。

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而我們大腦下丘腦前部的視交叉上核(SCN),就相當于我們身體内的一個中樞時鐘,并且這個中樞時鐘也需要校對時間,其校對所參照的“北京時間”則是光。

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因為這個校正每個晝夜都會來上一次,所以這個中樞時鐘的周期就是24小時。

除了校對時間之外,鐘表上面各種指針在不停的轉動,顯示時間正在流逝。

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與之類似,我們大腦裡的這個中樞時鐘上也有指針,但是不像我們生活裡的鐘表那樣精細,它指示的也隻有兩種狀态——晝和夜,而控制指針轉動的則是褪黑激素

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松果體是下丘腦内重要的一種内分泌腺,雖然隻有豌豆大小,但它的生理重要性證明,大小其實無關緊要,而使松果體顯得如此重要的原因就是因為它分泌的一種激素:褪黑激素。

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褪黑激素的分泌與晝夜節律密切相關,在夏季(晝長夜短)分泌(高)持續時間比較短,冬季(晝短夜長)的分泌(高)持續時間則比較長。

當這種激素分泌增多,表示我們的大腦開始進入到夜晚的時間,但是褪黑激素的産生會受到光的影響,所以褪黑激素與光的關系不是很好。

在光線照射到視網膜時,會産生生物電信号,然後這個信号會通過視網膜下丘腦束的神經通道将其發送到SCN。

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之後,SCN會發出信号給下丘腦核,跟它說:“嘿,我看到光了(視神經傳遞的信号),你讓松果體少生産一點褪黑激素,白天開始了”

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沒辦法,下丘腦就會抑制松果體産生褪黑激素的酶促反應,減少褪黑色素的分泌;

然後,當太陽落山之後,SCN接收光的信号減少,也不再要求下丘腦抑制松果體産生褪黑激素,當沒有限制後,松果體開始增加褪黑激素的分泌,這時候,我們的中樞時鐘就進入到了夜晚模式。

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日落後,褪黑激素分泌增加

不過,因為現在城市裡的燈光将夜晚照得如同白晝,SCN不得不“強行加班”,相應的,褪黑激素到了夜晚仍被抑制分泌,大家入睡的時間也被越推越晚。

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不過大家或許還有一個疑惑,為什麼SCN可以間接控制褪黑激素的分泌呢?

因為縱觀我們身體的全部細胞,除了“視細胞”之外,其他的細胞并不具備感光能力,那麼這些細胞可以說是在“黑燈瞎火”的環境下工作,在這種狀況下,總會有“出錯”的時候。

這時候視交叉上核(SCN)就成為了總司令的角色,它可以接收到來自視神經傳遞來的信号,在校對好時間後,将信号從中央大腦傳遞到身體其他地方,告訴其他細胞,天亮了,你們可以做白天該做的事兒了。

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這時候總司令發話了,還需要一位通訊員,它就是人體的内分泌系統,通過分泌各種激素,内分泌系統就将中央的指令傳到了身體各個地方,其中不同的激素,就具有傳遞不同信号的功能。

說起來,視交叉上核有點像是早起的老母親,當她醒來後,會把她的孩子們叫醒,該上學的上學,該上班的上班,該幹嘛的幹嘛去!

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