人体时钟大揭秘

来源 :大科技·科学之谜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanlian2008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  奥运会比赛的决赛扣人心弦,不论是田径场上的飞奔,还是泳池中的斩浪,第一名和第八名的差距往往很微小,这些运动员在速度上只有很小的差别,一些偶然的临场因素就能让运动员的名次发生很大变化。许多因素会影响到运动员的临场表现,从人体基因到训练水平,从饮食条件到竞技信心。
  最近,运动员、教练员和科学家们开始关注另一个重要的因素——比赛时间。运动员什么时候比赛,也会影响到他们的成绩。
  晚上出好成绩的奥秘
  我们体内明显有一个大约24小时的生物周期,这被称为“昼夜节律”。就好像有一个时钟在体内控制着我们一样,在正常情况下,我们会在基本固定的时间入睡和醒来。而有时候,我们的饮食、承受的压力和外界光照也会干扰这个体内时钟。
  科学家早就知道,昼夜节律会让我们身体的状况有“潮涨潮落”的现象。比如说,每天早晨4点钟左右是体温最低的时候,而在晚上7点钟左右体温达到最高。有趣的是,许多世界纪录都是在夜晚打破的,而不是在上午。显然,许多运动员在下午和晚上的竞技状态要比清晨和上午好,这似乎和体温出现峰值的时间比较一致。那么,昼夜节律是如何影响我们的比赛成绩呢?
  美国南卡罗来纳大学的科学家试图揭开运动员在夜晚更容易出好成绩的原因。他们测试了25个训练有素的大学游泳选手,给了他们一个不寻常的作息表。每2个小时,运动员就要处于昏暗灯光的环境,但是他们必须保持清醒。然后,所有光源都关掉,每个运动员要尽量睡1个小时。这个模式被不断重复了超过两天时间。在这段测试期间,运动员要在6个特定时间点进行200米泳池冲刺比赛。他们的成绩表明,运动员在夜间的成绩最好。在晚上8点钟到11点钟的成绩要比他们在清晨的成绩快6秒左右。
  在200米游泳比赛中,6秒已经是很大的差距了,奥运会200米游泳第一名和第八名的成绩之间的差距是微乎其微的。由于在实验中每个运动员的饮食和所接受的光照是相同的,因此昼夜节律的确提高了夜间比赛的成绩。科学家判断,一个人体温高的时候也是心脏每分钟跳的次数多的时候,也是血管弹性较好的时候。这两个因素都会让血液流动更加顺畅。血液流动顺畅,就会给肌肉带来更多的氧气,对肌肉的机能有提升作用,进而提高了成绩。
  最古老的时钟
  人体为什么会有昼夜节律?控制我们行为的体内时钟在什么地方呢?
  人体在一天24小时中,身体里化学反应变化多端,但其实是有一个周期模式的,每一天都和前一天的模式几乎没有区别,就像地球的昼夜变化一样。没错,由于地球大约24小时自转一周,出现一次昼夜交替,生物进化出了特定的昼夜节律来适应地球。如果地球的昼夜交替不一样,那么人体的昼夜节律也会不一样。
  由于其他生物也生活在地球上,因此每一种生物也都有与人类相似的体内时钟,从细菌到人类,概莫能外。例如,许多花都在每天的特定时间开放和闭合花朵,控制花朵行为的昼夜系统其实和人体的时钟很相似。
  昼夜系统可能是最古老的生物系统之一,在地球上出现最初的生命的时候,就在生命体内出现了。对于人类来说,这个时钟隐藏在大脑里,而且科学家已经找到了它的藏身之处。科学家称呼那个部位叫视交叉上核。但是,不要让这个时钟的名字欺骗了你。这个部位其实只有米粒大小。尽管很小,它却负责协调身体各个部位的日常节律。
  时钟需要定期复位
  体内时钟每天都很敬业地工作着,但其实它走的也不是那么地精确。在一些人体内和其他生物体内,时钟会走得快一点,而在另一些人和生物体内,时钟会走得慢一点。所以,人体时钟必须有定期复位的机制,否则不精确的时钟持续走下去,我们的身体会变得混乱起来。
  谁定期调整了体内时钟呢?就是每天东升西落的太阳。每天当我们醒来时,阳光会让我们体内的时钟复位。但是如果我们身处黑暗的洞穴中,看不到太阳,时钟就无法复位。于是我们的时钟会变得紊乱,在山洞中睡一整天,或在深夜醒来。
  具体说来,外界光线会进入我们的眼睛,投射到视网膜上的特殊细胞,使这些细胞产生某些化学物质,然后把信息传递到大脑的时钟处。然后会有大约2万个大脑神经细胞被激活,它们发出指令,于是人体内释放出特定的激素,激素抵达身体的各个部位,告诉这些部位该做什么,比如该吃饭了,该睡醒了,该警惕了。体内时钟就这样得到了复位。
  如果我们对体内时钟不尊重,随意破坏昼夜节律,就会有很高的患病风险。科学研究表明,那些上夜班的人,比如护士和空乘人员,更容易患上肥胖症、糖尿病、睡眠障碍、抑郁症,甚至癌症。这主要是因为他们的昼夜节律被破坏后,体内激素分泌紊乱了。这也与人们在夜间也长时间暴露在光照中是有关的。即使是在夜间看电视或者用电脑,也会干扰人们的身体时钟。
  面对疾病的威胁,预防永远胜于治疗。因此人们要注意维护自己体内时钟处于正常状态,避免工作到很晚。
  让运动员取得好成绩
  众所周知,在一些国际性的运动会中,举办国运动员往往会取得好成绩,这其实就是昼夜节律的影响,本国运动员的比赛时间与他们的昼夜节律是协调的,因此他们就能发挥得更好。
  但是对于那些经常去不同的城市、国家比赛的运动员来说,各地时差对于他们的昼夜节律是严峻的挑战。如果不能适应时差,运动员的成绩会很糟糕。实际上,现在越来越多的精英运动员和他们的教练员都在向科学家咨询昼夜节律的问题。科学家能够帮助运动员更快地调整时差带来的身体不适。
  比如一个射击运动员,要从乌鲁木齐飞到北京参加比赛。他在乌鲁木齐的时候,早晨8点钟起床,而这时北京已经10点钟了。为了应对到了北京的时差问题,科学家给这个运动员建议,在飞往北京的前三天更早地起床,更早地入睡;并且在早晨接受更多的光照,而到了傍晚的时候,早点进入室内活动,减少接收室外阳光的照射。这些措施可以让运动员的体内时钟被“假情报”欺骗,以为夜幕更早地降临了,于是体内时钟也提前了。
  比较复杂的情况是花样滑冰运动员。他们往往在上午参加资格赛,下午参加短节目比赛,晚上则参加决赛,一天要比赛几次。为了在比赛中获得好成绩,科学家建议,花样滑冰运动员要采取特殊的光照方式,在一天中的一些特殊时间段接受光照,然后在一些特殊的时间段小睡一会儿,使身体在那几次比赛的时候达到最好状态。
  对于一些在全球参加比赛的运动员来说,倒时差就更加艰巨。通常他们用在飞机上戴墨镜睡觉的方法来调整时差。除此之外,科学家还建议,通过特定的饮食也可以起到调整昼夜节律的作用。比如,褪黑激素是由大脑分泌的一种激素。这种激素会告诉身体,该是睡觉的时候了。适度使用褪黑激素可以帮助运动员调整时差。但是激素调节必须很谨慎使用,否则可能会对身体造成损害,让身体陷入更大的混乱状态。
  所以,我们只能在不得已的时候“欺骗”一下体内时钟,而在日常生活中,我们必须尊重它,否则它就会让我们很难受。善待自己的身体吧。
其他文献
我们今天的宇宙是在137亿年前从一个很小很小,但是质量很大很大的奇点变出来的,奇点先是暴涨,以匪夷所思的超越光速的速度扩大了自己,然后进入膨胀时期,一直到今天,宇宙依然在膨胀。这就是上个世纪中叶提出的宇宙大爆炸理论告诉我们的宇宙起源和演化过程。  绝大多数天文学家都接受了宇宙大爆炸、宇宙膨胀的解释,因为目前这是解释宇宙来龙去脉最合理的一种解释。但天文学家也对这个解释不太满意,因为宇宙开始于一个体积
在自然界中,只有少数几种哺乳动物实行一夫一妻制,鸟类也偶有实行一夫一妻制的。人类进入文明时代以后,虽然有的地区和民族实行一夫多妻制,但主流还是实行一夫一妻制,许多国家甚至用法律来保护这种婚姻制度。  那么这种一夫一妻的婚姻制度最初是如何产生的呢?文明社会为什么普遍奉行这种制度?为什么一些人会弃守这种制度?  为防杀婴,逼出来了  一夫一妻制?  前不久,英国研究人员为破解一夫一妻制起源之谜,收集了
黑洞是一种贪婪的天体,任何物质包括光都无法从它的引力中逃逸。黑洞周围存在着有去无回的临界点,称为事件视界,而事件视界内部仅有一个奇点,所有的物质穿过事件视界之后都不会停留,最终都会撞向奇点。  物理学家发现,黑洞其实是个十分简单的天体,描述黑洞只需三个参量,分别是质量、自转速度和电荷。黑洞的这种性质被物理学家惠勒称为“黑洞不长毛”,也称为“无毛定理”。  黑洞脱毛的过程  天文学家在描述恒星的时候
我们的银河系似乎很有秩序,月球等卫星围绕着地球这样的行星公转,而地球等行星围绕着太阳这样的恒星公转,太阳系则和许多小的星系一样,围绕着银河系的中心公转。不过,在银河系恒星与恒星之间的星际空间中,却存在着一些东游西荡的神秘行星,它们似乎不归任何恒星“管理”,天文学家称呼它们是流浪行星。  流浪行星原本有个  温暖的家?  1998年,天文学家猜测星际空间中可能存在孤单的流浪行星。2011年以来,天文
弹簧是生活中常见的一种东西。如果我们把一长条细铁丝或者电线绕在一条圆棍上,就成了一种像弹簧一样的软螺线,看上去像是弹簧,但实际上弹力很小。如果让它放在地面上,螺线会收缩挤在一起,形成空心圆柱形状。如果握着螺线的一头,向上提起,它会被自身的重力拉伸得很长很长,但还保持着螺线的形状。由此可见,此螺线有弹性,但弹性很小。  这种螺线有个很好玩的现象。有人曾牵着很长的一段螺线爬到了20层楼的高处,让螺线从