1989年,27岁的意大利女子斯蒂法尼亚・弗林做了一个这样的试验。她只身进入在美国新墨西哥的一个洞窟里,在洞窟的深处建造了一所与外界隔绝的房子。她住在里面,吃自己喜欢的食物,读自己喜爱的书籍,可以完全自由地生活。但她没有如钟表之类的计时工具,也就是说,她不知道时间和日期。
她的任务是,每天把入睡的时间(自己所想象的)与醒来的时间用电话告诉地面上的研究人员,并经常测试自己的体温,还要将尿排入一个烧杯里,在她全然不知的情况下运到地面上,分析尿中的成分激素等。
这期间她的月经逐渐停止,连时间观念也渐渐丧失了。虽然她已在洞窟里住了4个月,但她只觉得仅有两个多月的时间。在她的感觉中,何时睡觉和何时起床均难以确定,她有时每天睡了12小时,而感到只睡了4小时。但实际上,每天她睡眠长达15小时,而不睡的时间是10小时左右,也就是说,她体内好像有生物钟来控制入睡时间和起床时间。
在体温方面,18世纪后半叶就有体温计了。根据那时的记载,对每天不同时刻测定体温的结果是:上午低,到下午后渐渐升高,至下午3点达到最高点,然后又逐渐下降,至次日早晨睡醒前为最低点,每天大致遵循以上的规律。一天之中最高和最低之差为0.5℃左右。这个规律非常稳定。
我们再来谈斯蒂法尼亚的情况。在洞窟生活的最初3小时,体温上升至最高,天亮后为最低。经过3日后,在起床时间的中间时刻(比如半夜12点至第二天上午10点之间,大致为早上5点钟)为最高点,最低大致是入睡时(晚10点)。而一天的时间为24小时,所以入睡的时间每天要晚两小时。
体温一直是按每26小时为一周期而变化的。比如长时间生活在洞窟中时,到第25天时睡眠与体温的周期相同,但体温到25天以后,也是按26小时的周期变化。所以我们可以非常清楚地了解到体温是由体内的生物钟在起作用这一点。
什么是生物钟?
我们早上醒来后,随着天空逐渐明亮,小鸟也一齐飞出来了。那么小鸟体内应该有能感受到光明的生物钟。
研究发现,多数的鸟类与爬行动物,其周期节律是由松果体决定的。松果体中确实存在着感光细胞。这种细胞在暗处时,被称为血清基的物质转换成褪黑激素物质,可在血液中出现。另一方面,当这种细胞在光明处时,血清基则不能变成褪黑激素,而在松果体内血清基集中起来。也就是说褪黑激素一般在夜间多,白天少。这表明这种激素与鸟类的活动、体温、睡眠等日周期规律有着密切的关系。
人有所差异
生物钟存在于许多动物的视交叉上核里。但对于人类,却不是这样。有这样的研究,将接受实验的人关入一个房间,这时设法总让他听到早晨的声音,他的生物节律也就总是处于早晨的状态,这样的人可称为是盲人。若不给予他强烈的刺激,他就处于自己固有的生物节律中,但假如把门稍微打开,让他听到外面的声音,他就会同外面的规律吻合。这种实验称为“被授予时间”。
我们再次返回关于体温的话题,当体温节律与睡眠节律逐渐相同后,控制这些节律的生物钟也不同。比如一个钟决定体温,另一个则决定睡眠的规律,但它们究竟是如何起作用的,到目前为止,仍没有一个满意的回答。