任何经历过时差反应或在夏令时调钟后备受困扰的人，都熟悉研究人员所说的生物钟，即昼夜节律——这个“主起搏器”协调着身体如何应对昼夜更替。
这个“时钟”由下丘脑中约20,000个神经元构成，下丘脑位于大脑中心附近，负责调控呼吸和血压等无意识功能。人类并非唯一拥有内部时钟系统的生物：所有脊椎动物（哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类）均具备生物钟，植物、真菌和细菌也不例外。生物钟解释了为何猫在黎明和黄昏最为活跃，以及为何花朵在特定时间开放。
昼夜节律对健康至关重要。它们调节身体在24小时周期内对光线和食物等环境信号的生理、心理和行为变化。这正是清晨心脏病发作和中风高发的原因。同样，缺失生物钟的小鼠衰老加速、寿命缩短，而昼夜节律基因突变者则出现睡眠模式异常。长期昼夜节律与外部信号失调（如夜班工作者常见情况）可引发肥胖、2型糖尿病、癌症和心血管疾病等广泛身心障碍。
总之，充分证据表明生物钟对健康具有决定性作用。像我这样的时间生物学家正研究昼夜循环如何影响身体，以探索如何调整行为来优化内部时钟的健康效益。
生物节律如何影响健康
生物钟通过调节睡眠-觉醒周期以及血压和体温波动来影响健康。它主要通过将内分泌系统与环境光暗周期同步，确保特定激素在特定时间以精确剂量释放。
例如，大脑松果体产生褪黑激素，这种激素响应黑暗调节睡眠。医生建议睡前减少电子设备的人工蓝光暴露，因其会干扰褪黑激素分泌并降低睡眠质量。
昼夜节律还深刻影响新陈代谢。睡眠有助于调节控制食欲的瘦素。瘦素水平依据昼夜节律在一天中规律波动。睡眠不足或不规律会破坏瘦素产生，导致饥饿感增强并引发体重上升。
人体激素在日间呈现规律波动：压力激素皮质醇通常在早晨达峰，而睡眠激素褪黑激素则在夜间达到峰值。
近年研究进一步揭示生物钟影响健康的多重机制。例如，限时进食（即固定时段进食）被证实可预防肥胖和代谢疾病。抑郁症等情绪障碍也可能与导致基因表达异常的昼夜节律功能障碍相关。
服药时间同样影响药效及副作用强度。生物钟现已成为癌症化疗和抗肥胖治疗的重要靶点。
最后，个人特质甚至可能由内部时钟决定——是“晨型人”还是“夜型人”。
优化运动效益的关键时机
昼夜节律也为最大化运动效益提供了科学依据。
为探究此问题，我和同事收集了在清晨早餐前或晚间晚餐后锻炼的小鼠的血液及脑、心、肌肉、肝和脂肪组织样本。通过质谱仪检测各器官产生的600至900种分子，这些代谢物构成了运动反应的实时记录。
我们整合这些数据，绘制出晨间与晚间锻炼对小鼠各器官系统影响的图谱——即“运动代谢图谱”。
一天中最佳锻炼时间或许正是你感觉状态最佳的时刻。
依据该图谱，我们发现锻炼时间显著影响器官能量利用方式。例如，清晨锻炼比晚间锻炼更能有效降低血糖水平。而晚间锻炼则使小鼠充分利用餐后储存能量，显著提升运动耐力。
当然，小鼠与人类存在差异（如小鼠夜间更活跃），但我们确信这些发现将帮助研究人员深入理解运动健康机制，并据此优化个人健康目标的实现策略。
与生物钟和谐共处的实践方法
我认为时间生物学领域将持续发展，未来将产出更多改善健康的实用方案。
以我的研究为例，深入理解不同时段锻炼的生理影响，可为肥胖及2型糖尿病患者定制精准运动计划。
尽管生物钟运作机制仍有诸多待解之谜，但已有可靠方法帮助同步内部时钟：规律日光暴露以促进维生素D合成、白天保持身体活跃以改善夜间睡眠质量、睡前避免咖啡因并减少人工光源接触。
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