纽约时报第一届STEM写作比赛获奖文章:昼夜节律 我们身体交响乐的指挥

昼夜节律:我们身体交响乐的指挥

我们的身体就像一首乐曲,由不同的乐器组成。心脏是敲击声,与我们身体的其他部分保持同步。消化系统是鲈鱼,为身体其他系统提供所需的基础。大脑是钢琴,赋予我们生命和协调能力。但是指挥是谁呢?所有仪器的完美同步是谁的功劳?你可能会感到惊讶,但我们身体交响乐的奇迹创造者是生物钟——一系列的分子信号整合外部刺激,使我们的身体周期保持在24小时的时间表上。

我们的“策划者的巢穴”是大脑中一个叫做视交叉上核(suprachiasmatic nucleus, s.c.n)的区域,它只包含我们体内860亿个神经元中的5万个。我们的眼睛探测到光线,直接向S.C.N发出信号,就好像指挥家受到了观众情绪的暗示。在白天,高强度的光线向S.C.N.发出信号,产生蛋白质周期(Per)和隐花色素(Cry),进而激活无数控制新陈代谢、睡眠和整体活动水平的下游通路。同时,Per和Cry在细胞质中积累,达到临界水平后,它们会转移到细胞核,并与受体结合,从而关闭Per和Cry的产生。这会减缓新陈代谢活动,为睡眠做好准备。

这种每天的反馈循环是体内平衡或生物平衡的关键,但所有的音乐家都知道当乐队的指挥错过一个节拍时会发生什么。例如,当我们在不同时区之间飞行后经历时差反应时,我们的昼夜节律会被打乱,因为我们的s.c.n接收到的光信号与我们之前的蛋白质积累周期不一致。

此外,昼夜节律紊乱与肥胖有关。科学家们比较了美国各地的光污染数据,发现明亮的城市地区肥胖率明显更高。进一步的研究表明,一种名为瘦素的激素,负责抑制食欲,是由生物钟调节的。白天活动和能量需求增加时,瘦素表达减少,因此我们吃东西。当我们的生物钟被打乱时,瘦素的表达会降低,导致食欲异常增加和肥胖。

深入研究我们身体有节奏的内部运作可以帮助解释为什么你在深夜看完Netflix后会睡不好觉,或者为什么呆在家里一整天会让你不那么饿。昼夜节律失调可能会导致包括阿尔茨海默病在内的神经系统疾病,因此对这首交响乐的进一步研究可能会提供潜在的治疗方法。现在,当管弦乐队安静下来,指挥鞠躬时,科学家们为我们大脑中保持身体同步的小隔间鼓掌。

Works Cited

Fonken, Laura K., and Randy J. Nelson. “The Effects of Light at Night on Circadian Clocks and Metabolism.” Endocrine Reviews, 1 Aug. 2014.

Froy, Owen. “Circadian Rhythms and Obesity in Mammals.” ISRN Obesity, 18 Nov. 2012.

“Jet Lag — Overview.” American Academy of Sleep Medicine.

Ko, Caroline H., and Joseph S. Takahashi. “Molecular Components of the Mammalian Circadian Clock.” Human Molecular Genetics, 15 Oct. 2006.

Nagourney, Eric. “Some Rhythmic Clues to Alzheimer’s.” The New York Times, 17 April 2001.

Sanders, Laura. “Out-of-Whack Body Clock Causes More Than Sleepiness.” Science News for Students, 3 Dec. 2019.

专注于国际教育领域优质内容分享。
上一篇

纽约时报第一届STEM写作比赛获奖文章:肥胖夺走了你的舌头?

下一篇

纽约时报第一届STEM写作比赛获奖文章:无能何以带来自信

你也可能喜欢

评论已经被关闭。

插入图片
商务合作 商务合作
商务合作
在线咨询 在线咨询
在线咨询
返回顶部