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細思極恐的山洞實驗:一天24小時不是人類本能

過年回家,睡過頭的早上總要面對長輩的教育:早睡早起,方能養生。不吃早餐,傷胃傷身……

為什麼一日要食三餐?不吃早餐真的不健康嗎?那對於倒時差和上夜班的人而言,早餐又該如何定義?

為什麼長輩總是強調要早睡早起?22點睡7點起與0點睡9點起到底有什麼不一樣?

那些不分晝夜的勞動者也需要遵循日出而起日落而息的規律嗎?

所謂的按時作息是順應人類天性,還是僅僅只是文化習慣強加的結果?

在科學史上,關於作息的研究有很多,其中不乏腦洞大開的驚世之作。

如果說把人扔進晝夜不分、冷暖不變的山洞裡去,將一天強行改為28小時,能夠行得通嗎?

又或者把一天縮短成21小時,把一周拆成8天,這樣的生活會不會更有效率呢?

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克萊特曼(Nathaniel Kleitman)是世界公認的第一位系統研究睡眠的專家,被稱作「現代睡眠之父」。

他是REM(快速眼動)睡眠的發現者,也因此提出了睡眠的不同階段相關理論。

克萊特曼

在功成名就之前,他就對睡眠有非常多與眾不同的猜想。例如睡多久最合適、長期不睡會發生什麼,以及何時入睡何時醒來的問題。

但想要弄清楚這幾個問題,就必須先找到定義「睡眠」的標準。

以睜開眼睛為清醒的證明還說得過去,但閉上眼睛可就不能代表睡著了,畢竟裝睡的人是永遠都叫不醒的。

二十世紀初,腦電波圖的誕生為許多神經科學和腦科學的研究者提供了極大的便利。

根據腦電波的變化可以讓研究者非常容易判斷出睡眠和覺醒之間的轉換。

並且,那個年代科學家們已經了解了人的體溫在一天當中的周期性變化規律。

睡眠時體溫開始下降,醒來後逐漸升高,這是一個周而復始的過程。

也正是這兩個趁手兵器的出現,才讓克萊特曼有機會進行他腦洞大開的科學實驗。

當時43歲的克萊特曼已經以自己的身體為實驗材料做過相當多關於睡眠的實驗了。

他曾經強制剝奪自己的睡眠長達180個小時*(約一周),企圖將每天24小時的作息規律調整為48小時。

最終克萊特曼嘗試了一周「白天39小時+晚上9小時」的生活,但實驗並沒有成功。

*註:目前睡眠剝奪的世界紀錄長達40天,即968個小時。

克萊特曼

類似的,他的學生也曾嘗試將每天縮短成12小時,24小時裡睡兩次。這位學生頑強地堅持了33天,但仍舊沒能很好地適應這樣的作息。

也許這兩個失敗的實驗都太過激進,又或者實驗環境受到了不確定因素的干擾。克萊特曼又開始規劃一個更加嚴謹可行的實驗。

他準備了兩個新的方案,分別將一天壓縮成21個小時和延長為28小時。這樣正好能把一周的時間劃分成8天和6天,不僅幅度變小更容易適應,也不會對實驗人員的工作生活帶來太大的影響。

起初實驗在芝加哥大學進行,克萊特曼每隔一段時間就測量一次包括他自己在內所有實驗人員的體溫。

如果參與實驗的人員體溫變化周期符合新的作息規律,則說明他們已經適應了新的作息。

反之,如果仍保持原來24小時為一個周期的規律,則不能稱作已經適應了新作息。

實驗很快結束了,但最終的結果卻不太明朗。

有一位學生到實驗結束時體溫變化周期已經與新的作息周期吻合。可是克萊特曼本人的體溫周期卻穩如泰山,還遵循著原來24小時的規律。

其實這次的實驗也有許多無法避免的外界影響因素:比如雷打不動的日出日落、白天與黑夜間的氣溫變化等等。

為了排除正常生活中的各種干擾,克萊特曼選擇在美國肯塔基州的猛獁洞穴再次實驗。

猛獁洞穴是世界上已知最長的洞穴,已探明的部分長達600公里。那裡常年保持著12攝氏度的氣溫,也沒有見到太陽的可能性。

可以說這次克萊特曼盡力排除了所有的干擾因素,萬事俱備只欠東風。

克萊特曼和學生理察找到了洞穴中一個寬20米,高8米的洞窟。他們在那架設了一張桌子、兩把椅子、一個洗漱台以及兩張床。

本以為一切已經完美就緒,直到老鼠的駕臨他們才知道自己有多幼稚。

無奈之下,他們只好把床用鐵架架在半空中,架子的支腳還要用鐵桶當城牆來防老鼠。

在這一次的山洞實驗當中,兩人遵循每日28小時,一周6日的作息。

每一天還有詳細的規劃,其中9小時用來睡覺,10小時用來工作,剩餘的時間可以干除睡覺外的任何事。

他們在清醒的時候每2小時就測一次體溫,睡眠時則每4個小時測一次(兩人的睡眠時間錯開,相互測量)。

兩人躲進暗無天日,深幽可怖的猛獁洞穴,一去就是32天。

1938年7月6日是兩人與外界約定好的重出江湖之日。

接送的專車載著兩人返程,車一停下記者們就圍了上來,十分關切地詢問兩個看起來像是野人的傢伙。

次年,克萊特曼出版了這次實驗的專著《睡眠與失眠》,書中詳細記錄了實驗最終的結果。

在那32天裡,理察僅僅花了一周的時間就適應了28小時的作息,體溫變化與新作息相吻合。

而比理察年長20歲的克萊特曼本人卻仍舊沒有進展,無論如何強迫自己都無法適應。他的體溫變化規律還是傾向於保持24小時一天的作息。

似乎人體的內部有一個獨立自主的生理時鐘在運轉,即便沒有任何外部環境變化作為參照它也依舊精準。

克萊特曼因為這個實驗為人熟知,後來成為了「現代睡眠研究之父」,但還有更多難題等待解決。

人的規律作息可能難以被更改,那是不是就意味著如果不主動更改,它就會非常精準可靠呢?

24年之後,一位地質學家偶然的經歷又帶給了我們新的認識。

米歇爾·希夫(Michel Siffre)

米歇爾·希夫(Michel Siffre)當年只有23歲,對冷戰期的太空競賽和軍武競賽興趣濃厚。他不止一次設想過長途星際旅行或居住在輻射避難所中的生活場景。

作為一名地質學家,希夫經過良好的訓練,常常深入洞穴勘察。洞穴內的生活像極了他所好奇的那種生活方式。

因此他總有意無意地在進入洞穴後讓自己忘記時間,儘量不讓外界的因素干擾工作。

1962年7月16日,希夫發現了一個沒有陽光射入的漆黑洞穴。

起初他打算在洞穴中逗留約兩周的時間,但他很快就發現兩周的時間太短,可能需要更長的時間才能完成研究。

於是在長達2個月的時間裡,他扔掉了手錶,像個野獸一樣累了睡餓了吃。並以睡眠來推算日期,一次睡眠就記一天。

希夫本子上記錄的天數越來越多,很快就到了離開的時候。離開的那一天,根據記錄上記下的36天推算,應該是8月20日。

然而,此時真實的日期已經是9月14日了,希夫自己記錄時間足足比現實少了25天!

這個結果非常出乎當事人的意料,正常人的生理周期難道不是應該遵循24小時一循環的嗎?

這個巨大的疑問困擾了希夫整整10年之久,他決定進行一次超長時間的洞穴隔離實驗。

他選擇了在美國德克薩斯州的一處地下洞穴開始他超過6個月的噩夢實驗。

一開始希夫的作息十分規律,大約保持在24小時30分鐘左右。他在筆記中寫道:我的睡眠是完美的!身體會自己選擇何時入睡與進食。

之後的幾個星期希夫的晝夜周期漸漸延長至26個小時,還算得上比較穩定。但從第六周開始,事情就變得有些失控了。

真實時間的第37天,對洞穴里的希夫而言是第30天。這一天他度過了一個漫長的「白天」,然後一覺睡了15個小時。

這驚鴻一覺似乎打開了什麼切換開關,希夫的作息開始出現巨幅波動。雖然大多數時候依舊是26小時左右,可偶爾會出現長達36小時甚至48小時以上的「一天」。

更令人覺得費解的是,希夫在經歷這樣漫長的日子時完全沒有察覺。他甚至覺得48小時的一天過起來就像普通的一天,絲毫不會覺得漫長。

但混亂的作息也讓希夫在無聊的洞穴隔離生活中變得越發崩潰。他開始感到極度的空虛,想儘快逃離這個吞噬靈魂的洞穴。

在第79天的時候他打電話給同事乞求退出,卻被告知連一半的時間都沒撐到。挫敗感讓他感到窒息,一度想要以自殺了結,還好最後因為掛念父母而作罷。

最終他在這個地底洞穴中生活了長達205天之久。

希夫為科學的獻身又再度帶來了新的觀點:固有的規律作息即使在沒有干擾的隔離的環境下也會逐漸崩壞。

實驗過後,希夫的筆記被贊助方NASA詳細研究,這些發現可能對士兵、潛艇兵和太空飛行員帶來極大的幫助。

想要搞清楚人的作息規律究竟是怎麼一回事,其難度恐怕不亞於登陸火星

2017年的諾貝爾生理學或醫學獎的獲獎研究又給了我們新的希望。

三位生物學家對果蠅體內控制生理時鐘的節律基因發現做出了關鍵性貢獻。這一基因證實了果蠅體內確實存在真實的生理時鐘,如果抑制這個基因,果蠅的作息將會變得混亂不堪。

可哺乳動物的生理時鐘調節機制會更加複雜,有太多因素會影響作息周期的規律性。

它有時候溫順乖巧,有時候又狂躁不堪,無力馴服它的我們只能畏畏縮縮患得患失地口口相傳:「早睡早起規律的生活更才健康。」

責任編輯: 葉淨寒   來源:SME科技故事 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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