丁佑

在丹麦一座小岛上，一座座玻璃屋迎来住客。12名志愿者要在这些名为“光子空间”的全透明房屋中住3天，体验自然光照下的24小时昼夜循环。这次玻璃小屋之旅是一个实验项目的一部分，科学家希望通过一系列实验探讨光照和昼夜节律之间的关系。

在漫长的演化过程中，地球上的生物适应了每天光暗交替的昼夜循环。然而随着电气化时代的到来，人工照明彻底改变了我们周围的光照环境。现代人越来越多地把时间花在室内，这意味着我们白天得到的日光更少，晚上则暴露在较多的灯光下。

这种光照模式会对人体昼夜节律带来很大干扰，造成严重的睡眠问题。长期睡眠障碍和昼夜节律紊乱可扰乱激素分泌，引发各种代谢问题，如肥胖和糖尿病。睡眠不足和昼夜节律中断在夜班工人中最常见。研究发现，相比白天工作的人，夜班工人的心血管病死亡率增加，患某些癌症的风险增加，也更容易出现慢性疲劳、过度嗜睡和滥用药物等问题。

这就是为什么科学家会发起“光子空间”项目的原因。他们希望通过实验来探明光照对昼夜节律的影响，以及查明我们需要多少光照来保持健康。好消息是，研究人员发现，即使少量增加白天暴露在强光下的时间也会得到很多好处。

光照与睡眠

最近一项研究显示，地球上户外人工照明的覆盖面积正以每年2%以上的速度增加。夜间人工照明给生活提供了便利，但也带来健康隐患。2016年的一项研究发现，生活在光污染水平较高地区的人更倾向于晚睡晚起。相比夜间受到较少光照的人，前者睡眠时间短、质量差，白天更累。

夜间光照能扰乱人体昼夜节律，从而影响睡眠。自然界所有生物的生命活动都存在节律现象。在哺乳动物的大脑中有一个生物节律的“起搏器”，位于下丘脑的视交叉上核。视交叉上核就像人体的主时钟，负责使人体每个细胞的生物钟彼此同步，并保证人体24小时节律和外界昼夜变化基本一致。每天，视交叉上核都需要根据外界光照信号来“校准”生物钟，调节生物节律。

视网膜中的内在光敏感视网膜神经节细胞（ipRGcs）负责感受光照，并向视交叉上核传输信号。ipRGCs不参与视觉成像，而是负责感知环境光照稳定性，在人体昼夜节律调节中起重要作用。如果光照足够强烈或持续时间足够长，ipRGCs就会被激活。ipRGCs对波长480纳米左右的光线（光谱中蓝色部分）特别敏感，太阳、荧光灯和电脑、手机等屏幕发出的光中都含有较多蓝光。

激活的ipRGCs会向视交叉上核发送“现在是白天”的信号，并激活大脑中控制警觉性的区域。因此，夜间光照会令人保持清醒，并延迟生物钟，让你变成“夜猫子”。但很多人早上都必须按时起床，熬夜时精神百倍意味着睡眠不足和第二天的疲惫。

夜间光线还会抑制褪黑激素的释放。褪黑激素是参与昼夜节律调节的一种重要激素，其作用是强化黑夜对人体的影响，包括促进睡眠等。褪黑激素还具有调节代谢的功能。有研究显示，长期抑制褪黑激素分泌可能增加某些癌症和2型糖尿病的患病风险。

不仅夜间光照过多会对健康造成负面影響，白天光照不足也会带来类似问题。为维持正常的昼夜节律，我们需要体验白天和黑夜的明显对比。白天强光让人清醒，夜间黑暗令人安睡。我们在一天中接受的光照变化会影响人体生物节律的“振幅”：如果昼夜光照强度差异较小，就会导致睡眠质量下降，白天精神不振。

阳光是灵药

解决上述问题的有效方法就是在白天尤其是早晨接受充足阳光的照射。荷兰一项研究发现，如果在白天更多暴露在阳光下，受试者的深度睡眠会增加，睡眠质量明显提升。美国科学家对办公场所光照怎样影响办公室职员健康进行研究后发现，相比在光照不足条件下工作的人，上午接受充足阳光的职员晚上入睡所需时间更短，睡眠受到的干扰更少。

充足的阳光还有其他好处。德国2017年一项研究表明，早晨接受明亮光照有助于提振精神，并让人在一整天中都保持较高的反应速度。明亮的晨光甚至能削弱夜间光照对生物钟的不利影响。

研究显示，明亮的日光有助于减轻抑郁情绪。接受日照时间越长的人，自我评定抑郁量表的得分越低。这可能是因为白天的光照可以“拨快”生物钟，促使人更早入睡，并有助于提高睡眠质量。最近一项动物研究表明，ipRGCs也与丘脑相连，丘脑是大脑中与情绪相关的区域。这表明，光照也可能直接影响情绪。

季节性情感障碍可说是光照影响情绪的典型例子。季节性情感障碍是抑郁症的一种亚型，患者在一年中大部分时间心理状态都比较健康，只在每年同时段表现出抑郁症状。这种病主要在日照不足的冬季发作，因此也被称为“冬季抑郁症”。生活在越高纬度地区的人，冬季接受的日照越少，就越容易发病。

光疗是治疗季节性情感障碍的有效方法，多晒太阳也算一种光疗，但为保证光的照度和避免紫外线伤害，临床上一般使用光疗灯来进行治疗。光疗灯有两种：一种是全光谱白光灯，类似于日光灯但亮度极高;另一种是蓝光灯，因为ipRGCs对蓝光最敏感。

增强光照还有利于一些严重疾病的康复。一项研究发现，病房中白天的光照每增加100勒克斯，心脏手术后患者的平均留院时间就减少7.3小时。一项动物实验的结果或许能解释这一现象。在实验中，科学家把两组心肌梗死的小鼠分别放在正常光暗周期和恒定光照环境里。小鼠体内的免疫细胞聚集到心脏，开始修复受损的心肌。恒定光照下的小鼠免疫反应更剧烈，看似修复速度更快，但心脏上留下的“疤痕”（瘢痕组织）也更多。瘢痕组织不具有正常心肌细胞的功能，疤痕越多心脏的泵血能力就越差。从长期结果来看，正常光暗周期更有利于心脏恢复。

目前，科学家还不清楚对健康最有利的日照强度和时间，但这很可能取决于你想要达到的目标。有科学家认为，早上半小时阳光照射就足以稳定自己的昼夜节律系统，但如果你想要保持精神振奮，那可能需要长时间的强光照射。

全新照明系统

很多医院往往白天黑夜都开着昏暗的灯，这样的光照条件并不利于患者康复。2017年一项研究发现，英国医院重症监护室白天的平均照度为159勒克斯，晚上是10勒克斯。在这样的病房里接受护理的患者很容易出现昼夜节律紊乱的问题，而吗啡等药物还会进一步扰乱生物钟。但对于长期卧床的病人来说，想要接受足够的阳光照射并不容易。研究发现，只要离开窗户一米多的距离，阳光照度就会变得很低。

幸运的是，增强人工照明能够在一定程度上弥补阳光的不足。荷兰一项临床试验研究了增强光照对痴呆症患者的影响。痴呆症患者普遍有睡眠障碍，很容易在夜间醒来。每天黄昏时分，痴呆症患者最容易出现情绪不稳、意识混乱和行为问题。这两种现象都与昼夜节律紊乱有关。而在昼短夜长的秋冬季节或是阳光不足的阴雨天，这些问题似乎还更严重。试验中6家痴呆症护理机构额外增加了光照，将上午10时至下午6时的室内照度提高到阴天户外的照度水平。另外6家护理机构作为对照组，照明没有改变。3年半之后，白天暴露在更明亮灯光下的患者表现出更少的认知减退和抑郁症状。其他类似的研究没有都得到同样的结果，这可能是由于实际射入每个人眼睛的光量不一致造成的。为了解决这个问题，有科学家正在研发一种能将光线向上引导到人们眼睛的光桌。

一些医院、疗养院和学校正在推广以人为本的新型照明系统（又称“人因照明系统”）。这些照明系统的基本理念是，通过调节光照亮度与色温，更好地模拟户外环境，从而改善人的睡眠和健康，提升幸福感。丹麦一家痴呆症护理中心率先推行了这种照明系统，那里的灯光在白天是蓝白色，照度高，蓝光含量高，而到了晚上灯光就变成柔和的琥珀色，照度低，色温也低。卧室在夜间保持黑暗，但患者起床时会触发琥珀色的夜灯。

人因照明系统有利于改善痴呆症患者的睡眠，减少他们的情绪问题。有一些研究表明，该系统也可以改善健康人的睡眠和情绪问题，并有利于提高工作效率。但有学者认为人因照明的效果被夸大了，因为人因照明的核心是可调节的照明光谱，但光照的强度、时间和分布，以及人眼接收的光量都会影响昼夜节律的调节。

关于光照如何影响人类的生理机能，还需要更多科学探索。人体究竟需要多少光？在一天的什么时候需要什么样的光照？这些问题都有待回答。但我们都应该遵循一个基本原则——白天亮，夜晚暗——毕竟我们是在一个昼夜交替的星球上进化而来，光明与黑暗的交替塑造了我们的生理节律。

（责任编辑何若雪）