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撰文 | Ziv
(资料图)
审校 | 沈梦溪
很多人都有过这种经历：第二天一大早要赶飞机或有什么重要的事要早起，提前定了个闹钟，结果闹钟还没响就自然醒了，而且只比预计的时间早一两分钟，非常精准。
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有人会把原因归结为生物钟。没错，如果你是一个作息规律、生活健康的人，那的确会在每天差不多同一时间醒来，可能不同季节之间会有些微差异，不过总体来说还是稳定的。
生物钟会受到光照时间、咖啡因、饮食以及锻炼等等因素的影响，以一种非常精妙又复杂的过程调整着我们的生活节律，在很大程度上影响着睡觉和起床时间。
生物钟是周期性的生理、心理和行为变化，不止人类，很多动物、植物和微生物都有生物钟，不同物种的生物钟周期存在差异，介于20~28小时之间。
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它们大多数跟着太阳的起落而发生改变，最明显例子就是我们要在白天工作，在晚上睡觉；而喵星人通常会在白天睡觉，晚上跑酷。
为什么生物钟这么神奇，总能规律地把我们叫醒呢？
2017年，诺贝尔生理学或医学奖颁给了3位美国生物学家，以表彰他们对控制昼夜节律及分子机制的发现。通过研究，他们揭开了根植在基因当中的生物钟的秘密。
以上“生物钟三杰”之一的迈克尔·扬（Michael Young）是美国生物学家和遗传学家，通过研究果蝇的睡眠和觉醒基因控制模式，他成功分离出了其中的关键基因Period，简称PER基因，这种基因发生突变会改变原有的周期模式。
由PER基因编码的蛋白质对维持细胞的昼夜节律非常重要，它在大脑中的视交叉上核（SCN）区域表达最为明显，这里是哺乳动物主要的昼夜节律调节器。在黑暗环境下，这种蛋白质会不断被合成，而在光照条件下，这种蛋白质会被降解。
图中很小的绿色部分就是视交叉上核（suprachiasmatic nucleus，SCN）（图片来源：wiki）
经过一整个白天的降解，PER蛋白在晚上减少到低谷，你的血压会降低，心率减慢，思考变得困难，浓浓的疲惫感袭来，身体在催促你去睡觉了。积累了一晚上后，在第二天闹铃响前PER蛋白的水平又达到了高值，于是你可以精神焕发地醒来。
在发现PER基因之后，迈克尔·扬的团队继续探索新的参与生物钟的基因，又发现了一种被命名为Timeless的基因，简称TIM基因。TIM基因的突变体会干扰到PER基因表达时的mRNA循环，他们发现即使没有TIM基因存在，在不被降解的情况下，PER基因所编码的蛋白质也能积累，不过并不能移动到细胞核，进一步产生更多影响。
PER1蛋白（图片来源：AtikaAtikawa, wiki）
所以这样看来，必须在PER基因和TIM基因的共同影响下，生物钟才能正常运作。而光线同样会导致TIM基因所编码的蛋白质快速消退，让昼夜节律发生变化。
总之我们可以看出，生物钟的运作和光照是息息相关的。而且健康状况下，它会保持一种相对稳定的周期，让你能在每天差不多相同的时间醒来。
但是在一些“超能力唤醒事件”中，即使人们把闹钟调到一个平时根本不会醒来的时间，也依然会在第二天早上铃响之前睡醒，这似乎就很难用生物钟来解释了。
科学界一直有人在研究这个问题，不过目前还没有什么定论。美国哈佛医学院精神医学方向的教授罗伯特·史蒂克歌德（Robert Stickgold）主攻睡眠与认知领域，他也关注到这个有趣的现象，认为可能是对于迟到的焦虑让人早醒。
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在我们体内有一条下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA轴），它是神经内分泌系统的重要部分，调节着许多生理活动，比如消化和免疫系统；同时也影响着我们的情绪。HPA轴是人体处理压力的复杂系统，焦虑症、躁郁症、失眠等等问题都和它有关。
睡眠对HPA轴的活动有抑制作用，尤其是深度睡眠阶段；而激活HPA轴则会反过来让人失眠或觉醒。
在HPA轴中，脑垂体前叶会分泌促肾上腺素皮质醇（ACTH），这是一种多肽激素。在你醒来之前，大脑会大量分泌ACTH，它又会向肾上腺发出信号，让它释放皮质醇，也就是传说中的“压力激素”，这种激素会把你叫醒。
HPA轴和ACTH释放过程（图片来源：Pierrich Plusquellec, OA Evidence-Based Medicine）
简·波恩（Jan Born）是德国图宾根大学医学心理学与神经生物学系教授，他通过一组试验发现，即使起床时间提前，人们还是会在预计时间之前开始分泌ACTH。
这组试验邀请到了15位被试者，他们的正常起床时间都是早上7:00~7:30左右。波恩把他们分成了3组，第一组被提前告知要在第二天早上6:00起床，第二组被告知他们要在第二天早上9:00起床，第三组同样被告知要在第二天早上9:00起床，但实际上他们会在6:00被叫醒。
波恩发现这三组人的激素水平变化明显不同。预计在早上6点起床的人，从5点左右ACTH水平就开始上升，好像他们的身体知道今天要早起一样。
对于第二组和第三组完全放松，准备早上睡个懒觉的人，波恩并没有监测到他们起床前一小时激素水平的上升，不管他们到底是真的能在早上9点起，还是在6点被突然叫醒。
虽然早上9点起床对于这些人来说有点晚，可能稍微影响到了试验效果，波恩也没有观察被试者是不是能在闹铃响之前自己醒来，不过这个实验至少说明了如果需要早起，我们的身体真的会提前给出响应。
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还有一些科学家也认同对起床的焦虑在某种程度上会压倒主生物钟，可以让我们在特定情况下不需要闹钟就能醒来。
但是关于这套系统还有很多悬而未决的问题，比如它具体是如何工作的，对我们的影响有多大等等。
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所以身体到底是咋知道快到点儿了的？我果然是有超能力吧！
封面来源：Pixabay
参考文献：
[1]https://www.cdstm.cn/gallery/media/mkjx/qcyjswx_6683/202011/t20201127_1038091.html
[2]http://m.xinhuanet.com/he/2017-10/11/c_1121785136.htm
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_W._Young
[4]https://en.wikipedia.org/wiki/PER1
[5]https://www.irishmirror.ie/lifestyle/health/scientificreasons-you-often-wake-up-24310147
[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_Rosbash
[7]https://www.npr.org/sections/health-shots/2022/12/26/1139781557/i-usually-wake-up-just-ahead-of-my-alarm-whats-up-with-that
[8]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%8B%E4%B8%98%E8%84%91%E2%80%94%E5%9E%82%E4%BD%93%E2%80%94%E8%82%BE%E4%B8%8A%E8%85%BA%E8%BD%B4
[9]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279071/
