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生物内在节律的调节机制

生物内在节律是指人体或其他生物体在不受外界时间因素影响

的情况下，自然产生的一种基本生理节律。人们日常生活中的睡

眠、饮食、体温等都是遵循着这样的内在节律。生物内在节律的

调节机制是一个非常复杂、严密的系统，涉及到神经、内分泌、

基因等多个方面。本文将从不同角度介绍其中一些关键因素和机

制。

一、生物钟的作用及发现

生物钟即内源性节律。最早发现与生物钟相关的现象是植物的

昼夜运动。1700年代，瑞典科学家林奈发现，在一天的不同时段，

花朵、叶片等植物会向同一方向运动。这样的运动并不受外部光

照等因素的影响，被人们称为“生物钟”现象。20世纪初，美国科

学家比内斯发现果蝇有明显的日夜节律，而其实体内并不存在与

时间相关的物理、化学变化。这意味着果蝇天生就有一个能生成

和维持自身节律的系统。此后，人们陆续发现了很多不同生物都

有内在节律的存在。

生物钟对于动植物的生长、开花、交配等行为具有重要的调节

作用。在人体中，生物钟的主要表现就是调节我们的身体状态和

行为。这些生理和行为活动包括睡眠、饮食、体温、激素水平、

认知和情绪上的变化等。

二、生物钟的时钟核和神经递质

生物钟的主要控制中心位于大脑中，它被称为“时钟核”。时钟

核主要包括皮质下底核（SCN）和下丘脑。SCN是大脑中一群用

于节律生成的神经元群。下丘脑则负责将时间信号传递至身体其

他部位。时钟核内的神经元群之间会产生高度同步的电活动，这

种同步状态形成了生物节律的基础。

神经递质是神经元间进行信息传递的物质，有助于维持SCNs

的同步状态。目前已知的神经递质包括乙酰胆碱、谷氨酸和

GABA等。特别是乙酰胆碱的浓度在白天时较高，在夜晚时较低，

可通过不同的受体型号（muscarinic和nicotinic）实现不同的生理

效应。谷氨酸和GABA在不同时间段内也有不同的含量变化和作

用方式，帮助确定睡眠、清醒等状态的出现和转化。

三、内分泌系统的作用

内分泌系统是调节生物钟的另一重要机制。人体内分泌腺体积

小，但它们分泌的激素却有着重要的调节作用。这些激素包括肾

上腺素、甲状腺素、胰岛素、睾酮、雌激素等。它们可以通过反

馈机制影响SCN，从而调节人体生物钟。

其中，褪黑素被认为是调节人体生物钟最重要的激素之一。它

由松果体合成，其合成和释放受光照和SCN控制。

四、生物钟与基因表达

生物钟的内生节律周期通常是24小时，这个周期是由很多基

因的交互作用产生的。其中，一组被称为“时钟基因”（Clockgene）

的基因在这个过程中起着重要的作用。Clock基因可以编码蛋白质，

它们通过负反馈环路的方式调节时钟核神经元表达的其他基因。

样品的时间感知和反应能力也在基因调节下。n

生物钟中的神经元同步和基因表达的节律性互相作用，共同控

制着整个生物节律的形成和调节，而它们之间的相互作用还存在

很多未知之处。

总之，生物内在节律的调节机制涉及到了多个方面，包括神经、

内分泌、基因等。我们的身体状态和行为变化都与这些生物节律

有关系，因此掌握这些节律的规律和机制不仅有利于我们科学地

规划生活和工作，同时对于一些疾病的治疗和预防也具有重要的

意义。