晚上睡不著,白天卻嗜睡?「運動」是你最簡單便宜的調整方式

晚上睡不著,白天卻嗜睡?「運動」是你最簡單便宜的調整方式
Photo Credit: AP IMAGES/達志影像

我們想讓你知道的是

如果想要秀肌肉,讓女生印象深刻,傍晚會是你最佳的時機。如果只能白天運動,那延長熱身時間能夠讓你的表現得更好。如果因為年紀或是時差睡不好,運動是最便宜也最簡單的方式做第一步的調整。

在過去的15年中,科學家透過實驗鼠發現骨骼肌的基因活動有著日與夜的差異,證實骨骼肌也有生理時鐘的機制。意外的是,快肌與慢肌所擁有的具有節律性活動的基因數目不同:快肌有684個基因有著日夜節律,然而慢肌卻有1,359個基因有著日與夜的活動變化。在這些有日夜節律變化的基因中,不少基因與肌肉細胞的生長與功能有關;如Myod1(肌肉細胞生長),Ucp3(肌肉細胞利用脂肪的能力),Atrogin1(蛋白質代謝),Myh1(肌肉纖維結構)等都是很好的例子。生理時鐘的基因也在實驗鼠的骨骼肌肉中被找到了。

而之後的研究更發現,運動不僅能夠影響骨骼肌中的生理時鐘基因的活動,甚至當環境失去光亮與黑暗交替的時間訊號時,運動可以保持大腦的生理時鐘總司令SCN的規律活動。骨骼肌的生理時鐘也在人類的肌肉組織中被證實:生理時鐘基因Per1Per2、Cry1在人類的骨骼肌中,於早上8點與晚上8點時的活躍程度不同,而且阻力運動能夠影響這些時鐘基因的表現(Zambon et al 2003)。

但是問題來了,骨骼肌肉中發現生理時鐘基因,就能代表生理時鐘對骨骼肌肉細胞的功能有影響嗎?要回答這個問題,一個直覺的方式就是干擾骨骼肌肉細胞內的生理時鐘,然後評估是否骨骼肌的功能會因此被改變。科學家做了實驗後發現,當骨骼肌肉細胞內的生理時鐘被破壞時,骨骼肌會受到相當程度的影響:若研究員突變其中一個生理時鍾基因時(如ClockBmal1,Rev-Erbα),實驗鼠的肌肉細胞內的細胞工廠(粒線體)的體積會變小,肌纖維的結構也變得不正常,實驗鼠的最大肌力也因為生理時鐘的破壞而降低。

讓我們能夠運動的骨骼肌,不僅有許許多多基因有著日與夜的波動,而且生理時鐘基因的活動與骨骼肌的生長與功能息息相關。

用運動讓你有更好的睡眠-清醒周期吧!

運動除了我們都已經熟悉的對於代謝與心血管的好處之外,也可以作為調整大腦生理時鐘的方法之一,加速適應時差或夜班時間的能力。

以一篇2009的日本研究為例,當研究員將實驗室的環境模擬時差的變化時(如往西邊飛8小時的航班),有運動的受測者比沒有運動的受測者能更快調整自己的睡眠作息(Yamanaka et al 2009)。在動物實驗上,除了支持前述的加速調整生理時鐘的能力之外,研究員甚至發現,當環境失去光亮與黑暗交替的時間訊號時,運動可以保持生理時鐘的規律活動。也就是說,當實驗鼠從平常的12時光亮與12小時黑暗的環境,轉為24小時全光亮的環境的時候,籠子內有輪子可以讓實驗鼠運動的組別,仍然能夠維持生理時鐘的周期性活動;相反的,籠子內沒有輪子可以運動的組別,一但當環境轉為24小時全光亮的條件時,他們的生理時鐘很快就失去了周期性活動(arrhythmic)(Lax et al 1998)。

有趣的是,運動調整大腦生理時鐘的結果,會因為運動的時間不同而有所差異。平均而言,夜晚運動與白天的運動會將我們的大腦的生理時鐘往後撥;也就是說,平常晚上11點想睡覺的作息,可能會延遲到更晚的時間才會想睡;而且晚上運動的影響比白天運動的影響還要大。舉例來說,平常11點想睡的人,會因為白天的運動可能延遲到晚上11點半才會去睡;但如果是晚上9點運動,可能會延遲到凌晨1點才會去睡。相反的,在下午運動對睡眠時間的影響相對比較小,甚至在傍晚運動時反而會把生理時鐘往前撥。舉例來說,平常11點想睡的人,如果晚上6點運動的話,那想睡的時間可能會提早到晚上10點半。

請注意,科學家是以褪黑激素開始分泌的時間,作為評估生理時鐘被往前或往後調整的依據,所以疲勞本身並不能解釋褪黑激素的變化。你可能已經注意到例子中的時間差異都是半小時到1小時之間。是的,雖然運動對於生理時鐘的調整會隨運動強度與運動時間的長短而有所不同,但是運動對於生理時鐘的的調整幅度,在目前的研究報告中,很少看到超過2小時的效果。

運動對於生理時鐘的好處也能應用在年長者上。長時間(比如說3個月Someren et al. 1997)的運動習慣,能夠改善年長者的睡眠-清醒周期,減少晚上睡睡醒醒與白天嗜睡的情況。睡眠時間的改變與睡眠品質的下降,是最容易察覺老化對我們的影響之一。對於許多年長者而言,與年輕時相比,睡眠的時間相對提早,而且變得片斷化。

根據2007年的一篇研究報告(Roenneberg et al. 2007),80歲時的平均就寢時間比20歲時提早了兩個小時。舉例來說,年輕時習慣十一點就寢的人,年長時可能九點就想上床睡覺了。除了時間的提早之外,年長者的睡眠的深度也會變淺,容易因為受到聽覺上的刺激而醒;晚上的睡眠也變得片片斷斷地,睡睡醒醒。由於晚上的睡眠品質不好,白天也比較容易疲憊,而有嗜睡的情況。

這些睡眠時間與睡眠品質的變化,與老化帶給大腦的影響有關。當我們年長時,大腦中的生理時鐘也老舊了,沒有辦法在正確的時間發出足夠強度的指令,以至於讓年長者的睡眠時間、褪黑激素、體溫等生理指標在年老時失去原有的節律。幸運地是,在實驗鼠上的研究結果指出,運動能夠讓年老的大腦生理時鐘在正確的時間發出足夠強度的指令,而這可能正是運動如何改善年長者的睡眠問題的機制之一(圖3)。

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圖片改自Leise et al. 2013. DOI: https://doi.org/10.1007/s11357-012-9502-y
圖3. 運動能夠幫助大腦的生理時鐘總司令,在正確的時間給出強度足夠的命令,因此改善睡眠-清醒周期。圖片改自Leise et al. 2013.