軍人生物節律綜合調整理論的研究及展望

徐 瑩 孫學川 簡坤林

（軍事體育進修學院，廣東廣州510500）

隨著高新技術在軍事領域的全面介入和夜間作戰模式的廣泛采用，未來高技術條件下的局部戰爭對參戰人員的體能提出了新的要求。如遠距離跨多個時區兵力輸送——要求有較好的時差適應能力;戰爭常發生在夜間——要求有較好的黑暗適應能力;高自動化、全天候的電子對抗、導彈防御——要求有較高抗視覺、神經性疲勞能力;惡劣的戰爭環境、持續多晝夜的軍事行動——要求有較好的應激反應能力等。現代時間生物學的研究發現，人體生理機能表現出明顯的近似晝夜節律性 （circadian rhythmicity，CR）。一旦這種內源性的節律受到外部環境因素的干擾，人體內部的節律周期與外部環境的周期性出現錯位時，人體的各種機能將發生一系列的變化，從而產生各種相應的癥狀，在不同程度上影響著軍人的作戰能力。因此，正確揭示軍人生物節律的內在機制進而科學有效地調整軍人身體機能成為各國軍事醫學的研究熱點。

1 生物節律基礎理論概要

生物節律是生物體生命活動的固有屬性和內在規律。目前對生物節律基礎理論的研究主要集中在以下幾個方面。

1.1 生物節律的形成機制

生物機體本身具有產生并調控生物節律的系統，其核心是一組能自律產生震蕩信號的腦內結構，稱之為震蕩器。它能感知和測定外界時間，通過產生節律性震蕩信號，從而調節機體各種生理機能的周期性活動，使之按一定時間序列節律性的運行。對于哺乳類動物，Moore[1]等人提出了多震蕩器系統假說 （multiple oscillator system，MOS），認為哺乳類動物的生物節律是由多級震蕩器的協同作用所共同產生和調制的，并指出視交叉上核（SCN）是此震蕩系統的主震蕩器。

1.2 環境因素對生物節律的導引機制

研究發現，授時因子對生物節律的導引作用是通過兩種不同的途徑實現的，即視網膜光性傳感模式（retinal phototransduction，RP）和視網膜外光傳感模式 （extraocular phototransduction，EP）[2]。RP:授時因子 （如晝夜明暗交替等時間信息）進入視網膜，然后經視網膜—丘腦下部束 （RHT）途徑作用于SCN，從而對內源性節律產生導引作用，這一模式即稱為視網膜光性傳感模式，通過這一途徑發揮導引作用的授時因子稱為光性授時因子。EP:不通過視網膜的非光性時間信息 （如藥物或工作制等社會因素）對SCN的作用可能是經神經和體液的光受體傳導 （humoral photoreceports，HP）而實現的，即通過視網膜外的途徑而實現，這種模式被稱為視網膜外光傳感模式 （EP）。

1.3 生物節律基因與調控

在生物鐘系統的自律細胞內存在著特殊定位的節律基因及基因表達所需的調控因子。節律基因與調控因子相互作用，構成了生物節律調整的分子基礎。在哺乳動物小鼠體內已克隆鑒定了八種生物鐘相關基因，分別為 Per1（Period1）、Per2、Per3、cry1、cry2、Clock、Bmai1、Timeless[3]。這些基因和它們的蛋白質產物構成的自主調節的轉錄和翻譯反饋環，是生物鐘運轉的分子機制[4]。

2 軍人生物節律綜合調整研究的必要性及研究進展

隨著高新技術的全面介入和夜間作戰模式的普遍運用，愈加殘酷的戰爭條件對軍人的體力、大腦的分析能力以及緊急情況下的綜合應變能力會造成不同程度的影響，削弱軍人的戰斗力。因此，如何快速提高軍人生物鐘的適應性，減輕夜訓夜戰 、跨時區飛行、連續多晝夜軍事行動等對軍人生物節律的影響顯得尤為迫切，已成為當今世界各軍事強國的熱點研究課題。

目前國內外已對模擬戰爭條件下的人體生物節律變化、機體應激反應、疲勞的主觀感覺程度、心肺功能的改變以及利用藥物、針對性訓練等手段來調節人體晝夜節律進行了一定的實驗研究，發現褪黑激素 （MT）、modafinil等藥物，在模擬向東跨時區兵力輸送中，能促進時差綜合征 （Jet-lag syndrome）的節律恢復。如美軍在美-伊戰爭中，應用一種新藥modafinil，對抗夜戰不適與時差綜合癥取得了初步的效果。Comperatore用褪黑素預防飛往中東的士兵因時差綜合征引起的睡眠紊亂、認知能力下降收到了較好的效果。英軍發現用一種帶有藍光的眼鏡，可明顯提高夜間值班人員的工作效率。但這僅處于實驗觀察階段，在實戰、夜戰條件下，對節律調整效果尚未有一致的報道。國際上已嘗試利用強光和非光性藥物Melatonin制劑等來調節人體時差和輪班不適、季節性情感失常 （SAD）及抑郁癥等節律混亂，但均未達到實用成熟階段。在國內，開展藥物對節律相位調整的研究，尚處于動物實驗階段。但在擇時運動、光照、針灸以及中藥對節律調整的動物實驗中，已顯示出較好的應用前景。孫學川等人發現，擇時運動對中樞神經遞質的節律峰相位有明顯的導引作用，中樞抑制性神經遞質DA表現出 “過度滯后”現象，這一發現為應用擇時運動調整人體生理機能和克服時差綜合征提供了理論依據。宋開源等人對針刺調節生物節律進行了大量的研究，發現不同時辰針刺對血漿cAMP、皮質酮、消化道的運動功能等有不同的調節功能，觀察到針刺對金黃地鼠的轉輪活動、體溫節律有導引作用。蔡定均等人發現電針的相位反應曲線呈非光性，是一種非光性的授時因子，能協同非光性授時因子的相位轉移效應。我們先期的實驗發現，針灸對應急反應部隊人員的體溫、血漿melatonin、體力工作能力 （PWC）等節律調節具有明顯的調節作用，并表現出明顯的依時相性特點，呈現EP模式，并可提高軍人的警覺和捕獲目標能力，激光針、艾灸委中委陽穴、光照月國肌與軍人體溫、MT、血漿可的松等生理指標的節律相位作用成顯著性相關。

3 存在的主要問題

3.1 藥物調節手段的局限性

近年來人們試圖找出一類具有調節生物節律的藥物，希望按人們的需要將人體節律相位向前或向后調節，以改善人們因時差、輪班工作、軍事行動與部署等原因導致的節律紊亂。但研究都還停留在動物實驗階段，能用于人體的也只處于初期的實驗觀察中。在國外Turek等人發現三唑苯二氮卓對大鼠體溫、自發性轉輪節律有相位調節作用。在國內，宋氏等人發現西洋參、木防己等中藥對小鼠的自發性節律相位有調整作用。國際上雖已嘗試利用藥物Melatonin制劑來調節人體時差和輪班不適、季節性情感失常 （SAD）及抑郁癥等節律混亂，但均未達到實用階段，加之所用藥物昂貴，不能滿足我軍作戰人員節律調整的需求。不過，最近有關MT在人體節律相位調整中的應用顯示出令人鼓舞的勢頭，發現MT具有加速時差恢復的作用。美軍用MT預防快速飛向中東的士兵因時差綜合征引起的睡眠紊亂、認知能力下降收到了較好的效果。

3.2 非藥物調節手段的局限性

在國內，孫學川、宋開源、簡坤林等人就擇時運動、電針、中藥等手段調節生物節律進行了大量的研究。研究發現，針灸、不同時辰運動以及某些中藥可對動物血漿皮質醇、神經遞質及褪黑激素的節律產生明顯的影響，使上述手段在調整生物節律方面展現出良好的應用前景[5]。但未對上述手段調節生物節律的相位反應曲線進行深入研究，對軍人節律的影響與調節也遠未達到成熟應用的階段。

3.3 針對臨戰準備時程與戰爭休整時程調控的生物節律研究尚屬空白

自古以來，戰爭的突然性就是確保戰爭勝利的重要因素之一。在高科技信息化的現代戰爭中，臨戰準備時程 （FWPTC）更成為確保戰爭勝利的核心要素之一。臨戰準備包括政治經濟等諸多方面，但戰爭歸根結底是人的戰爭，即誰能夠在最短的時間內使軍人的身體機能進入最佳戰備狀態，誰就掌握了戰爭的主動權，就贏得了戰爭勝利的一半。由此可見，如何利用人體的生物節律特性，采用科學、綜合的手段對軍人的生物節律進行調整，使軍人的身體機能能夠在最短的時間內達到最理想的迎戰狀態，對于縮短臨戰準備時程，贏得戰爭主動權至關重要。戰爭休整時程 （WRRTC）也面臨同樣的問題。FWPTC與WRRTC已成為當今世界軍事醫學的研究熱點，但主要是采用飲食與營養的方法，如何從生物節律調整的角度去解決這一問題尚未見報道。

3.4 生物節律基因選材研究滯后于特種兵選材

現代時間生物學研究表明，人類內源性節律振幅的大小與其適應外環境的能力具一定的相關關系。在同樣的外界環境下，人體內源性節律與外界授時因子失同步或相位關系紊亂后，內源性節律振幅大的人與外環境節律再同步的時間明顯比節律振幅小的人短，因此內源性振幅越大的人越容易適應外部環境變化，而節律振幅的大小主要是由節律基因控制的，其中起主要作用的是per基因[6，7]。在現代信息化條件下的高技術局部戰爭，有些特別任務對人體的節律的擾亂是非常顯著的，如潛艇人員的多晝夜潛行，特種兵的多晝夜軍事行動等，這些人群如果沒有很好的節律重調能力，將影響圓滿完成所賦予的戰斗任務，甚至會出現災難性事故。而節律重調能力除可通過后天訓練獲得外，主要是由遺傳因素決定的。在國外，美軍已開展節律基因與潛艇人員選材的相關性研究。而我軍尚未開展深入研究工作。

因此，迫切需要探索一套適合我軍軍情、對應急作戰部隊人員切實可行的生物節律綜合調整方法，提高軍事訓練大綱對部隊所要求的神經反應能力、夜適應能力，使他們的機體對即將面臨的非正常作息制和特殊工作 （活動）模式產生一個預適應（pre-adaptation），以保證人體的工作能力和效率，避免因節律混亂而降低部隊的戰斗力。

[1]孫學川.運動時間生物學 [M].四川教育出版社，1993:90～8

[2]簡坤林，陳槐卿，宋開源，等.電刺激對軍人血漿褪黑激素晝夜節律的影響[J].生物醫學工程學雜志，2003:20（3）:494

[3]何紹雄，宋開源，蘇兆虞.時間藥理學與時間治療學 [M].天津科學技術出版社，1994:335～71

[4]King Dp.Takahashi JS.Molecular geneties of circadine rhythins in mammalian[J].Annu Rev Neurosic，2000，23:713

[5]Nicholas Gekakis.David Staknis，Hubert B，et al.Weitz Role of the CLOCK Protein in the Mammalian Circadian Mechanism[J].Sci，2006，280 （5）:1564～ 9

[6]簡坤林，陳槐卿，宋開源等.電刺激對軍人血漿可的松晝夜節律的影響 [J].第一軍醫大學學報，2003，23（9）:769

[7]Roberto Refinetti.CIRCADIAN PHYSIOLOGY[M].科學出版社，2009:227～67