军人生物节律综合调整理论的研究及展望

徐 莹 孙学川 简坤林

（军事体育进修学院，广东广州510500）

随着高新技术在军事领域的全面介入和夜间作战模式的广泛采用，未来高技术条件下的局部战争对参战人员的体能提出了新的要求。如远距离跨多个时区兵力输送——要求有较好的时差适应能力;战争常发生在夜间——要求有较好的黑暗适应能力;高自动化、全天候的电子对抗、导弹防御——要求有较高抗视觉、神经性疲劳能力;恶劣的战争环境、持续多昼夜的军事行动——要求有较好的应激反应能力等。现代时间生物学的研究发现，人体生理机能表现出明显的近似昼夜节律性 （circadian rhythmicity，CR）。一旦这种内源性的节律受到外部环境因素的干扰，人体内部的节律周期与外部环境的周期性出现错位时，人体的各种机能将发生一系列的变化，从而产生各种相应的症状，在不同程度上影响着军人的作战能力。因此，正确揭示军人生物节律的内在机制进而科学有效地调整军人身体机能成为各国军事医学的研究热点。

1 生物节律基础理论概要

生物节律是生物体生命活动的固有属性和内在规律。目前对生物节律基础理论的研究主要集中在以下几个方面。

1.1 生物节律的形成机制

生物机体本身具有产生并调控生物节律的系统，其核心是一组能自律产生震荡信号的脑内结构，称之为震荡器。它能感知和测定外界时间，通过产生节律性震荡信号，从而调节机体各种生理机能的周期性活动，使之按一定时间序列节律性的运行。对于哺乳类动物，Moore[1]等人提出了多震荡器系统假说 （multiple oscillator system，MOS），认为哺乳类动物的生物节律是由多级震荡器的协同作用所共同产生和调制的，并指出视交叉上核（SCN）是此震荡系统的主震荡器。

1.2 环境因素对生物节律的导引机制

研究发现，授时因子对生物节律的导引作用是通过两种不同的途径实现的，即视网膜光性传感模式（retinal phototransduction，RP）和视网膜外光传感模式 （extraocular phototransduction，EP）[2]。RP:授时因子 （如昼夜明暗交替等时间信息）进入视网膜，然后经视网膜—丘脑下部束 （RHT）途径作用于SCN，从而对内源性节律产生导引作用，这一模式即称为视网膜光性传感模式，通过这一途径发挥导引作用的授时因子称为光性授时因子。EP:不通过视网膜的非光性时间信息 （如药物或工作制等社会因素）对SCN的作用可能是经神经和体液的光受体传导 （humoral photoreceports，HP）而实现的，即通过视网膜外的途径而实现，这种模式被称为视网膜外光传感模式 （EP）。

1.3 生物节律基因与调控

在生物钟系统的自律细胞内存在着特殊定位的节律基因及基因表达所需的调控因子。节律基因与调控因子相互作用，构成了生物节律调整的分子基础。在哺乳动物小鼠体内已克隆鉴定了八种生物钟相关基因，分别为 Per1（Period1）、Per2、Per3、cry1、cry2、Clock、Bmai1、Timeless[3]。这些基因和它们的蛋白质产物构成的自主调节的转录和翻译反馈环，是生物钟运转的分子机制[4]。

2 军人生物节律综合调整研究的必要性及研究进展

随着高新技术的全面介入和夜间作战模式的普遍运用，愈加残酷的战争条件对军人的体力、大脑的分析能力以及紧急情况下的综合应变能力会造成不同程度的影响，削弱军人的战斗力。因此，如何快速提高军人生物钟的适应性，减轻夜训夜战 、跨时区飞行、连续多昼夜军事行动等对军人生物节律的影响显得尤为迫切，已成为当今世界各军事强国的热点研究课题。

目前国内外已对模拟战争条件下的人体生物节律变化、机体应激反应、疲劳的主观感觉程度、心肺功能的改变以及利用药物、针对性训练等手段来调节人体昼夜节律进行了一定的实验研究，发现褪黑激素 （MT）、modafinil等药物，在模拟向东跨时区兵力输送中，能促进时差综合征 （Jet-lag syndrome）的节律恢复。如美军在美-伊战争中，应用一种新药modafinil，对抗夜战不适与时差综合症取得了初步的效果。Comperatore用褪黑素预防飞往中东的士兵因时差综合征引起的睡眠紊乱、认知能力下降收到了较好的效果。英军发现用一种带有蓝光的眼镜，可明显提高夜间值班人员的工作效率。但这仅处于实验观察阶段，在实战、夜战条件下，对节律调整效果尚未有一致的报道。国际上已尝试利用强光和非光性药物Melatonin制剂等来调节人体时差和轮班不适、季节性情感失常 （SAD）及抑郁症等节律混乱，但均未达到实用成熟阶段。在国内，开展药物对节律相位调整的研究，尚处于动物实验阶段。但在择时运动、光照、针灸以及中药对节律调整的动物实验中，已显示出较好的应用前景。孙学川等人发现，择时运动对中枢神经递质的节律峰相位有明显的导引作用，中枢抑制性神经递质DA表现出 “过度滞后”现象，这一发现为应用择时运动调整人体生理机能和克服时差综合征提供了理论依据。宋开源等人对针刺调节生物节律进行了大量的研究，发现不同时辰针刺对血浆cAMP、皮质酮、消化道的运动功能等有不同的调节功能，观察到针刺对金黄地鼠的转轮活动、体温节律有导引作用。蔡定均等人发现电针的相位反应曲线呈非光性，是一种非光性的授时因子，能协同非光性授时因子的相位转移效应。我们先期的实验发现，针灸对应急反应部队人员的体温、血浆melatonin、体力工作能力 （PWC）等节律调节具有明显的调节作用，并表现出明显的依时相性特点，呈现EP模式，并可提高军人的警觉和捕获目标能力，激光针、艾灸委中委阳穴、光照月国肌与军人体温、MT、血浆可的松等生理指标的节律相位作用成显著性相关。

3 存在的主要问题

3.1 药物调节手段的局限性

近年来人们试图找出一类具有调节生物节律的药物，希望按人们的需要将人体节律相位向前或向后调节，以改善人们因时差、轮班工作、军事行动与部署等原因导致的节律紊乱。但研究都还停留在动物实验阶段，能用于人体的也只处于初期的实验观察中。在国外Turek等人发现三唑苯二氮卓对大鼠体温、自发性转轮节律有相位调节作用。在国内，宋氏等人发现西洋参、木防己等中药对小鼠的自发性节律相位有调整作用。国际上虽已尝试利用药物Melatonin制剂来调节人体时差和轮班不适、季节性情感失常 （SAD）及抑郁症等节律混乱，但均未达到实用阶段，加之所用药物昂贵，不能满足我军作战人员节律调整的需求。不过，最近有关MT在人体节律相位调整中的应用显示出令人鼓舞的势头，发现MT具有加速时差恢复的作用。美军用MT预防快速飞向中东的士兵因时差综合征引起的睡眠紊乱、认知能力下降收到了较好的效果。

3.2 非药物调节手段的局限性

在国内，孙学川、宋开源、简坤林等人就择时运动、电针、中药等手段调节生物节律进行了大量的研究。研究发现，针灸、不同时辰运动以及某些中药可对动物血浆皮质醇、神经递质及褪黑激素的节律产生明显的影响，使上述手段在调整生物节律方面展现出良好的应用前景[5]。但未对上述手段调节生物节律的相位反应曲线进行深入研究，对军人节律的影响与调节也远未达到成熟应用的阶段。

3.3 针对临战准备时程与战争休整时程调控的生物节律研究尚属空白

自古以来，战争的突然性就是确保战争胜利的重要因素之一。在高科技信息化的现代战争中，临战准备时程 （FWPTC）更成为确保战争胜利的核心要素之一。临战准备包括政治经济等诸多方面，但战争归根结底是人的战争，即谁能够在最短的时间内使军人的身体机能进入最佳战备状态，谁就掌握了战争的主动权，就赢得了战争胜利的一半。由此可见，如何利用人体的生物节律特性，采用科学、综合的手段对军人的生物节律进行调整，使军人的身体机能能够在最短的时间内达到最理想的迎战状态，对于缩短临战准备时程，赢得战争主动权至关重要。战争休整时程 （WRRTC）也面临同样的问题。FWPTC与WRRTC已成为当今世界军事医学的研究热点，但主要是采用饮食与营养的方法，如何从生物节律调整的角度去解决这一问题尚未见报道。

3.4 生物节律基因选材研究滞后于特种兵选材

现代时间生物学研究表明，人类内源性节律振幅的大小与其适应外环境的能力具一定的相关关系。在同样的外界环境下，人体内源性节律与外界授时因子失同步或相位关系紊乱后，内源性节律振幅大的人与外环境节律再同步的时间明显比节律振幅小的人短，因此内源性振幅越大的人越容易适应外部环境变化，而节律振幅的大小主要是由节律基因控制的，其中起主要作用的是per基因[6，7]。在现代信息化条件下的高技术局部战争，有些特别任务对人体的节律的扰乱是非常显著的，如潜艇人员的多昼夜潜行，特种兵的多昼夜军事行动等，这些人群如果没有很好的节律重调能力，将影响圆满完成所赋予的战斗任务，甚至会出现灾难性事故。而节律重调能力除可通过后天训练获得外，主要是由遗传因素决定的。在国外，美军已开展节律基因与潜艇人员选材的相关性研究。而我军尚未开展深入研究工作。

因此，迫切需要探索一套适合我军军情、对应急作战部队人员切实可行的生物节律综合调整方法，提高军事训练大纲对部队所要求的神经反应能力、夜适应能力，使他们的机体对即将面临的非正常作息制和特殊工作 （活动）模式产生一个预适应（pre-adaptation），以保证人体的工作能力和效率，避免因节律混乱而降低部队的战斗力。

[1]孙学川.运动时间生物学 [M].四川教育出版社，1993:90～8

[2]简坤林，陈槐卿，宋开源，等.电刺激对军人血浆褪黑激素昼夜节律的影响[J].生物医学工程学杂志，2003:20（3）:494

[3]何绍雄，宋开源，苏兆虞.时间药理学与时间治疗学 [M].天津科学技术出版社，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]简坤林，陈槐卿，宋开源等.电刺激对军人血浆可的松昼夜节律的影响 [J].第一军医大学学报，2003，23（9）:769

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