似昼夜节律与航空

人体生理、心理功能的近似以24小时为一周期的内源性节律称“似昼夜节律”。除睡眠与觉醒这一周期性活动外，已证实人体尚有许多功能，如心血管、呼吸、内分泌、代谢功能以及心理运动、智力工作能力等，也表现有与环境昼夜周期同步的节律性变化。在航空活动中由于以下原因可使人体这种内在节律受到扰乱：
❶作息时间改变，如改为夜间值班或夜间航行。
❷环境昼夜节律的相位短时期内骤然改变。后者发生于跨时区飞行的情况下，如乘现代喷气客机以高速向东或向西飞行，可使飞行人员及旅客的似昼夜节律与新抵达地点的当地环境昼夜节律之间立即出现数小时的相位差，发生所谓“去同步”现象；对此，多数人可有一时性的适应困难。这种节律障碍除可能引起睡眠障碍、疲劳、工作效率降低外，还涉及飞行安全问题，故甚重视研究其发生机理及预防、克服办法。
似昼夜节律是生物机体所固有的内源性自激节律，受外界环境昼夜周期变化“调制”的结果。如生物个体被置于缺乏昼夜变化的环境之中，其生理节律即处于自由运转状态，周期乃变得长短不等，与24小时周期只是大体近似，变异范围为22～28小时(多数人接近25小时)。故此种节律乃有“似昼夜节律”之称(Halberg,1959)。持续在稳恒而无昼夜变化的环境中停留 （如持续黑暗和恒温的环境），则可见到似昼夜节律逐步减弱、甚至趋于消失的“阻尼现象”。此种情况下，只要发生暂短的环境变化（甚至闪光灯一次闪亮），似昼夜节律又可恢复。
地球上经度每隔15度，当地时间即相差1小时，此15度即为一个“时区”。喷气机能在1小时左右跨越一个时区。例如，乘这种飞机向东或向西飞行10小时，到达目的地后，两地时间相较，即提前或推迟10小时左右。于是新抵达者的似昼夜节律和当地环境昼夜周期之间失去“同步”。此时，新抵达者可能昼间困倦不振，而夜间又入睡困难。但似昼夜节律又具有“可塑性”，即在新环境昼夜周期的影响下，可以逐步改变自身的相位以求适应。在适应阶段，人体似昼夜节律的相位每天大约能向当地环境的昼夜节律相位移近1小时，因此上述发生适应困难的人，一般需经10天左右才能取得适应，即获得“再同步”。据一组资料，迅速跨越若干时区（四个时区以上）的人员中： 约30%无任何不适，约40%在数天内即取得适应，其余30%困难较大。适应过程中可能有睡眠障碍、无力、疲劳、食欲不振、便秘或腹泻、不易集中注意力，以及进行思考和判断的时间延长等。但工作能力的恢复较快。再同步以后，如飞返原地。将再次出现去同步，但向久已习惯的节律相位恢复，进程要快得多。以直肠温度的生理节律为例，只需1～2天。长途航线的飞行人员，因其生理节律和环境节律反复脱节，故甚易疲劳。但若喷气机在跨越时区的航线上往返的时间不超过一天，就不致引起上述问题。

图1 地球时区图

经度15°代表一个时区，纬度旁的数字表示日光在该纬度的移动速率

似昼夜节律的可塑性也具有一定限度。实验表明，似昼夜节律周期的可塑范围为18～28小时。不过在长时间（长至两周） 海外飞行执勤以及航天飞行的模拟实验中，曾试行将工作与休息时间（小时）安排为4:4、16:16和34:14的作息制度，并得出“可以正常耐受”的结论。当人工作的环境周期变化超过似昼夜节律的可塑范围时，可见近似以24小时为一周期的原有节律仍然未变，而是依靠“相位陡变”或“频率减倍”方式适应外界新环境节律。前一种情况，每1.5倍周期发生一次相位陡变，以适应36小时为一周期的环境节律；后一情况，对过短的外界节律周期(如4:4、3:3等)有规律地每隔一个或数个周期才呈现反应，对其保持准确的同步关系。
为了减轻高速飞行跨越时区的影响，应争取做到：
❶安排洲际航线飞行人员的飞行任务时，应全面考虑跨越时区的影响和航线各阶段的休息时间，根据出发和抵达时间、跨越的时区数目、夜航次数等确定作息时间，专有计算方法。
❷对长途飞行的旅客，应争取在旅客往常就寝的时刻到达目的地（一般在出发地的早晨起飞），抵达后稍进清淡饮食即就寝。头一两天就寝前可服用自己信赖的安眠剂。刚到达目的地后，应避免立即参加社会活动或进行重要工作。
❸对有重要任务(如会谈、比赛)的旅客，应争取做到“飞行前适应”或“飞行后适应”。“飞行前适应”指在起飞前数日开始适应，如向东飞行，则每天提前1小时就寝，早1小时起床；如需跨越几个时区，应提前几天适应，使在起飞时已适应目的地的环境节律；往西飞行则相反。“飞行后适应”指到达目的地以后，先休息1～2天，然后开始进行重要活动。应争取获得前一种适应。
❹应力求改善长途飞行的其他条件，如防止缺氧和舱内空气污染，避免飞行前疲劳、吸烟、饮酒等。
❺经验表明，团体生活有助于克服节律去同步的困难。

图2 跨时区飞行后，尿中17-羟皮质类固醇排出量的似昼夜节律变化(引自Klein及Wegmann,1980)

长途飞行、夜航甚至作息制度的改变，由于类似机理，也会引起似昼夜节律方面的适应困难，从而导致睡眠障碍和疲劳等。故对执勤的飞行人员，应注意保持作息制度稳定。对执行夜间空战任务的飞行人员，也可采取在开始战斗值班前数日即进行适应的方法。