植物實驗非常容易，放置在黑暗地下室中的植物，每天仍會以特定週期伸展枝葉 。許多植物會在白天開展葉片，吸收更多的日照能量，在夜間閉合以免浪費能量。同樣的，許多花朵只在白天開花，因為有蜜蜂和鳥類幫忙傳授花粉，但有些植物，像我外祖父母家附近的茉莉花樹，則在夜間開花，這些植物是靠風、而不是其他動物來授粉。

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下一組研究難度要大得多，科學家從昆蟲、鳥類和動物著手研究。他們研究了幼蟲變成果蠅的時間，這是有晝夜週期的，因為只發生在早晨、風少、而且濕度大的時候。他們研究鳥類的遷徙模式和其他動物的清醒模式，也研究受控環境下的實驗老鼠 ，當牠們長期處於黑暗之中，沒有任何外部的時間提示時，其覺醒和睡眠週期還是如時鐘一樣精準，為23小時45分鐘。同樣的，許多植物和真菌的生物時鐘接近，但並非完全是二十四小時。

在1950年代，研究人員想出了辦法，他們發明了一個簡單的電話，讓一名志願參與者只能和外界的某一人聯絡。參與者深入安地斯山脈的一個山洞裡，隨身只帶必要的糧食、蠟燭和足以打發幾個星期的書籍。每當他感到有睡意時，就會打電話給聯絡窗口，由對方記錄下時間，醒來時也比照辦理。研究顯示，他在洞穴中的睡眠／覺醒週期連續數週都像時鐘一樣精準，只有每天上床睡覺時間稍有推遲，這代表他的生理時鐘比二十四小時稍長。事實上，他的醒睡週期正好是24小時15分鐘，他的週期很規律，因此必然是由內部生理時鐘所控制 。

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晝夜週期不完全是二十四小時，這並不足為奇，因為世界上大多數地區，從日出到下一個日出的時間都並非正好為二十四小時。由於地球相對於垂直軸稍微傾斜，因此在繞太陽運行時，北半球或南半球一年當中會有某些時間，將面對較長的日照時間。一年當中隨著白天逐漸變長或變短，日出和日落的時間也會發生變化。在赤道，變化很小，但是，如果你住在波士頓、斯德哥爾摩、或墨爾本，每天日出時間的變化可能會多達幾分鐘。越到夏天日光時間變長時，內部生理時鐘會在更早一點的時間（正好是太陽升起時）喚醒我們。當我們飛行跨越不同的時區時，我們的睡眠／覺醒週期會慢慢適應新的時區。這一些例子只是用來說明為什麼人體有內部生理時鐘，以及自身調整機制與日出時間或白天長度變化有關。一旦確認這一點之後，科學家就能推測晝夜週期與光照有關，或可與之同步。

早在在我們一早醒來之前，內部時鐘就已經為身體甦醒做好準備了。它開始停止松果體（pineal gland）分泌睡眠褪黑激素（melatonin）。隨著血壓略微升高，我們的呼吸會變得稍快，每分鐘心跳也會加快一些。甚至在睜開眼睛之前，身體核心體溫也會升高半度。

我們的整體健康狀況取決於日常的晝夜節律。身體健康代表你可以睡得安穩，一早醒來之後感到有了充分休息、精神煥發，可以正常排便，清除夜間累積的毒素，同時感覺專注、通體舒暢，也會想吃早餐。我們睜開眼睛不久之後，腎上腺會分泌更多的壓力賀爾蒙皮質醇（stress hormone cortisol），好幫助我們快速完成晨間例行公事，胰腺也準備好釋放胰島素來消化早餐。 

經過一夜好眠和營養的早餐之後，大腦為一天前半段的學習和工作做好準備。到了下午，身體健康的你可以完成足夠的工作，滿意自己努力的成果（若你前一天晚上睡不安穩，可能會覺得自己浪費了一整天）。隨著時間過去，肌肉張力在一天結束時達到高峰。夕陽西下、傍晚來臨時，我們的體溫開始下降，幫助睡眠的褪黑激素開始上升，身體也準備入睡。

到了晚上，身體健康的你可以逐漸放鬆、感到疲倦、可以輕易進入深度睡眠狀態。睡眠不是大腦關閉的預設模式，事實上，我們在睡覺時，大腦非常忙碌，它會根據我們白天吸收的感官資訊來鞏固記憶，在不同神經元之間創造新的突觸或連接，備份這些資訊。大腦在夜間也會分泌大量激素，睡眠褪黑激素在大腦的松果體中產生，人類生長激素也是在睡覺時分泌的 。事實上，睡眠不足的人分泌的生長激素較少，對兒童來說影響很大，因為睡眠不足會造成重要的生長激素分泌量減少，阻礙發育。

到了晚上，大腦也會排毒。白天，腦細胞吸收和處理營養物質，進而產生無用、有毒的副產品，這些毒素在我們睡覺時會被清理乾淨，並透過神經新生過程產生新的腦細胞。因此，人體大腦就像辦公室一樣，當你一早進入辦公室時，不會感覺有人幫你通宵工作，不過卻發生了很多事，垃圾被清除了、維修人員可能進來升級伺服器或更換燈泡，一切工作照常進行，讓你可以開始嶄新的一天。

 

節錄自《用生理時鐘，養出好健康：生醫權威的8／7／12作息法則，助你有效減重、日日好眠、精神飽滿》