home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1993 / TIME Almanac 1993.iso / time / 060589 / 06058900.003 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-09-23  |  6.5 KB  |  125 lines
  1.                                                                                 HEALTH, Page 66The Times of Your Life
  2.  
  3.  
  4. An underground study shows how internal clocks can go awry
  5.  
  6.  
  7.     Stefania Follini could be forgiven for losing track of
  8. time. On Jan. 13 the 27-year-old Italian interior designer
  9. descended into a cave near Carlsbad, N. Mex., where she was to
  10. live for more than four months as part of an experiment aimed
  11. at examining how the stresses of long-term isolation could
  12. affect space travel. Pioneer Frontier Explorations, an Italian
  13. research foundation, had selected Follini, one of 20 volunteers
  14. for the assignment, because she was judged to have inner
  15. strength and stamina. For 131 days she dwelled alone in a 20-ft.
  16. by 12-ft. Plexiglas module sealed 30 ft. under the surface,
  17. without sunlight or any other way of measuring time. Last week
  18. she emerged aboveground on schedule. But by her calculations it
  19. was only mid-March.
  20.  
  21.     During Follini's subterranean stay, her sense of time had
  22. elongated. Her "day" extended to 25 hours, then to 48 hours.
  23. She tended to sleep for 22 to 24 hours, then burst into activity
  24. for up to 30 hours. She ate less frequently and lost 17 lbs.
  25. Her menstrual period stopped. In short, her internal biological
  26. clocks had gone out of whack.
  27.  
  28.     The New Mexico experiment called attention to an emerging
  29. field in science called chronobiology, the study of the body's
  30. innate, rhythmic patterns. Today researchers realize that many
  31. human characteristics, from basic physiological functions such
  32. as blood pressure and body temperature to mental sharpness and
  33. moods, follow such patterns. Some cycles are as brief as
  34. seconds; the heart's permeability to certain chemical ions
  35. appears to shift back and forth in less than a minute. Others
  36. are measured in months; some people regularly fall into deep
  37. depressions in winter and cheer up in summer.
  38.  
  39.     The best-known rhythms are circadian, from the Latin,
  40. meaning "about a day." The sleep-wake cycle is the most obvious,
  41. but the body's production of hormones also fluctuates
  42. significantly over 24 hours. Says Charles Ehret, president of
  43. General Chronobionics, a research and consulting company in
  44. Hinsdale, Ill.: "Chemically, you are a very different person at
  45. noon than you are at night."
  46.  
  47.     Controlling the daily cycles is a cluster of 10,000 nerve
  48. cells -- altogether about the size of the head of a pin -- that
  49. are located in the hypothalamus, a segment of the brain. Some
  50. biological timepieces appear to take their cue from temperature
  51. or barometric pressure, but many are synchronized with the cycle
  52. of light and darkness caused by the rising and setting of the
  53. sun. Experiments conducted in caves, like the one in New Mexico,
  54. and others in special laboratories purposely remove all such
  55. cues. In Follini's module the temperature was a constant 69
  56. degrees F, and the only illumination was artificial. The aim of
  57. such experiments is to get the body to "free-run" and see what
  58. sort of patterns it establishes on its own.
  59.  
  60.     The conditions of Follini's underground life were extreme,
  61. but people's biological clocks can also be disrupted by the
  62. demands of everyday life. Jetting across time zones, working
  63. twelve-hour days or irregular shifts and even sleeping late can
  64. disturb biological rhythms and impair efficiency and judgment.
  65. Government officials and business leaders are routinely advised
  66. to recover from jet lag before starting negotiations.
  67.  
  68.     Investigators analyzing the blowup of the Challenger
  69. shuttle and the disasters at Three Mile Island and Chernobyl
  70. have found that in each case, critical errors were made by
  71. people struggling with unusual work schedules and lack of sleep.
  72. The two nuclear plant accidents happened in the wee hours of the
  73. morning. Similarly, most truck wrecks related to fatigue occur
  74. between 2 a.m. and 4 a.m. "Shift workers classically have to
  75. perform when their brains are trying to put them to sleep,"
  76. observes Dr. Charles Czeisler of Boston's Brigham and Women's
  77. Hospital. "They are fighting the internal clock." Many workers
  78. run on automatic pilot at that time; they execute routine tasks
  79. but are unable to process new information, like flashing red
  80. lights that signal danger.
  81.  
  82.     More sensible work schedules could reduce such hazards. In
  83. a recent eleven-month experiment in Philadelphia, police were
  84. put on a revised rotation that meshed better with their innate
  85. clocks. The number of days worked consecutively was cut, and the
  86. officers were not moved from one shift to another as frequently.
  87. Police on the new schedule had 40% fewer patrol-car accidents
  88. than before, and their use of sleeping pills and alcohol dropped
  89. by half.
  90.  
  91.     Chronobiology also has implications for medical treatment.
  92. Diagnostic tests can be misinterpreted if doctors are not aware
  93. of biological rhythms. For instance, patients may react more
  94. strongly to allergy tests that are given in the evening than to
  95. the same tests done in the morning. Last week Dr. William
  96. Hrushesky of Albany Medical College reported that women who
  97. undergo mastectomies during their menstrual period appear to
  98. have a higher risk of dying from breast cancer within five years
  99. than women who are operated on in the middle of their monthly
  100. cycle. Hrushesky speculates that hormones produced during
  101. menstruation somehow have a negative effect on the body's immune
  102. system.
  103.  
  104.     In the most promising medical application, doctors are
  105. beginning to time medication to match biological cycles. Some
  106. experts believe the effectiveness of cancer treatments can be
  107. boosted -- and the harmful complications of the often toxic
  108. drugs lessened -- by taking advantage of daily rhythms in the
  109. immune system and cell division. Painful bouts of rheumatoid
  110. arthritis occur most frequently in the morning, when natural
  111. anti-inflammatory agents are least active; aspirin affords the
  112. best relief when taken the night before. On the other hand, the
  113. time to take medication for osteoid arthritis is midday; joints
  114. become inflamed with movement, and pain occurs later in the day.
  115.  
  116.     Scientists are also exploring ways of resetting the body's
  117. clocks. Among the possible methods: using exercise, changing
  118. diet, or varying the amount of light or sleep. Even chemical
  119. intervention is being considered. Says neurobiologist Fred Turek
  120. of Northwestern University: "One of our goals is to find safe
  121. drugs that can speed up your clock or slow it down." Such
  122. techniques offer the possibility that one day, humans will be
  123. not just captives but masters of biological time.
  124.  
  125.