home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1990 / 1990 Time Magazine Compact Almanac, The (1991)(Time).iso / time / 060589 / 06058900.003 < prev    next >
Text File  |  1990-09-17  |  7KB  |  115 lines
  1. HEALTH, Page 66The Times of Your LifeAn underground study shows how internal clocks can go awry
  2.  
  3.  
  4.     Stefania Follini could be forgiven for losing track of time.
  5. On Jan. 13 the 27-year-old Italian interior designer descended into
  6. a cave near Carlsbad, N. Mex., where she was to live for more than
  7. four months as part of an experiment aimed at examining how the
  8. stresses of long-term isolation could affect space travel. Pioneer
  9. Frontier Explorations, an Italian research foundation, had selected
  10. Follini, one of 20 volunteers for the assignment, because she was
  11. judged to have inner strength and stamina. For 131 days she dwelled
  12. alone in a 20-ft. by 12-ft. Plexiglas module sealed 30 ft. under
  13. the surface, without sunlight or any other way of measuring time.
  14. Last week she emerged aboveground on schedule. But by her
  15. calculations it was only mid-March.
  16.  
  17.     During Follini's subterranean stay, her sense of time had
  18. elongated. Her "day" extended to 25 hours, then to 48 hours. She
  19. tended to sleep for 22 to 24 hours, then burst into activity for
  20. up to 30 hours. She ate less frequently and lost 17 lbs. Her
  21. menstrual period stopped. In short, her internal biological clocks
  22. had gone out of whack.
  23.  
  24.     The New Mexico experiment called attention to an emerging field
  25. in science called chronobiology, the study of the body's innate,
  26. rhythmic patterns. Today researchers realize that many human
  27. characteristics, from basic physiological functions such as blood
  28. pressure and body temperature to mental sharpness and moods, follow
  29. such patterns. Some cycles are as brief as seconds; the heart's
  30. permeability to certain chemical ions appears to shift back and
  31. forth in less than a minute. Others are measured in months; some
  32. people regularly fall into deep depressions in winter and cheer up
  33. in summer. 
  34.  
  35.     The best-known rhythms are circadian, from the Latin, meaning
  36. "about a day." The sleep-wake cycle is the most obvious, but the
  37. body's production of hormones also fluctuates significantly over
  38. 24 hours. Says Charles Ehret, president of General Chronobionics,
  39. a research and consulting company in Hinsdale, Ill.: "Chemically,
  40. you are a very different person at noon than you are at night."
  41.  
  42.     Controlling the daily cycles is a cluster of 10,000 nerve cells
  43. -- altogether about the size of the head of a pin -- that are
  44. located in the hypothalamus, a segment of the brain. Some
  45. biological timepieces appear to take their cue from temperature or
  46. barometric pressure, but many are synchronized with the cycle of
  47. light and darkness caused by the rising and setting of the sun.
  48. Experiments conducted in caves, like the one in New Mexico, and
  49. others in special laboratories purposely remove all such cues. In
  50. Follini's module the temperature was a constant 69 degrees F, and
  51. the only illumination was artificial. The aim of such experiments
  52. is to get the body to "free-run" and see what sort of patterns it
  53. establishes on its own. 
  54.  
  55.     The conditions of Follini's underground life were extreme, but
  56. people's biological clocks can also be disrupted by the demands of
  57. everyday life. Jetting across time zones, working twelve-hour days
  58. or irregular shifts and even sleeping late can disturb biological
  59. rhythms and impair efficiency and judgment. Government officials
  60. and business leaders are routinely advised to recover from jet lag
  61. before starting negotiations.
  62.  
  63.     Investigators analyzing the blowup of the Challenger shuttle
  64. and the disasters at Three Mile Island and Chernobyl have found
  65. that in each case, critical errors were made by people struggling
  66. with unusual work schedules and lack of sleep. The two nuclear
  67. plant accidents happened in the wee hours of the morning.
  68. Similarly, most truck wrecks related to fatigue occur between 2
  69. a.m. and 4 a.m. "Shift workers classically have to perform when
  70. their brains are trying to put them to sleep," observes Dr. Charles
  71. Czeisler of Boston's Brigham and Women's Hospital. "They are
  72. fighting the internal clock." Many workers run on automatic pilot
  73. at that time; they execute routine tasks but are unable to process
  74. new information, like flashing red lights that signal danger. 
  75.  
  76.     More sensible work schedules could reduce such hazards. In a
  77. recent eleven-month experiment in Philadelphia, police were put on
  78. a revised rotation that meshed better with their innate clocks. The
  79. number of days worked consecutively was cut, and the officers were
  80. not moved from one shift to another as frequently. Police on the
  81. new schedule had 40% fewer patrol-car accidents than before, and
  82. their use of sleeping pills and alcohol dropped by half.
  83.  
  84.     Chronobiology also has implications for medical treatment.
  85. Diagnostic tests can be misinterpreted if doctors are not aware of
  86. biological rhythms. For instance, patients may react more strongly
  87. to allergy tests that are given in the evening than to the same
  88. tests done in the morning. Last week Dr. William Hrushesky of
  89. Albany Medical College reported that women who undergo mastectomies
  90. during their menstrual period appear to have a higher risk of dying
  91. from breast cancer within five years than women who are operated
  92. on in the middle of their monthly cycle. Hrushesky speculates that
  93. hormones produced during menstruation somehow have a negative
  94. effect on the body's immune system. 
  95.  
  96.     In the most promising medical application, doctors are
  97. beginning to time medication to match biological cycles. Some
  98. experts believe the effectiveness of cancer treatments can be
  99. boosted -- and the harmful complications of the often toxic drugs
  100. lessened -- by taking advantage of daily rhythms in the immune
  101. system and cell division. Painful bouts of rheumatoid arthritis
  102. occur most frequently in the morning, when natural
  103. anti-inflammatory agents are least active; aspirin affords the best
  104. relief when taken the night before. On the other hand, the time to
  105. take medication for osteoid arthritis is midday; joints become
  106. inflamed with movement, and pain occurs later in the day.
  107.  
  108.     Scientists are also exploring ways of resetting the body's
  109. clocks. Among the possible methods: using exercise, changing diet,
  110. or varying the amount of light or sleep. Even chemical intervention
  111. is being considered. Says neurobiologist Fred Turek of Northwestern
  112. University: "One of our goals is to find safe drugs that can speed
  113. up your clock or slow it down." Such techniques offer the
  114. possibility that one day, humans will be not just captives but
  115. masters of biological time.