为什么一个光照周期能产生两种活动节律
视交叉上核是大脑下丘脑中的一小簇细胞，是人体的主生物钟。它并不是一个单一而均匀的计时器。它有一个对光敏感的区域，称为腹外侧部；还有一个对光不敏感的区域，称为背内侧部，这两个区域可以按各自的节奏振荡[4]。
当大鼠被饲养在22小时明暗周期中（11小时光照、11小时黑暗）时，它们的跑轮活动和一般运动会在同一时间分裂成两段明显不同的活动。一段保持与光照周期同步，也就是跟着灯亮灯灭的节奏走。另一段则脱离出来，以长于24小时的周期漂移[4]。每一段活动都对应视交叉上核两个区域之一中独立的生物钟基因振荡，因此行为上的分裂反映的是生物钟内部的分裂[4]。
在22小时周期下，这两个区域只是弱耦合，而漂移那一段的周期取决于它们耦合的强度。把这两个区域当作相互耦合的振荡器来处理的数学模型，重现了观察到的行为以及生物钟对光脉冲的反应，支持了这样一种观点：整个系统的周期和光敏感性源自这种耦合[4]。
异常周期结束后会发生什么
这种分裂是可逆的。当从22小时周期中出来的大鼠被放入持续黑暗时，它们的活动节律迅速重新同步成单一的融合节律。与从标准24小时周期中出来的大鼠相比，这种融合节律的自由运行周期更长；自由运行周期是指没有光照线索时生物钟自然采用的周期长度[4]。
同样的差异在体外也出现了。被22小时周期打乱同步的大鼠，其视交叉上核组织在培养皿中保持的周期比正常同步大鼠的组织更长，与行为结果一致[4]。这表明改变后的光照时间表给生物钟的内在计时留下了持久变化，而不只是暂时的行为怪癖。
褪黑素直接对光作出反应，而不是分裂
褪黑素是松果体主要在夜间释放的激素，在这些研究中它的表现与活动不同。夜间短暂暴露于暗红光会强烈激活视交叉上核生物钟，迅速抑制褪黑素分泌，并使随后每日活动开始的时间发生偏移[1]。这是对光的直接抑制反应，而不是与第一种节律并行的第二种节律。
较长期的光照条件也会整体改变褪黑素水平。持续黑暗15天使大鼠血清褪黑素升高最多约22%，而持续光照与正常明暗周期相比并没有使其降低[2]。作者提出，在长期持续光照下松果体通常损失的褪黑素，可能由其他器官产生的褪黑素补偿，但这只是作为解释提出，并未得到证实[2]。铁过载也会降低褪黑素，这与褪黑素在清除铁产生的自由基时被消耗相一致[2]。
这些褪黑素发现来自持续光照或持续黑暗，而不是来自22小时周期，因此它们描述的是褪黑素如何跟随整体光照条件，而不是当活动分裂成两段时它如何表现。这里没有一项研究在同一个非24小时周期下同时测量活动和褪黑素节律，所以“一个分裂、另一个不分裂”的说法是从各自独立的实验中推断出来的，而不是直接观察到的对比。
房间里的红光并非中性
对任何解读大鼠节律的人来说，有一个实际问题值得注意：长期以来在啮齿动物饲养房里使用的暗红光，因为人们以为动物看不见它，但实际上大鼠并非看不见。跨多个波长的短暂暗红光会强烈激活视交叉上核生物钟并抑制褪黑素，而且在行为任务中，大鼠能察觉长波长红光，但察觉不到近红外光[1]。
所以，开着红光的房间仍然是一种光照线索，可以改变生物钟并压低褪黑素，这意味着实验中的光照条件本身就是实验的一部分。在解读大鼠的任何节律测量时，包括在22小时周期下看到的活动分裂，这一点都值得记住。
本文引用的文献
实验室啮齿动物非成像与成像视觉系统的红光敏感性：昼夜节律紊乱与行为检测
夜间短暂暗红光会强烈激活视交叉上核生物钟，迅速抑制褪黑素，使每日活动开始时间发生偏移，并且大鼠能在长波长下察觉红光，但察觉不到近红外光。
铁对不同明暗周期模式下大鼠血清褪黑素水平的影响
持续黑暗15天使大鼠血清褪黑素升高最多约22%，持续光照与正常周期相比没有使其降低，而铁过载会降低褪黑素。
衰老中的昼夜节律睡眠障碍
松果体褪黑素和体力活动被讨论为与非24小时睡眠-觉醒周期相关的因素，并且老年大鼠的褪黑素反应低于年轻大鼠。
视交叉上核内亚区域振荡器之间的耦合决定大鼠的自由运行周期
在22小时明暗周期下，大鼠运动分裂为一段与光同步的活动和一段周期长于24小时的脱离活动，这与视交叉上核腹外侧部和背内侧部中独立的生物钟基因振荡有关。