概日リズム

概日リズム（/ sərˈkeɪdiən / ）、または概日周期とは、約24時間ごとに繰り返される自然な振動です。概日リズムは、生物内部で発生し（つまり内因性）、環境に反応する（環境によって同調される）あらゆるプロセスを指すことがあります。概日リズムは概日時計によって制御され、その主な機能は、生物学的プロセスを周期的に調整して、個体の適応度を最大化するために適切な時間に発生するようにすることです。概日リズムは、動物、植物、菌類、シアノバクテリアで広く観察されており、これらの生命界のそれぞれで独立して進化してきたという証拠があります。^{[ 1 ] [ 2 ]}

概日リズムという用語は、ラテン語のcirca（「周囲」を意味する）とdies （「日」を意味する）に由来します。24 時間周期のプロセスは、より一般的には日周リズムと呼ばれます。日周リズムは、環境要因ではなく内因性であることが確認されない限り、概日リズムとは呼ばれるべきではありません。^{[ 3 ]}

概日リズムは内因性であるが、光、温度、酸化還元サイクルなどのツァイトゲーバー（ドイツ語のZeitgeber（ドイツ語: [ ˈtsaɪtˌɡeːbɐ ]、文字通り「時間を与えるもの」 ）に由来）と呼ばれる外部の手がかりによって局所的な環境に調整される。臨床現場では、ヒトの異常な概日リズムは概日リズム睡眠障害として知られている。^{[ 4 ]}

概日リズムに関する最も古い記録は、紀元前4世紀のテオフラストスによるものとされており、おそらくアレクサンドロス大王に仕えた船長アンドロステネスの報告に基づいている。テオフラストスは著書『植物に関する考察』の中で、「バラのように葉がたくさんある木があり、夜になると閉じ、日の出とともに開き、正午までには完全に開きます。夕方になると再び徐々に閉じ、夜は閉じたままで、原住民は、この木が眠っていると言います」と述べている。^{[ 5 ]}この木は、ずっと後になって、植物学者H.ブレッツルがアレクサンドリア遠征の植物学的発見に関する著書の中で、タマリンドの木であると特定した。^{[ 6 ]}

人間の概日リズムや日周リズムの観察については、13世紀頃の中国の医学書、例えば『正午と真夜中の手引書』や『日周期、月の日付、季節に応じた経穴の選択を助ける記憶術』などに記載されている。^{[ 7 ]}

1729年、フランスの科学者ジャン＝ジャック・ドルトゥス・ド・マイランは、内因性時計と日々の刺激に対する反応を区別することを目的とした最初の実験を行った。彼は、オジギソウの葉の動きの24時間周期パターンは、植物を常に暗闇に置いた場合でも持続することに注目した。^{[ 8 ] [ 9 ]}

1896年、パトリックとギルバートは、長期間の睡眠不足の間、眠気が約24時間周期で増減することを観察した。 ^{[ 10 ]} 1918年、JSシマンスキーは、動物は光や温度変化などの外部刺激がない場合でも24時間周期の活動パターンを維持できることを示した。^{[ 11 ]}

20世紀初頭、ミツバチの摂食時間のリズムに概日リズムが認められた。オーギュスト・フォレル、インゲボルグ・ベリング、オスカー・ヴァールは、このリズムが内因性時計によるものかどうかを判断するために数多くの実験を行った。^{[ 12 ]}概日リズムの存在は、 1935年にドイツの動物学者ハンス・カルムスとエルヴィン・ビュニングによってショウジョウバエで独立に発見された。^{[ 13 ] [ 14 ]}

1954年、コリン・ピッテンドリッグが報告した重要な実験により、ショウジョウバエの一種であるDrosophila pseudoobscuraの羽化（蛹から成虫への変化過程）は概日行動であることが実証された。彼は、温度が羽化リズムに重要な役割を果たしている一方で、温度が低下しても羽化の周期は遅れるものの停止するわけではないことを実証した。^{[ 15 ] [ 14 ]}

概日リズムという用語は、 1959年にフランツ・ハルバーグによって造語された。^{[ 16 ]}ハルバーグの元の定義によれば、次のようになる。

「概日」という用語は、 circa（約）とdies （日）に由来し、特定の生理周期が正確に24時間ではないにしても、24時間に近いことを示唆するのに役立つ可能性があります。ここで、「概日」は、個々の周期または平均周期が24時間から数分または数時間異なるかどうかにかかわらず、すべての「24時間」リズムに適用できます。^{[ 17 ] [ 18 ]}

1977年、国際時間生物学会の国際命名委員会は、以下の定義を正式に採用した。

概日リズム：24±4時間で1サイクルの頻度を持つ生物学的変動またはリズムに関連する。circa （約、およそ）とdies（日または24時間）。注：この用語は、約24時間の周期長を持つリズムを表し、それが局所的な環境の時間スケールと周波数同期しているか（許容範囲内）、または同期がずれているか、あるいは自由走行しているかに関わらず、周期は24時間とはわずかに、しかし一貫して異なっている。^{[ 19 ]}

ロン・コノプカとシーモア・ベンザーは1971年にショウジョウバエで最初の時計遺伝子変異を特定し、その遺伝子を「period」（per）遺伝子と名付けました。これは行動リズムの最初の発見された遺伝的決定因子です。[20] per遺伝子は1984年^に2つの研究チームによって単離されました。コノプカ、ジェフリー・ホール、マイケル・ロシュバッシュ、および彼らのチームは、per遺伝子座が概日リズムの中心であり、perの喪失が概日活動を停止することを示しました。^{[ 21 ] [ 22 ]} 同時に、マイケル・W・ヤングのチームはperの同様の効果を報告し、この遺伝子はX染色体上の7.1キロベース（kb）の区間をカバーし、4.5kbのポリ（A）+ RNAをコードしていることを明らかにしました。^{[ 23 ] [ 24 ]}彼らはショウジョウバエの概日リズム系における重要な遺伝子とニューロンを発見し、その功績によりホール、ロスバッシュ、ヤングは2017年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。^{[ 25 ]}

ジョセフ・タカハシは1994年にマウスを用いて哺乳類の概日時計の最初の変異（clockΔ19）を発見した。 ^{[ 26 ] [ 27 ]}しかし、最近の研究では、clockの欠失は行動表現型にはつながらないことが示されており（動物は依然として正常な概日リズムを持っている）、リズム生成におけるその重要性に疑問が呈されている。^{[ 28 ] [ 29 ]}

ヒトの体内時計の最初の変異は、クリス・ジョーンズによってユタ州の大家族で発見され、イン・フイ・フーとルイス・プタセックによって遺伝学的に特徴づけられました。影響を受けた人は、4時間も早く寝るなど、極端な「朝型人間」です。この家族性睡眠相前進症候群は、ヒトPER2タンパク質のS662→Gという単一のアミノ酸変化によって引き起こされます。 ^{[ 30 ] [ 31 ]}

概日リズムと呼ばれるためには、生物リズムは次の3つの一般的な基準を満たさなければならない。^{[ 32 ]}

1. このリズムには、約24時間続く内因性の自由周期があります。このリズムは、一定の条件下、すなわち一定の暗闇の中でも、約24時間の周期で持続します。一定の条件下におけるリズムの周期は自由周期と呼ばれ、ギリシャ文字τ（タウ）で表されます。この基準の根拠は、概日リズムを日々の外部刺激に対する単純な反応と区別するためです。外部からの周期的な入力がない条件下でテストされ、持続することが確認されない限り、リズムは内因性であるとは言えません。昼行性動物（日中に活動する動物）では、一般的にτは24時間よりわずかに長く、夜行性動物（夜間に活動する動物）では、一般的にτは24時間より短くなります。
2. 体内時計のリズムは同調可能です。リズムは、光や熱などの外部刺激にさらされることでリセットできます。このプロセスは同調と呼ばれます。リズムを同調させるために使用される外部刺激は、ツァイトゲーバー、つまり「時間を与えるもの」と呼ばれます。タイムゾーンを越えて旅行することは、人間の体内時計が現地時間に適応する能力を示しています。通常、体内時計が現地時間と同期するまでは、時差ぼけを経験します。
3. これらのリズムは温度補償を示します。つまり、生理的温度範囲にわたって概日周期性を維持します。多くの生物は幅広い温度範囲で生活しており、熱エネルギーの違いは細胞内のすべての分子プロセスの速度に影響を与えます。時間を把握するために、生物の概日時計は、変化する速度にもかかわらず、おおよそ24時間の周期性を維持しなければなりません。この特性は温度補償として知られています。Q10温度係数は_、この補償効果の尺度です。温度が上昇してもQ10係数がほぼ1のままであれば、_そのリズムは温度補償されているとみなされます。

概日リズムは、生物が正確かつ規則的な環境変化を予測し、準備することを可能にする。そのため、概日リズムを持つ生物は、そのような利用可能性を予測できない生物に比べて、環境資源（光や食物など）をより有効に利用できる。したがって、概日リズムは進化の観点から生物に選択的優位性をもたらすと示唆されている。しかし、リズム性は、環境との協調と同様に、内部代謝プロセスの調節と協調においても重要であるように思われる。^{[ 33 ]}これは、一定の実験室条件下で数百世代にわたってショウジョウバエの概日リズムが維持（遺伝性）されること^{[ 34 ]} 、野生で常に暗闇にいる生物で概日リズムが維持されること、およびウズラで生理学的ではなく行動的概日リズムが実験的に除去されることから示唆されている。^{[ 35 ] [ 36 ]}

概日リズムの進化を促した要因は謎めいた問題であった。これまでの仮説では、光感受性タンパク質と概日リズムは、複製中のDNAを日中の高レベルの有害な紫外線から保護する目的で、初期の細胞で同時に発生した可能性があると強調されていた。その結果、複製は暗闇で行われるようになった。しかし、これに関する証拠は不足している。実際、概日リズムを持つ最も単純な生物であるシアノバクテリアは、これとは正反対のことをする。つまり、日中に分裂する頻度が高い。^{[ 37 ]}最近の研究では、約23億年前の大酸化イベント以降、生命の3つのドメインすべてにおいて、酸化還元タンパク質と概日振動子の共進化の重要性が強調されている。^{[ 1 ] [ 4 ]}現在の見解では、環境酸素レベルの概日変化と日光の存在下での活性酸素種（ROS）の生成が、日々の有害な酸化還元反応を予防し、それによって打ち消すための概日リズムの進化の必要性を引き起こした可能性が高い。

最も単純な既知の概日時計は、原核生物シアノバクテリアに代表される細菌の概日リズムである。最近の研究では、 Synechococcus elongatusの概日時計は、その中心振動体の3 つのタンパク質 ( KaiA、KaiB、KaiC ) ^{[ 38 ]}だけで試験管内で再構成できることが実証されている。この時計は、 ATPを加えると、数日間にわたって 22 時間のリズムを維持することが示されている。これまでの原核生物の概日時計の説明は、DNA 転写/翻訳フィードバック機構に依存していた。

ショウジョウバエの「period 」遺伝子のヒト相同遺伝子の欠陥が睡眠障害FASPS（家族性睡眠相前進症候群）の原因として特定され、分子概日時計が進化を通じて保存されていることが強調された。現在では、生物時計のさらに多くの遺伝的構成要素が知られている。それらの相互作用により、遺伝子産物の相互に連動したフィードバックループが生じ、その結果、体内の細胞が特定の時刻として解釈する周期的な変動が生じる。^{[ 39 ]}

分子概日時計は単一の細胞内で機能することが現在では知られています。つまり、細胞自律的です。^{[ 40 ]}これは、 Gene Block が単離した軟体動物の基底網膜ニューロン (BRN)で示しました。 ^{[ 41 ]}同時に、異なる細胞が互いに通信し、同期した電気信号の出力をもたらす可能性があります。これらは脳の内分泌腺と相互作用し、周期的なホルモンの放出をもたらします。これらのホルモンの受容体は体の遠く離れた場所に存在し、さまざまな臓器の末梢時計を同期させる可能性があります。このように、目によって伝達される時刻の情報は脳の時計に伝わり、それを介して体の他の部分の時計が同期される可能性があります。このようにして、たとえば睡眠/覚醒、体温、喉の渇き、食欲のタイミングは、生物時計によって協調的に制御されます。^{[ 42 ] [ 43 ]}

概日リズムは、人間を含む動物の睡眠や摂食パターンに見られます。また、体温、脳波活動、ホルモン産生、細胞再生、その他の生物学的活動にも明確なパターンがあります。さらに、昼夜の長さに対する生物の生理的反応である光周期性は、植物と動物の両方にとって重要であり、概日システムは日長の測定と解釈に役割を果たしています。季節的な気象条件、食料の入手可能性、捕食者の活動の適時な予測は、多くの種の生存にとって重要です。唯一のパラメータではありませんが、光周期（日長）の変化は、生理機能と行動の季節的なタイミング、特に渡り、冬眠、繁殖のタイミングを予測する上で最も有力な環境要因です。^{[ 44 ]}

光は視交叉上核（SCN）を介して概日リズムを同調させる主要な因子ですが、他の環境シグナルも生物時計に影響を与えます。摂食は、肝臓、筋肉、脂肪組織にある末梢時計の調節に重要な役割を果たします。時間制限摂食は、光シグナルを変化させることでこれらの時計を調整することができます。さらに、身体活動は概日位相に影響を与え、特にメラトニン産生と体温を調節します。温度自体も重要な同調因子であり、細胞の概日リズムを変化させることができます。最後に、ストレスとグルココルチコイドの放出は時計遺伝子の発現に影響を与え、生物学的サイクルを乱す可能性があります。これらの因子を統合することは、単純な光調節を超えた概日リズムを理解するために不可欠です。^{[ 57 ]}

植物の概日リズムは、植物に季節を伝え、受粉媒介者を引き付ける可能性が最も高くなる開花時期を知らせます。リズムを示す行動には、葉の動き（夜間運動）、成長、発芽、気孔/ガス交換、酵素活性、光合成活性、香りの放出などがあります。^{[ 58 ]}概日リズムは、植物が周囲の環境の光周期に同調することで発生します。これらのリズムは内因的に生成され、自己維持され、さまざまな周囲温度で比較的一定です。重要な特徴には、相互作用する2つの転写-翻訳フィードバックループ、すなわちタンパク質間相互作用を促進するPASドメインを含むタンパク質、およびさまざまな光条件に合わせて時計を微調整するいくつかの光受容体が含まれます。環境の変化を予測することで、植物の生理状態を適切に変化させることができ、適応上の利点をもたらします。^{[ 59 ]}植物の概日リズムをよりよく理解することは、農業において、農家が作物の収穫時期をずらして作物の供給期間を延ばしたり、天候による大規模な損失を防ぐのに役立つなど、応用されています。

光は植物が体内時計を環境に同調させるための信号であり、さまざまな光受容体によって感知されます。赤色光と青色光は、いくつかのフィトクロムとクリプトクロムによって吸収されます。フィトクロムA（phyA）は光に不安定で、光が少ないときに発芽と脱黄化を可能にします。^{[ 60 ]}フィトクロムB～Eは、光の下で生育する実生の主要なフィトクロムであるphyBとともに、より安定しています。クリプトクロム（cry）遺伝子も概日時計の光感受性成分であり、光受容体として、また時計の内因性ペースメーカー機構の一部として関与していると考えられています。クリプトクロム1～2（青色～UVAに関与）は、さまざまな光条件を通じて時計の周期長を維持するのに役立ちます。^{[ 58 ] [ 59 ]}

中央発振器は自己持続的なリズムを生成し、1 日の異なる時間帯に活性化する 2 つの相互作用するフィードバック ループによって駆動されます。朝のループは、アラビドプシスの概日リズムを調節する密接に関連するMYB 転写因子をコードする概日時計関連 1 (CCA1) と後期伸長胚軸(LHY) と、擬似応答調節因子PRR7 と PRR9 から構成されます。夕方のループは、開花時期遺伝子の調節に関与する GI (Gigantea) と ELF4 から構成されます。^{[ 61 ] [ 62 ]} CCA1 と LHY が過剰発現すると (一定の光または暗条件下)、植物はリズムを失い、mRNA シグナルが減少して負のフィードバックループに寄与します。CCA1 と LHY の遺伝子発現は振動し、早朝にピークに達しますが、TOC1 遺伝子発現は振動し、夕方にピークに達します。以前は、これら 3 つの遺伝子は、過剰発現した CCA1 と LHY が TOC1 を抑制し、過剰発現した TOC1 が CCA1 と LHY の正の調節因子となる負のフィードバック ループをモデル化していると仮説が立てられていたが、^{[ 59 ]} 2012 年に Andrew Millar らが、TOC1 は実際には朝のループでは CCA1、LHY、PRR7 と 9 の抑制因子として機能するだけでなく、夕方のループでは GI と ELF4 の抑制因子としても機能することを示した。この発見とTOC1 遺伝子の機能と相互作用のさらなる計算モデル化は、哺乳類の時計を特徴づける正/負の要素フィードバック ループではなく、植物の概日時計を三重の負の要素抑制因子モデルとして再定義することを示唆している。^{[ 63 ]}

2018年に研究者らは、シロイヌナズナにおいて、PRR5およびTOC1 hnRNAの新生転写産物の発現が、処理されたmRNA転写産物の周期的な振動パターンと同じであることを発見した。LNKsはPRR5およびTOC1の5'領域に結合し、RNAP IIおよび他の転写因子と相互作用する。さらに、RVE8-LNKsの相互作用により、許容的なヒストンメチル化パターン（H3K4me3）が修飾され、ヒストン修飾自体が時計遺伝子発現の振動と並行する。^{[ 64 ]}

植物の概日リズムを外部環境の明暗サイクルに合わせると、植物に良い影響を与える可能性があることが以前に判明している。^{[ 65 ]}研究者らは、3 種類のシロイヌナズナで実験を行い、この結論に至った。これらの品種のうち 1 つは、通常の 24 時間概日サイクルを持っていた。^{[ 65 ]}他の 2 つの品種は突然変異しており、1 つは 27 時間を超える概日サイクルを持ち、もう 1 つは通常より短い 20 時間概日サイクルを持っていた。^{[ 65 ]}

24時間概日周期を持つシロイヌナズナは、3つの異なる環境で栽培された。[ 65 ^{]これらの}環境のうちの1つは20時間の明暗サイクル（10時間の明期と10時間の暗期）、もう1つは24時間の明暗サイクル（12時間の明期と12時間の暗期）、最後の環境は28時間の明暗サイクル（14時間の明期と14時間の暗期）であった。^{[ 65 ]} 2つの突然変異植物は、20時間の明暗サイクルを持つ環境と28時間の明暗サイクルを持つ環境の両方で栽培された。^{[ 65 ]} 24時間概日リズムサイクルを持つシロイヌナズナの品種は、24時間の明暗サイクルを持つ環境で最もよく生育することがわかった。 ^{[ 65 ]}全体として、シロイヌナズナのすべての品種は、光と暗のサイクルが概日リズムに一致する環境でクロロフィルのレベルが高く、成長が促進されることがわかった。 ^{[ 65 ]}

研究者らは、その理由として、シロイヌナズナの概日リズムを環境に合わせることで、植物が夜明けと夕暮れに備えやすくなり、それによってプロセスをより良く同期させることができる可能性があると示唆した。^{[ 65 ]}この研究では、クロロフィルを制御するのに役立つ遺伝子が夜明けの数時間後にピークに達することもわかった。^{[ 65 ]}これは、代謝夜明けとして知られる提案された現象と一致しているように見える。^{[ 66 ]}

代謝の夜明け仮説によれば、光合成によって生成される糖は、概日リズムや特定の光合成および代謝経路の調節に役立つ可能性がある。^{[ 66 ] [ 67 ]}太陽が昇ると、より多くの光が利用可能になり、通常はより多くの光合成が行われるようになる。^{[ 66 ]}光合成によって生成される糖はPRR7を抑制する。^{[ 68 ]}このPRR7の抑制は、CCA1の発現増加につながる。^{[ 68 ]}一方、光合成糖レベルの低下は、PRR7の発現を増加させ、CCA1の発現を減少させる。^{[ 66 ]}このCCA1とPRR7の間のフィードバックループが、代謝の夜明けを引き起こすと考えられている。^{[ 66 ] [ 69 ]}

概日リズムと光知覚の分子メカニズムは、ショウジョウバエで最もよく理解されている。時計遺伝子はショウジョウバエから発見され、時計ニューロンと協調して機能する。2つの独特なリズムがあり、1つは蛹から孵化する過程（羽化と呼ばれる）中、もう1つは交尾中である。 ^{[ 70 ]}時計ニューロンは中枢脳の異なるクラスターに位置している。最もよく理解されている時計ニューロンは、視葉の大型および小型外側腹側ニューロン（l-LNvとs-LNv）である。これらのニューロンは、異なる時計ニューロン間の概日神経調節物質として機能する神経ペプチドである色素分散因子（PDF）を産生する。^{[ 71 ]}

ショウジョウバエの概日リズムは、転写-翻訳フィードバックループによって制御されています。コアクロック機構は、PER/TIMループとCLK/CYCループという2つの相互依存的なフィードバックループから構成されています。^{[ 72 ]} CLK/CYCループは日中に発生し、per遺伝子とtim遺伝子の転写を開始します。しかし、日中はdoubletime（dbt）遺伝子も活性化されるため、これらのタンパク質のレベルは夕暮れまで低いままです。DBTタンパク質は、モノマーPERタンパク質のリン酸化とターンオーバーを引き起こします。 ^{[ 73 ] [ 74 ]} TIMも日没までshaggyによってリン酸化されます。日没後、DBTは消失し、PER分子はTIMに安定的に結合します。PER/TIM二量体は夜間に核内に入り、CLK/CYC二量体と結合します。結合したPERは、CLKとCYCの転写活性を完全に停止させます。^{[ 75 ]}

早朝、光がcry遺伝子を活性化し、そのタンパク質CRYがTIMの分解を引き起こします。これによりPER/TIM二量体が解離し、遊離したPERが不安定になります。PERは徐々にリン酸化され、最終的に分解されます。PERとTIMがなくなると、clk遺伝子とcyc遺伝子が活性化されます。こうして時計がリセットされ、次の概日周期が始まります。^{[ 76 ]}

哺乳類の主要な概日時計は、視床下部に位置する一対の異なる細胞群である視交叉上核（または複数の核）（SCN）にあります。SCNが破壊されると、規則的な睡眠・覚醒リズムが完全に失われます。SCNは、眼を通して光に関する情報を受け取ります。眼の網膜には、通常の視覚に使用される「古典的な」光受容体（「桿体」と「錐体」）が含まれています。しかし、網膜には、直接光に反応し、SCNに直接投射する特殊な神経節細胞も含まれており、そこでこの主要な概日時計の同調（同期）を助けます。SCN時計に関与するタンパク質は、ショウジョウバエに見られるものと相同です。^{[ 80 ]}

これらの細胞には光色素メラノプシンが含まれており、その信号は網膜視床下部路と呼ばれる経路を通って視交叉上核（SCN）に伝わります。SCNの細胞を取り除いて培養すると、外部からの刺激がなくても独自のリズムを維持します。^{[ 81 ]}

SCNは網膜から昼夜の長さに関する情報を受け取り、それを解釈して、松ぼっくりのような形をした視床上部にある小さな構造である松果体に伝達します。これに応じて、松果体はメラトニンというホルモンを分泌します。^{[ 82 ]}メラトニンの分泌は夜間にピークを迎え、日中は減少し、その存在は夜の長さに関する情報を提供します。

いくつかの研究では、松果体メラトニンが視交叉上核のリズムにフィードバックして活動の概日パターンやその他のプロセスを調節することが示されている。しかし、このフィードバックの性質とシステムレベルでの重要性は不明である。^{[ 83 ]}

人間の概日リズムは、地球の24時間よりもわずかに短い周期と長い周期に同調させることができる。ハーバード大学の研究者らは、少なくとも人間は23.5時間周期と24.65時間周期に同調できることを示した。^{[ 84 ]}

人間

概日リズムに関する初期の研究では、日光や時刻などの外部刺激から隔離された場合、ほとんどの人が 25 時間に近い日を好むことが示唆されました。しかし、この研究は参加者を人工光から遮断しなかったため、欠陥がありました。被験者は時間手がかり (時計など) や日光から遮断されていましたが、研究者は屋内の電灯の位相遅延効果を認識していませんでした。^{[ 85 ]}被験者は、起きているときはライトを点灯し、眠りたいときは消灯することが許可されていました。夕方の電灯は概日位相を遅延させました。^{[ 86 ]} 1999 年にハーバード大学が行ったより厳密な研究では、人間の自然なリズムは 24 時間 11 分に近いと推定され、太陽の 1 日により近いことがわかりました。^{[ 87 ]}この研究と一致して、2010 年のより最近の研究では、性差も特定され、女性の概日周期は男性 (24.19 時間) よりわずかに短い (24.09 時間) ことがわかりました。^{[ 88 ]}この研究では、女性は男性よりも早く起床する傾向があり、男性よりも朝の活動を好む傾向があるが、これらの違いの根底にある生物学的メカニズムは不明である。^{[ 88 ]}

光は位相応答曲線（PRC）に従って体内時計をリセットします。タイミングによっては、光は概日リズムを早めたり遅らせたりすることができます。PRCと必要な照度は種によって異なり、夜行性の齧歯類ではヒトよりも低い光量で体内時計をリセットできます。^{[ 104 ]}サーカディアンルクス天井照明などの概日リズムをサポートするように設計された照明システムは、メラノピック等価昼光照度（M-EDI）などの指標に基づいて照明レベルを動的に調整し、体内時計をより良くサポートすることを目指しています。^{[ 105 ]}

人間を対象としたさまざまな研究では、 1938 年にNathaniel Kleitmanが行った研究(28 時間) や1990 年代にDerk-Jan DijkとCharles Czeislerが行った研究(20 時間) のように、24 時間とは大きく異なる強制的な睡眠/覚醒サイクルが用いられてきました。正常な (典型的な)概日時計を持つ人は、このような異常な昼夜リズムに同調できないため、^{[ 106 ]}これは強制脱同期プロトコルと呼ばれています。このようなプロトコルでは、睡眠と覚醒のエピソードが身体の内因性概日周期から切り離されるため、研究者は概日位相 (つまり、概日周期の相対的なタイミング) が睡眠潜時やその他の生理的、行動的、認知的機能を含む睡眠と覚醒の側面に及ぼす影響を評価できます。^{[ 107 ] [ 108 ] [ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]}

また、研究によると、Cyclosa turbinataは、その運動活動と巣作り活動によって、約19時間という極めて短い周期の概日時計を持つという点で独特である。C . turbinataを、明暗が均等に分かれた周期が19時間、24時間、または29時間のチャンバーに入れた場合、いずれのクモも自身の概日時計の寿命が短くなる兆候を示さなかった。これらの結果は、C. turbinataは他の動物種のように極端な同調ずれによるコストを負わないことを示唆している。

2017年、ジェフリー・C・ホール、マイケル・W・ヤング、マイケル・ロスバッシュは、「概日リズムを制御する分子メカニズムの発見」によりノーベル生理学・医学賞を受賞しました。 ^{[ 161 ] [ 162 ]}

概日リズムは、科学的知識が公共の領域に伝達された例として取り上げられた。^{[ 163 ]}