Практически у всех живых существ от простейших до человека состояние и функции различных систем ритмично изменяются. Эти изменения часто соответствуют суточному ритму, связанному с вращением Земли, хотя существуют и другие периодические колебания, соответствующие приливно-отливному, лунному или годичному циклам.
В прошлом было распространено мнение, что суточные ритмы человека и животных – это пассивная реакция организма на периодические изменения условий окружающей среды. Однако во многих экспериментах было убедительно продемонстрировано сохранение этой ритмичности даже в отсутствии воздействия внешних факторов. Период таких свободнотекущих ритмов по длительности наиболее часто составляет промежуток времени около 24 часов, что также свидетельствует о зависимости их не от внешних влияний, а от эндогенных процессов. В литературе эти процессы получили название «биологических часов».
В науке имеется несколько дисциплин, изучающих биологические ритмы – хронобиология, хронофизиология, хрономедицина и др.
Хронобиология – это наука, изучающая основные закономерности течения биологических процессов в пространственно-временном континууме (continuum, лат. – непрерывность).
Хронофизиология – это наука, исследующая механизмы генерации биологических ритмов отдельными клетками, тканями, органами и организмом в целом.
Хрономедицина – это отрасль медицины, изучающая роль нарушений согласованности биоритмов различных функциональных систем организма в развитии патологических процессов, использовании биоритмологических данных в целях диагностики, лечения и профилактики различных заболеваний.
Биоритмология – это наука, изучающая временную упорядоченность взаимосвязанных процессов жизнедеятельности на уровнях от субклеточного до биосферы в целом.
Биоритм – это автономное, регулярное чередование во времени биологических процессов или состояний организма.
Большинство процессов протекают в своём ритме колебаний, т.е. они дискретны. Выделяют следующие характеристики биоритмов:
1) период ритма – это время, необходимое для завершения одного цикла процесса;
2) частота ритма – это число повторений данного ритма за определённый промежуток времени;
3) фаза – это момент цикла, когда регистрируется определённый показатель;
1) мезор – это среднее значение определённого показателя;
5) амплитуда – это наибольшее отклонение показателя от мезора.
Любой биологический ритм имеет две фазы:
1) акрофаза ритма – фаза, в которой колеблющаяся величина имеет максимальное значение;
2) батифаза – фаза спада колеблющейся величины.
Классификация биоритмов (по Ф.Халбергу).
Единой классификации биоритмов не существует. Однако наибольшее признание получила классификация, предложенная Ф.Халбергом. В основу этой классификации положена частота биоритмов:
1) ритмы с высокой частотой, с периодом ритма – до 30 минут (дыхательные волны, АД);
2) ритмы со средней частотой, с периодом от 30 минут до 6 суток (околосуточные ритмы, например сон и бодрствование):
- циркадианные (circa, лат. – около; dies, лат. – день), т.е. ритмы с периодом 24 часов;
- инфрадианные (infra, лат. – меньше) ритмы с периодом более суток, т.е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки;
- ультрадианные (ultra, лат. – больше) ритмы с периодом менее суток, т.е. частота больше одного раза в сутки;
3) ритмы с низкой частотой, с периодом от 6 суток и более: например:
- циркасептанные с периодом от 7 до 10 суток;
- циркадисептанные с периодом от 11 до 17 суток;
- циркавигантанные с периодом от 18 до 24 суток;
- циркатригантанные с периодом от 25 до 30 суток;
- макроритмы с периодом от месяца до года;
- циркануальные с периодом около года;
- мегаритмы с периодом свыше 10 лет.
В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание в пещере) со свободнотекущими ритмами замечено, что если засыпание совпадает с минимальной температурой тела, то сон длится 8 часов; если человек засыпает при относительно высокой температуре тела, то длительность сна составляет 14 часов. В нормальных условиях люди с нормальным 24-часовым циклом бодрствование-сон обычно засыпают с понижением и просыпаются с подъёмом температуры тела, не замечая этого.
Циркадианные изменения функций различных систем.
1. Выделение. Акрофаза экскреции воды, электролитов, продуктов азотистого обмена приходится на дневное время; в ночное время наблюдается акрофаза экскреции аммиака и H+. Клубочковая фильтрация днём выше, чем ночью. Канальцевая реабсорбция воды выше ночью, чем днём.
2. Сердечно-сосудистая система. В ночное время снижаются частота сердечного ритма, артериальное и венозное давление.
3. Система органов дыхания. В системе органов дыхания наблюдаются выраженные циркадианные изменения частоты и глубины дыхания, лёгочной вентиляции, объёмов и ёмкостей лёгких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивления воздушному потоку в бронхах утром и вечером, а растяжимости лёгких наблюдают в 9 и 13 часов.
4. Кровь. Кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезёнка и лимфатические узлы наиболее активны вечером от 17 до 20 часов. Максимальная концентрация гемоглобина в крови наблюдается с 11 до 13 часов, минимальная – в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови. Минимальная СОЭ отмечается рано утром.
5. Желудочно-кишечный тракт. Моторная и секреторная деятельность натощак и после стимулирования приёмом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное время. Имеется циркадианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительного тракта, пищеварительных и не пищеварительных функций печени.
6. Концентрация гормонов. Акрофаза для кортизола и пролактина приходится на 6 часов утра. В это время отмечается минимальная концентрация тиреотропного гормона. Акрофаза для инсулина отмечается в 11 часов утра, для ренина и соматотропного гомона – в ночные часы, тестостерона – в ночные и утренние часы.
Наличие циркадианности – это показатель здоровья, нарушение биоритмов – это предболезнь или болезнь: например, при эсенциальной артериальной гипертензии акрофаза артериального давления и другие изменения наблюдаются ночью, поэтому ночью приступы ишемической болезни сердца более часты и высок риск внезапной смерти.
1) первый период (5-1300) – увеличивается активность симпатической части автономной (вегетативной) нервной системы, работоспособность.
2) второй период (13-2100) – уменьшается активность симпатической нервной системы, постепенно снижается обмен веществ.
3) третий период (21-500) – постепенно увеличивается тонус парасимпатической части автономной нервной системы и значительно снижен обмен веществ.
Однако такое деление условно, в частности потому, что выраженность ритмологических проявлений зависит от индивидуальных, в том числе типологических, особенностей человека, выработанного стереотипа времени сна и бодрствования др. Считается, что максимальная работоспобность (и соответственно активность) делится на два временных периода: с 10 до 12 и с 16 до 18 часов. В 14 часов отмечается спад работоспособности, есть он и в вечернее время.
Следует отметить, что у достаточно большой группы людей (около 50%) повышена работоспособность в утреннее время – это «жаворонки» (их обычно больше в среде рабочих и служащих). У других людей работоспособность повышается в вечернее время – это «совы», которых много среди представителей творческих профессий. Впрочем, существует мнение, что «жаворонки» и «совы» формируются в результате многолетнего, предпочтительно утреннего или вечернего бодрствования.
Представляет интерес вопрос о том, как изменяются биологические ритмы человека в условиях добровольной изоляции от внешнего мира. Были проведены наблюдения за людьми, длительно (до полугода и более) находящимися в пещере и организующими свою активность и сон независимо от дня и ночи на поверхности Земли. У таких добровольцев в первые дни и недели оценка длительности суток обычно удлинялась. При последующей изоляции «сутки» испытуемого стабильно удлинялись, приближаясь к 24,8-часовым «лунным суткам».
Совокупность механизмов отсчёта разного уровня получила название биологических часов. Другое представление о механизмах биологических часов сформировалось на основании математического моделирования синтеза полиферментативных комплексов, участвующих в углеводном обмене. Оказалось, что некоторые замкнутые ферментативные циклы, в которых осуществляется рассеивание энергии макроэргических соединений, постоянно находятся в автоколебательном режиме. Такие циклы постоянно испытывают колебания от одной крайней точки, с избыточным накоплением продукта прямой реакции, к другой – накопления продукта обратной реакции. Существуют «большие» биологические часы, отсчитывающие длительность жизни. Они констатируют суммарные изменения в гомеостазе организма от момента рождения до смерти. «Большие» биологические часы «идут» неравномерно. Многие факторы влияют на них, ускоряя (факторы риска: этанол, никотин, гипокинезия, переедание и т.д.) или замедляя их ход (адаптация к физической нагрузке, холоду, жаре, гипоксии), укорачивая или удлиняя жизнь.
Человек, покидая место своего постоянного или длительного жительства, как бы несёт с собой на новое место ритм родных мест. Часто встречающимся видом десинхронизации биологического и социального ритмов активности является работа в вечернюю и ночную смену на предприятиях с круглосуточным режимом работы. Обычно рабочие и служащие этих предприятий работают одну неделю в утреннюю, вторую – в вечернюю и третью – в ночную смену. При переходе с одной смены на другую происходит десинхронизация биоритмов, и они не восстанавливаются к следующей рабочей неделе, так как на перестройку биоритмов человека в среднем необходимо примерно две недели. У работников с напряжённым трудом (авиадиспетчеры, водители ночного транспорта) и переменной сменностью работы нередко наблюдается временная дезадаптация – десинхроноз. У этих людей нередко отмечаются различные виды патологии, связанные со стрессом, – язвенная болезнь, гипертония, неврозы.
При однократном смещении ритма внешнего времязадателя (например, при укорочении его периода в результате перелёта на восток или его удлинения при перелёте на запад) для восстановления нормальной жизнедеятельности требуется около суток на один часовой пояс. Адаптация к смещению ритма внешнего времязадателя происходит быстрее, при перемещении на запад, другими словами ресинхронизация происходит быстрее при фазовой задержке.
Вероятно, циркадианные ритмы различных физиологических процессов управляются разными пейсмекерами. Например, в опытах на обезьянах установлено, что повреждение супрахиазмальных ядер нарушает циркадианную ритмичность приёма пищи, воды, двигательной активности, но сохраняется суточный цикл температуры тела, который находится под контролем другого пейсмекера.
В экспериментах на животных и в наблюдениях на людях отмечено, что одни физиологические функции изменяются синхронно и их ритмичность утрачивается совместно, а другие функции при этом ритмичность сохраняют (например, не одновременно рассогласовываются ритмы температуры тела, бодрствования – сна). Полагают, что в нашем организме множество связанных между собой пейсмекеров, задающих ритм функций. Не зря говорится, что гармония ритмов – необходимое условие свободной жизни организмов.
Для человека большое значение в формировании ритма активности имеют внешние, особенно социальные, сигналы в виде деятельности в различное время суток, групповая деятельность, в которой ритм задает деятельность коллектива. Это немаловажно в оценке результатов наблюдений за биоритмами одного длительно изолированного человека, тяжело переживающего вместе с другими факторами и своё одиночество.
Следует признать, что основной циркадианный ритм человека формируется под влиянием внутренних пейсмекеров и множества внешних сигналов, которые влияют на временные пейсмекеры и минуя их. Эволюционно оказался закрепленным и «лунный месяц» в ритмичности физиологических процессов (менструальный цикл), так как Луна оказывает влияние на ряд земных явлений, которые в свою очередь воздействуют на живые организмы, а последние адаптивно изменяют свои функции. К физическим синхронизаторам относятся также колебания температуры и влажности воздуха, барометрического давления, напряженности электрического и магнитного полей Земли, меняющихся и в связи с солнечной активностью, также имеющей периодичность. С солнечной активностью А.Л.Чижевский справедливо связывал «эхо солнечных бурь» – заболевания человека.
В филогенезе и онтогенезе эпифиз имеет общее происхождение с органом зрения – он развивается из тех же эмбриональных зачатков, что и глаз. У некоторых ящериц в Новой Зеландии имеется так называемый «третий глаз», расположенный на затылке (теменной глаз). Это образование – прообраз эпифиза, который в процессе эволюции перестал быть глазом.
Связь эпифиза с глазами очень важна. Каждое световое раздражение отражается на эпифизе, и он изменяет свою секрецию. На свету обмен веществ в нём замедляется, а в темноте – увеличивается. Таким образом, в темноте вырабатывается много мелатонина и через подавление гонадотропинов тормозятся гонады – затормаживается половое развитие. На свету вырабатывается мало мелатонина, нет торможения гонадотропных гормонов и гонад и ускоряется половое созревание. Это имеет большой биологический смысл, т.е. природа следит за активизацией половой функции. Когда много света, значит много тепла и корма и значит это благоприятный период для зачатия потомства – нужно активизировать половую функцию. Раньше думали, что после полового созревания эпифиз деградирует, но затем это мнение было опровержено.
В самое последнее время доказали, что активность эпифиза находится не только под влиянием света, но и под влиянием запахов. Это тайна, которую предстоит открыть Вам!
В прошлом было распространено мнение, что суточные ритмы человека и животных – это пассивная реакция организма на периодические изменения условий окружающей среды. Однако во многих экспериментах было убедительно продемонстрировано сохранение этой ритмичности даже в отсутствии воздействия внешних факторов. Период таких свободнотекущих ритмов по длительности наиболее часто составляет промежуток времени около 24 часов, что также свидетельствует о зависимости их не от внешних влияний, а от эндогенных процессов. В литературе эти процессы получили название «биологических часов».
В науке имеется несколько дисциплин, изучающих биологические ритмы – хронобиология, хронофизиология, хрономедицина и др.
Хронобиология – это наука, изучающая основные закономерности течения биологических процессов в пространственно-временном континууме (continuum, лат. – непрерывность).
Хронофизиология – это наука, исследующая механизмы генерации биологических ритмов отдельными клетками, тканями, органами и организмом в целом.
Хрономедицина – это отрасль медицины, изучающая роль нарушений согласованности биоритмов различных функциональных систем организма в развитии патологических процессов, использовании биоритмологических данных в целях диагностики, лечения и профилактики различных заболеваний.
Биоритмология – это наука, изучающая временную упорядоченность взаимосвязанных процессов жизнедеятельности на уровнях от субклеточного до биосферы в целом.
Биоритмы
Ритмичность – это неотъемлемое свойство живой материи. Миллионы лет люди живут в ритмических изменениях геофизических параметров среды, что представляет собой эволюционно закреплённой форму адаптации, которая определяет выживаемость организма в постоянно меняющихся условиях. Эволюционная закреплённость ритмов обеспечила опережающий характер изменений функций, т.е. они начинают изменяться до того как прошли изменения в среде. Это свойство обеспечивает предупреждение перестройки функций. Биоритм – это автономное, регулярное чередование во времени биологических процессов или состояний организма.
Большинство процессов протекают в своём ритме колебаний, т.е. они дискретны. Выделяют следующие характеристики биоритмов:
1) период ритма – это время, необходимое для завершения одного цикла процесса;
2) частота ритма – это число повторений данного ритма за определённый промежуток времени;
3) фаза – это момент цикла, когда регистрируется определённый показатель;
1) мезор – это среднее значение определённого показателя;
5) амплитуда – это наибольшее отклонение показателя от мезора.
Любой биологический ритм имеет две фазы:
1) акрофаза ритма – фаза, в которой колеблющаяся величина имеет максимальное значение;
2) батифаза – фаза спада колеблющейся величины.
Классификация биоритмов (по Ф.Халбергу).
Единой классификации биоритмов не существует. Однако наибольшее признание получила классификация, предложенная Ф.Халбергом. В основу этой классификации положена частота биоритмов:
1) ритмы с высокой частотой, с периодом ритма – до 30 минут (дыхательные волны, АД);
2) ритмы со средней частотой, с периодом от 30 минут до 6 суток (околосуточные ритмы, например сон и бодрствование):
- циркадианные (circa, лат. – около; dies, лат. – день), т.е. ритмы с периодом 24 часов;
- инфрадианные (infra, лат. – меньше) ритмы с периодом более суток, т.е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки;
- ультрадианные (ultra, лат. – больше) ритмы с периодом менее суток, т.е. частота больше одного раза в сутки;
3) ритмы с низкой частотой, с периодом от 6 суток и более: например:
- циркасептанные с периодом от 7 до 10 суток;
- циркадисептанные с периодом от 11 до 17 суток;
- циркавигантанные с периодом от 18 до 24 суток;
- циркатригантанные с периодом от 25 до 30 суток;
- макроритмы с периодом от месяца до года;
- циркануальные с периодом около года;
- мегаритмы с периодом свыше 10 лет.
Циркадианные ритмы у человека
Это прочные, эволюционно закреплённые ритмы. Самый главный ритм – температурный. Температура меняется в течение суток на 10С и не зависит от сна или бодрствования. Этот ритм зависит от деятельности, активности человека, он определяет длительность сна. В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание в пещере) со свободнотекущими ритмами замечено, что если засыпание совпадает с минимальной температурой тела, то сон длится 8 часов; если человек засыпает при относительно высокой температуре тела, то длительность сна составляет 14 часов. В нормальных условиях люди с нормальным 24-часовым циклом бодрствование-сон обычно засыпают с понижением и просыпаются с подъёмом температуры тела, не замечая этого.
Циркадианные изменения функций различных систем.
1. Выделение. Акрофаза экскреции воды, электролитов, продуктов азотистого обмена приходится на дневное время; в ночное время наблюдается акрофаза экскреции аммиака и H+. Клубочковая фильтрация днём выше, чем ночью. Канальцевая реабсорбция воды выше ночью, чем днём.
2. Сердечно-сосудистая система. В ночное время снижаются частота сердечного ритма, артериальное и венозное давление.
3. Система органов дыхания. В системе органов дыхания наблюдаются выраженные циркадианные изменения частоты и глубины дыхания, лёгочной вентиляции, объёмов и ёмкостей лёгких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивления воздушному потоку в бронхах утром и вечером, а растяжимости лёгких наблюдают в 9 и 13 часов.
4. Кровь. Кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезёнка и лимфатические узлы наиболее активны вечером от 17 до 20 часов. Максимальная концентрация гемоглобина в крови наблюдается с 11 до 13 часов, минимальная – в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови. Минимальная СОЭ отмечается рано утром.
5. Желудочно-кишечный тракт. Моторная и секреторная деятельность натощак и после стимулирования приёмом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное время. Имеется циркадианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительного тракта, пищеварительных и не пищеварительных функций печени.
6. Концентрация гормонов. Акрофаза для кортизола и пролактина приходится на 6 часов утра. В это время отмечается минимальная концентрация тиреотропного гормона. Акрофаза для инсулина отмечается в 11 часов утра, для ренина и соматотропного гомона – в ночные часы, тестостерона – в ночные и утренние часы.
Наличие циркадианности – это показатель здоровья, нарушение биоритмов – это предболезнь или болезнь: например, при эсенциальной артериальной гипертензии акрофаза артериального давления и другие изменения наблюдаются ночью, поэтому ночью приступы ишемической болезни сердца более часты и высок риск внезапной смерти.
Ультрадианные ритмы у человека
Этот класс ритмов достаточно распространён у человека и имеет периодичность для различных функций. В течение суток несколько раз повышается и снижается содержание гормонов крови. С периодом 90-100 минут претерпевает электрическая активность коры большого мозга. Этим колебаниям электроэнцефалограммы (ЭЭГ) соответствуют изменения ряда психических процессов, в том числе внимания, мотивации. Показана синхронность изменений ЭЭГ и периодической моторной активности пищеварительного тракта. Человек принимает пищу несколько раз в сутки, что связано с пищеварительными возможностями его желудочно-кишечного тракта. Такой приём пищи периодически активирует все висцеральные системы организма, повышает интенсивность обмена веществ и является причиной ультрадианной ритмичности ряда физиологических процессов. Приём пищи является не единственным фактором, влияющим на ультрадианный ритм человека. Инфрадианные ритмы у человека
Многие инфрадианные ритмы прослежены у животных в виде сезонных изменений функций (зимняя спячка, сезонные изменения эндокринных, в том числе половых функций и т.д.). Примером этого ритма у человека является менструальный цикл женщин, составляющий 28-30 дней. Времена года (сезоны) оказывают выраженное влияние и хорошо проявляются в ритмичности многих функций у животных и человека. Полагают, что зимняя депрессия человека обусловлена уменьшением длительности светового дня. Сезонная ритмичность психических процессов имеет значительные индивидуальные особенности, различное эмоциональное восприятие времён года разными людьми. Биоритмология человека
Биоритмологически сутки условно делят на три периода: 1) первый период (5-1300) – увеличивается активность симпатической части автономной (вегетативной) нервной системы, работоспособность.
2) второй период (13-2100) – уменьшается активность симпатической нервной системы, постепенно снижается обмен веществ.
3) третий период (21-500) – постепенно увеличивается тонус парасимпатической части автономной нервной системы и значительно снижен обмен веществ.
Однако такое деление условно, в частности потому, что выраженность ритмологических проявлений зависит от индивидуальных, в том числе типологических, особенностей человека, выработанного стереотипа времени сна и бодрствования др. Считается, что максимальная работоспобность (и соответственно активность) делится на два временных периода: с 10 до 12 и с 16 до 18 часов. В 14 часов отмечается спад работоспособности, есть он и в вечернее время.
Следует отметить, что у достаточно большой группы людей (около 50%) повышена работоспособность в утреннее время – это «жаворонки» (их обычно больше в среде рабочих и служащих). У других людей работоспособность повышается в вечернее время – это «совы», которых много среди представителей творческих профессий. Впрочем, существует мнение, что «жаворонки» и «совы» формируются в результате многолетнего, предпочтительно утреннего или вечернего бодрствования.
Представляет интерес вопрос о том, как изменяются биологические ритмы человека в условиях добровольной изоляции от внешнего мира. Были проведены наблюдения за людьми, длительно (до полугода и более) находящимися в пещере и организующими свою активность и сон независимо от дня и ночи на поверхности Земли. У таких добровольцев в первые дни и недели оценка длительности суток обычно удлинялась. При последующей изоляции «сутки» испытуемого стабильно удлинялись, приближаясь к 24,8-часовым «лунным суткам».
Биологические часы
У каждого живого организма имеются чисто внутренние ритмы, обусловленные колебательными процессами в каждой клетке, ткани, физиологической системе. Если принять во внимание наличие циклических незатухающих процессов в живых и неживых системах, то можно предположить, что в живой клетке имеется несколько относительно стабильных по скорости процессов, лежащих в основе механизма водителя ритма данной клетки. На уровне клетки отсчёт времени ведут процессы транспорта ионов через мембраны. Популярна биоритмологическая гипотеза, согласно которой исходным измерителем времени является скорость взаимодействия молекул ДНК и РНК в клетке. Механизмы отсчёта времени имеют все клетки, но некоторые из них обладают повышенной реактивностью к различным параметрам внутренней и окружающей среды, и в данной физиологической системе становятся водителем ритма, отсчитывая каждый период функционального цикла. Совокупность механизмов отсчёта разного уровня получила название биологических часов. Другое представление о механизмах биологических часов сформировалось на основании математического моделирования синтеза полиферментативных комплексов, участвующих в углеводном обмене. Оказалось, что некоторые замкнутые ферментативные циклы, в которых осуществляется рассеивание энергии макроэргических соединений, постоянно находятся в автоколебательном режиме. Такие циклы постоянно испытывают колебания от одной крайней точки, с избыточным накоплением продукта прямой реакции, к другой – накопления продукта обратной реакции. Существуют «большие» биологические часы, отсчитывающие длительность жизни. Они констатируют суммарные изменения в гомеостазе организма от момента рождения до смерти. «Большие» биологические часы «идут» неравномерно. Многие факторы влияют на них, ускоряя (факторы риска: этанол, никотин, гипокинезия, переедание и т.д.) или замедляя их ход (адаптация к физической нагрузке, холоду, жаре, гипоксии), укорачивая или удлиняя жизнь.
Трансмедианные перемещения
В естественных условиях ритм физиологической активности человека синхронизирован с его социальной активностью, обычно высокой днём и низкой ночью. При перемещениях человека через временные пояса (особенно быстро на самолёте сразу через несколько временных поясов) наблюдается десинхронизация функций. Это проявляется в усталости, раздражительности, расстройстве сна, умственной и физической угнетённости; иногда наблюдаются расстройства пищеварения, изменения артериального давления. Эти ощущения и функциональные нарушения возникают в результате десинхронизации циркадианных закреплённых ритмов, физиологических процессов с изменённым временем световых суток (астрономических) и социальной активностью в новом месте пребывания человека. Человек, покидая место своего постоянного или длительного жительства, как бы несёт с собой на новое место ритм родных мест. Часто встречающимся видом десинхронизации биологического и социального ритмов активности является работа в вечернюю и ночную смену на предприятиях с круглосуточным режимом работы. Обычно рабочие и служащие этих предприятий работают одну неделю в утреннюю, вторую – в вечернюю и третью – в ночную смену. При переходе с одной смены на другую происходит десинхронизация биоритмов, и они не восстанавливаются к следующей рабочей неделе, так как на перестройку биоритмов человека в среднем необходимо примерно две недели. У работников с напряжённым трудом (авиадиспетчеры, водители ночного транспорта) и переменной сменностью работы нередко наблюдается временная дезадаптация – десинхроноз. У этих людей нередко отмечаются различные виды патологии, связанные со стрессом, – язвенная болезнь, гипертония, неврозы.
При однократном смещении ритма внешнего времязадателя (например, при укорочении его периода в результате перелёта на восток или его удлинения при перелёте на запад) для восстановления нормальной жизнедеятельности требуется около суток на один часовой пояс. Адаптация к смещению ритма внешнего времязадателя происходит быстрее, при перемещении на запад, другими словами ресинхронизация происходит быстрее при фазовой задержке.
Пейсмекеры биологических ритмов человека
В экспериментах на крысах было установлено, что нарушение циркадианных ритмов происходит при повреждении супрахиазмальных ядер гипоталамуса. У млекопитающих, а возможно, и у человека эти ядра ответственны за циркадианную ритмичность физиологических процессов. В опытах на крысах было показано, что отдельные нейроны этих ядер спонтанно генерируют электрические разряды в циркадианном ритме сна и бодрствования. Клинические наблюдения свидетельствуют, что у человека при поражениях этих ядер опухолью происходят глубокие нарушения ритма сна и бодрствования. Вероятно, циркадианные ритмы различных физиологических процессов управляются разными пейсмекерами. Например, в опытах на обезьянах установлено, что повреждение супрахиазмальных ядер нарушает циркадианную ритмичность приёма пищи, воды, двигательной активности, но сохраняется суточный цикл температуры тела, который находится под контролем другого пейсмекера.
В экспериментах на животных и в наблюдениях на людях отмечено, что одни физиологические функции изменяются синхронно и их ритмичность утрачивается совместно, а другие функции при этом ритмичность сохраняют (например, не одновременно рассогласовываются ритмы температуры тела, бодрствования – сна). Полагают, что в нашем организме множество связанных между собой пейсмекеров, задающих ритм функций. Не зря говорится, что гармония ритмов – необходимое условие свободной жизни организмов.
Для человека большое значение в формировании ритма активности имеют внешние, особенно социальные, сигналы в виде деятельности в различное время суток, групповая деятельность, в которой ритм задает деятельность коллектива. Это немаловажно в оценке результатов наблюдений за биоритмами одного длительно изолированного человека, тяжело переживающего вместе с другими факторами и своё одиночество.
Следует признать, что основной циркадианный ритм человека формируется под влиянием внутренних пейсмекеров и множества внешних сигналов, которые влияют на временные пейсмекеры и минуя их. Эволюционно оказался закрепленным и «лунный месяц» в ритмичности физиологических процессов (менструальный цикл), так как Луна оказывает влияние на ряд земных явлений, которые в свою очередь воздействуют на живые организмы, а последние адаптивно изменяют свои функции. К физическим синхронизаторам относятся также колебания температуры и влажности воздуха, барометрического давления, напряженности электрического и магнитного полей Земли, меняющихся и в связи с солнечной активностью, также имеющей периодичность. С солнечной активностью А.Л.Чижевский справедливо связывал «эхо солнечных бурь» – заболевания человека.
Эпифиз
Эпифиз известен человечеству около 2000 лет. Это небольшая железа массой менее 0,5 г имеет форму сосновой шишки. Поэтому А.Везалий назвал её шишковидным телом. Значение эпифиза до сих пор до конца не изучено. Сейчас точно известно, что это – центр согласования внутренних и внешних ритмозадающих пейсмекеров (в первую очередь циркадианных ритмов), а также регулятор полового созревания. Из эпифиза выделен гормон – мелатонин. Также в нём содержатся серотонин, гистамин, калиевый фактор (регулирует обмен К+). В филогенезе и онтогенезе эпифиз имеет общее происхождение с органом зрения – он развивается из тех же эмбриональных зачатков, что и глаз. У некоторых ящериц в Новой Зеландии имеется так называемый «третий глаз», расположенный на затылке (теменной глаз). Это образование – прообраз эпифиза, который в процессе эволюции перестал быть глазом.
Связь эпифиза с глазами очень важна. Каждое световое раздражение отражается на эпифизе, и он изменяет свою секрецию. На свету обмен веществ в нём замедляется, а в темноте – увеличивается. Таким образом, в темноте вырабатывается много мелатонина и через подавление гонадотропинов тормозятся гонады – затормаживается половое развитие. На свету вырабатывается мало мелатонина, нет торможения гонадотропных гормонов и гонад и ускоряется половое созревание. Это имеет большой биологический смысл, т.е. природа следит за активизацией половой функции. Когда много света, значит много тепла и корма и значит это благоприятный период для зачатия потомства – нужно активизировать половую функцию. Раньше думали, что после полового созревания эпифиз деградирует, но затем это мнение было опровержено.
В самое последнее время доказали, что активность эпифиза находится не только под влиянием света, но и под влиянием запахов. Это тайна, которую предстоит открыть Вам!
Last modified: Friday, 3 January 2020, 10:34 AM