Биологические ритмы Все живое на нашей планете несет отпечаток ритмического рисунка событий, характерного для нашей Земли. В сложной системе биоритмов, от коротких – на молекулярном уровне – с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек. Биологический ритм представляет собой один из важнейших инструментов исследования фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации. Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. [ Выделим следующие важные достижения хронобиологии: 1. Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы – от одноклеточных до биосферы. Это свидетельствует о том, что биоритмика – одно из наиболее общих свойств живых систем. 2. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах. 3. Установлено, что биологические ритмы, с одной стороны, имеют эндогенную природу и генетическую регуляцию, с другой, их осуществление тесно связано с модифицирующим фактором внешней среды, так называемых датчиков времени. Эта связь в основе единства организма со средой во многом определяет экологические закономерности. 4. Сформулированы положения о временной организации живых систем, в том числе – человека – одним из основных принципов биологической организации. Развитие этих положений очень важно для анализа патологических состояний живых систем. 5. Обнаружены биологические ритмы чувствительности организмов к действию факторов химической (среди них лекарственные средства) и физической природы. Это стало основой для развития хронофармакологии, т.е. способов применения лекарств с учетом зависимости их действия от фаз биологических ритмов функционирования организма и от состояния его временной организации, изменяющейся при развитии болезни. 6. Закономерности биологических ритмов учитывают при профилактике, диагностике и лечении заболеваний. Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы. Ритм – это универсальное свойство живых систем. Процессы роста и развития организма имеют ритмический характер. Ритмическим изменениям могут быть подвержены различные показатели структур биологических объектов: ориентация молекул, третичная молекулярная структура, тип кристаллизации, форма роста, концентрация ионов и т. д. Установлена зависимость суточной периодики, присущей растениям, от фазы их развития. В коре молодых побегов яблони был выявлен суточный ритм содержания биологически активного вещества флоридзина, характеристики которого менялись соответственно фазам цветения, интенсивного роста побегов и т. д. Одно из наиболее интересных проявлений биологического измерения времени – суточная периодичность открывания и закрывания цветков и растений. Каждое растение "засыпает" и "просыпается" в строго определенное время суток. Рано утром (в 4 часа) раскрывают свои цветки цикорий и шиповник, в 5 часов – мак, в 6 часов – одуванчик, полевая гвоздика, в 7 часов – колокольчик, огородный картофель, в 8 часов бархатцы и вьюнки, в 9-10 часов – ноготки, мать-и-мачеха. Существуют и цветы, раскрывающие свои венчики ночью. В 20 часов раскрываются цветки душистого табака, а в 21 час – горицвета и ночной фиалки. Так же в строго определенное время и закрываются цветки: в полдень – осот полевой, в 13-14 часов – картофель, в 14-15 часов -одуванчик, в 15-16 часов – мак, в 16-17 часов -ноготки, в 17-18 часов мать-и-мачеха, в 18-19 часов – лютик, в 19-20 часов – шиповник. Раскрытие и закрытие цветков зависит и от многих условий, например, от географического положения местности или времени восхода и заката солнца. Существуют ритмические изменения чувствительности организма к повреждающим факторам внешней среды. В опытах на животных было установлено, что чувствительность к химическим и лучевым поражениям колеблется в течение суток очень заметно: при одной и той же дозе смертность мышей в зависимости от времени суток варьировала от 0 до 10 % Важнейшим внешним фактором, влияющим на ритмы организма, является фотопериодичность. У высших животных предполагается существование двух способов фотопериодической регуляции биологических ритмов: через органы зрения и далее через ритм двигательной активности организма и путем экстрасенсорного восприятия света. Существует несколько концепций эндогенного регулирования биологических ритмов: генетическая регуляция, регуляция с участием клеточных мембран. Большинство ученых склоняются к мнению о полигенном контроле над ритмами. Известно, что в регуляции биологических ритмов принимают участие не только ядро, но и цитоплазма клетки. Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Циркадианный ритм является видоизменением суточного ритма с периодом 24 часа, протекает в константных условиях и принадлежит к свободно текущим ритмам. Это ритмы с не навязанным внешними условиями периодом. Они врожденные, эндогенные, т.е. обусловлены свойствами самого организма. Период циркадианных ритмов длится у растений 23-28 часов, у животных 23-25 часов. Поскольку организмы обычно находятся в среде с циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются этими изменениями и становятся суточными. Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации – от клеточного давления до межличностных отношений. В многочисленных опытах на животных установлено наличие циркадианных ритмов двигательной активности, температуры тела и кожи, частоты пульса и дыхания, кровяного давления и диуреза. Суточным колебаниям оказались подвержены содержания различных веществ в тканях и органах, например, глюкозы, натрия и калия в крови, плазмы и сыворотки в крови, гормонов роста и др. По существу, в околосуточном ритме колеблются все показатели эндокринные и гематологические, показатели нервной, мышечной, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем. В этом ритме содержание и активность десятков веществ в различных тканях и органах тела, в крови, моче, поте, слюне, интенсивность обменных процессов, энергетическое и пластическое обеспечение клеток, тканей и органов. Этому же циркадианному ритму подчинены чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды и переносимость функциональных нагрузок. Всего к настоящему времени у человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику. Биоритмы организма – суточные, месячные, годовые – практически остались неизменными с первобытных времен и не могут угнаться за ритмами современной жизни. У каждого человека в течение суток четко прослеживаются пики и спады важнейших жизненных систем. Важнейшие биоритмы могут быть зафиксированы в хронограммах. Основными показателями в них служат температура тела, пульс, частота дыхания в покое и другие показатели, которые можно определить только при помощи специалистов. Знание нормальной индивидуальной хронограммы позволяет выявить опасности заболевания, организовать свою деятельность в соответствии с возможностями организма, избежать срывов в его работе. Самую напряженную работу надо делать в те часы, когда главнейшие системы организма функционируют с максимальной интенсивностью. Если человек "голубь", то пик работоспособности приходится на три часа дня. Если "жаворонок" – то время наибольшей активности организма падает на полдень. "Совам" рекомендуется самую напряженную работу выполнять в 5-6 часов вечера. О влиянии 11-летнего цикла солнечной активности на биосферу Земли сказано много. Но не все знают о тесной зависимости, существующей между фазой солнечного цикла и антропометрическими данными молодежи. Киевские исследователи провели статистический анализ показателей массы тела и роста юношей, приходивших на призывные участки. Оказывается, что акселерация весьма подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами, синхронными с периодом "переполюсовки " магнитного поля Солнца (а это удвоенный 11-летний цикл, т.е. 22 года). Кстати, в деятельности Солнца выявлены и более длительные периоды, охватывающие несколько столетий. Важное практическое значение имеет также исследование других многодневных (околомесячных, годовых и пр.) ритмов, датчиком времени для которых являются такие периодические изменения в природе, как смена сезонов, лунные циклы и др. В последние годы широкую популярность приобрела теория "трех ритмов", в основе которой лежит теория о полной независимости этих многодневных ритмов как от внешних факторов, так и от возрастных изменений самого организма. Пусковым механизмом этих исключительных ритмов является только момент рождения (по другим вариантам – момент зачатия) человека. Родился человек, и возникли ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его физической, эмоциональной и интеллектуальной активности. Графическим изображением этих ритмов является синусоида. Однодневные периоды, в которые происходит переключение фаз ("нулевые" точки на графике) и которые якобы отличаются снижением соответствующего уровня активности, получили название критических дней. Если одну и ту же "нулевую" точку пересекают одновременно две или три синусоиды, то такие "двойные " или "тройные " критические дни особенно опасны. Многократные исследования, проведенные с целью проверки этой гипотезы, не подтвердили, однако, существование этих сверхуникальных биоритмов. Сверхуникальных потому, что у животных аналогичных ритмов не выявлено; никакие известные биоритмы не укладываются в идеальную синусоиду; периоды биоритмов не постоянны и зависят как от внешних условий, так и от возрастных изменений; в природе не обнаружено явлений, которые являлись бы синхронизаторами для всех людей и в то же время были "персонально " зависимы от дня рождения каждого человека. Специальные исследования колебаний функционального состояния людей показали, что они никак не связаны с датой рождения. Подобные исследования спортсменов, проведенные в нашей стране, в США и других странах, не подтвердили связи уровня работоспособности и спортивных результатов с ритмами, предлагаемыми в гипотезе. Показано отсутствие всякой связи различных несчастных случаев на производстве, аварий и других дорожно-транспортных происшествий с критическими днями людей – виновников этих событий. Проверены также методы статистической обработки данных, свидетельствовавших якобы о наличии трех ритмов, и установлена ошибочность этих методов. Таким образом, гипотеза "трех биоритмов " не находит подтверждения. Однако ее появление и разработка имеют положительное значение, так как привлекли внимание к актуальной проблеме – исследованию многодневных биоритмов, отражающих влияние на живые организмы космических факторов (Солнца, Луны, других планет) и играющих важную роль в жизни и деятельности человека.
www.ronl.ru
Биоритмологический подход к феномену времени как к биологическому параметру и изучение закономерностей временной организации живых систем открывают новые возможности для регуляции и управления процессами, протекающими в организме. Одна из центральных проблем современной биоритмологпи — проблема синхронизации и десинхронизации биоритмов. Десинхронизация биологических ритмов, наблюдаемая при адаптивных и патологических процессах, позволила установить, что исследование биоритмов является важным методическим приемом в решении вопросов физиологии труда, выявлении патологического процесса, адаптации человека к измененным геофизическим и социальным синхронизаторам, подбора космонавтов. Б и о л о г и ч е с к и е р и т м ы — колебания смены и интенсивности процессов и физиологических реакций. В их основе лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних Факторов. Факторы, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение "с и н х р о н и з а т о р ы", или "д а т ч и к и в р е м е - н и". К в н е ш н и м ф а к т о р а м относятся: изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений, приливы и отливы, сезонные и солнечно-лунные влияния; социальные влияния, характерные для человека. К в н у т р е н н и м ф а к т о р а м относятся нейрогуморальные процессы, протекающие в определенном, наследственно закрепленном темпе и ритме. Ритмы, независимые от внешних синхронизаторов, называются э н д о г е н - н ы м и. Ритмы, формирующиеся под влиянием внешних синхронизаторов, т.е. факторов внешней среды, идентифицированы как э к з о г е н н ы е. Для большинства биоритмов характерна эндогенность генерирования, малая изменчивость установившейся длительности циклов на протяжении онтогенеза. Ритмы формируют внешние синхронизаторы. Ярким примером формирования эндогенных ритмов под влиянием синхронизаторов внешней среды является влияние на новорожденного ребенка с его эндогенными ритмами таких синхронизаторов, как свет, звук, пища и др., а по мере развития ребенка усиливается роль социальных факторов. Сравнительно быстро у ребенка формируется суточный 24-часовой ритм физиологических процессов. Известный хронопедиатр Т.Хельбрюгге установил, что первые признаки суточной периодики выделения с мочой натрия и калия отмечается на 4-20 неделе, а креатинина и хлоридов на 16-22 месяце после рождения. На 2-3 неделе происходит начало синхронизации с ритмом дня и ночи на протяжении суток таких показателей, как температура тела, а частота пульса — на 4-20 неделе жизни ребенка. В первые 2 недели жизни экскреция с мочой котизола и кортикостерона имеет незначительные суточные колебания (максимальная экскреция в 16-20 часов, минимальная — поздним вечером и ночью), что характерно для детей старшего возраста и взрослых. "Таким образом, становление суточного ритма экскреции кортикостероидов происходит уже на 2-3 неделе жизни ребенка. Биологические ритмы - изменения, периодичность которых сохраняется при изоляции от внешних источников отсчета времени в течение двух циклов (периодов)или более. При такой изоляции биоритмы могут переходить на собственную частоту, ранее индуцированную извне, могут изменять фазу собственного ритма по фазе при навязывании внешнего ритма. Биоритмы являются особенностью биологической временной структуры, частным случаем более широкой зависимости жизненных процессов от времени. Биоритмы можно определить как статистически достоверные изменения различных показателей физиологических процессов волнообразной формы. Периодическим колебаниям в организме человека подвергается большинство физиологических процессов. В регуляции суточной периодики функций принимает участие гипоталамус. Влияние фотопеииодизма на ритмичность в работе эндокринной системы в целом и каждой железы в отдельности опосредуется не только через гипоталамус, в частности через СХЯ, но и через эпифиз. Гипоталамус посредством рилизинг-гормонов регулирует тропные функции аденогипофиза, продукция которых подвержена суточным ритмам. В соответствии с циркадными ритмами центрального гипоталамо-гипофизарного звена изменяется и секреторная активность периферических эндокринных желез. Основными параметрами биоритмов являются такие показатели: 1. период — время между двумя одноименными точками в волнообразно изменяющемся процессе; 2. акрофаза — точка времени в периоде, когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра; 3. мезор — уровень среднего значения показателей изучаемого процесса; 4. амплитуда — величина отклонения исследуемого показателя в обе стороны от средней. Фаза колебания характеризует состояние колебательного процесса в момент времени; измеряется в долях периода, а в случае синусоидальных колебаний — в угловых и дуговых единицах. К л а с с и ф и к а ц и я р и т м о в базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев. Ю.Ашофф (1984 г.) подразделяет ритмы: 1. по их собственным характеристикам, таким как период; 2. по их биологической системе, например популяция; 3. по роду процесса, порождающего ритм; 4. по функции, которую выполняет ритм. Диапазон периодов биоритмов широкий: от миллисекунд до нескольких лет. Их можно наблюдать, в отдельных клетках, в целых организмах или популяциях. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость. Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость. Существуют также четыре циркаритма, периоды которых в естественных условиях не меняются, т.е. они синхронизированы с такими циклами внешней среды, как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает "свободно", со своим собственным, естественным периодом. Классификация биологических ритмов по Х а л б е р г у наиболее распространена — классификация по частотам колебаний, т.е. по величине. обратной длине периодов ритмов: зона ритмов область ритмов длина периодов Высокочастотная Ультрадианная менее 0,5 ч 0,5 - 20 ч Среднечастотная Циркадная Инфрадианная 20 - 28 ч 28 ч - 3 сут Низкочастотная Циркасептанная Циркадисептанная Циркавигинтанная Циркатригинтанная Цирканнуальная 7 + 3 сут 14 + 3 сут 20 + 3 сут 30 + 7 сут 1 год + 2 мес
Классификация биоритмов Н.И. М о и с е е в о й и В.Н. С ы с у е в а (1961) выделяет пять основних классов: 1. Ритмы высокой частоты: от доли секунды до 30 мин (ритмы протекают на молекулярном уровне, проявляются на ЭЭГ, ЭКГ, регистрируются при дыхании, перистальтике кишечника и др.). 2. Ритмы средней частоты (от 30 мин до 28 ч, включая ультрадианные и циркадные продолжительностью до 20 ч и 20 - 23 ч соответственно). 3. Мезоритмы (инфрадианные и циркасептанные около 7 сут продолжительностью 28 ч и 6 дней соответственно). 4. Макроритмы с периодом от 20 дней до 1 года. 5. Метаритмы с периодом 10 лет и более. Многие авторы выделяют также ритмы по уровню организации биосистем: клеточные, органные, организменные, популяционные. По ф о р м е условно выделяют следующие виды физиологических колебаний: импульсные, синусоидальные, релаксационные, смешанные. Ритмы с периодом в несколько лет и десятилетий связывают с изменениями на Луне, Солнце, в Галактике и др. Известно более 100 биоритмов с периодом от долей секунд до сотен лет. Биологические ритмы, совпадающие по кратности с геофизические ритмами, называются а д а п т и в н ы м и (экологическими). К ним относят суточные, приливные, лунные и сезонные ритмы. В биологии адаптивные ритмы рассматриваются с позиций общей адаптации организмов к среде обитания, а в физиологии — с точки зрения выявления внутренних механизмов такой адаптации и изучения динамики функционального состояния организмов на протяжении длительного периода времени. В течения многих миллионов лет эволюции "шлифовалась" временная организация биосистем. Постоянно адаптируясь к меняющимся условиям и воздействиям факторов окружающей среды, вместе с живой материей, синхронно с её усложняющимся развитием, совершеннее и разнообразнее становились биоритмы. Уместно предположить, что эволюция животного мира "шла" через совершенствование биоритмов, выполнявших ведущую роль факторов адаптации к изменяющимся условиям внешней среды. Суточная периодичность времени, смена дня и ночи, индуцировали и закрепили суточные ритмы многочисленных процессов в организме, а смена времени года сформировала сезонные ритмы. Основное диалектическое противоречие биоритмов состоит в том, что будучи универсальной формой адаптации, через непрерывные колебательные процессы они обеспечивают развитие защитно-адаптационных реакций организма,символизируя саму жизнь. Ритм — яркая иллюстрация диалектического характера движения. Н.Я.Пери (1925) отмечал, что "...всякий периодический или волнообразный процесс есть в сущности прогрессивный процесс, в каждом периодическом процессе нечто достигается... Каждый последующий период или следующая волна не есть полное повторение предыдущих, а наслаивается на эти предыдущие как их следующая и новая ступени". В сфере живой материи реальные ритмы никогда не имеют строгого однообразия. Периоды между аналогичными состояниями равны лишь приблизительно, они колеблются около величины, в среднем довольно постоянной. Эта величина — длительность периода — важнейшая характеристика ритма. Кривая ритма любой живой системы представляет собой условное изображение непрерывного движения, и каждая точка на этой кривой есть условное изображение тех состояний, через которые она проходит, никогда не задерживаясь. Каждая точка на кривой ритма, т.е. фактически мгновенное состояние, через которое проходит некоторая функция, называется "ф а з о й". В биоритмологии особое значение придается так называемым а к р о ф а з а м, т.е. тем моментам, когда регистрируемый процесс достигает крайних значений : максимума и минимума. Понятие "Фаза" часто используется как обозначение точки отсчета при анализе временной последовательности событий. В качестве таких точек отсчета принимают начало сна или момент пробуждения, начало работы и др. При смещении этих точек во времени говорят о сдвиге фазы. Так, сдвиги фазы характерны при переходе в другой временной (новый часовой) пояс или для сменного режима работы. Очень важной характеристикой является а м п л и т у д а ритмического процесса. К числу категорий биоритмов относят и зону "блуждания" фазы, точнее акрофазы. Если в течение, например, ряда суточных циклов отмечать на шкале времени положение акрофазы (максимума или минимума) ритма какой-либо функции,то это положение варьирует в некотором диапазоне, который и называется з о н о й б л у- ж д а н и я ф а з ы (акрофазы). Р и т м — это универсальная особенность самодвижения материи, результат борьбы противоположностей, которые являются источником самодвижения, характеризующегося непрерывной сменой доминирования каждой из двух противоборствующих сторон. Так достигается качественная устойчивость материальных объектов. Таким образом, ритм внутренне присущ движению. Ф и з и о л о г и ч е с к и е р и т м ы — циклические колебания в различных системах организма. Они составляют основу жизни. Одни ритмы поддерживаются в течение всей жизни, и даже кратковременное их прерывание приводит к смерти. Другие появляются в определенные периоды жизни индивидуума, причем часть из них находится под контролем сознания, а часть протекает независимо от него. Ритмические процессы взаимодействуют друг с другом и с внешней средой. Изменение ритмов, выходящих за пределы нормы, либо появление их там, где они раньше не обнаруживались, связано с болезнью. Физиологические ритмы являются одной из основных форм проявления жизнедеятельности, наблюдаются у всех живых организмов и на всех уровнях организации живой материи — от субклеточных структур до целостного организма. Они, как правило, не являются строго периодическими колебаниями: в определенных пределах меняется их период, амплитуда, форма, уровень. Примером их могут служить записи некоторых физиологических ритмов у человека: электрокардиограмма, сфигмограмма сонной артерии, сейсмокардиограмма, пневмограмма, электроэнцефалограмма, суточная периодика частоты дыхания, суточная периодика экскреции калия с мочой. Наиболее близки к периодическим колебаниям физиологические ритмы, которые возникают при усвоении организмом ритмичных внешних сигналов (напр., световых мельканий), различные адаптивные ритмы. Физиологические ритмы характеризуются широким спектром частот; их период варьирует от десятитысячных долей секунды до нескольких лет. Часто один и тот же показатель одновременно участвует в нескольких видах колебательных изменений (напр., пульсовые, дыхательные и суточные изменения артериального давления, волны различной частоты на ЭЭГ). Характерные для одной системы ритмы могут передаваться другой (напр., изменения частоты сердечных сокращений в ритме дыхания). Физиологические ритмы могут быть замаскированы апериодическими колебаниями исследуемого показателя (шумами) и другими ритмическими колебаниями, форма их часто бывает сложной. Поэтому разработаны специальные методы анализа, позволяющие выявлять и изучать скрытую периодичность физиологических процессов (гармонический анализ, автокорреляционный анализ, скользящее суммирование и др.). Большинство физиологических ритмов связано с чередованием различных функциональных состояний соответствующих систем (напр., сокращение и расслабление мускулатуры, сон и бодрствование). Поэтому в различные фазы колебательного процесса отмечается разная реакция на внешние воздействия: разное направление смещения фазы суточного цикла при действии датчика времени в различные его моменты, отсутствие реакции на раздражение в рефракторный период и т.п. Адаптивные физиологические ритмы выработались в процессе эволюции как форма приспособления организмов к циклически меняющимся условиям среды. Наиболее изучены околосуточные (циркадные) ритмы, ц и р к а д н ы е р и т м ы отражают периодичность геофизических факторов, обусловленную вращением Земли вокруг своей оси. В течении суток закономерно изменяется прежде всего естественное освещение. Суточным колебаниям подвержены цикл день-ночь, температура и влажность воздуха, напряженность электрического и магнитного поля Земли, потоки разнообразных космических факторов, падающих на Землю в конкретный временной цикл. Под влиянием этих внешних факторов совершалась эволюция всех форм жизни на Земле, колебания их в настоящее время, как и миллионы лет назад, играют жизненно важную роль для всех без исключения обитателей Земли. Напр., для дневных животных восход Солнца — сигнал для активной деятельности: добывания пищи, строительства жилья, выращивания потомства, а с наступлением темноты активизируются животные, ведущие ночной образ жизни. И все животные "подстраиваются" к этому суточному ритму. А кто не сможет "вписаться" в этот режим, заданный природой, погибают. Для выживания любой организм должен соизмерить свой ритм с внешними ритмами. А д а п т а ц и я конкретного организма или видовая адаптация к внешним условиям в широком биологическом смысле — это синхронизация жизненных процессов (ритмов) организма или целой популяции с внешними ритмами, таким образом, циркадная периодичность жизненных функций является в р о ж д е н н ы м свойством. Спонтанные циркадные ритмы обнаружены едва ли не у каждого вида живых существ. Возможное исключение составляют обитатели океанских глубин и подземных пещер, а также прокариоты (бактерии и сине-зеленые водоросли, клетки которых не имеют оформленного ядра и митохондрий). Циркадные колебания обычно наблюдаются у более организованных одноклеточных организмов и в изолированных тканях многоклеточных организмов. тем не менее и у позвоночных, и у беспозвоночных животных часть нервной системы обычно играет роль циркадного ритмоводителя для всего организма. Мишель Менакер с сотрудниками показал, что у некоторых птиц эту функцию выполняет эпифиз, ритмично выделяющий в мозге гормон мелатонин. Деятельность эпифиза регулируется светом, проникающим сквозь теменную часть черепа. У воробья даже удается сдвинуть фазу циркадного ритма, пересадив ему эпифиз птицы, живущей в иной временной зоне. У грызунов эпифиз выделяет мелатонин тоже ритмично, но под контролем двух скоплений нейросекреторных клеток — супрахиазменных ядер, расположенных слева и справа в гипоталамусе, над перекрестием зрительного нерва. Информация о свете и темноте идет от глаз. Ежедневные порции мелатонина синхронизируют циркадные колебания. У обезьян подобную роль играют супрахиазменнне ядра. У людей с травмами в этой области гипоталамуса наблюдается расстройство ритма, что позволяет предполагать сходную роль супрахиазменных ядер и у человека. Фазу ритмов этих ядер можно сдвинуть светом через зрение, электрическим раздражителем, инъекцией в мозг аналога нейромедиаторов, вызывающих нормальные разряды нейронов,а также мелатонином. Секреция эпифизом мелатонина стимулируется психомиметиками (ЛСД, мескалин, кокаин) и подавяявтся препаратами, используемыми для лечения психозов.Недавно выяснилось, что аитидепрессант бензодиазепин подстраивает фазу циркадных часов у грызунов, действуя на нейромедиаторы в супрахиазменных ядрах гипоталамуса. Это указывает на некую связь между психическими заболеваниями и расстройствами цир-кадных ритмов, особенно между депрессией и нарушением сна. Человеку для подавления секреции мелатонина требуется гораздо больше света, чем другим млекопитающим. Если бы циркадные ритмы человека реагировали на тусклое освещение, они должны были бы быть в постоянном разладе, и люди, помимо других проблем, постоянно испытывали бы дополнительный стресс. Для организма человека характерно повышение в дневные и снижение в ночные часы физиологических функций, обеспечивающих его физическую активность (частоты сердечных сокращений, минутного обьема крови, артериального давления, температуры тела, потребления кислорода, содержания сахара в крови, физической и умственной работоспособности и др.). В обычных условиях наблюдаются определенные соотношения между фазами отдельных околосуточных ритмов. Поддержание постоянства этих соотношений обеспечивает согласование функций организма во времени, обозначаемое как в н у т р е н н е е с о г л а с о в а н и е. Помимо этого, под действием меняющихся с суточной периодичностью факторов среды (синхронизаторов, или датчиков времени) происходит в н е ш н е е с о г л а с о в а н и е циркадных ритмов. Различают первичные (имеющие основное значение) и вторичные (менее значимые) синхронизаторы. У животных и растений первичным синхронизатором служит, как правило, солнечннй свет, у человека им становится также социальные факторы. Динамика околосуточных физиологических ритмов у человека и высших животных обусловлена не только врожденными механизмами, но и выработанным в течение жизни суточным стереотипом деятельности. Имеющиеся данные о возможности рассогласования по частоте отдельных циркадных ритмов дают возможность предположить существование целого ряда относительно независимых осцилляторов, каждый из которых регулирует ритм определенной, широко разветвленной функциональной системы. В многоклеточных организмах центральные регуляторы не возбуждают колебаний в периферических тканях, а только синхронизируют присущие каждой клетке организма циркадные ритмы по частоте и фазе. Регуляция физиологических ритмов у высших животных и человека осуществляется в основном гипоталамо-гипофизарной системой. Циркадный механизм не универсален. Он различается в зависимости от биологического вида или даже от типа клеток у одного организма. Полагают, что циркадный механизм замыкается именно на уровне клетки в отличие, например, от менструального цикла, включающего нервные и эндокринные взаимодействия многих тканей. Клеточные механизмы можно изучать методами биохимии и генной инженерии. Существует множество биохимических способов воздействия на работу циркадных часов. Сначала использовались преимущественно световые импульсы. Так, для дрозофилы постоянного освещения — даже на уровне света неполной Луны — достаточно, чтобы остановить ход часов. При этом свет действует опосредованно, а не прямо на молекулы колебательного механизма. У большинства циркадных ритмов период почти совсем не зависит от уровня температуры, если только она остается в физиологически допустимых пределах. Более того, циркадные часы в отличие от подлинных независимых (по температуре) систем не защищены от перепадов температуры: малейшее изменение последней способно сдвинуть их фазу. Помимо света и перепадов температуры на период влияют многие химические вещества, изменяющие проницаемость мембран и нарушающие синтез белка. Их кратковременное введение приводит к сдвигу фазы. Однако затрагиваемые при этом процессы многочисленны и многообразны, и не ясно, чем может быть опосредовано их влияние на ход часов. Вероятно, ни сам АТФ, ни процесс его синтеза и распада не являются деталями механизма часов. То же можно сказать и о синтезе белков. В другую очень важную группу биологических ритмов, имеющих огромное значение для высших и низших организмов, входят с е з о н н ы е (околосезонные), г о д и ч н ы е р и т м ы, обусловленные вращением Земли вокруг Солнца. Сезонные изменения растительного покрова Земли, миграция птиц, зимняя спячка ряда видов животных — это примеры ритмов с годичным периодом. Сезонные колебания жизненных функций характерны и для человека. Так, в регионах с сезонными контрастами климата интенсивность обмена веществ выше зимой, чем летом. Холод является адекватным стимулятором функции щитовидной железы. Артериальное давление, количество эритроцитов, гемоглобина обычно ниже в жаркое время года. Весной и летом у большинства людей работоспособность выше, чем зимой. Пик выдающихся спортивных достижений приходится на весенне-летний и ранний осенний периоды. Хорошо известно волнообразное течение многих заболеваний, при котором периоды обострения сменяются длительными ремиссиями, так, туберкулез чаще обостряется весной, а язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки — весной и осенью. В осенне-зимний и весенний периоды выявляют наибольшее число первичных больных инсулинзависимым сахарным диабетом. Сезонные колебания физиологических показателей у многих теплокровных в определенной мере повторяют суточные: в зимний период отмечается понижение обмена и двигательной активности, в весенне-летний — активизация физиологических процессов. Известный терапевт М.Н.Кончаловокий еще в 1935 г. писал: "Если пристальнее всмотреться в эволюцию и течение болезней, то очень часто можно заметить волнообразное течение, т.е. приступы, пароксизмы, кризы, которые сменяются относительным покоем, когда видимые признаки уходят и больной чувствует себя относительно хорошо и нередко даже обращается к труду... Врачи, подобно морякам, которые знают о периодически наступающих бурях при равноденствиях, должны знать, что болезни имеют волнообразное течение, что окончание приступа и криза не есть окончание болезни, что ремиссия — это временная передышка, а не выздоровление". Как точно, образно и глубоко звучит эта фраза и для современной медицины! Хорошо известна периодичность эпидемий, и глубоко изучены истоки и генезис этой ритмичности. Австрийский психолог Герман Свобода, немецкий врач Вильгельм Фисс и австрийский инженер Альфред Тельчер в конце XIX и начале XX века создали известную концепцию о трех ритмах, согласие которой человеку присущи особые ритмы: 23 - суточный (физический), 28 - суточный (эмоциональный) и 33- суточный (интеллектуальный). Отношение к ней спорное. Краткая суть этой концепции: 1. Все три ритма возникают одновременно в момент рождения, или же в момент самого зачатия — образования зиготы. 2. Все три ритма имеют строго синусоидальную форму, не изменяющуюся на протяжении всей жизни человека, и, следовательно, неизменную частоту, т.е. длительность периода. 3. Положительная часть каждой синусоиды (полуволна, расположенная выше так называемой нулевой линии, горизонтали, проведенной по середине между максимумами и минимумами) соответствует периодам подъема физической, эмоциональной и умственной активности, а отрицательная её часть (полуволна, расположенная ниже указанной горизонтали) характеризуется периодом упадка, снижения этих видов активности. В дни подъема физических сил спортсмены достигают максимальных результатов, в дни спада результаты минимальные. Аналогичное волнообразное течение претерпевает эмоциональный и интеллектуальный потенциал человека. В положительной полуволне эмоционального ритма господствуют оптимистические настроения, чувство уверенности в себе, мир представляется прекрасным; в отрицательной полуволне эмоциональная жизнь смещается в минорную фазу. Интеллектуальные подъемы и спады колеблются в пределах 33-суточного ритма. Дни перехода положительной части каждой синусоиды трех типов в отрицательную, т.е. точки пересечения синусоиды с нулевой волной, отмечены резким снижением "надежности" организма и его устойчивости к любым негативным воздействиям. Такие дни называются критическими или нулевыми. Считают, что именно в эти дни чаще всего допускаются разнообразные ошибки в производственных и бытовых ситуациях, причем опасность появления ошибок возрастает в двойные критические дни, когда в одной точке на уровне нулевой линии пересекаются одновременно две синусоиды. Но наиболее опасными являются тройные критические дни, соответствующие взаимному пересечению сразу трех синусоид и нулевой линии. Итак, согласно гипотезе, все три ритма заложены у человека с момента рождения или зачатия и затем на протяжении жизни сохраняют абсолютное постоянство синусоидальной формы и частоты (23, 28 и 33 сут.). Б.С.Алякринский и С.И.Степанова (1985) дают критический анализ материальной природы этой концепции. Сама жизнь как постоянно меняющееся движение исключает заданные с момента рождения (или даже до него) неизменные по периоду три ритма. Между тем известно, что в течение жизни значительно меняется ритм многих жизненных функций (сердечно-сосудистой, репродуктивной, костно-мышечной и др.), изменяются реакции организма на экстремальные воздействия и др. Поэтому придание трем ритмам предельной стабильности на протяжении всей жизни без учета возраста, пола, типа нервной системы явно противоречат способностям человеческого организма к исключительной, феноменальной пластичности, адаптации и выживанию, казалось бы, в невероятных экстремальных ситуациях. Совершенно справедливо замечание Б.С.Алякрниского и С.И.Степановой о том, "...что самая малая доля эндогенности в природе этих ритмов исключала бы приписываемую им статичность. Ведь эти ритмы образно можно представить себе как бы отлитыми из предельно прочного, не знающего разрушения материала и поэтому обладающими абсолютной жесткостью и в то же время надежно вмонтированными в живую систему, не знающую такой жесткости ни в своих частях, ни в целом". Следовательно, концепция эндогенной природы трех ритмов практически не имеет серьезных аргументов. В постоянных условиях, т.е. при максимально возможном исключении действия синхронизаторов на человека, обычно происходит изменения периода околосуточных колебаний, а в некоторых случаях наступает рассогласование (десинхронизация) околосуточных ритмов по частоте. Десинхронизация наблюдается при быстрых перелетах в другие поясные зоны, при работе в ночную смену, в полярных широтах. Повторные нарушения привычного суточного распорядка могут оказать неблагоприятное действие на здоровье человека. Д е с и н х р о н и з а ц и я — один из патогенетических механизмов неблагоприятного действия некоторых факторов среды и измененного режима жизнедеятельности на организм человека. Человеческое тело представляет собой сложную систему, организованную во времени и пространстве. При многих заболеваниях нормальная организация нарушается и заменяется аномальной динамикой. Болезни, характеризующиеся аномальной временной организацией, называются д и н а м и ч е с к и м и б о л е з н я м и. Вся наша повседневная жизнь строго укладывается в 24-часовые рамки, в том числе и интенсивность физиологических функций колеблется в соответствии с наиболее заметным циклом чередования сна-бодрствования. Напр., ежедневное повышение и снижение порога болевой чувствительности наших зубов. Во второй половине дня порог болевой чувствительности зуба в полтора раза выше, а онемение в результате анестезии продолжается в несколько раз дольше, чем ночью. Удержание алкоголя в крови быстро возрастает примерно после 10 часов утра. Поэтому идти на прием к стоматологу лучше после обеда. Эффективность обезболивания максимальна тоже вскоре после полудня: доза наркоза, необходимая утром, днем может оказаться избыточной. Аллергические реакции возникают быстрее и проявляются тяжелее в начале ночи, чем в полдень. Печень удерживает низкий уровень алкоголя в крови вечером гораздо лучше, чем утром. Поставить диагноз значительно проще, зная клиническую норму с учетом её ритмичности. Скажем, нормальная температура тела ночью ниже 36,6 оС, поэтому "нормальное" показание температуры в 3 часа ночи — симптом лихорадки. Аддисонова болезнь (бронзовая болезнь) и болезнь Иценко-Кушинга обусловлены нарушением функции надпочечников (соответственно недостаточностью и избыточностью), поэтому для их диагностики требуется измерять уровень гормона кортизола (гидрокортизона) в крови, но с учетом времени забора крови. Диагноз и терапевтические меры могут быть более эффективными, если их строить на основе циркадного цикла. Многие типы делящихся клеток предпочитают определенное время суток для репликации ДНК, поэтому циркадные вариации особенно ярко проявляются в токсичности различных лекарственных препаратов и эффектах облучения с целью поразить делящиеся опухолевые клетки. Эрхард Хаус с коллегами добился значительного повышения процента выживания среди мышей, больных раком, не увеличивая дозу лекарства, а сконцентрировав её в то время суток, когда опухолевые клетки предположительно более чувствительны, чем нормальные. При применении гормональной терапии важно тоже правильно выбрать время для введения препарата, так, при недостаточности функции надпочечников больным обычно делают инъекции кортизона по утрам, когда в норме активность коры надпочечников максимальна. Введение кортизона в иное время суток будет подавлять деятельность и без того ослабленных надпочечников. Во многих клинических ситуациях используется в качестве терапевтического воздействия на пациента п е р и о д и ч е с к а я с т и м у л я ц и я . Например, введение лекарств и использование электронных сердечных пейсмекеров и механических вентиляторов, для повышения эффективности терапевтического действия которых были разработаны датчики, устанавливающие обратную связь между пациентом и механическим регулятором дыхания или сердцебиения. Эта связь позволяет облегчить управление этими приборами и избежать, опасной конкуренции между навязанным ритмом и внутренними ритмами. У некоторых больных диабетом могут возникнуть трудности в установлении соответствующего графика введения инсулина. У этих больных периодическое введение инсулина в соединении с регулярным приемом пищи и режимом физической нагрузки оказывается неэффективным для поддержания уровня глюкозы в крови в нормальных пределах. Вместо этого могут быть нерегулярные флуктуации (напр., при слежении за уровнем глюкозы в крови после его повышения). Для таких пациентов необходимо разрабатывать схемы введения инсулина, основанные на данных о текущем уровне сахара в крови и понимании динамики системы его регуляции. John Milton из Монреальского нейрологического института предположил подавлять тремор с помощью периодической стимуляции. Этот эффект был бы аналогичен подавлению колебаний в сердечных клетках периодическими деполяризующими стимулами. Подобным образом упорядоченное во времени медикаментозное лечение способствовало бы подавлению припадков у эпилептиков с регулярной цикличностью заболевания. Другой клинически важный случай взаимодействия между эндогенными и экзогенными ритмами связан с суточной периодичностью. Циркадные ритмы часто изменяются у людей с эмоциональными расстройствами. Появилась попытка лечить таких больных, восстанавливая нормальные фазовые соотношения между собственным циклом сна и бодрствования и нормальным 24-часовым циклом. Фазовый сдвиг циркадных часов может осуществляться световым режимом, небольшими изменениями в режиме сна, навязываемыми в течение нескольких дней, и с помощью лекарств. Изменения в циркадном ритме могут быть одним из проявлений, а не причиной эмоционального расстройства, так что устранение циркадных нарушений не осязательно будет производить лечебный эффект. Установление факта, что бензодиазепины могут влиять на циркадные ритмы у хомяков, навело на мысль о возможности уменьшения влияния поясных сдвигов во времени при перелетах на реактивных самолетах соответствующим введением лекарственных веществ, приводящим к фазовому сдвигу циркадного ритма. Но установить необходимые дозы и графики приема лекарств пока невозможно. Сезонные и другие адаптивные виды ритмов также не являются простой реакцией на циклические изменения среды обитания, а характеризуются определенной эндогенностью. Учет физиологических ритмов необходим при составлении рационального режима труда и отдыха человека, при выборе времени приема лекарств, особенно гормональных препаратов. Физиологические ритмы имеют и определенное диагностическое значение в клинике, физиологии труда и спортивной медицине: при различных заболеваниях и переутомлении отмечается их нарушение. Многие заболевания человека характеризуются необычной и сложной динамикой. Анализ механизмов, лежащих в основе таких заболеваний, неизбежно связан с теоретическим анализом наблюдаемой динамики. Методы изучения этих проблем заключаются в формулировании теоретических и биологических моделей болезни. Далеко идущей целью исследователей является помощь в разработке новых диагностических и терапевтических стратегий в лечении людей.
Литература 1. Биологические часы. под редакцией С.Э.Шноля, пер. с англ.: М., 1964., с. 10-75. 2. Бюннинг Э. Ритмы Физиологических процессов, пер. с нем.: М., 1961, с. 45-98. 3. Иберал А.С. и Мак-Калоон У.С. Гомеокинез — организационный принцип стожных жизненных систем // в кн.: Общие вопросы физиологических механизмов, под. ред. В.А.Трапезникова, М., 1970, с 170-181. 4. Кучеров И.О. и др. Длительные биологические ритмы в динамике мышечной работоспособности человека // в кн.: Кибернетика и вычислительная техника, под ред. К.А.Иванова-Муромского, Киев, 1971, с. 79-95. 5. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных: М., 1971, с. 210-224. 6. Эмме А.М. Биологические часы.: Новосибирск, 1967, 115с. 7. Губский В.И. и ГУбский Л.В. Циркадные ритмы и механизмы циркадной организации // Усп. совр. биол., т. 68, 1969, с. 23-44. 8.Кандрор И.С. Очерки по физиологии и гигиене человека на Крайнем Севере.: М., 1968, с 56-59. 9. Комаров Ф.И., Захаров Л.В. и Лисовский В.А. Суточный ритм физиологических функций у здорового и больного человека.: Л., 1966, с. 86-101. 10. Ливанов М.Н., Лебедева А.Н., Красавин В.А. Значение спонтанной активности нейронов для цепных реактивных процессов // Журн.высш. нервн. деятельи, 1966, с. 45-48. 11. Доскин В.А., Лаврентьева Н.А. Ритмы жизни.: М., 1991, с. 12-110. 12. Мурза В.А., Красильщиков Д.Г. Биоритмы и гигиена.: 1978, с. 25-37. 13. Дедов И.И., Дедов В.И. Биоритмы гормонов.: М., 1992, 55с. 14. Богдасарян Р.А. Частотно-индивидуальный косайнор анализ. Частота биоритмов — критерий раннего выявления патологии. (Методические рекомендации), Ереван, 1980, 55с. 15. Л.Гласс, М.Мэки. От часов к хаосу. Ритмы жизни.: М., 1991, 145с. 16. Артур Т. Уинфри. Время по биологическим часам.: М., 1990, 250с.
www.ronl.ru
Муниципальное общеобразовательноеучреждение
Филиппенковская средняяобщеобразовательная школа
Доклад
На тему:
Биологические ритмы
Подготовила ученица 10 класса
Бойко Оксана
Проверил учитель биологии
Чалый Н.С.
2005 год
Биологические ритмы — периодические повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологическихпроцессов и явлений.
Биологические ритмы можнонаблюдать на всех уровнях организации живой материи: от внутриклеточного допопуляционного; развиваются в тесном взаимодействии с окружающей средой иявляются результатом приспособления к тем факторам окружающей среды, которыеизменяются с чёткой периодичностью (вращение Земли вокруг Солнца и своей оси,колебания освещённости, температуры, влажности, напряжённости электромагнитногополя Земли и т.п.)
Объективный анализбиологических ритмов предполагает измерение их различных параметров, в т.ч.амплитуды, частоты, периода колебаний и др.
Выделяют так называемыевысокочастотные биологические ритмы, колебания средней частоты и биологическиеритмы низкой частоты. Периоды колебаний высокочастотных биологических ритмовнаходятся в пределах от долей секунды до получаса. Примерами могут служитьколебания биоэлектрической активности головного мозга, сердца, мышц, др.органов и тканей. К этой же группе биологических ритмов можно отнести ритмикувнешнего дыхания.
Большое числобиологических ритмов объединяют в группу колебаний средней частоты сдлительностью периодов от получаса до 28 часов. Биологические ритмы с периодомот получаса до нескольких часов носят название ультрадианных. Наиболее важныеиз них имеют период около 90 мин. С такой периодичностью происходит чередованиеразличных стадий сна, а во время бодрствования — периодов относительно высокойработоспособности и относительного расслабления. Биологические ритмы с периодом20-28 ч называют околосуточными (циркадианными, или циркадными). Примерами ихмогут служить периодические колебания температуры тела, частоты пульса.
Выделяют так же группубиологических ритмов низкой частоты – около недельных около месячных, сезонных,около годовых, многолетних и др.
В основе выделениякаждого из них лежат чётко регистрируемые колебания какого-либо функциональногопоказателя.
Например,
околонедельномубиологическому ритму соответствует уровень выделения с мочой некоторыхфизиологически активных в-в;
околомесячному — овуально- менструальный цикл у женщин;
сезонным биологическимритмам — изменения продолжительности сна, мышечной силы и т.д.;
окологодовые и многолетниебиологические ритмы — темпы роста и физического развития детей и т.д.
Большинство ритмовформируются в процессе онтогенеза. Уже в организме новорождённогорегистрируются функции, которые обладают околосуточным ритмом (с периодом от 23до 25 ч). Однако появление такой ритмичности во многом зависит от уровнязрелости организма ребёнка: у недоношенных детей ритмичность развиваетсязначительно позже, чем у детей, родившихся в срок.
Наиболее изученыоколосуточные биологические ритмы. Экспериментальные и клинические данные даютоснование полагать, что состояние этих ритмов является универсальным критериемобщего состояния организма. Установлены циркадианные колебания боле 300физиологических функций организма человека.
Так, частота сердечныхсокращений является максимальной в 15-16 ч, частота дыхания — в 13-16 ч,уровень систолического давления крови — в 15-18 ч, количество эритроцитов вкрови — в 11- 12 ч, лейкоцитов — в 21-23 ч, ряда гормонов в плазме крови — в8-12 ч, белка крови (общего)- в 17-19 ч, билирубина (общего) — в 10 ч, холестерина- в 18 ч и т.д.
Ночью у человека самаянизкая температура тела. К утру она повышается и достигает максимума во второйполовине дня. Поскольку температура тела определяет скорость биохимических. реакций,её повышение свидетельствует о том, что днём обмен в-в идёт наиболее интенсивнои таким образом обеспечивает человеку возможность активной деятельности всветлую часть суток. С суточным ритмом температуры тела тесно связаны сон ипробуждение.
Лечение многихзаболеваний должно строиться с учётом биологических ритмов. Предложено, например,лечить расстройства сна, которыми страдают многие городские жители, следующимобразом.
Людей, страдающихбессонницей по ночам и с трудом борющихся со сном в дневное время, помещаютпомещения, надёжно изолирующие человека от всех датчиков земного времени. Втаких условиях ежедневно «передвигают» время отхода ко сну на три часа вперёд:лечение продолжается до тех пор, пока время отхода ко сну у здоровых людей.
Биологические ритмыявляются основой рациональной регламентации всего жизненного распорядка человека,так как высокая работоспособность и хорошее самочувствие могут быть достигнутытолько в том случае, если соблюдать по возможности постоянный распорядок дня.Отклонение от правильного режима питания может приводить к существенномуувеличению массы тела. Для того, чтобы сохранить постоянный вес тела,достигнутый к 20-25 годам, пищу следует принимать 4-5 раз в день в точномсоответствии с индивидуальными суточными затратами энергии в те часы, когдапоявляется заметное чувство голода. Если принимать пищу общей калорийностью2000 ккал только по утрам, то наблюдается снижение веса. Если ту же пищупринимают в вечерние часы, вес увеличивается.
В циркадианномбиологическом ритме меняется и работоспособность человека. Она имеет дваподъёма: с 10 до 12 ч и с 16 до 18 ч. Ночью работоспособность понижается,особенно с 1 до 3 ч ночи.
У лиц, работающих вночную смену, наблюдаются различные изменения функционального состоянияорганизма. При работе ночью в одних условиях состояние вегетативных функцийсоответствует этой фазе циркадианного ритма. Второй тип реакции обнаруживается,как правило, при более напряжённой работе, сопровождается меньшими признакамиутомления и чаще отмечается у лиц с большим стажем работы в сменном производстве.
Ритмические колебанияработоспособности менее стереотипны и чаще изменяются, чем ритм вегетативныхфункций. Однако частые изменения рабочих смен вызывают невротическиерасстройства. Ок. 20% людей не могут приспособиться к сменному графику работы,а у остальных полной адаптации к работе преимущественно в ночную смену ненаступает за целый год сменного труда. В то же время специально разработанные режимытруда и отдыха помогают сохранить в течение длительного времени высокуюработоспособность. Показано, в частности, что чередование только утренней ивечерней смен переноситься гораздо легче, чем работа в три смены или тольконочью.
Не всем людям свойственныоднотипные колебания работоспособности. Одни (так наз. «жаворонки») энергичноработают в первой половине дня, другие («совы») — вечером. Люди, относящиеся к«жаворонкам, вечером испытывают сонливость, рано ложатся спать, но, ранопросыпаясь, чувствуют, себя бодрыми и работоспособными. «Совы» же, наоборот,засыпают поздно, утром просыпаются с трудом, им свойственна наибольшаяработоспособность во второй половине дня, а некоторым — поздним вечером илидаже ночью.
Существует несколькопростых правил, выполнение которых облегчает адаптацию к изменению временногопояса. Если изменение часового пояса происходит не недолгое время, тоцелесообразно сохранить близкий к постоянному месту жительства режим труда иотдыха. Если же на новом месте предстоит работа, требующая максимальногонапряжения сил, то необходимо заранее (3-10 дней) постепенно изменять режимтруда и отдыха на месте постоянного жительства, приспосабливания его к новомувременному поясу.
Кроме того, биологическиеритмы способны изменяться. В целом убедительных доказательств в реальноститеории расчётных ритмов нет.
биологичесийритм регламенация распорядок
Приложение
Тест “Сова” или“Жаворонок”?
В каждом вопросе теставыбери один вариант ответа.
1. Трудно ли тебе вставать рано утром?
А. Да, почти всегда.
Б. Иногда.
В. Редко.
Г. Крайне редко.
2. Если бы у тебя была возможностьвыбора, в какое время ты ложилась бы спать?
А. После 1 часа ночи.
Б. С 23 часов 30 минут до1 часа.
В. С 22 часов до 23 часов30 минут.
Г. До 22 часов.
3. Какой завтрак ты предпочитаешь втечение первого часа после пробуждения?
А. Плотный.
Б. Не слишком плотный.
В. Можешь ограничиватьсявареным яйцом или бутербродом.
Г. Достаточно чашки чаяили кофе.
4. Если вспомнить твои последниеразмолвки в школе и дома, то преимущественно, в какое время они происходили?
А. В первой половине дня.
Б. Во второй половинедня.
5. От чего ты могла бы отказаться сбольшей лёгкостью?
А. От утреннего чая иликофе.
Б. От вечернего чая.
6. Насколько легко нарушаются твоипривычки, связанные с принятием пищи, во время каникул?
А. Очень легко.
Б. Достаточно легко.
В. Трудно.
Г. Остаются безизменений.
7. Если важно утром предстоят важныедела, насколько времени раньше ты ложишься спать по сравнению с обычнымраспорядком?
А. Более чем на 2 часа.
Б. На 1-2 часа.
В. Менее чем на час.
Г. Как обычно.
8. Насколько точно ты можешь определитьпромежуток времени, равный минуте?
А. Меньше минуты.
Б. Больше минуты.
1
2
3
4
5
6
7
8
а
3 4 1 2 3б
2 2 1 1 2 2в
1 1 2 - - 2 1 -г
1 3 - - 3 -Если ты набрала 0-7баллов ты «жаворонок»; 8-13- аритмик; 14-20 – «сова».
Вопросы:
1. Перечислите биологические ритмы,которые вам известны.
2. Сравните фазы быстрого и медленногосна. Заполните таблицу.
3. Почему люди видят сновидения?
4. Чем сновидения больных людей отличаютсяот сновидений здоровых людей?
5. Назовите основные гигиеническиеправила чередования сна и бодрствования.
Фаза
Признак фазы
Медленный сон Быстрый сон Характер кривых, полученных на электроэнцефалографе Сердцебиение Движение глазных яблок под закрытыми веками Изменение позы, ограниченные мышечные движенияФакты и причины
1. На холодном воздухе наша кожа вначалекраснеет, а при длительном охлаждении бледнеет. Т.к. изменение цвета кожиобусловлено тем, что под влиянием холода кровеносные сосуды вначале несколькорасширяются, а затем суживаются. В результате приток крови к поверхности телауменьшается, и потеря тепла организмом снижается.
2. Как у человека, так и у большинстватеплокровных животных количество тепла в организме одинаково зимой и летом.Меняются внешние условия, а температура тела остаётся постоянной. Т.к. тричетверти тепла, вырабатываемого телом, теряется через кожу, задержка всеготепла хотя бы на один день вызвала бы смерть. За сутки человек выделяет столькотепла, что его хватит, чтобы довести до кипения несколько литров воды.Температура воздуха над головой человека на 1-1,5° выше, чем температураокружающего воздуха.
3. Теоретические расчёты показали, чтоза 1 ч активной игры в футбол температура тела спортсмена могла бы повыситьсяна 11,5°С. На практике этого не происходит. Т.к. существует три способа отдачитепла: а) проведение тепла от более теплого тела к более холодному; б)излучение тепла; в) испарение.
Вода поглощает большоеколичество тепла при переходе из жидкого состояния в газообразное, уменьшая темсамым избыток тепла в организме (испарение воды при потоотделении). В среднемвсе потовые железы (а их в организме человека несколько миллионов) выделяют засутки около 1 л влаги. При усиленной физической работе или в жару этоколичество может возрасти до 8 л.
www.ronl.ru
