Циркадианные ритмы у человека
Все или почти все виды деятельности человека связаны с временем суток, циклом бодрствование — сон. Температура тела на протяжении суток изменяется на 0,6—1,0 ° С (см. главу 11) и не зависит от того, спит или бодрствует человек. Температура тела зависит от активности человека и влияет на продолжительность сна. В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание в пещере) со свободнотекущими ритмами отмечено, что если засыпание совпадает с минимальной температурой тела, то сон длится 8 ч; если человек засыпал при относительно высокой температуре тела, то длительность сна могла достигать 14 ч. В нормальных условиях люди с нормальным 24-часовым циклом бодрствование — сон обычно засыпают с понижением и просыпаются с подъемом температуры тела, не замечая этого. Суточный ритм температуры тела является очень прочным стереотипом, закрепленным в эволюционном развитии сменой дня и ночи, с характерными для них разной освещенностью, температурой окружающей среды, движением воздуха, геомагнитным воздействием и наконец различной активностью человека, который со времени существования вида Homo sapiens имел высокую активность в дневное время суток. Этим можно объяснить то, что со временем суток связана интенсивность основного обмена — он выше днем, чем ночью.
· От времени суток зависят интенсивность мочеобразования и концентрация в крови регулирующих этот процесс гормонов. У здорового человека на дневное время приходится акрофаза экскреции воды, электролитов, продуктов азотистого обмена; на ночное время — экскреция аммиака и Н+. Клубочковая фильтрация днем выше, чем ночью, канальцевая реабсорбция воды выше ночью, чем днем. Акрофазы экскреции различных компонентов мочи несинхронны.
· Не менее выражена циркадианная ритмичность деятельности сердечно-сосудистой системы. В ночное время снижаются частота сердечного ритма, артериальное и венозное давление.
· В деятельности органов дыхания также выражены циркадианные изменения частоты и глубины дыхания, легочной вентиляции, объемов и емкостей легких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивления воздушному потоку в бронхах утром и вечером, а растяжимости легких наблюдают в 9 и 13 ч.
· Характерные изменения претерпевает система крови: кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезенка и лимфатические узлы наиболее активны в 17— 20 ч. Максимальная концентрация гемоглобина в крови наблюдается с 11 до 13 ч, минимальная— в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови.
· Минимальная СОЭ отмечается рано утром. С вечера в крови начинает уменьшаться содержание сывороточных белков. Характерную циркадианную динамику имеют содержание электролитов сыворотки крови, скорость свертывания крови. Следовательно, практически для всех показателей крови характерна циркадианная ритмичность.
· Моторная и секреторная деятельность пищеварительного тракта натощак и после стимулирования приемом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное, время. Имеется циркадианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительного тракта, пищеварительных и не пищеварительных функций печени.
Ультрадианная ритмика. Биологические ритмы этого диапазона располагаются в порядке от многогерцевых до многочасовых колебаний. Наиболее высокой частотой (60–100 Гц) отличаются нервные импульсы. Декасекундные ритмы зарегистрированы в биопотенциалах мозга. К этому диапазону относятся колебания пульса, дыхания, перистальтика кишечника. Минутные ритмы описаны физиологами труда: биоэлектрическая активность мышц, частота сердечных сокращений, дыхания, амплитуда и частота движений изменяются в среднем через каждые 55 с.
Декаминутные (10 мин) ритмы открыты в мозговых механизмах ночного сна, названных медленно- и быстроволновой, или парадоксальной, фазами, и в сверхмедленных колебаниях биопотенциалов бодрствующего мозга. Циклы сходной длительности характерны для общей двигательной активности, работоспособности, функций желудка, почек. Околочасовые ритмы имеют многие явления, происходящие на клеточном уровне: синтез белка, изменение клеточных размеров и массы, ферментативной активности, проницаемости клеточных мембран, секреции, электрической активности.
Инфрадианные ритмы. Человеку также свойственны многодневные (околонедельные, околомесячные) ритмы, охватывающие все иерархические уровни организма. В литературе имеется сводка спектра с периодом 3, 6, 9–10, 15–18, 23–24 и 28–32 дней, например колебаний частоты сердечных сокращений, артериального давления, мышечной силы. Околонедельная цикличность обнаружена в динамике интенсивности энергетического обмена, массы и температуры тела человека, а также в других показателях организма. Учеными описаны изменения количества нейтрофилов в венозной крови у мужчин с периодом от 14 до 23 дней. Трехнедельная цикличность зарегистрирована в нейроэндокринной системе: доказано существование 21-дневного ритма динамики инкреции и экскреции гормонов стресса и половой активности: тестостерона, кортикостероидов, адреналина.
Среди ритмов этого диапазона наиболее изучены месячные (лунные) циклы. Вызывая морские приливы и отливы, колебания твердой части земной коры, Луна оказывает сильное гравитационное влияние на человека, на его циклические физиологические и психологические процессы. В полнолуние возрастает возбудимость нервной системы человека и раздражительность, повышается его работоспособность, а в новолуние наблюдается обратное – слабость, снижение активности, упадок творческих сил и способностей. Статистика свидетельствует, что в период полнолуния увеличивается число больных, поступающих в психиатрические клиники, количество припадков и обострений у больных с заболеваниями психической сферы.
Многолетние (инфрааннуальные) ритмы. Из всех ритмических воздействий, поступающих на Землю из космоса, наиболее сильным является изменяющееся излучение Солнца. Первые доказательства влияния солнечной активности на жизненные процессы на Земле, включая массовые миграции животных, эпидемии и психические заболевания, были получены А.Л. Чижевским и его последователями. Многочисленные исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными, показали, что во время наибольшей активности Солнца возникает резкое ухудшение состояния больных. В первые дни после появления пятен на Солнце в 4 раза возрастало количество автокатастроф. Эти эффекты связывают с тем, что с увеличением солнечной активности меняется магнитное поле Земли, что в свою очередь может повлечь изменения возбудимости нервной системы. Во время геомагнитных бурь различной интенсивности изменяется чувство восприятия времени, снижаются кратковременная память, объем и интенсивность внимания, повышается вероятность принятия неверных решений.
Поддержание постоянства, обеспечивающего устойчивую внутреннюю синхронизацию циркадианных ритмов (естественную фазовую архитектонику циркадианной системы), осуществляется так называемыми времязадателями, или синхронизаторами ритмов. Разделяют понятия «синхронизатор» и «синхронизирующий фактор», применяя первое по отношению к физически существующему осциллятору, а второе – к средствам реализации его воздействия. В рамках колебательной системы организма в качестве осциллятора может выступить супрахиазматическое ядро, в качестве синхронизирующих факторов – периодически меняющиеся импульсы, в нем возникающие.
Различают физические и социальные синхронизаторы. При рассмотрении внешних природных систем в качестве осциллятора синхронизатора выступает вращающаяся планета Земля, а в качестве синхронизирующего фактора (агента) – смена света и темноты. Чередование света и темноты является основным физическим времязадателем. Свет побуждает нас к активной деятельности, темнота – к покою. Влияние этого фактора отчетливо прослеживается на всех живых организмах.
В группу социальных времязадателей, которые определяются как совокупность периодических жизненных явлений цивилизованного мира, осознаваемых человеком, входит распорядок нашей производственной и бытовой деятельности: трудовой ритм, жестко регламентирующий прежде всего момент подъема (перехода от сна к бодрствованию), ритм повседневных привычек (поездки на работу и с работы, приемы пищи, традиционные вечерние мероприятия). Социально регламентированный распорядок жизни человека получает отражение в отправлениях его организма, которые подпадают под влияние социальных времязадателей. Например, стало уже привычным сравнение нашего желудка с часами.
К числу социальных времязадателей относятся некоторые атрибуты городской жизни: городской шум со связанными с приходом дня и ночи усилениями и ослаблениями, огни и реклама вечерних улиц (электрический свет в отличие от солнечного для человека является сигналом вечера и ночи). Сюда же относятся и показания часов: мы (в особенности городские жители) привыкли судить о времени суток не столько по природным явлениям, сколько по положению стрелок на циферблате наших часов. Как отмечают ведущие российские биоритмологи Б.С. Алякринский и С.И. Степанова, в налаживании ритма суточных колебаний человека социальные времязадатели чаще всего играют ведущую роль, и прежде всего потому, что они в буквальном смысле вписаны в ткань нашей жизни, и многие из них входят органически во многие поведенческие акты. Социальным времязадателям свойственна высокая стабильность положения на оси времени, практическая независимость от географических факторов. Фактически система социальных времязадателей представляет собой жесткий временной каркас, в рамках которого формируется активность как отдельного человека, так и коллективов самого разного состава, объема и целевого назначения.
Список литературы:
· «Физиология человека»: под редакцией В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько, Издательство «Медицина». Тираж: 10.000
· С.Н. ЕЖОВ «Основные концепции биоритмологии»: Вестник ТГЭУ. № 2. 2008
· Алякринский Б.С. По закону ритма / Б.С. Алякринский, С.И. Сте- панова. – М.: Наука, 1985. – 172 с.
· http://bspu.ru/course/27692/27725