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.

Ритмические изменения физиологических функций, присущие живым организмам. Ритмическая деятельность присуща любой сложной системе, состоящейиз многих взаимодействующих элементов. Последние также обладают ритмичностью, при этом процессы всех элементов, составляющих систему, согласованы между собой во времени - возникает определенный ритм чередования процессов и изменение (повышение или понижение) интенсивности каждого из них.

В результате создается определенная синхронизация различных процессов в системе. В свою очередь, данная система взаимодействует с системой высшего порядка, которой также присущ свой биоритм.

Различают несколько групп ритмических процессов в организме:

• ритмы высокой частоты с периодом от долей секунд до 30 мин (электрические явления в организме, дыхание, пульс и др.);
• ритм средней частоты с периодом от 30 минут до 6 дней (изменения обменных процессов, биологически активных веществ крови и другие процессы, связанные со сменой деятельности и покоя, сна и бодрствования);
• низкочастотные ритмы с периодом колебания от 6 дней до 1 года (овариально-менструальный цикл, недельный, лунный, годичный ритм экскреции гормонов и др.).

В курортологии важное значение имеют сезонные или околосуточные - циркадные ритмы (от лат. cirka - около и dies - день). Их необходимо учитывать при направлении больных и отдыхающих на курорт в контрастные климатические регионы, при назначении лечебных процедур.

Для приспособления к новым условиям среды при перемещении необходимы изменение биоритмов , развитие хронофизиологической адаптации. Этими вопросами занимается биоритмология перемещения - наука, объективно изучающая и количественно оценивающая механизмы биологической временной структуры, включая ритмические проявления жизни, реакцию биоритмов на изменение географического положения организма (Матюхин В. А., 2000).

Сезонные ритмы определяются климатом данного региона. Размах годовых колебаний освещенности зависит от географической широты местности, а также от ряда других географических факторов, связанных с протеканием образующих процессов (атмосферная циркуляция и др.). Перемещаясь с севера на юг или с юга на север, человек попадает в новые условия среды, отличающиеся от прежних характером освещенности и климатопогодными особенностями. Наиболее заметно нарушение различных процессов при переходе с юга на север зимой или летом, т.е. в условия полярной ночи или полярного дня. Сроки сезонов в разных географических широтах не совпадают: когда на юге уже наступает весна, на севере еще бушуют снежные метели; когда человек попадает в другой сезон, нарушается закрепившийся в процессе развития сезонный ритм обменных процессов и физиологических функций. Например, в зимний период стимулируется симпатико-адреналовая система, повышается легочная вентиляция, основной обмен, изменяется его характер в виде усиления липидного обмена и т. д. В летнее время изменения часто носят противоположный характер (Воронин Н. М., 1986; Гаврилов Н. Н., Чкотуа М. Э., 1999).

Суточные ритмы определяются сменой дня и ночи, т. е. характером освещенности. Они изменяются при переезде с севера на юг или с юга на север (особенно зимой и летом), и с запада на восток или с востока на запад. В последнем случае быстрое перемещение (перелет) всегда вызывает более иную реакцию, чем в первом, с севера на юг.

В каждом биоритме различают: период - время, в течение которого изменяющаяся величина совершает полный цикл - число периодов в единицу времени; амплитуду - разность между наибольшим и наименьшим значениями изменяющейся величины (размах); фазу - положение определенной точки кривой по отношению к оси времени (акрофаза - время появления наибольшего значения показателя). При нарушении биоритмов все указанные показатели изменяются.

При перестройке суточной ритмики человека возможно развитие патологических состояний - десинхронозов . Они возникают вследствие значительного нарушения биоритма, вызванного рассогласованием между физиологическими ритмами организма и внешними датчиками времени.

Клинически десинхронозы проявляются утомлением, разбитостью, понижением работоспособности, нарушением сна и бодрствования, деятельности пищеварительного тракта и т. д. При значительных нарушениях суточного стереотипа может развиться неврастенический синдром.

Выраженность изменений биоритмов , скорость их приспособления к новым условиям зависят от ряда факторов. При прочих равных условиях при перелетах с запада на восток, когда биоритмы должны как бы «догонять» местное время, адаптационный период более длительный, чем при перелетах с востока на запад, когда биоритмы человека как бы «опережают события» и должны «ожидать», когда их «должны ожидать», когда их «догонит» местное время (Ка-тинас Г. С, Моисеева Н. И., 1999).

При этом важное значение имеет место постоянного жительства человека, характер установившегося биоритма. В этих случаях при возвращении в привычные условия биоритмы перестраиваются быстрее, чем при переходе в новые условия, вне зависимости от направления перемещения. Так, у жителей Сибири при перелете в Крым новый суточный стереотип устанавливается медленно, носит «рыхлый» характер, а после перелета обратно он быстро разрушается и восстанавливается прежний ритм. Немаловажную роль играют расстояние, на которое перемещается человек, скорость перемещения. По мнению ряда авторов, при пересечении 2-3 часовых поясов десинхронозы не развиваются (Евуихевич А. В., 1997), другие отмечали развитие десинхронозов при сдвиге на 2 часа (Степанова С. И., 1995). Быстрое перемещение оказывает более выраженное влияние на биоритмы, чем медленное.

Изменение биоритмов является сильной, стрессовой нагрузкой не только для больных, у которых приспособительные механизмы обычно ослаблены, но и для здоровых. В связи с этим необходимо принимать меры для ускорения хронофизиологической адаптации с учетом индивидуальных особенностей биоритмов человека.

По положению максимума активности различают ритмы с утренней («жаворонки ») и вечерней («совы ») временной организацией.

«Совы» несколько легче, чем «жаворонки», адаптируются к задержке датчика времени перелет на запад), так как в этом случае сутки удлиняются и требуется активность в период, соответствующий вечерним часам по местному времени.

«Жаворонки» несколько легче, чем «совы», адаптируются к опережению датчика времени (перелет на восток). При этом немаловажное значение имеют психофизиологические особенности человека. Лица с преобладанием тонуса парасимпатической вегетативной нервной системы, имеющие устойчивые ритмы, адаптируются хуже, чем лица с преобладанием тонуса симпатической части, пожилые люди - тяжелее, чем молодые (Матюхин В.А., 2001).

Хронофизиологическую адаптацию можно ускорить. Так, для более быстрого засыпания рекомендуются теплые ванны, успокаивающие упражнения и самовнушение, снотворные, не вызывающие последействия и не нарушающие структуру сна (эуноктин, квиадон). Для сохранения бодрости рекомендуют прогулки и физические нагрузки. Умеренные физические нагрузки способствуют нормализации и синхронизации суточных ритмов, тогда как гипокинезия приводит к их уплощению и сдвигу на более поздние часы.

Рекомендуются различные адаптогены (женьшень, элеутерококк, золотой корень и др.). Для перелета через 2-4 часовых пояса рекомендуются утренние и дневные часы, через 6-8 часовых поясов - вечернее время..

На протяжении всего периода хронофизиологической адаптации необходим строгий медицинский контроль.

Учитывать биологические ритмы необходимо и в период лечения. Хронофармакология как раздел хронопатологии и фармакологии исследует эффект влияния лекарственных веществ в зависимости от времени и применения, а также из временной (ритмической) структуры организма под влиянием соответствующих воздействий. Здесь также уместно говорить о хронотерапии , т. е. о таком применении лечебных мероприятий, которое обеспечивает наибольший лечебный эффект благодаря учету биоритмов.

Медицинская реабилитация. / Под ред. В. М. Боголюбова. Книга I.
- М.: Бином, 2010. Глава 4. Природные физические факторы, используемые для реабилитации. - 4.1. Климатические факторы . - Физиологические механизмы влияния климата на организм . - С. 58-60.

Существуют внутренние биологические часы, которые так же влияют на состояние организма. Когда человек испытывает прилив энергии, внутренние органы взаимодействуют между собой. Возбуждение прекращается спустя 24 часа . Из этого длительного периода в состоянии полной активности человек находится только в течение двух часов. Этот короткий этап сопровождается массовыми в организме, а так же выплеском энергии.

Специалисты выделяют три группы биоритмов, в зависимости от их частоты.

1. Высокочастотные ритмы с периодом не более 30 минут. К ним относятся биоритмы дыхания, мозга, кишечника;
2. Ритмы средней частоты с периодом от 40 минут до 7 суток. К этой группе относятся изменения температуры, давления, кровообращения;
3. Низкочастотные ритмы с периодом от 10 дней до нескольких месяцев.

Активность органов человека

Каждый орган в человеке представляет собой отдельную полноценную единицу, состояние зависит от смены дня и ночи. Все органы активны в разное время:

1. печень – с 1 до 3 часов ночи;
2. система кровообращения – с 19 до 21 часа вечера;
3. желудок – с 7 до 9 часов утра;
4. сердце – с 11 до 13 часов дня;
5. почки – с 17 до 19 часов вечера;
6. половые органы – с 19 до 21 часа;
7. мочевой пузырь – с 15 до 17 часов дня.

Работа всех органов кровообращения в течение суток меняется. Примерно в час дня и в 9 часов вечера их работа значительно замедляется. В это время лучше не заниматься физическими упражнениями. Так же свой ритм существует и в системе органов пищеварения. В утренние часы желудок очищается и нуждается в большом количестве . В вечернее время усиливается деятельность желудка и почек. В замедленном режиме органы пищеварения функционируют с 2 до 5 часов ночи. Для того чтобы не нарушать ритмы системы пищеварения следует следить за рационом питания и соблюдать время приема пищи и ее количество. Первую часть дня должно поступать достаточное количество белковой и жирной пищи. Ближе к вечеру употребляйте продукты богатые углеводами.

На протяжении суток меняются и такие показатели как температура тела, вес, давление и дыхание. Наиболее высокая температура и давление наблюдаются в период с 6 до 7 часов вечера. Максимальный вес тела обычно в 8 часов вечера, а объем дыхания – в час дня . Низкая температура тела влияет на замедление всех процессов в организме, а жизнь человека в этот период продлевается. Когда человек болеет, его температура увеличивается, часы идут гораздо быстрее.

Лучше всего заниматься физическими упражнениями в период с 10 до 12 часов или с 16 до 18 часов дня. В это время организм полон энергии и сил. Умственная деятельность в это время так же . Творческий подъем наблюдается с 12 до часу ночи. Самые высокие показатели активности в организме человека приходятся на 5-6 часов утра. Многие в это время встают на работу и это правильно. В медицинских учреждениях говорят о том, что роды у женщины в это время проходят безболезненно и спокойно.

Биоритмы во время сна

С детства родители всегда приучают детей ложиться спать с 21 до 23 часов . В это время все процессы жизнедеятельности замедляются, и происходит упадок сил. Если в это время не удалось заснуть, то дальше сделать это будет еще проблематичнее, ведь чем ближе к 24 часам , тем больше возрастает активность. Людям с бессонницей знать об этом особенно полезно. Если не получается ложиться спать в 9 часов вечера, то хотя бы старайтесь это делать в одно и тоже время. Здоровый сон должен длиться 8 часов . Критическим периодом является сон 4-5 часов , это жизненно необходимо для любого организма. Нормальный здоровый человек должен засыпать за 10-15 минут .

На голодный желудок сложно уснуть, поэтому можно организовать небольшой второй ужин, к примеру, съесть яблоко, йогурт или выпить стакан кефира. Главное не переедать. Многие знают, что ночные кошмары напрямую связаны с состоянием и здоровьем человека. Причиной плохого сна могут стать сердечно-сосудистые заболевания. Перед сном следует хорошенько проветрить помещение, ведь в большинстве случае человек храпит из-за недостатка кислорода. Многие не запоминают свои сны, это является положительной характеристикой, так как организм был полностью расслаблен и функция памяти не работала.

Для того чтобы все процессы в организме работали правильно, соблюдайте режим дня. Самым лучшим началом дня будет 6 утра . Контрастный душ и небольшая разминка взбодрит и поможет проснуться. В 7-8 часов утра повышается количество активных веществ. Аллергикам следует быть осторожными в это время. Ни в коем случае нельзя употреблять алкоголь, в этот период организм к этому просто не готов. Самым полезным завтрак будет в период с 7 до 9 утра .

Позавтракать можно , так и на работе, главное чтобы пища не была слишком тяжелой. Антицеллюлитными процедурами лучше всего заняться с 10 до 13 часов . В это время вы добьетесь наибольшего эффекта и результата. Минимальная чувствительность кожи в 9 утра , поэтому от ухода за кожей лица и тела будет мало толку.

С 9 до 10 вечера человек наиболее активен, он с легкостью решает всевозможные умственные задачи. Обед должен быть с 13 до 14 часов дня, так как в это время выделяется самое большое количество желудочного сока. Организм является уязвимым с 13 до 17 часов . Рабочий день должен заканчивается в период с 18 до 19 часов .

Правильно говорят, что после 6 часов вечера есть нельзя, ведь в это время процессы пищеварения значительно замедляются. В позднее время кушать нельзя, так как организм должен отдыхать и не переваривать пищу, к тому же полностью она перевариться все равно не сможет. Полезным фактом для студентов и школьников будет то, что лучше всего память работает с 9 до 10 часов вечера.

Биологические часы

Сам человек может выстроить свои биологические часы, достаточно лишь отказаться от вредных привычек и следить за своей жизнедеятельностью. Работа, сон, отдых и прием пищи каждый день должны быть в одно время. Вредные привычки и неполноценный сон сбивают все биоритмы, нарушая жизнедеятельность организма. Работать всегда следует при хорошей освещенности, желательно при дневном свете. В течение суток человек всегда должен получать достаточное количество теплового облучения.

Специалистами доказано, что уровень здоровья человека гораздо выше, если он соблюдает биологические ритмы.

Биологический ритм - это колебательный процесс, приводящий к воспроизведению биологического явления или состояния биологической системы через приблизительно равные промежутки времени.

Мы считаем вполне естественным и ничуть не удивляемся, когда, например, ощущаем вечером сонливость и отправляемся спать, подчиняясь по существу своим биологическим часам. Еще более понятным и не требующим особых пояснений кажется нам появление с наступлением темноты ощущения усталости, которое, собственно, и вызывает сонливость. Но если человек на протяжении нескольких недель находится, ничего не делая, в полутемном помещении, куда не проникают никакие звуки, то и тогда он будет засыпать и просыпаться примерно каждые 24 часа, как бы отмеряя сутки за сутками.

В жизнедеятельности растений и животных помимо сна немало проявлений и других ритмов: более 2400 лет назад Гиппократ писал о подъемах и падениях, присущих физическому состоянию людей, почти 300 лет назад (1729) французский математик и астроном Жан жак де Меран обнаружил 24-часовую периодическую активность у растений, в дальнейшем Христофор Гуфелянд (1797), рассматривая колебания температуры тела у здоровых и больных пациентов, высказал предположение о том, что в организме существуют "внутренние часы", ход которых определяется вращением Земли вокруг своей оси. Он впервые обратил внимание на универсальность ритмических процессов у биологических объектов и подчеркнул, что наша жизнь, очевидно, повторяется в определенных ритмах, а каждый день представляет маленькое изложение нашей жизни.

Прогрессивное развитие учения о биологических ритмах провело к возникновению новой междисциплинарной фундаментальной науки - хронобиологии, которая изучает закономерности осуществления процессов жизнедеятельности организма во времени. Учение о биологических ритмах стало составной частью хронобиологии. Однако до настоящего времени, несмотря на внедрение методов хронобиологии в другие области исследования живых систем и формирование в медико-биологической науке новых направлений (хрономедицна, хронофармакология, хронопатология и т.д.), ученые так и не выработали единый словарь для новой науки, в результате чего проявления хронобиологических феноменов нередко именуют неодинаково, а термины, уже закрепленные, применяют в ином смысле или пытаются пересмотреть более или менее устоявшиеся термины. В процессе ознакомления с предметом мы рассмотрим эти противоречия.

Понятия хронобиологии и биоритмологии близки, но не тождественны. Согласно наиболее универсальному определению, принятому Международным обществом изучения биологических ритмов, хронобиология - наука, объективно исследующая на количественной основе механизмы биологической временнóй структуры, включая ритмические проявления жизни на всех уровнях организации живой системы. Действительно, хотя изучение периодичности жизненных явлений образует основу хронобиологических подходов, не всегда принимается во внимание, что колебания сочетаются с более медленными изменениями, которые не обязательно периодичны.

Биоритмология - наука, изучающая условия возникновения, природу, закономерности и значение биологических ритмов. Биоритм представляет собой колебания какого-либо биологического процесса (состояния), наступающие через приблизительно равные промежутки времени, когда процесс (состояние) возвращается к исходному проходя цикл. Повторяемость состояния (например, деление клетки) в ритме относительна. На самом деле каждый цикл повторения по своему содержанию отличается от предыдущего, но воспроизводится по тем же закономерностям.

Понятия "цикл" и "ритм" близки, их употребление определяется семантическими оттенками, что зависит от контекста. Под цикличностью чаще имеют в виду только повторяемость событий, употребляя термин "ритм", обычно подразумевают, что, кроме периода, известны и другие его параметры.

Интенсивность процесса на протяжении цикла меняется по сложным и у разных процессов неодинаковым законам, так что кривые, ее отражающие (форма волны), имеют сложную конфигурацию, например конфигурация электрокардиограммы, для описания которой требуется привлечение теорий предельных циклов и релаксационных колебаний.

Простейшая кривая, описывающая циклы (ритмы), – это синусоида, характеризующаяся определенными параметрами , используемыми для описания биологического ритма.

Классификация биоритмов

Проявлением и характеристикой, позволяющей судить о временной организации человека, является его хронотип. Чаще всего под этим термином понимают околосуточную динамику показателей, характеризующих общее состояние организма. Хронотип человека индивидуален, т.к. обусловлен, с одной стороны генетическими механизмами, а с другой – взаимодействием организма со средой.

Чаще всего хронотип человека определяют по уровню работоспособности - активной фазы биологического ритма "сон-бодрствование". Различия в этом ритме позволили распределить людей на "утренние" группы ("жаворонки"), "вечерние" группы ("совы") и "аритмичные" группы ("голуби"). "Совы" – поздно засыпают и поздно просыпаются, максимум суточных биоритмов активности и покоя у них сдвинут на более поздние часы в отличии от "жаворонков", которые рано просыпаются и рано засыпают. У "голубей" пик активности приходится примерно на середину дневного периода. На протяжении жизни временная организация человека может меняться: с возрастом смещаться в сторону "жаворонка" Происходит это вследствие изменения скорости секреции гормонов (в частности, гормона мелатонина, отвечающего за нормальное ритмическое течение биологических процессов организма). Именно отсюда склонность пожилых рано вставать и пораньше ложиться, а у молодых - бодрствовать допоздна и утром подольше поспать.

Классификация биологических ритмов

Биоритмы делят по разным показателям: происхождению, длительности периодического цикла, по характеру регулирующих механизмов, по уровню организации и др.

1. Классификация биоритмов по происхождению :

Биоритмы делятся на: экзогенные и эндогенные (т.е. вызываемые внешними и внутренними факторами).

Эндогенные ритмы являются истинными ритмами, которые обнаруживаются при отсутствии каких-либо периодических процессов в окружающей среде.

Экзогенные ритмы связаны с пассивными системами, ритмика которых отражает периодические процессы, протекающие в окружающей среде, т.е. являются ложными. Примером экзогенного ритма может быть фотосинтез, который начинается на рассвете и кончается с наступлением ночи.

Для доказательства эндогенности ритма используются положения:

1) эндогенные ритмы сохраняются при отсутствии определенных внешних воздействий;

2) периодичность ритмов нарушается при прекращении доступа кислорода, т.е. при аноксии;

3) периодичность биоритмов нарушается при понижении температуры до того уровня, при котором в организме приостанавливается обмен веществ;

4) энергия, необходимая для поддержания эндогенного ритма, вырабатывается в результате обмена веществ в организме.

Эндогенные ритмы имеют широкий диапазон частот – от 2000 колебаний в секунду до 1 колебания в год!

К эндогенным ритмам относят:

1) ритм обмена веществ и энергии;

2) сердцебиения;

3) ритм дыхания;

4) волны артериального давления;

5) изменение активности бодрствования и сна;

6) умственная активность;

7) изменение температуры тела;

8) выделение мочи;

9) работоспособность (физический ритм);

10) эмоциональный ритм;

11) ритм активности органов кроветворения;

12) ритм количества форменных элементов крови;

13) ритм количества электролитов крови;

14) ритм количества сахара крови;

15) ритм количества гормонов крови;

16) ритм самообновления клеток (деление клеток);

17) биоэлектрическая активность мозга.

Наибольший подъем работоспособности наблюдается в 7 – 14 часов и 16 – 20 часов, поэтому самую трудную работу следует выполнять в указанное время.

Однако, некоторые люди более работоспособны ночью, чем днем. Таких людей называют «совами», а тех, кто рано встает и имеет наибольшую работоспособность в утренние и дневные часы – «жаворонками». «Совы» засыпают поздно ночью и встают поздно утром, работая во вторую половину дня.

Немецкий физиолог Р. Хампп установил, что 1/6 людей относится к «жаворонкам», 1/3 к «совам», а ½ – легко приспосабливается и к утреннему, и к вечернему режиму труда, – их называют «аритмиками» (или голубями). Это в основном люди, занятые преимущественно физическим трудом, к лицам вечернего типа относят преимущественно людей умственного труда.

Американские исследователи предложили вести обучение студентов в разные часы с учетом их индивидуальных биологических ритмов.

Чем объясняется хронотип человека – врожденными или приобретенными качествами?

Перестроить «жаворонков» на режим «сов» не удается, а «совы» быстро переучиваются на «жаворонков». Следовательно, режим «сов» – не потребность, а привычка. Напротив, режим «жаворонков» – режим естественный.

2. Классификация биоритмов по длительности периодического ритма.

По длительности периодические ритмы делят на две большие группы: функциональные и адаптивные.

Функциональные ритмы обеспечивают непрерывную жизнедеятельность организма. Длительность их цикла колеблется от долей секунды до минут. К их числу относятся циклы нервно-мышечного возбуждения и торможения, множество процессов на уровне молекул клеток, отдельных органов.

Ритмы мозга:

1) дельта ритм – менее 4 кол/сек;

2) тета ритм – 4 – 8 кол/сек;

3) альфа ритм – более 13 кол/сек;

4) гамма ритм – более 30 кол/сек.

Ритмы органов:

1) Ритм сердца – 1,1 кол/сек (66 кол/мин);

2) Ритм дыхания – 0,26 кол/сек (16 дыханий в мин);

3) Ритм ходьбы – 2 кол/сек (марш);

4) Ритм органов пищеварения – 0,00018 кол/сек (1 колебание за 1,5 часа).

Адаптивные ритмы организма соответствуют геофизическим ритмам, а именно:

1) приливные (12,8 часа);

2) суточные (24 часа);

3) циркадные (околосуточные – 24 часа);

4) полулунные (14 – 15 дней);

5) лунные (28 дней);

6) годичные (сезонные) – 1 год;

7) циркануальные (окологодичные).

Приливные ритмы (12,8 часа). Приливы порождаются гравитационными и центробежными силами, обусловленными движением и относительным положением Луны, Земли и Солнца.

Суточные ритмы . Они относятся к естественным ритмам, связанные с 24-часовыми солнечными сутками.

Циркадные ритмы (околосуточные) (circa-около, diem-день). Он соответствует примерно 24 часам и относятся к свободно текущим. Эти ритмы зависят от регулярной смены дня и ночи.

Недельный ритм . Условно неделю можно представить как 1/4 часть вращения Луны вокруг Земли (рабочая неделя).

Околомесячные ритмы определяются вращением Луны вокруг Земли и период вращения Солнца вокруг своей оси (27 дней). Циклические ежемесячные изменения пронизывают весь организм женщины (менструации). У спортсменок отмечается ухудшение спортивных результатов за несколько дней до наступления менструации. Именно в этот период отмечают среди женщин нарастание попыток к самоубийству, у мужчин также отмечается околомесячный ритм колебания настроения и работоспособности.

В последние годы за рубежом распространилась гипотеза о т.н. «критических днях». Еще в XIX веке венский психиатр Свобода и берлинский врач Флейс выдвинули гипотезу, согласно которой жизнь каждого человека, начиная со дня рождения, протекает в соответствии с тремя отдельными циклами: физическим – 23 дня, эмоциональным (или чувствительным) – 28 дней и интеллектуальным – 33 дня. Каждый цикл имеет положительную и отрицательную полуволны, составляющие соответственно положительные и отрицательные периоды. Положительный период связан с улучшением физических, эмоциональных и интеллектуальных показателей, отрицательный – с ухудшением.

Дни перехода любого цикла от положительной волны к отрицательной (т.е. пересечение линии цикла с нулевой линией) называются критическими, нулевыми днями. Этот день считается «плохим». Именно в такой критический день при физическом цикле чаще всего с людьми отмечались несчастные случаи. В критические дни эмоционального цикла чаще наблюдались нервные срывы и т.д.

Годичные (сезонные) колебания. Они связаны с вращением Земли вокруг Солнца. Сезонные ритмы устойчивы, составляя сущность годовых колебаний. Психическая и мышечная возбудимость выше весной и в начале лета, осенью и зимой ниже. Летом дети растут быстрее, что зависит от дозы солнечного облучения, более витаминизированного питания и др.

Американский ученый Ф. Халберг изучил смертность в США от пневмонии и гриппа, наибольшая смертность имела место в конце декабря – начале февраля, как на севере, так и на юге страны. Халберг пришел к заключению, что повышение риска смерти от гриппа и пневмонии в зимние месяцы связаны не с метеорологическими факторами, а, прежде всего, с повышением чувствительности человека к этому виду инфекции в зимний период.

Двух и трех-летние циклы . Статистики показали, что спортивные достижения у женщин характеризуются двухгодичным циклом, а у мужчин – трехгодичным.

Семилетние ритмы творческой активности . В 1925 году вышла книга физиолога Н.Я. Пэрна «Ритмы жизни и творчества» В ней впервые были подробно описаны семилетние ритмы творческой активности. Н.Я. Пэрн выделяет в жизни человека следующие «поворотные пункты» – 6 – 7 лет; 12 – 13 лет; 25 – 26; 37 – 38; 43 – 44; 49 – 50; 50 – 57.

Околочасовой ритм . Позднее всего, в 60-е годы XX столетия были открыты околочасовые ритмы живых организмов. Особенно тщательно они были изучены японским ученым И. Мано на эмбрионах морских ежей. Он показал, что после оплодотворения яиц морских ежей с момента их деления в клетке обнаруживается ритм с периодом около 40 минут. Он проявляется в колебании скорости синтеза белка, активности протеолитических ферментов, проницамости плазматической мембраны, числа полирибосом и т.д.

А – процессы с кратковременной периодикой: доли секунд – импульсы нервной клетки, сердечный цикл; секунды – дыхание; минуты – голодная перистальтика желудка.

Б – процессы с продолжительной периодикой: суточные (циркадные), лунные (селенические) менструальный цикл 28 дней; годичные (цирканные) – рождаемость; многолетние (гелиобиологические), 11-летние.

3. Следующий принцип классификации биоритмов – по уровню их организации :

1) Макроскопический уровень – это уровень взаимоотношений между организмами, тканями и органами, которые различимы макроскопически.

2) Микроскопический (клеточный) уровень – это уровень, изучаемый с помощью светового микроскопа (клетки, некоторые органеллы клеток).

3) Субклеточный уровень – уровень, изучаемый с помощью электронной микроскопии (части клетки-ядра, лизосомы, рибосомы и т.д.).

4) Макромолекулярный уровень – уровень изучения молекул.