Ритмические особенности умственной и физической деятельности человека

Основой периодических изменений функций организма человека являются суточные биоритмы. Благодаря им человек может напряженно работать в часы оптимального состояния организма, используя периоды относительно низкого функционирования для восстановления сил.

На все внешние воздействия человек реагирует в зависимости от фазы ритма, его силы и направленности реакции. Фаза биологических ритмов характеризуется положением колеблющейся системы в определенный момент времени. В период взаимодействия одного ритма с другим происходит совпадение или расхождение фаз. Резкое изменение внешних условий может привести к сдвигу фаз, который наблюдается, например, при перелетах человека на большие расстояния или при резкой смене климата.

Сила суточных ритмов определяется амплитудой колебания физиологических процессов, которые непосредственно зависят от ряда внешних факторов. Амплитуда одних функций может значительно увеличиваться в течение суток, других — уменьшаться, а третьих — изменяться вокруг среднего уровня в ту или другую сторону. Например, допустимо превышение концентрации биологически активных веществ в крови на 50% среднесуточной величины, а температура тела может колебаться лишь в пределах 1 °C.

В современной науке суточные ритмы человека используют в качестве универсального критерия оценки состояния здоровья.

Суточный ритм температуры тела, выполняющий роль своеобразного биологического синхронизатора, имеет огромное значение для адаптации организма к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

Суточная динамика температуры тела имеет волнообразный характер. Минимальное значение ее приходится на промежуток времени от 1 часа ночи до 5 часов утра, а максимальное — к 18 часам. Амплитуда колебания составляет 0,6 — 1о С.

Учеными доказано, что разница температуры кожи, лба и периферических участков рук колеблется в пределах 3,1о С утром, 2,9о С вечером и 1,7о С ночью. Наиболее стабильна на протяжении суток температура кожи лба. При температуре окружающей среды 19 — 33о С терморегуляция осуществляется через конечности, которые являются своеобразным «резервуаром тепла» .

В ответ на любые изменения среды реагирует сердечно-сосудистая система. В нормальных условиях регуляция сердечной деятельности обеспечивает соответствие между количеством крови, поступающим за единицу времени в сосудистую систему, и уровнем обмена веществ организма.

В зависимости от условий, характера и интенсивности нагрузок происходит изменение деятельности сердечно-сосудистой системы. Так, например, количество крови, нагнетаемой сердцем в аорту за одну минуту, увеличивается с 4−6 литров при полном покое до 20−25 при значительной мышечной работе, частота пульса возрастает с 50−60 ударов в минуту до 120−150.

Однако, помимо естественной ритмической деятельности, сердечно-сосудистая система обладает и суточной периодичностью:

По полученным данным, наибольшая частота сердечных сокращений наблюдается к 18 часам. В это же время отмечается повышение артериального давления крови. Наименьшие показатели пульса бывают около 4 часов, а артериального давления — примерно около 9 часов.

Установлено также, что проницаемость капилляров максимальна к 18 часам, а минимальна — около 2.

Внутриглазное давление утром повышается, а вечером снижается.

Имеющиеся результаты свидетельствуют о том, что работоспособность сердечно-сосудистой системы два раза в сутки резко снижается, примерно около 13 часов и 21 часа. В этот период наблюдаются и изменения биоэлектрической активности сердца.

Суточные колебания физиологических процессов отражаются на деятельности и кроветворных органов:

Установлено, что костный мозг наиболее активен в ранние утренние часы, а селезенка и лимфатические узлы — вечером, около 20 часов.

На утро приходится максимальное количество гемоглобина и сахара в крови. К вечеру в ней уменьшается содержание белков, но повышается количество серы. Минимальное количество хлора в крови отмечено в ночные часы. Минимальная скорость оседания эритроцитов (СОЭ или РОЭ) приходится на раннее утро.

Изменения температуры тела напрямую связаны непосредственно с перераспределением тонуса сосудистой системы организма.

С суточной периодичностью системы кровообращения, как и многих других, связана работа желез внутренней секреции.

Экспериментально установлено, что увеличение количества адреналина в крови происходит в утренние часы, до начала периода двигательной активности. Его максимум приходится на 9 часов, что обуславливает достаточно высокую психическую активность человека в первой половине дня.

В такой же зависимости от биоритмов находится выработка половых гормонов. Максимум секреции тропных гормонов проявляется во время ночного сна. У мужчин увеличение секреции гонадотропинов на протяжении суток происходит несколько раз, а у женщин минимальный уровень лютеинизирующего гормона определяется в начале ночного сна, плавно нарастая в дальнейшем. Приуроченность родовой деятельности к определенному времени суток, к полуночи, связана с усилением деятельности задней доли гипофиза к этому времени суток.

В последние годы доказано наличие суточной активности ферментных систем организма. Ученые располагают данными о том, что в течение суток в тканях нашего организма меняется концентрация ионов водорода. Внутренняя среда организма в период с трех до пятнадцати часов находится преимущественно в кислой фазе, а с пятнадцати до трех — в щелочной. Переход из одной фазы в другую составляет около двух часов.

Для поддержания и укрепления здоровья большое значение имеет сохранение нормальной периодики в работе органов пищеварения и выделения.

Первые экспериментальные данные о сосуществовании суточного ритма пищеварительной системы были получены еще в 1929 году. В первой половине дня печень расходует запасенный гликоген, превращая его в простые сахара, отдает воду, образует большое количество мочевины и накапливает жиры. Во второй половине дня она начинает ассимилировать сахара, накапливает гликоген и воду. При этом сами клетки печени увеличиваются в объеме почти в три раза. Суточное количество секретируемой желчи колеблется в довольно значительных пределах. Первая половина дня из-за максимального выделения желчи является наиболее оптимальным периодом для переваривания жиров.

Ритмические изменения объема образуемой в желудке соляной кислоты делают желудочный сок утром менее кислым, чем вечером. Моторная функция желудка и перистальтика кишечника усилены в первой половине дня. Выделительная функция почек усилена в вечерние часы.

Анализ полученных данных свидетельствует о необходимости строгого соблюдения суточного графика, регламентирования времени приема пищи, ее количества и качества. Следует помнить, что физиологически обоснованным является прием белковой пищи в первой половине дня, а углеводной и молочной — во второй.

Ведущую роль в регуляции циркадных ритмов организма играют биологические ритмы активности механизмов нервной и эндокринной регуляции. Высшие отделы ЦНС, вегетативная нервная система и другие звенья ее регуляции имеют свои биоритмы и определяют суточные колебания концентрации гормонов, что обуславливает ритмику всех физиологических показателей.

Характерные изменения в течение суток претерпевает и биоэлектрическая активность мозга. Ночью у человека снижается память, мышечная сила, отмечается замедленность в действиях, увеличивается число ошибок при решении арифметических задач.

Обобщение опыта изучения периодических изменений организма человека, особенно его умственной, физической и психической активности, позволило ученым выразить общий суточный ритм, который можно использовать при организации процессов жизнедеятельности. В упрощенном виде, его можно представить следующим образом:

первая половина дня (примерно до 12−13 часов) — максимальная активность;

вторая половина дня (примерно до 15−16 часов) — спад активности;

вечер (примерно до 20−21 часа) — небольшой подъем активности;

поздний вечер и ночь — минимальная активность.

Если каждый человек проанализирует свою активность, работоспособность и самочувствие в течение дня, используя при этом данные о циркадных ритмах организма, то станет ясно, почему максимальные нагрузки легче переносятся в первой половине дня, во второй — возникает сонливость и снижается общий тонус организма, а к вечеру возникает чувство усталости. Но при этом не следует забывать, что адекватные данные могут быть получены только при соблюдении режима труда и отдыха.

В современной научно-популярной литературе и периодических изданиях довольно часто встречаются материалы, в которых отражено универсальное временное распределение основных циркадных ритмов. Необходимо помнить, что организм каждого человека индивидуален и поэтому возможно существенное отклонение от приведенных периодов. Индивидуальный график суточных колебаний основных функций и систем организма может быть построен только врачом после соответствующего обследования.

Организация режима трудовой и физической деятельности, отдыха и питания в соответствии с колебаниями интенсивности физиологических процессов поможет сохранить и укрепить здоровье, значительно повысить работопособность и «иммунитет» к стрессовым нагрузкам.