Роль биоритмов в обеспечении жизнедеятельности человека

адаптационный циркадианный биоритм онтогенез Биологические ритмы — это периодическое повторение изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений в живых организмах.

Выдающийся хронобиолог Ф. Хальберг разделил все биологические ритмы на три группы:

• 1) Ритмы высокой частоты с периодом, который не превышает получасовой интервал. Это ритмы сокращения сердечных мышц, дыхания, биотоков мозга, биохимических реакций, перистальтики кишечника.
• 2) Ритмы средней частоты с периодом от получаса до семи суток. Сюда входят: изменение сна и бодрости, активности и покоя, суточные изменения в обмене веществ, колебание температуры, артериального давления, частоты деления клеток, колебание состава крови.
• 3) Низкочастотные ритмы с периодом от четверти месяца до одного года: недельные, месячные и сезонные ритмы. К биологическим процессам этой периодичности принадлежат эндокринные изменения, зимняя спячка.

Наименьший отрезок времени, на которое может реагировать мозг человека и его нервная система, составляет от 0,5 до 0,8 с. Поэтому не случайно сокращения нашего сердца в среднем составляет 0,8 с. Приблизительно такой же темп движения наших ног и рук при ходьбе. Интервал времени в 0,5 — 0,7 с. отвечает скорости наших слуховых и зрительных рецепторов.

Кроме этих малых ритмов установлена еще одна распространенная периодичность, которая равняется 30 мин. Сюда принадлежат циклы сна, сокращение мышц желудка, колебание внимания и расположения духа, а также половая активность. Спит человек или нет, он через каждые полчаса испытывает то низкую, то повышенную возбужденность, то покой, то тревогу.

Суточные ритмы человека интересны прежде всего тем, что максимум и минимум активности разных биологических процессов не совпадают во времени. Существуют экспериментальные данные о наличии суточного ритма в работе органов пищеварения. Образование желчи в печени чередуется с образованием гликогена. В первой половине дня образовывается наибольшее количество желчи, которая обеспечивает оптимальные условия для переваривания, в частности, жиров. Во второй половине дня печень накапливает гликоген и воду.

В утренние часы усиливается перистальтика кишечника и моторная функция желудка, происходит очищение кишечника.

Вечером наиболее выраженная выделительная функция почек, минимум ее приходится между 2-я часами ночи и 5-ю часами утра.

В течение суток фазы работоспособности также чередуются с периодами расслабления и сна. При этом пик активности с утра приходится на период с 8 до 12 часов, а дневной пик активности выпадает на период с 15 до 18 часов. Эти периоды активности обязательно чередуются периодами расслабления.

Кроме того, оказывается, что свое биологическое расписание есть и у каждого нашего органа. Если мы будем придерживаться этого расписания, то мы надолго сохраним свою красоту и здоровье.

• 3.00 — 6.00: самый тяжёлый и истощающий период для организма. Для него характерно самое низкое кровяное давление.
• 6.00 — 7.00: оптимальное время для перехода от сна к бодрствованию.
• 5.00 — 7.00: период наибольшей активности толстого кишечника и оптимальное время для очищения организма.
• 7.00 — 9.00: время наибольшей активности желудка, и, следовательно, это время хорошо использовать для первого приема пищи.
• 8.00 — 9.00: в кровь поступает наибольшее количество половых гормонов.
• 9.00 — 10.00: оптимальное время для медицинских процедур, связанных с внешним воздействием, так как в это время кожа мене всего чувствительна к уколам.
• 10.00 — 12.00: время наиболее активной работы мозга и лучшее время для интеллектуальной работы.
• 13.00 — 15.00: время активности тонкого кишечника. Это означает, что если вы перед этим пообедали, то за два часа пища наилучшим образом усвоится.
• 16.00 — 18.00: это время лучше использовать для физической работы и спорта. Именно в этот период быстрее всего отрастают волосы и ногти.
• 17.00 — 19.00: в это время мы лучше всего улавливаем нюансы вкуса, ароматов и музыки.
• 18.00 — 20.00: в это время печень легче всего справляется с алкоголем.
• 18.00 — 20.00: в этот период лучше всего накладывать косметические маски. Это время красоты, так как в эти часы кожа максимально чувствительна к косметическим процедурам.
• 18.00 — 21.00: время для самых задушевных бесед. В это время человек открыт для общения и острее всего чувствует одиночество.
• 19.00 — 21.00: в этот период максимально подвижны наши суставы, а значит, он хорошо подходит для занятий йогой и упражнений на растяжку и расслабление.
• 22.00: начиная с этого времени, особенно интенсивно начинают действовать защитные силы организма. Именно это время наиболее благоприятно для отхода ко сну.

Знание биоритмов человека позволяет изготовить хронологические календари, которые улучшают нормальное протекание жизни и оптимизируют результаты человеческой деятельности. Вот некоторые данные о пиках биологических процессов в организме в течение суток:

макс. чувствительность пальцев — 15−16 ч.

макс. сжатие руки — 9−10 ч.

макс вырабатывание желудочных кислот — 13 ч.

макс. восприимчивость к инъекциям — 9 ч.

макс. работоспособность печени — 18−20 ч.

макс. работоспособность легких — 16−18 ч.

макс. рост волос и ногтей — 16−18 ч.

макс. активность мозга — 10−12 ч.

мин. внимание водителей — 2 ч.

труднее всего оставаться в одиночестве — 20−22 ч.

мин. сосудистое давление — 4−5 ч.

макс. активность для мужчин и женщин — начало осени.

3. Классификация биоритмов Классификация ритмов базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев.

Ю. Ашофф (1984 г.) подразделяет ритмы:

• — По их собственным характеристикам, таким как период;
• — По их биологической системе, например популяция;
• — По роду процесса, порождающего ритм;
• — 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 биоритмов Н. И. Моисеевой и В. Н. Сысуева (1961) выделяет пять основных классов:

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.).

Ритмы средней частоты (от 30 мин до 28 ч, включая ультрадианные и циркадные продолжительностью до 20 ч и 20 — 23 ч соответственно).

Мезоритмы (инфрадианные и циркасептанные около 7суток продолжительностью 28 ч и 6 дней соответственно).

Макроритмы с периодом от 20 дней до 1 года.

Метаритмы с периодом 10 лет и более.

Многие авторы выделяют также ритмы по уровню организации биосистем: клеточные, органные, организменные, популяционные.

По форме 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 адаптивными (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.

Циркадные или околосуточные биоритмы.

Суточный ритм — это так называемый циркадный (точнее циркадианный, от латинских: «цирка» — около и «дие» — день) ритм, который является одним из основных биоритмов для всего живого и определяется временем вращения Земли и, следовательно, сменой день-ночь. В настоящее время обнаружено и изучено более трехсот различных околосуточных биоритмов человека, которые, происходя в различных системах, органах и тканях образуют стройную сопряженную по фазам систему биоосцилляторов, поддерживающих согласованность и нужную последовательность различных функций организма, согласованность работы различных органов.

Активности различных органов приходятся на различные участки 24-часовой шкалы времени, разделенные определенными интервалами. Совпадение по времени максимумов различных процессов жизнедеятельности может служить причиной серьезных заболеваний. Например, одновременное выделение пищеварительных соков желудком и печенью может служить причиной язвы желудка и т. д. Исключительно важна и последовательность активизации и отдыха различных систем и органов.

Околосуточный ритм изменения внешних воздействий, действующий на протяжении всего существования жизни на Земле, настолько сильно вошел в динамику функционирования организма человека, что даже полная изоляция человека от внешней среды не приводит к сильному изменению длительности этого ритма. Многочисленные эксперименты в глубоких пещерах, специально оборудованных помещениях, а также на космических кораблях показали, что длительность суточного цикла человека, изолированного от внешнего мира и живущего в свободном режиме (сон, когда хочется спать; еда, когда хочется, есть; отсутствие каких-либо изменений в освещенности, температуре и т. д.) для различных людей несколько различна. Обычно она несколько превышает 24 часа (24,5−25,9 часа), но может быть и несколько короче (23,5 часа). Все попытки навязать человеку искусственно установленную длительность суток, например 12, 18 или 48 часов окончились неудачей — функции человека приходили в полное расстройство. Организм человека в разное время суток представляет собой различную физиологическую и биохимическую систему. Даже структура клеток меняется в ряде случаев до неузнаваемости.

Максимумы и минимумы функциональной активности различных органов приходятся на различные участки 24-часовой шкалы времени, разделенные определенными интервалами.

Для каждого из органов акрофаза, т. е. состояние минимальной активности наблюдается спустя 12 часов после периода максимальной активности. Меняются и различные параметры деятельности организма. Так, артериальное давление максимально в период 16−19 час, минимально — в период 1−4 час. Температура максимальна в 17−18 час, минимальна — в 1−4 час и т. д.

Необходимо отметить, что индивидуальные особенности каждого человека могут приводить к определенным отличиям от данной схемы («жаворонки» и «совы»). На суточное распределение активности оказывают влияние также социальные стимулы (время работы, развлечений, общения), временной режим нагрузок и отдыха. Резкая сдвижка режима функционирования организма относительно установившегося ритма (сдвиг по фазе) — сильный стресс для человеческого организма. Такой сдвиг происходит, например, при авиационных перелетах через несколько часовых поясов. Даже сдвиг всего на один час при переходе на летнее время и обратно тяжело сказывается для ослабленных организмов. Всем знакомы ощущения, испытываемые после перелета с изменением местного времени в пункте назначения по отношению к пункту вылета. Нарушение сна (ночью не спится, а днем-наоборот), слабость, физический и психический дискомфорт, низкая работоспособность, боли в области сердца, желудочные боли. Постепенно человек привыкает к новому времени, его биоритмы перестраиваются, самочувствие улучшается. Разные люди по-разному реагируют на сдвиг времени, одни более легко, другие — более болезненно, но реагируют все. После перелета в западном направлении (то есть задержки фазы) перестройка происходит в среднем быстрее, чем после перелета на восток (то есть опережения фазы).

При переходе на новое время первыми перестраиваются ритмы сна и бодрствования, за ними другие, такие как функционирование внутренних органов, изменение температуры тела и т. д. Одни биоритмы оказываются более подвижными, другие — менее. В результате возникает состояние десинхроноза, характеризующее рассогласование различных биоритмов организма. Период приспособления к новому времени зависит кроме индивидуальных особенностей от величины сдвига фазы ритмов. При больших сдвигах, например, перелеты Москва-Камчатка, Россия — США сопровождаются нарушением функций в течение 30−60 суток. Хотя внешне человек через несколько дней привыкания к новому времени чувствует себя уже хорошо, дается это ценой избыточного напряжения, мобилизацией внутренних резервов. В результате возникают длительные нарушения сна, желудочно-кишечные расстройства, неврозы, стенокардия даже у здоровых людей. Для ослабленного организма такой стресс может стать причиной серьезного заболевания, и даже гибели.

Длительные перелеты и, как следствие, десинхроноз стали одной из типичных болезней века, называемой иногда болезнью бизнесменов. Но и не только бизнесмены страдают ею. При перелетах через несколько часовых поясов определенную помощь может оказать прием адаптогенов, таких как дибазол, лимонник, женьшень, радиола розовая (золотой корень), элеутерококк и т. д., которые, гармонично мобилизуя защитные средства организма, помогают ему преодолеть стресс, вызванный десинхронозом, уменьшают риск развития болезней, вызванных им. Ускорению адаптации к новому времени вызывают транквилизаторы, сбивающие ритм бодрствования и сна, а также, простите, выпивка, которая сбивает суточные биоритмы и тем самым ускоряет перестройку функционирования организма по новому расписанию.

Дети переносят перелеты труднее, чем взрослые, но быстрее приспосабливаются к новым условиям. У пожилых и ослабленных болезнью людей остаточные явления десинхроноза могут проявляться очень длительное время — месяцы и даже годы. Не менее опасны последствия перемещений на большие расстояния в широтном направлении (север-юг), но уже по другим, чем десинхроноз причинам. Однако это уже другая история. Интересно, что большинство долгожителей, как правило, всю жизнь прожили в одном месте, одном регионе, хотя и среди путешественников есть люди, прожившие долгий век. В этом случае, по-видимому, сыграла свою роль систематическая тренировка организма, которая — лучшее лекарство. Одним из характерных проявлений околосуточных ритмов является сон. Как известно, различаются две принципиально разные стадии сна: сон медленный и сон быстрый. Ночной сон каждого человека разбит на циклы, продолжительность которых постоянна на протяжении всей жизни и составляет 1,5−2 часа. Каждый цикл состоит из пяти стадий: одной стадии быстрого и четырех стадий медленного сна.

Очень важна сбалансированность между общей длительностью медленного и быстрого сна. Нарушение такой сбалансированности, произошедшее в течение одной ночи, должно быть восстановлено во время последующего сна. Если этого не произойдет, возникает нервное истощение, появляется слабость, сонливость, раздражительность, головные боли и т. д.

Начинается сон с «медленной» фазы, длящейся 10−15 минут. Частота биотоков мозга уменьшается с 8−13 герц до 3−6 герц (альфа-ритм) и через некоторое время устанавливается дельта-ритм с частотой 2−3 герца. Наступает глубокий сон. Мозг отключается и отдыхает. Длится глубокий сон около полутора часов, затем наступает быстрый сон, длящийся 10−15 минут. В этой фазе тело человека неподвижно, а мозг усиленно работает. В этот период нам снятся сны. Затем, обычно не замечая этого, мы просыпаемся на несколько минут, и начинается новый цикл сна. Каждый из нас хорошо знает по собственному опыту, как плохо себя чувствуешь иногда, будучи разбуженным будильником. Древние японские врачи называли такое пробуждение ударом дубинкой по голове. Чтобы таких ударов не было рекомендуется понаблюдать за собою: в какое время, просыпаясь, вы чувствуете себя наилучшим образом. На это время и нужно заводить будильник. При этом лучше недоспать, но выиграть в качестве сна. То же при засыпании. Лучше всего ложиться спать незадолго до начала медленного сна по «расписанию» вашего организма. Полутора — двух часовые периоды смены активности и пассивности происходят и в течение дня. Почувствовав прилив усталости, сонливости, лучше не стараться превозмочь себя, взбадривая например, с помощью кофе или другим образом, а, выкроив время расслабиться, приняв удобную позу, закрыть глаза и отключиться на несколько минут. Мгновенный сон, длящийся одну-две минуты, позволит отдохнуть и восстановить свою активность лучше любых допингов. Не противоборствовать с природой, стараясь ее победить, а подстраиваться к тому, что она диктует — самый верный способ решения проблем.

Биологические часы нашего организма — инструмент, служащий как для оптимизации внутреннего временного порядка работы всех его составных частей, так и средством для выполнения целенаправленной деятельности. Например, многие из нас, ложась вечером спать, мысленно говорят себе, к примеру: «завтра я должен встать в шесть часов» и открывают глаза именно в назначенное время. Без всяких будильников. Не все, конечно. И обычно при некоторой тренировке.

В качестве более тонкой структуры циркадных биоритмов выделяется двухчасовой период времени, вызываемый рядом геофизических причин, вдаваться в подробности которых мы не будем. Скажем только, что среди пульсаций атмосферного давления также выделяется именно двухчасовой период. Биологические часы, встроенные во все живое, проявляют зачастую завидную точность: бабочки — однодневки покидают свои коконы и отправляются в брачный полет не только в один и тот же день, но практически в один и тот же час; кольчатый многощетинковый червь — пололо, обитающий в некоторых районах Тихого и Атлантического океанов, всплывает на поверхность со дна океана один раз в году точно за день до последней четверти луны в октябре. Количество всплывающих червей бывает так велико, что море кишит ими.

Как уже говорилось выше, биологические ритмы охватывают широкий диапазон периодов — от миллисекунды до нескольких лет. Для большинства ритмов, наблюдаемых в центральной нервной системе, в системах кровообращения и дыхания характерна большая индивидуальная изменчивость.

Четыре циркадных ритма не меняются со временем, т.к. они синхронны с циклами внешней среды. Это геофизические ритмы: день и ночь, приливы и отливы, фазы Луны и времена года. Каждый из этих ритмов может длительное время поддерживаться организмом в изоляции от внешнего геофизического ритма.