Понятие биоритмов. Биоритмологические аспекты адаптации человека
Биологические ритмы — фундаментальное свойство органического мира, обеспечивающее его способность к адаптации и выживанию в циклически меняющихся условиях внешней среды. Биологический ритм — это самоподдерживающийся автономный процесс периодического чередования состояний организма и колебаний интенсивности физиологических процессов и реакций. Благодаря биоритмам обеспечивается внутреннее движение, развитие организма, его устойчивость к воздействию факторов окружающей среды. Это осуществляется за счет ритмичного чередования процессов анаболизма и катаболизма (Оранский И.Е., 1988). Борьба противоположностей, обуславливающая движение (развитие), лежит в основе адаптационных процессов, обеспечивающих синхронизацию физиологических функций организма с разнообразными изменениями окружающей среды. Исследование биоритмов позволяет оценивать реактивность, функциональное состояние и адаптационные возможности организма (Комаров Ф.И. и соавт., 1989).
Изучением биоритмов живых систем, их связи с ритмами, существующими в природе, занимается относительно недавно возникшая наука — хронобиология (биоритмология), составной частью которой является хрономедицина.
Хрономедицина с помощью использования хронобиологических параметров в основном решает задачи, связанные с улучшением диагностики, профилактики и лечения патологических состояний у людей (Комаров Ф.И. и соавт., 1989).
В нашей стране опубликовано много работ, посвященных вопросам биоритмологии (Алякринский Б.С., 1975, 1983; Моисеева Н. И. и др., 1981, 1985; Дильман В.М., 1981, 1986; Туркменов М.Т, 1983; Деряпа Н.Р. и др., 1985; Степанов С.И., 1986; Комаров Ф.И., 1989). Поскольку в биоритмологическом аспекте здоровье представляет собой оптимальное соотношение взаимосвязанных ритмов физиологических функций организма и их соответствие закономерным колебаниям среды обитания, анализ изменений этих ритмов и их рассогласования помогает глубже понять механизмы возникновения и развития патологических процессов, улучшить раннюю диагностику болезней и определить наиболее целесообразные временные схемы терапевтических мероприятий.
Существует несколько классификаций биоритмов в зависимости от критериев, положенных в их основу.
По принадлежности к классу явлении ритмы подразделяются на следующие (Оранский И.Е., 1988) на следующие.
I. Ритмы неживой природы.
II. Ритмы живой природы:
1) ритмы растений;
2) ритмы животных;
3) ритмы человека.
В настоящее время в человеческом организме обнаружено более 500 биоритмов на различных структурных уровнях — клеточном, тканевом, органном, организменном (Воложин A.M., Субботин Ю.К., 1998).
Биоритмы характеризуются широким диапазоном периодов — от миллисекунды до нескольких десятков лет. В связи с этим различают низко-, средне- и высокочастотные биоритмы (Смирнов К.М. и соавт. 1980; Оранский И.Е., 1988; Halberg F., 1969).
1. Ритмы высокой частоты — от долей секунды до 30 минут (осцилляции на молекулярном уровне, ритмы электроэнцефалограммы, сокращения сердца, дыхание, перистальтика кишечника).
2. Ритмы средней частоты — от 30 минут до 6 дней включают:
а) ультрадианные (от 30 минут до 20 ч). Сюда относятся колебания главных компонентов мочи и крови с частотой одного цикла около 20 ч, повторение стадий быстрых движений глаз через каждые 90 минут сна, процессы секреции;
б) циркадианные (околосуточные) (от 20—28 ч). Они синхронизированы с вращением Земли вокруг оси, сменой дня и ночи (ритмы сон-бодрствование, суточные колебания различных физиологических параметров — температуры тела, АД, частоты клеточных делений и др.). Эти ритмы наиболее устойчивые и сохраняются в течение жизни организма;
в) инфрадианные (от 28 ч до 6 суток) ритмы наименее изучены (недельный ритм выделения с мочой некоторых гормонов).
3. Ритмы низкой частоты — от 7 дней и выше:
а) циркасептидианные (7 дней) (околонедельный);
б) циркавигинтицианные (21 день);
в) циркатригинтидианные (30 дней) (лунный);
г) циркануальный (около 1 года);
д) макроритмы (обусловленные циклами солнечной активности с периодами 2 года, 3 года, 5 лет, 8 лет, 11 лет, 22 года, 35 лет);
е) мегаритмы (свыше 10 лет).
Низкочастотные ритмы процессов жизнедеятельности, так же как и суточные (циркадианные), широко представлены в организме и имеют связь с геофизическими и социальными факторами. В основе выделения каждого из биоритмов лежат четко регистрируемые колебания какого-либо функционального показателя. Например, околонедельному биоритму соответствует уровень выделения с мочой некоторых гормонов, околомесячному — овариально-менструальный цикл у женщин, сезонным биоритмам изменение продолжительности сна, мышечной силы, заболеваемости и др., окологодовым — рост и физическое развитие детей, показатели иммунитета. Мегаритмы проявляются в изменении численности популяций, видов животных, вспышках эпидемий.
В зависимости от уровней гомеостатических механизмов биоритмы человека можно подразделить на следующие классы (Моисеева Н.И., Сысуев В.М., 1981).
1. Биоритмы клеточных образований, клеток, тканей.
2. Биоритмы органов.
3. Организменные биоритмы.
4. Биоритмы популяций.
Частотные спектры разных уровней биоритмов в значительной степени перекрываются, однако существует общая тенденция к увеличению длины периодов по мере усложнения биологических систем.
Сточки зрения взаимодействия организма и среды выделяют два типа колебательных процессов.
1. Адаптивные ритмы (экологические) или биоритмы, т.е. колебания с периодами, близкими к основным геофизическим циклам, роль которых заключается в адаптации организма к периодическим изменениям внешней среды.
2. Физиологические, или рабочие, ритмы т.е. колебания, отражающие деятельность физиологических систем организма (сердцебиение, дыхание и т.д.).
Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки. Период экологического ритма, напротив, сравнительно постоянен, закреплен генетически.
В биоритме всегда присутствуют две компоненты — экзогенная и эндогенная. Экзогенная компонента биоритма — это воздействие на организм любого внешнего фактора, эндогенная - обусловлена ритмическими процессами внутри организма. Эндогенный ритм непосредственно определяется генетической программой организма, которая реализуется через нервный и гуморальный механизмы.
Биоритмы имеют внутреннюю и внешнюю регуляцию. Внутренняя регуляция биоритмов определяется функционированием так называемых биологических часов. Для объяснения эндогенных механизмов биологических часов предложено несколько гипотез.
1. «Хронон-гипотеза» была сформулирована К.Д. Ере и Е. Тракко Согласно этой гипотезе, механизм околосуточных ритмов связан с наследственным аппаратом клетки, в частности с определенными участками дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
2. "Мембранная теория". Согласно данной теории, цикличность наблюдаемых процессов регулируется состоянием липидно-белковых мембран и их проницаемостью для ионов калия, которая периодически изменяется. Мембранные структуры клетки, обладая рецепторными свойствами, контролируют биоритмы, связанные с фотопериодизмом и действием температурных факторов.
3. "Мультиосцилляторная модель". Считается, что в организме существуют собственные биологические осцилляторы (пейсмекеры) и наблюдаемые периоды ритмов отражают работу биологических «часов». Источником такой активности является энергия метаболизма. Биологических часов в организме много (к настоящему времени у человека обнаружено более 300 ритмически меняющихся с периодом около 24 ч физиологических функций).
Сегодня общепризнано, что циркадианная система организма строится по мультиосцилляторному принципу, согласно которому автономные генераторы суточных ритмов объединяются в несколько групп сцепленных осцилляторов, относительно независимых друг от друга, но имеющих иерархическую соподчиненность и синхронизированных по фазе и периоду. Что касается механизма биологических часов, то уже не вызывает сомнения сам факт наличия клеточных пейсмекеров (генераторов ритма), способных генерировать автоколебания с околосуточным периодом (Гора Е.П., 1999).
Мультиосцилляторный принцип организации повышает адаптивную пластичность организма, позволяя эффективно приспосабливаться к различным по временной организации условиям среды.
Согласно исследованиям Ф.И. Комарова (1989), в организме осцилляторы одного иерархического уровня функционируют параллельно, а разных уровней — последовательно (рис. 3).
Взаимодействие осцилляторов: 1, II — природные синхронизаторы, внешние по отношению к организму; 11-23 — внутренние осцилляторы организма; первая фаза индекса — иерархический уровень, вторая — номер осциллятора на иерархическом уровне. Толщина стрелок отражает силу влияния.
Рис. 3. Принцип взаимодействия осцилляторов
Согласно современным представлениям, в организме действуют биологические часы трех уровней (Билибин Д.П., Фролов В.А., 2007).
Первый уровень связан с деятельностью эпифиза. Современные исследования показывают, что биологические ритмы находятся в строгой иерархической подчиненности основному водителю ритмов, расположенному в супрахиазматизматических ядрах гипоталамуса (СХЯ). Гормоном, доносящим информацию о ритмах, генерируемых СХЯ, до органов и тканей, является мелатонин (по химической структуре — индол), преимущественно продуцируемый эпифизом из триптофана. Мелатонин также продуцируется сетчаткой, цилиарным телом глаза, органами ЖКТ. Активация регуляторной деятельности эпифиза относительно биоритмов «запускается» сменой дня и ночи (входным «рецептором» являются в том числе и глаза, хотя и не только они).
Ритм продукции мелатонина эпифизом носит циркадианный характер и определяется СХЯ, импульсы из которого регулируют активность норадренергических нейронов верхних шейных ганглиев, чьи отростки достигают пинеалоцитов. Мелатонин является мессенджером не только основного эндогенного ритма, генерируемого СХЯ и синхронизирующего все остальные биологические ритмы организма, но также и корректором этого эндогенного ритма относительно ритмов окружающей среды. Следовательно, любые изменения его продукции, выходящие за рамки нормальных физиологических колебаний, способны привести к рассогласованию как собственно биологических ритмов организма между собой (внутренний десинхроноз), так и ритмов организма с ритмами окружающей среды (внешний десинхроноз).
Второй уровень биологических часов связан с супраоптической частью гипоталамуса, который с помощью так называемого субкомиссурального тела имеет связи с эпифизом. Через эту связь (а может быть, и гуморальным путем) гипоталамус получает «команды» от эпифиза и регулирует биоритмы далее. В эксперименте было показано, что разрушение супраоптической части гипоталамуса ведет к нарушению биоритмов.
Третий уровень биологических часов лежит на уровне клеточных и субклеточных мембран. По-видимому, какие-то участки мембран обладают хронорегуляторным действием. Об этом косвенно свидетельствуют факты о влиянии электрических и магнитных полей на мембраны, а через них и на биоритмы.
Таким образом, координирующую роль в синхронизации ритмов всех клеток многоклеточного организма играет гипоталамо-гипофизарная система (Билибин Д.П., Фролов В.А., 2007).
Внешняя регуляция биоритмов связана с вращением Земли вокруг своей оси, движением ее по околосолнечной орбите, с солнечной активностью, изменениями магнитного поля Земли и рядом других геофизических и космических факторов, причем среди экзогенных факторов, выполняющих функцию «датчиков времени», наиболее значимы свет, температура и периодически повторяющиеся социальные факторы (режим труда, отдыха, питания). Атмосферное давление и геомагнитное поле как датчики времени играют меньшую роль. Таким образом, у человека выделяется две группы внешних синхронизаторов— геофизические и социальные (Билибин Д.П., Фролов В .А., 2007).
Ярким примером формирования эндогенных ритмов под влиянием синхронизаторов внешней среды является влияние на новорожденного ребенка с его эндогенными ритмами таких синхронизаторов, как звук, свет, пища и т.д., 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-й неделе, а креатинина и хлоридов — на 16-22-м месяце после рождения. На 2-3-й неделе происходит начало синхронизации с ритмом дня и ночи на протяжении суток такого показателя, как температура тела, а частота пульса — на 4-20-й неделе жизни ребенка.
Биоритмы в той или иной форме присущи всем живым организмам. В основе всякой ритмики лежит периодический волновой процесс. Простейшая кривая, описывающая биоритм, — синусоида.
Для характеристики волнового процесса используют целый ряд показателей: период, мезор (уровень), амплитуда, фаза (акрофаза, ортофаза), частота (рис. 4).
Выделяют четыре вариант а изменений биоритмов.
Вариант 1. (норма). Индивидуальные диаграммы характеризуются положением мезора в зоне доверительного интервала нормы, акрофаза и амплитуда ритма соответствуют данным здорового человека. Наличие такого варианта суточного ритма указывает на сохранность временной организации физиологического процесса.
Вариант 2А. Положение акрофазы индивидуальной диаграммы в зоне доверительного интервала нормы. Амплитуда колебаний снижена относительно нормы на 30%. Мезор близок к показателям нормы. Этот вариант отражает нарушения в процессах управления временной организации физиологических функций и свидетельствует о режиме перенапряжения.
Вариант 2Б. Амплитуда колебаний выше нормы на 30%. Этот вариант свидетельствует о наличие активного поиска оптимального функционирования системы.
Вариант 3. Положение акрофазы биоритма выходит за пределы доверительного интервала нормы. Отмечаются изменения амплитуды
Рис. 4. Характеристика синусоиды (биоритма): 1 — акрофаза (наивысшая точка волны); 2 — период биоритма (интервал между вершинами волн); 3 — амплитуда (наибольшее отклонение сигнала от мезора); 4— мезор (среднее значение сигнала — делит волну биоритма пополам); 5 — ортофаза (надир, батифаза) — низшая точка волны, и частота (это количество циклов, совершающихся в единицу времени) ритма в сторону как ее повышения, так и понижения. Эти изменения в показателях ритма указывают на временное рассогласование функций — десинхроноз.
Вариант 4. Индивидуальные диаграммы имеют вид низкоамплитудных кривых. Амплитуда ритма не превышает 10—15% от нормы — это крайнее проявление десинхроноза.
В процессе различных воздействий, будь то лечебные или иные воздействия, могут происходить изменения в основных показателях биоритма. Совокупность этих изменений можно разделить на три качественных показателя (Оранский И.Е., 1988).
1. Изменения положительного характера:
а) возникновение ритма там, где он раньше отсутствовал;
б) нормализация количественных показателей — амплитуды и среднесуточного уровня. Эти изменения расцениваются как проявления синхронизирующего эффекта.
2. Изменения отрицательного характера: дезорганизация ритма, резкое увеличение или уменьшение амплитуды колебаний и среднесуточного уровня. Эти изменения расцениваются как проявление десинхроноза.
3. Отсутствие изменений: незначительные сдвиги в любом из показателей биоритма.
Из всего многообразия циклических процессов важное значение имеют суточные и сезонные ритмы. Это связано с тем, что суточная и сезонная периодичности присущи всем уровням биологической организации.
Рассмотрим вначале влияние на организм суточных ритмов. Наиболее ярким с точки зрения ритмичности феноменом Земли является чередование дня и ночи. Чередование света и темноты сопровождается синхронным изменением не только освещенности, но и температуры окружающей среды, а также гелиомагнитным излучением. Претерпевает изменения и спектровый состав света. Днем солнечный свет имеет максимум энергии в желто-зеленой, а свет неба — фиолетово-голубой части спектра. В сумерки уменьшается освещенность, а в месте с нею уменьшается процент ультрафиолетовых лучей. Отчетливой изменчивостью отличается суточный ход температуры и влажности, наименьшей ритмичностью — атмосферное давление.
По данным Д. Ассмана (1966), понижение атмосферного давления оказывает возбуждающее действие на симпатическую нервную систему, повышает восприимчивость к инфекционным заболеваниям, подавляет настроение и снижает трудоспособность, а, напротив, повышение атмосферного давления вызывает возбуждение парасимпатической нервной системы. Приведенный пример показывает сложность и многогранность влияния природных факторов.
К настоящему времени у человека обнаружено более 300 (трехсот) ритмически меняющихся с периодом около 24 ч физиологических функций.
Впервые Халберг (1959) ввел понятие циркадианных ритмов, т.е. околосуточных. В настоящее время считается, что в свободно текущем состоянии период циркадианного ритма человека составляет 25,0 + 0,5 ч и не зависит от того, выполняется ли тяжелая физическая работа или соблюдается постельный режим.
Основные суточные ритмы человека.
1. Умственная и физическая работоспособность. В часы дневного бодрствования человека уменьшается время реакции на зрительный и слуховой раздражители, увеличивается скорость и точность переработки информации. Физический труд также эффективнее днем, чем ночью, т.к. днем координация движений, лабильность нервно-мышечного аппарата, сила мышц и их выносливость выше.
2. Дыхание. Суточные ритмы частоты, глубины и минутного объема дыхания у человека имеют максимумы в дневные часы, причем максимумы скорости вдоха и выдоха приходятся на вторую половину дня.
3. Сердечно-сосудистая система. Четкий суточный периодикой обладают все показатели функции кровообращения. Максимум частоты сердечных сокращений у человека в состоянии покоя приходится на вторую половину дня. Сократительная функция миокарда, ударный и минутный объем кровообращения, мощность сердечных сокращений также выше в дневное время. Диастолическое давление нередко бывает выше ночью и утром. Реактивность кровеносных сосудов к суживающим и расширяющим агентам максимальна в дневное время.
4. Метаболические процессы. Один из показателей углеводно-липицного обмена — отношение потребляемого кислорода к выделяемому СО, равен единице днем и понижается ночью. Повышенная способность организма к утилизации углеводов в первой половине дня проявляется в увеличении толерантности к нагрузке глюкозой. Максимальная мобилизация липидов отмечается вечером и ночью. Наибольшее содержание триглицеридов и холестерина в сыворотке крови наблюдается днем, а содержание в ней суммарной фракции липопротеидов низкой и очень низкой плотности — вечером. Для устойчивых биоритмов белкового обмена характерно преобладание катаболических процессов в период активности организма и анаболических во время покоя. Экскреция мочевины повышается днем. Показатели водно-электролитного обмена — выведение с мочой воды, натрия, калия, кальция, хлоридов и других неорганических веществ — совпадают с периодом наибольшей активности организма.
Ведущую роль в координации всех этих циклических процессов играют циркадианные ритмы активности механизмов нервной и эндокринной регуляции. Практически все ее звенья (высшие отделы ЦНС, вегетативная нервная система, гипоталамическая секреция рилизинг-факторов, секреция гормонов гипофиза, функциональная реактивность периферических желез, емкость транспортной системы крови, метаболизм и т.д.) имеют свои биоритмы и определяют суточные колебания концентрации гормонов, запуская тем самым биоритмы других физиологических показателей. Это относится и к суточным колебаниям тонуса вегетативной нервной системы, тесно связанной со сменой фаз сна и бодрствования. При этом уровень адреналина, норадреналина и продуктов их обмена в моче и катехоламинов в крови выше днем, чем ночью.
Суточные ритмы активности гипофиза проявляются в колебаниях активности тропных гормонов. Максимум их секреции имеет место во время ночного сна. В первой половине ночи возрастает уровень тириотропного гормона в крови. Колебания концентрации адренокортикотроиного гормона характеризуется несколькими подъемами во второй половине ночи. Максимум содержания в крови гормонов, вырабатываемых периферическими эндокринными железами, или совпадает с повышением содержания тропных гормонов, или отстает от него на 2—3 ч.
Например, концентрация глюкокортикоидов в плазме крови человека достигает максимума перед пробуждением; в этот же период времени нарастает и содержание в крови андрогенов. Концентрация тиреоидпых гормонов наиболее максимальна во второй половине ночи, а концентрация альдостерона у человека выше в утренние часы.
Выраженные циркадные ритмы имеются также со стороны факторов иммунитета, в том числе фагоцитоза, содержания в крови Т- и В-лимфоцитов, активности комплемента.
Суточные колебания различных функций организма образуют единый ансамбль, в котором прослеживается строго упорядоченная последовательность в активизации поведенческих, физиологических и метаболических процессов. В основе временной координации ритмов лежит принцип, согласно которому колебания уровня функционирования различных систем организма, как правило, бывают синхронизированными по фазе с ритмами функциональных возможностей этих систем.
Условно суточный цикл можно разделить на три фазы, характеризующиеся преобладанием определенных эндокринных и метаболических процессов (Деряпа Н.Р. и др., 1985).
I фаза восстановления охватывает у человека первую половину сна. В эту фазу отмечается повышение секреции соматотропного гормона (СТГ), пролактина, тиреотропного гормона (ТТГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ), т.е. гормонов с преимущественно анаболическим действием. Одновременно увеличивается митотическая активность клеток, которым свойственно непрерывное самообновление. Преобладание парасимпатических влияний в конце активного периода способствует накоплению гликогена в печени, который расходуется во время сна на биоэнергетические потребности организма при отсутствии внешних поступлений биоэнергетических субстратов. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в этот период преобладают стадии медленно-волнового сна. Наряду со структурно-функциональным восстановлением первая половина сна играет важную роль в процессах долговременного запоминания информации, накопленной в активный период. Предполагают, что повышенная секреция СТГ во время медленноволнового сна активизирует синтез белков в мозге и способствует формированию долговременной памяти.
II фаза подготовки к активной деятельности протекает во второй половине сна и в начале периода бодрствования. Этот период характеризуется увеличением доли парадоксальных стадий сна, которые играют важную роль в творческой переработке и упорядочивании накопленной информации. Синхронно с наступлением парадоксального сна увеличивается секреция АКТГ и кортикостероидов. Активация гипоталамо-гипофизарной системы реципрокно подавляет секрецию СТГ, ЛГ и ТТГ. Увеличение уровня кортикостероидов снижает митотическую активность клеток. В отличие от пептидных гормонов, у стероидных гормонов многие метаболические эффекты реализуются после значительного латентного периода. Поэтому метаболические изменения, вызванные повышением уровня стероидных гормонов наблюдаются только через 4-6 ч после пика концентрации глюкокортикоидов в крови.
III фаза активности по нейрофизиологическим критериям характеризуется высоким уровнем бодрствования, что выражается в преобладании высокочастотных ритмов ЭЭГ, повышенной нервной, моторной и вегетативной реактивностью организма на внешние воздействия. В этот период характерно усиление функциональной активности симпатико-адреналовой системы. Гормоны и нейромедиаторы этой системы играют важную роль в стимуляции сердечной деятельности, мобилизации биоэнергетических субстратов в формировании эмоциональных реакций организма и улучшении процессов обучения. Адреналин и норадреналин существенно подавляют митотическую активность клеток.
Биологические ритмы, как и любое свойство организма, обладают индивидуальными особенностями. Разнообразие кривых суточного ритма определяется, с одной стороны, внешними условиями, с другой — внутренними свойствами организма: состоянием здоровья, возрастом, конституциональными особенностями.
В приложении к человеку широкое распространение получила биоритмологическая классификация, основанная на индивидуальных различиях по фазам максимальной умственной и физической работоспособности.
Люди, относящиеся к утреннему типу («жаворонки»), предпочитают работать в первой половине дня, их суточные ритмы, прежде всего температура тела, имеют максимумы, смещенные на более ранние часы относительно среднестатистических значений. «Жаворонки» быстро засыпают и просыпаются примерно в одни и те же утренние часы независимо от времени отхода ко сну. При позднем засыпании у них значительно сокращается продолжительность сна, а по субъективным оценкам отмечается ухудшение функционального состояния организма.
Люди, относящиеся к вечернему типу («совы»), наоборот, более работоспособны во второй половине дня и даже ночью. Максимум температурного режима у них смещен на более поздние часы. «Совы» засыпают более длительное время, но продолжительность сна у них всегда остается постоянной. Поэтому независимо от времени отхода ко сну они чувствуют себя хорошо отдохнувшими и сохраняют высокую работоспособность.
Немецкий исследователь Хамп в группе из 400 обследованных выявил у 52% преобладание того или иного типа «деловой активности»: из них 35% он отнес к «вечерним» типам и 17% — к «утренним». Наибольший процент лиц «утреннего» типа (28%) он выявил среди служащих; среди работников умственного труда преобладали лица «вечернего» типа, тогда как среди рабочих, занятых физическим трудом, почти 50% составили «аритмики».
При обследовании студентов одного из московских вузов было обнаружено, что 25% из них предпочитают работать в утренние часы, более 30%— в вечерние и даже ночные часы, а 45% одинаково эффективно трудятся в любые часы. При анализе особенностей личности этих студентов выявлены существенные различия. Представители группы «утренних» были энергичными людьми, они охотно следовали принятым взглядам, общественным нормам. У этих студентов неудачи легко вызывали сомнения в собственных силах, появлялись тревога и волнения, стремительно падали настроение и предприимчивость. Студенты этой группы стремились избегать различных конфликтов, неприятных разговоров. Студенты из группы «вечерних» также обладали высокой активностью, но в отличие от «утренних» легко забывали все неудачи и неприятности. Их не путали возможные трудности, конфликты и эмоциональные проблемы. «Аритмики» занимали промежуточное положение, но были ближе к лицам «утреннего» типа. У людей «утреннего» типа чаще наблюдалось повышенное АД по сравнению с людьми «вечернего» типа.
Сезонные ритмы. Биологические колебания с периодом, равным одному году (циркануальные), называют сезонными ритмами. Их целевой функцией является приспособление организма к изменениям условий внешней среды в различные сезоны года. В основе циркануальных ритмов лежит комплекс внешних и внутренних причин, которые можно объединить в три группы, различающиеся по механизму действия (Деряпа Н.Р., 1985):
1. Адаптивные изменения функционального состояния организма, направленные на компенсацию годичных колебаний основных параметров окружающей среды, и прежде всего температуры, а также качественного и количественного состава пищи.
2. Реакции на сигнальные факторы среды — продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи, факторы среды, играющие роль сезонных «датчиков» времени, — способны вызывать значительные морфофункциональные перестройки организма, которые, однако, не связаны с приспособлением к действию именно этих факторов.
3. Эндогенные механизмы сезонных биоритмов. Действие этих механизмов носит адаптивный характер, обеспечивающий полноценное приспособление организма к циклическим изменениям параметров окружающей среды.
Репродуктивная функция. Ведущую роль в осуществлении сезонных биоритмов репродуктивной функции играют эпифиз и гипоталамо-гипофизарная система. С удлинением ночи происходит увеличение выработки мелатонина эпифизом, который, в свою очередь, приводит к угнетению гонадотропной функции гипоталамо-гипофизарной системы.
Обмен веществ. У человека при свободном выборе продуктов питания общая калорийность пищи возрастает в осенне-зимний период. Причем летом увеличивается потребление углеводов, а зимой — жиров. Последнее приводит к возрастанию в крови общих липидов, триглицеридов и свободных жиров, наблюдается возрастание уровня потребления кислорода и снижение теплоотдачи с поверхности тела в холодное время года. Возрастание функциональной активности сим- пато-адреналовой системы в зимние месяцы сопровождается увеличением частоты сокращений сердца, снижением концентрации натрия в слюне, выделения адреналина и норадреналина в тканях организма, характерно возрастание в крови концентрации тропных гормонов гипофиза — весной, а тестостерона — во второй половине лета и начале осени. Глюкокортикоидная функция надпочечников минимальна летом. Функция ренин-ангиотензин-альдостероновой системы максимальна в весенние месяцы, а функциональная активность щитовидной железы — в зимнее время.
Функциональная активность системы кровообращения совпадает с сезонными колебаниями энергетического обмена. Наряду с частотой сердечных сокращений в зимнее время у практически здоровых людей отмечены наибольшие показатели АД и сократительной функции миокарда.
Биологические ритмы — фундаментальное свойство органического мира, обеспечивающее его способность к адаптации и выживанию в циклически меняющихся условиях внешней среды. Биологический ритм — это самоподдерживающийся автономный процесс периодического чередования состояний организма и колебаний интенсивности физиологических процессов и реакций. Благодаря биоритмам обеспечивается внутреннее движение, развитие организма, его устойчивость к воздействию факторов окружающей среды. Это осуществляется за счет ритмичного чередования процессов анаболизма и катаболизма (Оранский И.Е., 1988). Борьба противоположностей, обуславливающая движение (развитие), лежит в основе адаптационных процессов, обеспечивающих синхронизацию физиологических функций организма с разнообразными изменениями окружающей среды. Исследование биоритмов позволяет оценивать реактивность, функциональное состояние и адаптационные возможности организма (Комаров Ф.И. и соавт., 1989).
Изучением биоритмов живых систем, их связи с ритмами, существующими в природе, занимается относительно недавно возникшая наука — хронобиология (биоритмология), составной частью которой является хрономедицина.
Хрономедицина с помощью использования хронобиологических параметров в основном решает задачи, связанные с улучшением диагностики, профилактики и лечения патологических состояний у людей (Комаров Ф.И. и соавт., 1989).
В нашей стране опубликовано много работ, посвященных вопросам биоритмологии (Алякринский Б.С., 1975, 1983; Моисеева Н. И. и др., 1981, 1985; Дильман В.М., 1981, 1986; Туркменов М.Т, 1983; Деряпа Н.Р. и др., 1985; Степанов С.И., 1986; Комаров Ф.И., 1989). Поскольку в биоритмологическом аспекте здоровье представляет собой оптимальное соотношение взаимосвязанных ритмов физиологических функций организма и их соответствие закономерным колебаниям среды обитания, анализ изменений этих ритмов и их рассогласования помогает глубже понять механизмы возникновения и развития патологических процессов, улучшить раннюю диагностику болезней и определить наиболее целесообразные временные схемы терапевтических мероприятий.
Существует несколько классификаций биоритмов в зависимости от критериев, положенных в их основу.
По принадлежности к классу явлении ритмы подразделяются на следующие (Оранский И.Е., 1988) на следующие.
I. Ритмы неживой природы.
II. Ритмы живой природы:
1) ритмы растений;
2) ритмы животных;
3) ритмы человека.
В настоящее время в человеческом организме обнаружено более 500 биоритмов на различных структурных уровнях — клеточном, тканевом, органном, организменном (Воложин A.M., Субботин Ю.К., 1998).
Биоритмы характеризуются широким диапазоном периодов — от миллисекунды до нескольких десятков лет. В связи с этим различают низко-, средне- и высокочастотные биоритмы (Смирнов К.М. и соавт. 1980; Оранский И.Е., 1988; Halberg F., 1969).
1. Ритмы высокой частоты — от долей секунды до 30 минут (осцилляции на молекулярном уровне, ритмы электроэнцефалограммы, сокращения сердца, дыхание, перистальтика кишечника).
2. Ритмы средней частоты — от 30 минут до 6 дней включают:
а) ультрадианные (от 30 минут до 20 ч). Сюда относятся колебания главных компонентов мочи и крови с частотой одного цикла около 20 ч, повторение стадий быстрых движений глаз через каждые 90 минут сна, процессы секреции;
б) циркадианные (околосуточные) (от 20—28 ч). Они синхронизированы с вращением Земли вокруг оси, сменой дня и ночи (ритмы сон-бодрствование, суточные колебания различных физиологических параметров — температуры тела, АД, частоты клеточных делений и др.). Эти ритмы наиболее устойчивые и сохраняются в течение жизни организма;
в) инфрадианные (от 28 ч до 6 суток) ритмы наименее изучены (недельный ритм выделения с мочой некоторых гормонов).
3. Ритмы низкой частоты — от 7 дней и выше:
а) циркасептидианные (7 дней) (околонедельный);
б) циркавигинтицианные (21 день);
в) циркатригинтидианные (30 дней) (лунный);
г) циркануальный (около 1 года);
д) макроритмы (обусловленные циклами солнечной активности с периодами 2 года, 3 года, 5 лет, 8 лет, 11 лет, 22 года, 35 лет);
е) мегаритмы (свыше 10 лет).
Низкочастотные ритмы процессов жизнедеятельности, так же как и суточные (циркадианные), широко представлены в организме и имеют связь с геофизическими и социальными факторами. В основе выделения каждого из биоритмов лежат четко регистрируемые колебания какого-либо функционального показателя. Например, околонедельному биоритму соответствует уровень выделения с мочой некоторых гормонов, околомесячному — овариально-менструальный цикл у женщин, сезонным биоритмам изменение продолжительности сна, мышечной силы, заболеваемости и др., окологодовым — рост и физическое развитие детей, показатели иммунитета. Мегаритмы проявляются в изменении численности популяций, видов животных, вспышках эпидемий.
В зависимости от уровней гомеостатических механизмов биоритмы человека можно подразделить на следующие классы (Моисеева Н.И., Сысуев В.М., 1981).
1. Биоритмы клеточных образований, клеток, тканей.
2. Биоритмы органов.
3. Организменные биоритмы.
4. Биоритмы популяций.
Частотные спектры разных уровней биоритмов в значительной степени перекрываются, однако существует общая тенденция к увеличению длины периодов по мере усложнения биологических систем.
Сточки зрения взаимодействия организма и среды выделяют два типа колебательных процессов.
1. Адаптивные ритмы (экологические) или биоритмы, т.е. колебания с периодами, близкими к основным геофизическим циклам, роль которых заключается в адаптации организма к периодическим изменениям внешней среды.
2. Физиологические, или рабочие, ритмы т.е. колебания, отражающие деятельность физиологических систем организма (сердцебиение, дыхание и т.д.).
Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки. Период экологического ритма, напротив, сравнительно постоянен, закреплен генетически.
В биоритме всегда присутствуют две компоненты — экзогенная и эндогенная. Экзогенная компонента биоритма — это воздействие на организм любого внешнего фактора, эндогенная - обусловлена ритмическими процессами внутри организма. Эндогенный ритм непосредственно определяется генетической программой организма, которая реализуется через нервный и гуморальный механизмы.
Биоритмы имеют внутреннюю и внешнюю регуляцию. Внутренняя регуляция биоритмов определяется функционированием так называемых биологических часов. Для объяснения эндогенных механизмов биологических часов предложено несколько гипотез.
1. «Хронон-гипотеза» была сформулирована К.Д. Ере и Е. Тракко Согласно этой гипотезе, механизм околосуточных ритмов связан с наследственным аппаратом клетки, в частности с определенными участками дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
2. "Мембранная теория". Согласно данной теории, цикличность наблюдаемых процессов регулируется состоянием липидно-белковых мембран и их проницаемостью для ионов калия, которая периодически изменяется. Мембранные структуры клетки, обладая рецепторными свойствами, контролируют биоритмы, связанные с фотопериодизмом и действием температурных факторов.
3. "Мультиосцилляторная модель". Считается, что в организме существуют собственные биологические осцилляторы (пейсмекеры) и наблюдаемые периоды ритмов отражают работу биологических «часов». Источником такой активности является энергия метаболизма. Биологических часов в организме много (к настоящему времени у человека обнаружено более 300 ритмически меняющихся с периодом около 24 ч физиологических функций).
Сегодня общепризнано, что циркадианная система организма строится по мультиосцилляторному принципу, согласно которому автономные генераторы суточных ритмов объединяются в несколько групп сцепленных осцилляторов, относительно независимых друг от друга, но имеющих иерархическую соподчиненность и синхронизированных по фазе и периоду. Что касается механизма биологических часов, то уже не вызывает сомнения сам факт наличия клеточных пейсмекеров (генераторов ритма), способных генерировать автоколебания с околосуточным периодом (Гора Е.П., 1999).
Мультиосцилляторный принцип организации повышает адаптивную пластичность организма, позволяя эффективно приспосабливаться к различным по временной организации условиям среды.
Согласно исследованиям Ф.И. Комарова (1989), в организме осцилляторы одного иерархического уровня функционируют параллельно, а разных уровней — последовательно (рис. 3).
Взаимодействие осцилляторов: 1, II — природные синхронизаторы, внешние по отношению к организму; 11-23 — внутренние осцилляторы организма; первая фаза индекса — иерархический уровень, вторая — номер осциллятора на иерархическом уровне. Толщина стрелок отражает силу влияния.
Рис. 3. Принцип взаимодействия осцилляторов
Согласно современным представлениям, в организме действуют биологические часы трех уровней (Билибин Д.П., Фролов В.А., 2007).
Первый уровень связан с деятельностью эпифиза. Современные исследования показывают, что биологические ритмы находятся в строгой иерархической подчиненности основному водителю ритмов, расположенному в супрахиазматизматических ядрах гипоталамуса (СХЯ). Гормоном, доносящим информацию о ритмах, генерируемых СХЯ, до органов и тканей, является мелатонин (по химической структуре — индол), преимущественно продуцируемый эпифизом из триптофана. Мелатонин также продуцируется сетчаткой, цилиарным телом глаза, органами ЖКТ. Активация регуляторной деятельности эпифиза относительно биоритмов «запускается» сменой дня и ночи (входным «рецептором» являются в том числе и глаза, хотя и не только они).
Ритм продукции мелатонина эпифизом носит циркадианный характер и определяется СХЯ, импульсы из которого регулируют активность норадренергических нейронов верхних шейных ганглиев, чьи отростки достигают пинеалоцитов. Мелатонин является мессенджером не только основного эндогенного ритма, генерируемого СХЯ и синхронизирующего все остальные биологические ритмы организма, но также и корректором этого эндогенного ритма относительно ритмов окружающей среды. Следовательно, любые изменения его продукции, выходящие за рамки нормальных физиологических колебаний, способны привести к рассогласованию как собственно биологических ритмов организма между собой (внутренний десинхроноз), так и ритмов организма с ритмами окружающей среды (внешний десинхроноз).
Второй уровень биологических часов связан с супраоптической частью гипоталамуса, который с помощью так называемого субкомиссурального тела имеет связи с эпифизом. Через эту связь (а может быть, и гуморальным путем) гипоталамус получает «команды» от эпифиза и регулирует биоритмы далее. В эксперименте было показано, что разрушение супраоптической части гипоталамуса ведет к нарушению биоритмов.
Третий уровень биологических часов лежит на уровне клеточных и субклеточных мембран. По-видимому, какие-то участки мембран обладают хронорегуляторным действием. Об этом косвенно свидетельствуют факты о влиянии электрических и магнитных полей на мембраны, а через них и на биоритмы.
Таким образом, координирующую роль в синхронизации ритмов всех клеток многоклеточного организма играет гипоталамо-гипофизарная система (Билибин Д.П., Фролов В.А., 2007).
Внешняя регуляция биоритмов связана с вращением Земли вокруг своей оси, движением ее по околосолнечной орбите, с солнечной активностью, изменениями магнитного поля Земли и рядом других геофизических и космических факторов, причем среди экзогенных факторов, выполняющих функцию «датчиков времени», наиболее значимы свет, температура и периодически повторяющиеся социальные факторы (режим труда, отдыха, питания). Атмосферное давление и геомагнитное поле как датчики времени играют меньшую роль. Таким образом, у человека выделяется две группы внешних синхронизаторов— геофизические и социальные (Билибин Д.П., Фролов В .А., 2007).
Ярким примером формирования эндогенных ритмов под влиянием синхронизаторов внешней среды является влияние на новорожденного ребенка с его эндогенными ритмами таких синхронизаторов, как звук, свет, пища и т.д., 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-й неделе, а креатинина и хлоридов — на 16-22-м месяце после рождения. На 2-3-й неделе происходит начало синхронизации с ритмом дня и ночи на протяжении суток такого показателя, как температура тела, а частота пульса — на 4-20-й неделе жизни ребенка.
Биоритмы в той или иной форме присущи всем живым организмам. В основе всякой ритмики лежит периодический волновой процесс. Простейшая кривая, описывающая биоритм, — синусоида.
Для характеристики волнового процесса используют целый ряд показателей: период, мезор (уровень), амплитуда, фаза (акрофаза, ортофаза), частота (рис. 4).
Выделяют четыре вариант а изменений биоритмов.
Вариант 1. (норма). Индивидуальные диаграммы характеризуются положением мезора в зоне доверительного интервала нормы, акрофаза и амплитуда ритма соответствуют данным здорового человека. Наличие такого варианта суточного ритма указывает на сохранность временной организации физиологического процесса.
Вариант 2А. Положение акрофазы индивидуальной диаграммы в зоне доверительного интервала нормы. Амплитуда колебаний снижена относительно нормы на 30%. Мезор близок к показателям нормы. Этот вариант отражает нарушения в процессах управления временной организации физиологических функций и свидетельствует о режиме перенапряжения.
Вариант 2Б. Амплитуда колебаний выше нормы на 30%. Этот вариант свидетельствует о наличие активного поиска оптимального функционирования системы.
Вариант 3. Положение акрофазы биоритма выходит за пределы доверительного интервала нормы. Отмечаются изменения амплитуды
Рис. 4. Характеристика синусоиды (биоритма): 1 — акрофаза (наивысшая точка волны); 2 — период биоритма (интервал между вершинами волн); 3 — амплитуда (наибольшее отклонение сигнала от мезора); 4— мезор (среднее значение сигнала — делит волну биоритма пополам); 5 — ортофаза (надир, батифаза) — низшая точка волны, и частота (это количество циклов, совершающихся в единицу времени) ритма в сторону как ее повышения, так и понижения. Эти изменения в показателях ритма указывают на временное рассогласование функций — десинхроноз.
Вариант 4. Индивидуальные диаграммы имеют вид низкоамплитудных кривых. Амплитуда ритма не превышает 10—15% от нормы — это крайнее проявление десинхроноза.
В процессе различных воздействий, будь то лечебные или иные воздействия, могут происходить изменения в основных показателях биоритма. Совокупность этих изменений можно разделить на три качественных показателя (Оранский И.Е., 1988).
1. Изменения положительного характера:
а) возникновение ритма там, где он раньше отсутствовал;
б) нормализация количественных показателей — амплитуды и среднесуточного уровня. Эти изменения расцениваются как проявления синхронизирующего эффекта.
2. Изменения отрицательного характера: дезорганизация ритма, резкое увеличение или уменьшение амплитуды колебаний и среднесуточного уровня. Эти изменения расцениваются как проявление десинхроноза.
3. Отсутствие изменений: незначительные сдвиги в любом из показателей биоритма.
Из всего многообразия циклических процессов важное значение имеют суточные и сезонные ритмы. Это связано с тем, что суточная и сезонная периодичности присущи всем уровням биологической организации.
Рассмотрим вначале влияние на организм суточных ритмов. Наиболее ярким с точки зрения ритмичности феноменом Земли является чередование дня и ночи. Чередование света и темноты сопровождается синхронным изменением не только освещенности, но и температуры окружающей среды, а также гелиомагнитным излучением. Претерпевает изменения и спектровый состав света. Днем солнечный свет имеет максимум энергии в желто-зеленой, а свет неба — фиолетово-голубой части спектра. В сумерки уменьшается освещенность, а в месте с нею уменьшается процент ультрафиолетовых лучей. Отчетливой изменчивостью отличается суточный ход температуры и влажности, наименьшей ритмичностью — атмосферное давление.
По данным Д. Ассмана (1966), понижение атмосферного давления оказывает возбуждающее действие на симпатическую нервную систему, повышает восприимчивость к инфекционным заболеваниям, подавляет настроение и снижает трудоспособность, а, напротив, повышение атмосферного давления вызывает возбуждение парасимпатической нервной системы. Приведенный пример показывает сложность и многогранность влияния природных факторов.
К настоящему времени у человека обнаружено более 300 (трехсот) ритмически меняющихся с периодом около 24 ч физиологических функций.
Впервые Халберг (1959) ввел понятие циркадианных ритмов, т.е. околосуточных. В настоящее время считается, что в свободно текущем состоянии период циркадианного ритма человека составляет 25,0 + 0,5 ч и не зависит от того, выполняется ли тяжелая физическая работа или соблюдается постельный режим.
Основные суточные ритмы человека.
1. Умственная и физическая работоспособность. В часы дневного бодрствования человека уменьшается время реакции на зрительный и слуховой раздражители, увеличивается скорость и точность переработки информации. Физический труд также эффективнее днем, чем ночью, т.к. днем координация движений, лабильность нервно-мышечного аппарата, сила мышц и их выносливость выше.
2. Дыхание. Суточные ритмы частоты, глубины и минутного объема дыхания у человека имеют максимумы в дневные часы, причем максимумы скорости вдоха и выдоха приходятся на вторую половину дня.
3. Сердечно-сосудистая система. Четкий суточный периодикой обладают все показатели функции кровообращения. Максимум частоты сердечных сокращений у человека в состоянии покоя приходится на вторую половину дня. Сократительная функция миокарда, ударный и минутный объем кровообращения, мощность сердечных сокращений также выше в дневное время. Диастолическое давление нередко бывает выше ночью и утром. Реактивность кровеносных сосудов к суживающим и расширяющим агентам максимальна в дневное время.
4. Метаболические процессы. Один из показателей углеводно-липицного обмена — отношение потребляемого кислорода к выделяемому СО, равен единице днем и понижается ночью. Повышенная способность организма к утилизации углеводов в первой половине дня проявляется в увеличении толерантности к нагрузке глюкозой. Максимальная мобилизация липидов отмечается вечером и ночью. Наибольшее содержание триглицеридов и холестерина в сыворотке крови наблюдается днем, а содержание в ней суммарной фракции липопротеидов низкой и очень низкой плотности — вечером. Для устойчивых биоритмов белкового обмена характерно преобладание катаболических процессов в период активности организма и анаболических во время покоя. Экскреция мочевины повышается днем. Показатели водно-электролитного обмена — выведение с мочой воды, натрия, калия, кальция, хлоридов и других неорганических веществ — совпадают с периодом наибольшей активности организма.
Ведущую роль в координации всех этих циклических процессов играют циркадианные ритмы активности механизмов нервной и эндокринной регуляции. Практически все ее звенья (высшие отделы ЦНС, вегетативная нервная система, гипоталамическая секреция рилизинг-факторов, секреция гормонов гипофиза, функциональная реактивность периферических желез, емкость транспортной системы крови, метаболизм и т.д.) имеют свои биоритмы и определяют суточные колебания концентрации гормонов, запуская тем самым биоритмы других физиологических показателей. Это относится и к суточным колебаниям тонуса вегетативной нервной системы, тесно связанной со сменой фаз сна и бодрствования. При этом уровень адреналина, норадреналина и продуктов их обмена в моче и катехоламинов в крови выше днем, чем ночью.
Суточные ритмы активности гипофиза проявляются в колебаниях активности тропных гормонов. Максимум их секреции имеет место во время ночного сна. В первой половине ночи возрастает уровень тириотропного гормона в крови. Колебания концентрации адренокортикотроиного гормона характеризуется несколькими подъемами во второй половине ночи. Максимум содержания в крови гормонов, вырабатываемых периферическими эндокринными железами, или совпадает с повышением содержания тропных гормонов, или отстает от него на 2—3 ч.
Например, концентрация глюкокортикоидов в плазме крови человека достигает максимума перед пробуждением; в этот же период времени нарастает и содержание в крови андрогенов. Концентрация тиреоидпых гормонов наиболее максимальна во второй половине ночи, а концентрация альдостерона у человека выше в утренние часы.
Выраженные циркадные ритмы имеются также со стороны факторов иммунитета, в том числе фагоцитоза, содержания в крови Т- и В-лимфоцитов, активности комплемента.
Суточные колебания различных функций организма образуют единый ансамбль, в котором прослеживается строго упорядоченная последовательность в активизации поведенческих, физиологических и метаболических процессов. В основе временной координации ритмов лежит принцип, согласно которому колебания уровня функционирования различных систем организма, как правило, бывают синхронизированными по фазе с ритмами функциональных возможностей этих систем.
Условно суточный цикл можно разделить на три фазы, характеризующиеся преобладанием определенных эндокринных и метаболических процессов (Деряпа Н.Р. и др., 1985).
I фаза восстановления охватывает у человека первую половину сна. В эту фазу отмечается повышение секреции соматотропного гормона (СТГ), пролактина, тиреотропного гормона (ТТГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ), т.е. гормонов с преимущественно анаболическим действием. Одновременно увеличивается митотическая активность клеток, которым свойственно непрерывное самообновление. Преобладание парасимпатических влияний в конце активного периода способствует накоплению гликогена в печени, который расходуется во время сна на биоэнергетические потребности организма при отсутствии внешних поступлений биоэнергетических субстратов. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в этот период преобладают стадии медленно-волнового сна. Наряду со структурно-функциональным восстановлением первая половина сна играет важную роль в процессах долговременного запоминания информации, накопленной в активный период. Предполагают, что повышенная секреция СТГ во время медленноволнового сна активизирует синтез белков в мозге и способствует формированию долговременной памяти.
II фаза подготовки к активной деятельности протекает во второй половине сна и в начале периода бодрствования. Этот период характеризуется увеличением доли парадоксальных стадий сна, которые играют важную роль в творческой переработке и упорядочивании накопленной информации. Синхронно с наступлением парадоксального сна увеличивается секреция АКТГ и кортикостероидов. Активация гипоталамо-гипофизарной системы реципрокно подавляет секрецию СТГ, ЛГ и ТТГ. Увеличение уровня кортикостероидов снижает митотическую активность клеток. В отличие от пептидных гормонов, у стероидных гормонов многие метаболические эффекты реализуются после значительного латентного периода. Поэтому метаболические изменения, вызванные повышением уровня стероидных гормонов наблюдаются только через 4-6 ч после пика концентрации глюкокортикоидов в крови.
III фаза активности по нейрофизиологическим критериям характеризуется высоким уровнем бодрствования, что выражается в преобладании высокочастотных ритмов ЭЭГ, повышенной нервной, моторной и вегетативной реактивностью организма на внешние воздействия. В этот период характерно усиление функциональной активности симпатико-адреналовой системы. Гормоны и нейромедиаторы этой системы играют важную роль в стимуляции сердечной деятельности, мобилизации биоэнергетических субстратов в формировании эмоциональных реакций организма и улучшении процессов обучения. Адреналин и норадреналин существенно подавляют митотическую активность клеток.
Биологические ритмы, как и любое свойство организма, обладают индивидуальными особенностями. Разнообразие кривых суточного ритма определяется, с одной стороны, внешними условиями, с другой — внутренними свойствами организма: состоянием здоровья, возрастом, конституциональными особенностями.
В приложении к человеку широкое распространение получила биоритмологическая классификация, основанная на индивидуальных различиях по фазам максимальной умственной и физической работоспособности.
Люди, относящиеся к утреннему типу («жаворонки»), предпочитают работать в первой половине дня, их суточные ритмы, прежде всего температура тела, имеют максимумы, смещенные на более ранние часы относительно среднестатистических значений. «Жаворонки» быстро засыпают и просыпаются примерно в одни и те же утренние часы независимо от времени отхода ко сну. При позднем засыпании у них значительно сокращается продолжительность сна, а по субъективным оценкам отмечается ухудшение функционального состояния организма.
Люди, относящиеся к вечернему типу («совы»), наоборот, более работоспособны во второй половине дня и даже ночью. Максимум температурного режима у них смещен на более поздние часы. «Совы» засыпают более длительное время, но продолжительность сна у них всегда остается постоянной. Поэтому независимо от времени отхода ко сну они чувствуют себя хорошо отдохнувшими и сохраняют высокую работоспособность.
Немецкий исследователь Хамп в группе из 400 обследованных выявил у 52% преобладание того или иного типа «деловой активности»: из них 35% он отнес к «вечерним» типам и 17% — к «утренним». Наибольший процент лиц «утреннего» типа (28%) он выявил среди служащих; среди работников умственного труда преобладали лица «вечернего» типа, тогда как среди рабочих, занятых физическим трудом, почти 50% составили «аритмики».
При обследовании студентов одного из московских вузов было обнаружено, что 25% из них предпочитают работать в утренние часы, более 30%— в вечерние и даже ночные часы, а 45% одинаково эффективно трудятся в любые часы. При анализе особенностей личности этих студентов выявлены существенные различия. Представители группы «утренних» были энергичными людьми, они охотно следовали принятым взглядам, общественным нормам. У этих студентов неудачи легко вызывали сомнения в собственных силах, появлялись тревога и волнения, стремительно падали настроение и предприимчивость. Студенты этой группы стремились избегать различных конфликтов, неприятных разговоров. Студенты из группы «вечерних» также обладали высокой активностью, но в отличие от «утренних» легко забывали все неудачи и неприятности. Их не путали возможные трудности, конфликты и эмоциональные проблемы. «Аритмики» занимали промежуточное положение, но были ближе к лицам «утреннего» типа. У людей «утреннего» типа чаще наблюдалось повышенное АД по сравнению с людьми «вечернего» типа.
Сезонные ритмы. Биологические колебания с периодом, равным одному году (циркануальные), называют сезонными ритмами. Их целевой функцией является приспособление организма к изменениям условий внешней среды в различные сезоны года. В основе циркануальных ритмов лежит комплекс внешних и внутренних причин, которые можно объединить в три группы, различающиеся по механизму действия (Деряпа Н.Р., 1985):
1. Адаптивные изменения функционального состояния организма, направленные на компенсацию годичных колебаний основных параметров окружающей среды, и прежде всего температуры, а также качественного и количественного состава пищи.
2. Реакции на сигнальные факторы среды — продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи, факторы среды, играющие роль сезонных «датчиков» времени, — способны вызывать значительные морфофункциональные перестройки организма, которые, однако, не связаны с приспособлением к действию именно этих факторов.
3. Эндогенные механизмы сезонных биоритмов. Действие этих механизмов носит адаптивный характер, обеспечивающий полноценное приспособление организма к циклическим изменениям параметров окружающей среды.
Репродуктивная функция. Ведущую роль в осуществлении сезонных биоритмов репродуктивной функции играют эпифиз и гипоталамо-гипофизарная система. С удлинением ночи происходит увеличение выработки мелатонина эпифизом, который, в свою очередь, приводит к угнетению гонадотропной функции гипоталамо-гипофизарной системы.
Обмен веществ. У человека при свободном выборе продуктов питания общая калорийность пищи возрастает в осенне-зимний период. Причем летом увеличивается потребление углеводов, а зимой — жиров. Последнее приводит к возрастанию в крови общих липидов, триглицеридов и свободных жиров, наблюдается возрастание уровня потребления кислорода и снижение теплоотдачи с поверхности тела в холодное время года. Возрастание функциональной активности сим- пато-адреналовой системы в зимние месяцы сопровождается увеличением частоты сокращений сердца, снижением концентрации натрия в слюне, выделения адреналина и норадреналина в тканях организма, характерно возрастание в крови концентрации тропных гормонов гипофиза — весной, а тестостерона — во второй половине лета и начале осени. Глюкокортикоидная функция надпочечников минимальна летом. Функция ренин-ангиотензин-альдостероновой системы максимальна в весенние месяцы, а функциональная активность щитовидной железы — в зимнее время.
Функциональная активность системы кровообращения совпадает с сезонными колебаниями энергетического обмена. Наряду с частотой сердечных сокращений в зимнее время у практически здоровых людей отмечены наибольшие показатели АД и сократительной функции миокарда.
