Идущие по пустыне: время - Кретов Юрий Васильевич

В живых организмах жизнедеятельность каждой клетки, каждого органа, каждой системы и целостного организма характеризуются соответствующими комплексами биологических ритмов, параметры которых находятся в тесной взаимосвязи и определяются как внутренними свойствами соответствующих элементов организма, так и их ролью в составе того или иного органа или системы, а также средой обитания.

Например, частота сердечных сокращений у человека в спокойном состоянии составляет 58–75 уд./мин., а при большой нагрузке может доходить до 160 и более, циклы биохимических реакций, связанных с перевариванием пищи, происходят, например, от 3 до 5 раз в сутки, в зависимости от режима питания и т. д.

Поскольку каждый живой организм по-своему уникален, для него будет характерен соответствующий только ему оптимальный образ жизни: время сна и бодрствования, режим и состав питания, соответствующая окружающая среда, необходимые физические нагрузки и многое другое.

В связи с этим для такого живого организма будут характерны и соответствующие только ему биологические ритмы физиологических параметров. Однако в реальной жизни такой режим невозможен, так как он не может существовать в отрыве от условий окружающей его обстановки.

Каковы же условия этой обстановки? Во-первых, все живые существа на Земле – от растений до высших млекопитающих – подчиняются суточным ритмам. У человека в зависимости от времени суток циклически меняются физиологическое состояние, интеллектуальные возможности и даже настроение. Ученые доказали, что виной тому – колебания концентраций гормонов в крови.

Период цикла сон-бодрствование составляет 24 часа. Это условие определяется периодом вращения Земли вокруг своей оси.

Вторым основным условием является то, что человек живет в обществе, в связи с чем он должен подчиняться его правилам, в частности режиму дня, времени работы и отдыха, времени приема пищи и т. д. Поэтому в большинстве случаев параметры биоритмов его организма являются принудительными.

Каким же образом в организме человека происходит согласование собственных и принудительных биоритмов? Здесь необходимо обратить внимание на то, что все процессы, происходящие в организме человека в условиях собственного биоритма, являются абсолютно необходимыми для его жизнедеятельности, так как иначе происходит накопление значений невосстанавливающихся функциональных сдвигов, что может привести к потере работоспособности, заболеваниям и гибели. Широко известны случаи потери работоспособности в результате длительного отсутствия сна, сильного физического или умственного переутомления и другие.

Поэтому принудительные периоды биоритмов организации биохимических процессов циклов сна и бодрствования, режима труда и отдыха, режима питания и других циклов корректируются организмом таким образом, чтобы все необходимые для его жизнедеятельности функции укладывались в эти принудительные рамки.

В частности, человек определяет для себя вид трудовой деятельности, время и продолжительность сна, вид отдыха, ассортимент продуктов питания, занятия спортом и многое другое.

Как показывают многочисленные исследования в области хронобиологии и хрономедицины, способность живых организмов, и в частности человека, к коррекции собственных биоритмов очень индивидуальна.

Циркадные ритмы

В последние годы в науке о биоритмах, хронобиологии, было сделано многое, чтобы установить механизм возникновения суточных гормональных циклов. Ученые обнаружили в головном мозге «циркадный центр», а в нем – так называемые «часовые гены» биологических ритмов здоровья [19].

Главное понятие хронобиологии – дневные циклы, длительность которых периодична. Сменяющие друг друга дневные циклы называются циркадными ритмами – от латинских слов circa (около) и dies (дня). Эти ритмы напрямую связаны с циклической сменой освещенности, то есть с вращением Земли вокруг своей оси. Они есть у всех живых существ на Земле: растений, микроорганизмов, беспозвоночных и позвоночных животных, вплоть до высших млекопитающих и человека.

В течение циркадного дня (бодрствования) наша физиология в основном настроена на переработку накопленных питательных веществ, чтобы получить энергию для активной дневной жизни. Наоборот, во время циркадной ночи питательные вещества накапливаются, происходят восстановление и «починка» тканей. Как оказалось, эти изменения в интенсивности обмена веществ регулируются эндокринной системой, то есть гормонами.

Вечером, перед наступлением ночи, в кровь из так называемого верхнего мозгового придатка – эпифиза – выделяется «гормон ночи» мелатонин. Эпифиз, величиной с горошину, задает околосуточный ритм, регулируя выделение мелатонина.

Мелатонин вызывает засыпание, а его колебания в ночное время суток приводят к смене фаз сна. Секреция мелатонина подчиняется циркадной ритмике и зависит от освещенности: темнота ее стимулирует, а свет, наоборот, подавляет.

Мелатонин – удивительное вещество, производится эпифизом только в темное время суток, и время его присутствия в крови прямо пропорционально длительности световой ночи. В ряде случаев бессонница у пожилых людей связана с недостаточностью секреции эпифизом мелатонина. Препараты мелатонина часто используют в качестве снотворных.

Мелатонин вызывает снижение температуры тела, кроме того, он регулирует продолжительность и смену фаз сна. Человеческий сон представляет собой чередование медленноволновой и парадоксальной фаз. Медленноволновой сон характеризуется низкочастотной активностью коры полушарий. Это «сон без задних ног», время, когда мозг отдыхает.

Во время парадоксального сна частота колебаний электрической активности мозга повышается, и мы видим сны. Эта фаза близка к бодрствованию и служит как бы «трамплином» к пробуждению. Медленноволновая и парадоксальная фазы сменяют одна другую 4–5 раз за ночь, в такт изменениям концентрации мелатонина.

Перед пробуждением здоровый организм должен быть готов к активному бодрствованию. В это время кора надпочечников начинает вырабатывать возбуждающие нервную систему гормоны – глюкокортикоиды. Наиболее активный из них – кортизол, который приводит к повышению давления, учащению сердечных сокращений, повышению тонуса сосудов и снижению свертываемости крови. Вот почему клиническая статистика свидетельствует о том, что острые сердечные приступы и внутримозговые геморрагические инсульты в основном приходятся на раннее утро[44].

Почему некоторые люди встают «ни свет, ни заря», а другие не прочь поспать до полудня? Оказывается, известному феномену «сов и жаворонков» есть вполне научное объяснение.

Дело в том, что минимальная концентрация кортизола в крови обычно приходится на середину ночного сна. У большинства людей уровень кортизола в крови начинает нарастать с полуночи и достигает максимума к 6–8 часам утра. К этому времени практически прекращается выработка мелатонина. Приблизительно через 12 часов концентрация кортизола начинает снижаться, а спустя еще 2 часа запускается синтез мелатонина. Но эти временные рамки весьма условны.

У «жаворонков», например, кортизол достигает максимального уровня раньше – к 4–5 часам утра, у «сов» позже – к 9–11 часам.

Поэтому «жаворонки» более активны в утренние часы, но быстрее утомляются к вечеру. Их обычно рано начинает клонить ко сну, поскольку гормон сна мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи.

У «сов» ситуация обратная: они любят поспать утром и проявляют завидную активность вечером.

Указанные временные рамки сугубо индивидуальны и могут варьировать в зависимости от выраженности утреннего («жаворонки») или вечернего («совы») хронотипа.

Супрахиазматическое ядро

– Является ли супрахиазматическое ядро биологическими часами в организме?

Аструс: Является.

– Управляет ли супрахиазматическое ядро циркадным ритмом?