Биоритмы и здоровье

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Биологические ритмы и их роль в поддержании здоровья, работоспособности и творческой деятельности

биологический ритм работоспособность сердечный

Закономерности зависимости биологических процессов от времени изучает междисциплинарная наука хронобиология. Хронобиология включает в себя такие дисциплины как хронофизиологию - науку о временной зависимости физиологических процессов, хрономедицину и хронопатологию, которые изучают механизмы и нарушения временной зависимости физиологических функций при различных заболеваниях, а также методы лечения. Биоритмология - учение о биологических ритмах, одним из разделов которой выступает учение о ритмичности физиологических процессов.

Биологическим ритмом (биоритмом) называется регулярное самоподдерживающееся и относительно самостоятельное чередование во времени различных биологических процессов, явлений и состояний организма. Время, необходимое для завершения одного полного цикла ритмического процесса, называется его периодом; число циклов, совершающихся в единицу времени, - частотой ритма. Акрофаза - это фаза, в которой отмечается максимальное значение ритмически колеблющейся величины, она может быть выражена в разной мере и повторяться с разной периодичностью.

Ритмичность биологических процессов - неотъемлемое свойство живой материи. Живые организмы в течение многих миллионов лет живут в условиях ритмических изменений геофизических параметров среды. Биоритмы представляют собой эволюционно закрепленную форму адаптации, определяющую выживаемость организмов путем приспособления их к ритмически меняющимся условиям среды обитания. Закрепленность этих биоритмов обеспечила опережающий характер изменения функций, т. е. функции начинают меняться еще до того, как произойдут соответствующие изменения в окружающей среде. Опережающий характер изменений функций имеет глубокий адаптационный смысл и значение, предупреждая напряженность перестройки функций организма под влиянием уже действующих на него факторов.

Классификация биологических ритмов

Различают несколько классов ритмов разной частоты (Ф. Халберг):

- ритмы высокой частоты с периодом до 1/2 часа (30 минут).

- ритмы средней частоты с периодом от 30 минут до 6 суток

- ритмы низкой частоты с периодом от 6 суток до 1 года (недельный, лунный, сезонный, годичный ритмы).

Наиболее актуальны и жизненно важны для человека среднечастотные ритмы с периодичностью около 24 часов - это циркадианные или циркадные ритмы (circa -- около, dies - день, лат.). Именно они взяты за «точку отсчета». Ритмы с периодом более суток называются инфрадианные (infra - меньше, лат., т.е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки); ритмы с периодом меньше суток - ультрадианные (ultra -- сверх, лат., т.е. частота больше одного раза в сутки). Существуют и другие, более детальные классификации биоритмов.

Примерами физиологических процессов, протекающих в циркадном ритме, являются чередование сна и бодрствования, суточные изменения температуры тела, работоспособности, мочеобразования, артериального давления и др. Инфрадианные биоритмы также многочисленны, например менструальный цикл у женщин, зимняя спячка у некоторых животных и др. Примерами ультрадианных ритмов являются фазы нормального сна, периодическая деятельность пищеварительного тракта, ритмы дыхания и сердечной деятельности и др.

Циркадианные ритмы у человека

Все или почти все виды деятельности человека связаны со временем суток, циклом бодрствование - сон. Температура тела на протяжении суток изменяется на 0,6--1,0°С и не зависит от того, спит или бодрствует человек. Температура тела зависит от активности человека и влияет на продолжительность сна. В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание в пещере) со свободно текущими ритмами отмечено, что если засыпание совпадает с минимальной температурой тела, то человеку для полного восстановления нужно меньшее количество часов сна - сон длится 8 ч; если человек засыпал при относительно высокой температуре тела, то длительность восстановления увеличивалась и сон мог достигать 14 ч. Со временем суток связана также интенсивность основного обмена - он выше днем, чем ночью.

От времени суток зависят интенсивность мочеобразования и концентрация в крови регулирующих этот процесс гормонов. У здорового человека на дневное время приходится акрофаза экскреции воды, электролитов, продуктов азотистого обмена; на ночное время -- экскреция аммиака и Н+. Клубочковая фильтрация днем выше, чем ночью, канальцевая реабсорбция воды выше ночью, чем днем. Акрофазы экскреции различных компонентов мочи несинхронны.

Не менее выражена циркадианная ритмичность деятельности сердечно-сосудистой системы. В ночное время снижаются частота сердечного ритма, артериальное и венозное давление.

В деятельности органов дыхания также выражены циркадианные изменения частоты и глубины дыхания, легочной вентиляции, объемов и емкостей легких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивления воздушному потоку в бронхах утром и вечером, а растяжимости легких наблюдают в 9 и 13 часов.

Характерные изменения претерпевает система крови: кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезенка и лимфатические узлы наиболее активны в 17-- 20 часов. Максимальная концентрация гемоглобина в крови наблюдается с 11 до 13 часов, минимальная - в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови. Минимальная СОЭ отмечается рано утром. С вечера в крови начинает уменьшаться содержание сывороточных белков. Характерную циркадианную динамику имеют содержание электролитов сыворотки крови, скорость свертывания крови. Следовательно, практически для всех показателей крови характерна циркадианная ритмичность.

Моторная и секреторная деятельность пищеварительного тракта натощак и после стимулирования приемом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное, время. Имеется циркадианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительного тракта, пищеварительных и не пищеварительных функций печени.

Существенны циркадианные колебания концентрации гормонов в крови. Акрофаза для кортизола и пролактина приходится на 6 часов утра. В это время отмечается минимальная концентрация тиреотропного гормона. Акрофаза для инсулина отмечается около полудня, для ренина и самототропного гормона - в ночные часы, тестостерона - в ночные и утренние часы. Важно, что циркадианность характерна не только для секреции гормонов, но и реактивности к ним различных клеток и тканей.

Наличие циркадианной функциональной активности различных физиологических систем и органов рассматривается как один из диагностических критериев состояния здоровья, а нарушение циркадианной ритмичности в форме ее отсутствия или искажения - как показатель предпатологии и патологии. Например, у больных гипертонической болезнью акрофазы минутного и систолического объемов сердца и артериального давления передвинуты с дневного времени на ночное; у больных язвенной болезнью ночью не снижаются артериальное кровяное давление, уровень моторики и секреции желудка и т.п.

Умственное и физическое утомление существенно изменяет ритмичность физиологических процессов. Это явление десинхроноза рассматривается как обязательный компонент стресса.

Существует точка зрения о биоритмологическом условном делении суток на три периода:

- с 5 до 13 часов преобладает влияние симпатической части автономной (вегетативной) нервной системы, усиливается обмен веществ, повышается работоспособность человека;

- с 13 до 21 часа активность симпатического отдела понижается, постепенно уменьшается обмен веществ;

- с 21 до 5 часов повышается тонус парасимпатической части автономной нервной системы и значительно снижается обмен веществ.

Выраженность ритмологических проявлений зависит от индивидуально-типологических особенностей человека, а также выработанного стереотипа времени сна и бодрствования и др.

В физиологии труда выделяют два пика максимальной работоспособности с 10 до 12 и с 16 до 18 часов, в 14-15 часов отмечен спад работоспособности, есть он и в вечернее время. Однако у большой группы людей (50 %) повышена работоспособность в утреннее время («жаворонки») или в вечернее и ночное время («совы»). Считается, что «жаворонков» больше в среде рабочих и служащих, а «сов» среди представителей творческих профессий. Эти особенности следует учитывать при индивидуализации режима труда, отдыха, приема пищи, что может повысить функциональную результативность.

В естественных условиях ритм физиологической активности человека синхронизирован с его социальной активностью, обычно высокой днем и низкой ночью. При перемещениях человека через временные пояса (особенно быстро на самолете через несколько временных поясов) наблюдается десинхронизация функций. Это проявляется в усталости, раздражительности, расстройстве сна, умственной и физической угнетенности; иногда наблюдаются расстройства пищеварения, изменения артериального давления. Эти ощущения и функциональные нарушения возникают в результате десинхронизации закрепленных циркадианных ритмов и физиологических процессов. С изменением временного пояса возникает противоречие между социальной активностью и физиологическим ритмом работы внутренних органов. Через некоторое время эти ритмы согласуются, но для разных направлений перемещения человека и разных функций это время будет неодинаковым. При перелетах в западном направлении биологические часы отстают по отношению к 24-часовому солнечному циклу, и для приспособления к распорядку дня в новом месте должна произойти фазовая задержка биологических часов. При перелете в восточном направлении происходит их ускорение. Организму легче осуществить фазовую задержку, чем ускорение, поэтому после перелетов в западном направлении ритмы синхронизируются быстрее, чем при перелете в обратном направлении. Люди имеют существенные индивидуальные различия в скорости синхронизации ритмов при перемещениях. Скорость синхронизации прямо зависит от того, как скоро прилетевший на новое место человек включится в активную деятельность и сон по местному времени, насколько он в этом заинтересован.

Часто встречающимся видом десинхронизации биологического и социального ритмов активности является работа в вечернюю и ночную смену на предприятиях с круглосуточным режимом работы. Обычно рабочие и служащие этих предприятий работают одну неделю в утреннюю, вторую - в вечернюю и третью - в ночную смену. При переходе с одной смены на другую происходит десинхронизация биоритмов, и они не полностью восстанавливаются к следующей рабочей неделе, так как на перестройку биоритмов человека в среднем необходимо примерно 2 недели. У работников с напряженным трудом (например, авиадиспетчеры, авиапилоты, водители ночного транспорта) и переменной сменностью работы нередко наблюдается временная дезадаптация - десинхроноз. У этих людей нередко отмечаются различные виды патологии, связанные со стрессом, - язвенная болезнь, гипертония, неврозы. Это плата за нарушение циркадианных биоритмов. Существуют методы индивидуальной профилактики и коррекции десинхроноза.

Ультрадианные ритмы у человека

Этот класс ритмов достаточно распространен у человека и имеет разную периодичность для различных функций. В течение суток несколько раз повышается и снижается содержание гормонов в крови. С периодом 90--100 минут претерпевает изменения электрическая активность коры большого мозга. Этим колебаниям ЭЭГ соответствуют изменения ряда психических процессов, в том числе внимания, мотивации.

Для состояния сна характерны 4 фазы ультрадианной ритмичности - покой, дремотный сон, глубокий сон, «быстрый» (парадоксальный) сон, которые длятся в течение 8-часового сна от 30 минут до 2 часов, периодически сменяя друг друга.

Человек принимает пищу несколько раз в сутки, что связано с пищеварительными возможностями его желудочно-кишечного тракта. Такой прием пищи периодически активирует все висцеральные системы организма, повышает интенсивность обмена веществ и является причиной ультрадианной ритмичности ряда физиологических процессов. Прием пищи является не единственным фактором, влияющим на ультрадианный ритм физиологических функций.

Инфрадианные ритмы у человека

Примером инфрадианного ритма у человека является менструальный цикл женщин, составляющий около 28 суток. Времена года (сезоны) также оказывают выраженное влияние и хорошо проявляются в ритмичности изменения функций. Полагают, что зимняя депрессия человека обусловлена уменьшением длительности светового дня. Сезонная ритмичность психических процессов имеет значительные индивидуальные особенности, различное эмоциональное восприятие времен года разными людьми.

Биологические часы

Совокупность механизмов отсчета времени разного уровня получила название биологических часов. Полагают, что эти часы измеряют ограниченные отрезки времени, отсчитывая один цикл, но они не суммируют совокупность измеряемых периодов.

Существуют «большие» биологические часы, отсчитывающие длительность жизни. Они констатируют суммарные изменения в гомеостазе организма от момента его рождения до смерти. «Большие» биологические часы «идут» неравномерно. В сознании человека длительность явлений и событий оцениваются в зависимости от насыщенности ими жизненных периодов. Таким образом, субъективно оценивается не абсолютное время, а временные отношения событий.

В настоящее время полагают, что восприятие времени оценивается ритмически протекающими физиологическими процессами, в ходе которых от рецепторов различных органов поступают импульсы в кору большого мозга, где формируется представление о временной структуре событий. Такие импульсы поступают от скелетных мышц, ритмически функционирующих висцеральных органов (сердце, легкие, пищеварительный тракт). Оценка времени изменяется также в зависимости от эмоционального состояния человека, его типологических особенностей, возраста, многих внешних факторов, интенсивности обменных процессов и т. д.

Помимо «больших» часов выделяют и «малые» клеточные часы. В живой клетке имеется несколько относительно стабильных по скорости процессов, лежащих в основе механизма водителя ритма данной клетки. Предполагают, что это могут быть процессы транспорта ионов через мембраны или скорость взаимодействия молекул РНК и ДНК. Механизмы отсчета времени имеют все клетки, но некоторые из них обладают повышенной реактивностью к различным параметрам внутренней и окружающей среды и в данной физиологической системе становятся водителем ритма, отсчитывая каждый период функционального цикла.

Биоритмы у детей

В некоторых случаях различные нарушения поведения детей и подростков связаны с дезадаптацией организма к окружающим условиям. С позиции биоритмологии, у детей с различными аномалиями отмечаются изменения биологических ритмов.

Известно, что созревание биоритмологической системы обусловлено генотипом и реализуется согласно программе развития организма, при этом появление биологического ритма определяется функциональной зрелостью соответствующей системы органов. Созревание биоритма проявляется в увеличении колебания функции и запаздывании фаз ритмов с возрастом.

Знание биоритмологического статуса у здоровых детей и детей с заболеваниями в разном возрасте, особенно в критических периодах развития, позволяет характеризовать степень адаптивности к школьному режиму, прогнозировать и оценивать патологические отклонения, в том числе и отклонения в поведенческих реакциях ребенка.

Показано, что адаптация организма к внешним условиям обеспечивается согласованностью функций, т.е. внутренней синхронизацией биоритмов. Строгая периодичность и последовательность множества одновременно протекающих циклических процессов является важнейшим условием нормальной жизнедеятельности организма, более того, согласованность различных функций во времени - признак здоровья. Смысл колебаний физиологических функций заключается в обеспечении необходимой активности, выносливости и работоспособности организма.

Однако, синхронизацию биоритмов не следует понимать как их абсолютную гармонию, это может свидетельствовать и о развитии патологии. В то же время десинхронизация биоритмов (десинхроз) также может свидетельствовать о патологических изменениях в организме или о предрасположенности к заболеванию, т.е. может служить прогностическим критерием, свидетельствующем о функциональном сдвиге. Однако, и десинхроз не всегда является негативным процессом, т.к. рассогласованность ритмов возникает не только при воздействии на организм неблагоприятных факторов, но и может иметь место при реализации резервных сил организма и при этом может служить показателем адаптации.

Эффективность адаптации обуславливается степенью зрелости функциональных систем, что находит свое выражение в изменениях биоритма физиологических функций.

Таким образом, школьный режим является важным социальным фактором, способным влиять на биологические ритмы ребенка.

Показатели синхронизации биоритмов могут служить критериями адаптации или дезадаптации. Например, скорость синхронизации биоритмов может быть использована как показатель способности организма к адаптации - чем быстрее наступает согласованность ритмов, тем лабильнее организм. Упорядоченность периодики вегетативных функций, с которой кореллирует работоспособность, может являться важным критерием адаптированности организма к учебной нагрузке и воспитательным мерам воздействия.

Размещено на Allbest.ru