Биологические ритмы растущего организма

Биологическим ритмам подвержены все без исключения процессы, происходящие в растущем организме. С одной стороны, они являются одним из важных механизмов приспособления ребенка к окружающей среде, а с другой – служат универсальным критерием функционального состояния детского организма. Ритмическая структура организма генетически запрограммирована. Биоритмы, как известно, имеют разную продолжительность. В возрастной физиологии наиболее изучены циркадианные ритмы, имеющие длительность периода от 20 до 28 ч. Они синхронизированы с вращением Земли вокруг своей оси, сменой дня и ночи. Прежде всего это ритмы «сон – бодрствование», а также суточные колебания различных физиологических параметров (температуры тела, артериального давления). Эти ритмы наиболее устойчивы и сохраняются в течение жизни организма.

• Десинхроноз. При резком изменении ритмов внешней среды происходит рассогласование циркадианных ритмов отдельных функций организма и возникает десинхроноз. Среди факторов, приводящих к десинхронозу, называют смену временных поясов (трансмеридианные перелеты, переезды на значительные расстояния в широтном направлении); устойчивое рассогласование по фазе с местными датчиками ритма «сон – бодрствование» (учеба во вторую и третью смены), частичное или полное исключение географических датчиков времени (условия Арктики, Антарктики); воздействие различных стрессоров, среди которых могут быть патогенные микробы, болевые или физические раздражители, психическое или усиленное умственное напряжение.

Перестройка биоритмов обнаруживается также и под влиянием неблагоприятных условий, первично не связанных с трансформацией ритмов и приводящих к развитию десинхроноза лишь вторично. Такой эффект имеет, например, утомление.

• Циркадианные ритмы. Учебная деятельность оказывает существенное влияние на систему циркадианных ритмов ребенка. В. А. Доскин (1989) изучал их на школьниках 10–11 лет. Так, акрофаза циркадианного ритма температуры тела в дни отдыха приходилась на интервал времени 12.30–16.30, акрофаза частоты сердечных сокращений (ЧСС) выявлялась большую часть года в 12.30, акрофаза диастолического давления (ДД) – в 16.30, акрофаза систолического (СД) – в 20 ч. Циркадианный ритм умственной работоспособности в дни отдыха детей имел четкую во все сезоны года акрофазу в 10.30.

Под влиянием учебной деятельности фазы циркадианных ритмов и их соотношения у отдельных функций менялись. Учеба приводила к инверсии циркадианного ритма ЧСС в часы занятий со смещением его акрофазы на 20 ч. Акрофаза циркадианного ритма систолического давления на протяжении учебного года становилась преобладающей в 12.30. Акрофаза ДД утратила свою относительную стабильность: в разные сезоны года она приходилась на различные часы дня, а в сентябре отмечался двухфазный характер дневной кривой этой функции.

Акрофаза циркадианного ритма умственной работоспособности у школьников от начала к концу года сместилась по шкале времени влево и приходилась в сентябре на 16.30, в январе – на 10.30, в апреле – на 8.30.

Иными словами, указанные изменения акрофазы ритма умственной работоспособности, т. е. ее увеличивающееся смещение влево при противоположном сдвиге акрофазы ритма ЧСС вправо наряду с нарушением стабильности фазы циркадианных ритмов остальных функций сердечно-сосудистой системы позволяют констатировать десинхронизирующее влияние учебной деятельности школьников на систему циркадианных ритмов их организма.

Исследователи предполагают, что признаки десинхроноза у учащихся были обусловлены не только объемом учебной нагрузки, но и нерациональной учебно-воспитательной работой (гиподинамия, неправильно составленное расписание уроков, нарушение режима дня).

При изучении основных видов (учебной и трудовой) деятельности детей установлено, что степень и характер изменений биоритмов во многом обусловлены утомлением.

У таких учащихся было отмечено достоверно большее снижение индекса колеблемости ЧСС, уменьшение этого показателя для СД и увеличение для ДД, что приводило к резкому снижению индекса для пульсового давления. Следовательно, учебное утомление сопровождалось неблагоприятной перестройкой регуляции гемодинамики, проявлялось выраженным извращением фазовой структуры циркадианных ритмов ЧСС, нарушением регуляции сосудистого тонуса итонуса прекапилляров.

Помимо учебной нагрузки, на циркадианные ритмы у детей большое влияние оказывают телевидение и радио, работа культурно-бытовых учреждений, искусственное удлинение светового дня, которые расширяют границы бодрствования. Частые изменения привычной временной среды, связанные с трансмеридианными перемещениями школьников во время каникул, спортивных соревнований и экскурсий, также влияют на циркадианные ритмы.

У подростков разница во времени в 1 ч практически не вызывает неблагоприятных изменений в состоянии организма. Сдвиги на 2 ч приводят к появлению расстройства сна, нарушению аппетита, быстрой утомляемости и ухудшению самочувствия. Увеличение временного сдвига на 3 ч характеризуется достоверным ростом жалоб подростков на нарушение сна. Частота остальных расстройств статистически не отличается от аналогичных цифр, зарегистрированных при 2-часовой разнице.

Более длительные временные сдвиги обусловливают прогрессирование субъективных расстройств. При сдвигах в 3–4 ч впервые обнаруживаются отклонения периода околосуточного ритма от 24 ч, что свидетельствует о существенных изменениях в циркадианной системе. Более выраженные сдвиги в 5 ч приводят к существенной деформации биоритмических характеристик.

Выраженное десинхронизирующее влияние оказывает и процесс реадаптации подростков к месту постоянного жительства после обратного перелета. На 1-е сутки после возвращения наблюдается снижение работоспособности, ухудшение самочувствия. Реадаптация сопровождается повышением температуры тела во вторую половину дня, что свидетельствует о выраженных эрготропных реакциях. Это, по всей видимости, служит основной причиной расстройства сна, затрудняя засыпание подростков из-за относительно высокого уровня бодрствования. Небольшой временной сдвиг (1–2 ч) переносится легко, и процесс реадаптации составляет 1–2 суток. Когда же сдвиг превышает 3 ч, процесс реадаптации более длителен. Но через 5 дней отрицательных изменений уже не обнаруживают. Таким образом, было установлено, что допустимым (без особого ущерба для здоровья) является одночасовой сдвиг.

Определение устойчивости растущего организма к перестройке ритмов и границ их допустимых перестроек используют в профессиональном отборе. При этом анализируют взаимообусловленность различных ритмов, выявляют слабые и сильные звенья системы временной организации подростка.

В настоящее время разрабатываются системы мероприятий по биоритмологической оптимизации основных видов деятельности детей и подростков. Они направлены в первую очередь на защиту самого важного звена временной организации растущего организма – циркадианной системы. Для повышения уровня работоспособности, увеличения сопротивляемости утомлению, а также для сохранения активного бодрствования главным биоритмологическим принципом рациональной организации деятельности ребенка является совмещение ритмов работоспособности и физиологических функций как между собой, так и с часами работы.

Актуальным является изучение адаптационной динамики биологических ритмов в критические периоды биологического и социального развития организма детей и подростков. Здесь усилия сосредоточены на поиске хронобиологических средств профилактики заболеваний. Проводятся исследования по выявлению связи ритмических процессов с конституцией организма в зависимости от состояния здоровья, биологического возраста, физического развития и различных социальных факторов. В последнее время встает вопрос изучения возможностей управления биологическими ритмами детского организма и связанной с этим коррекции начальных стадий десинхроноза, вызванного влиянием различных факторов окружающей среды.

Влияние антропогенных факторов на функциональное состояние организма ребенка

В последние десятилетия в связи с ростом напряжения экологической обстановки на детский организм ложится дополнительная нагрузка. Это обусловлено тем, что ребенок должен адаптироваться помимо природных еще и к антропогенным факторам среды. К ним относят все виды загрязнения: физическое (шумовое, электромагнитное, радиационное и т. п.); химическое, связанное с проникновением в воздух, почву и воду химических веществ до уровня, превышающего предельно допустимые концентрации; механическое, связанное с бытовыми и промышленными отходами.

Влияние шума

Шум, как физическое явление, представляет собой механические колебания упругой среды в диапазоне слышимых частот. Ухо человека может слышать только те колебания, частота которых составляет от 16 до 16 000 колебаний в секунду (Гц). Уровень шума измеряется в единицах, выражающих степень звукового давления, – децибелах (дБ). Шум в 20–30 дБ практически безвреден для растущего организма и составляет естественный звуковой фон, без которого невозможна жизнь. Шум в 130 дБ вызывает болевые ощущения, а достигнув 150 дБ, становится непереносимым.

Воздействие шума на организм ребенка двояко: специфическое и неспецифическое. Специфическое воздействие шума проявляется в повреждении органа слуха, точнее кортиевого органа, что приводит к развитию тугоухости и даже потере слуха.

Неспецифическое воздействие шума сопровождается функциональными изменениями, происходящими во многих системах организма. Через проводящие пути слуховой сенсорной системы шум действует на различные центры головного мозга ребенка, влияя на высшую нервную деятельность, нарушая равновесие процессов возбуждения и торможения, изменяя рефлекторные реакции. В результате громкости возникает раздражительность, беспокойство, нарушение сна, отвлечение внимания от обычных занятий. Шум вызывает возбуждение вестибулярного аппарата. При этом появляется головокружение, нарушается координация движений, а при нарастании до 130 дБ у детей могут возникать иллюзии. Шум оказывает вредное влияние на зрительную сенсорную систему. Чем больше его интенсивность, тем хуже ребенок видит и реагирует на происходящее.

При действии шума происходят сдвиги функционального состояния сердечно-сосудистой системы. У детей нарушается нормальное кровообращение. Даже несколько громко сказанных слов могут вызвать спазмы сосудов. Многочисленные исследования показали, что шум оказывает негативное воздействие на деятельность желез внутренней секреции, желудка и кишечника, вызывая в растущем организме патологические изменения.