13

Лекция 1. Обзор биологических ритмов. Спектр ритмов

Содержание: Понятие про биоритмологию и история ее развития. Четыре циркадных ритма. Ультра- и инфрарадианные ритмы. Природа и механизмы биоритмов. Характе­ристики биоритмов. Взаимодействие ритмов и их целесообразность. Интегра­ция колебательных процессов в организме. Принцип организаций биоритмов.

Введение. (5 лекций, 4 практ., мкр, Зачет )

Человек и окружающая среда – две сложнейшие взаимодействующие системы, которые в первом приближении можно считать экосистемой. При этом основным свойством живых систем, формой их существования является способность приспособления к меняющимся условиям среды. Поскольку окружающая среда подвержена устойчивым колебаниям, становится понятным неотъемлемое свойство организма – присущая ему ритмичность.

Изучением ритмов активности и пассивности, протекающих в нашем организме, занимается особая наука – биоритмология. Согласно этой науке, большинство процессов, происходящих в организме, синхронизированы с периодическими солнечно-лунно-земными, а также космическими влия­ни­ями. И это неудивительно, ведь любая живая система, в том числе и человек, находится в состоянии обмена информацией, энергией и веществом с окружа­ющей средой. Если этот обмен (на любом уровне – информационном, энергетическом, материальном) нарушается, то это отрицательно сказывается на развитии и жизнедеятельности организма.

Основателем хронобиологии - науки о биоритмах, принято считать немецкого врача К.В.Гуфеланда, который в 1797 году обратил внимание коллег на универсальность ритмических процессов в биологии: каждый день жизнь повторяется в определенных ритмах, а суточный цикл, связанный с вращением Земли вокруг своей оси регулирует жизнедеятельность всего живого, включая организм человека. Первые систематические научные исследования в этой области начали проводиться в начале XX века, и рос­сий­скими учеными И. П. Павловым, В. И. Вернадским, А. Л. Чижевским и другими.

К концу XX века факт ритмичности биологических процессов живых организмов по праву стал считаться одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни. Но до последнего времени природа и все физиологические свойства биологических ритмов не выяснены, хотя понятно, что они имеют в процессах жизнедеятельности живых организмов очень большое значение. Поэтому исследования биоритмов пока представляют собой процесс накопления информации, выявления свойств и закономерностей методами статистики.

В результате в науке о биоритмах возникло два научных направле­ния: хронобиология и хрономедицина.

Советские ученые Ф.И. Комаров и С.И. Рапопорт в своей книге «Хро­но­биология и хрономедицина» дают следующее определение биорит­мов: «Ритм представляет собой характеристику периодической временной структуры. Ритмичность характеризует как определенный порядок времен­ной последовательности, так и длительность отрезков времени, поскольку содержит чередование фаз различной продолжительности».

Одной из основных работ в этой области можно считать разрабо­танную хронобиологом Ф.Хальбергом (нем.) русск. в 1964 году классифика­цию биологических ритмов. По поводу природы биоритмов было высказано множество гипотез, производились многочисленные попытки определить ещё целый ряд новых закономерностей.

Вот некоторые из них. Шведский исследователь Э.Форсгрен (E. Forsgren) в опытах на кроликах (1930) обнаружил суточный ритм гликогена и желче­образования. Советские ученыеН.Е. Введенский, А.А. Ухтомский, И.П. Павлов и В.В. Па-рин осуществили попытку теоретически обосновать механизмы возникно­вения ритмических процессов в нервной системе и показали, что колебания характеристик состояния нервной системы определяются прежде всего ритмами возбуждения и торможения.

В 1959 г. Юрген Ашофф (англ.) впоследствии дирек­тор Планковского Института физиологии поведения (нем.) в Андексе (Германия), обнаружил закономерность, которая была названа «правилом Ашоффа» (под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки): «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте».

Им было установлено, что при длительной изоляции человека и дневных животных в темноте, цикл «бодрствование-сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Ю.Ашофф предпо­ло­жил, что именно свет стабилизирует циркадные ритмы организма.

Биоритмология или хронобиология – наука, изучающая циклические биологические процессы, имеющиеся на всех уровнях организации живой системы.

Хронобиология рассматривает ритмические процессы от самого их зарождения в таинственных глубинах отдельной клетки до сложных поведен­ческих реакций целостного организма и такие крупномасштабные явления, как ритмы биосферы, лунные ритмы, циклическая связь Солнца с процесс­сами, происходящими в жизни Земли.

Биологический ритм – это периодическое повторение некоторого события в биологической системе через более или менее регулярные промежут­ки времени. Он характеризуется периодом, частотой, мезором, акрофазой и амплитудой колебаний.

Период – время между двумя одинаковыми значениями изучаемого показателя, время одного полного колебания.

Мезор – средний уровень значений исследуемого параметра биоритма. Позволяет судить о среднесуточной величине показателя, так как позволяет игнорировать случайные отклонения.

Акрофаза – значение времени, которое соответствует максимуму синусоиды и служит для приблизительной оценки биоритма. Имеет большое значение для фармакологической коррекции.

Амплитуда – величина наибольшего отклонения от среднего уровня значе­ний того или иного параметра от мезора. Характеризует мощность ритма.

Исходя из длительности периода, биоритмы подразделяют на высоко-, средне- и низкочастотные.

Частота биоритма – число повторений периодов в единицу времени.

При совпадении частот периодов колебаний или акрофаз двух и более ритмов происходит их синхронизация, а при достоверном несовпадении возникает десинхроноз (рассогласование).