186

биологической ритмике и открывает широкие возможности для дальнейшего развития естественно-научных дисциплин и в этом ее значение как науки будущего.

Биоритмы – эндогенные осцилляции

Выше уже говорилось, что реагирующей на внешние показатели времени мишенью может быть отдельная система организма, например действие такого конкретного задавателя ритма, как прием пищи. Большей частью в периодические колебания, вовлекаются многие системы, органы, ткани. Так бывает при температурных колебаниях в организме, вызываемых сменой дня и ночи.

Биоритмы могут зависеть непосредственно от источников ритмов (время приема пищи, секреция соков железами).

Желчь вырабатывается в печени непрерывно, однако в первой половине дня печень выделяет её меньше, что обеспечивает наиболее оптимальные условия, главным образом для переваривания жиров.

Впервой половине дня печень расходует запасной углерод – гликоген, превращая его в простые сахара, отдает воду, образует больше мочевины и накапливает жиры. Во второй половине дня печень начинает больше усваивать сахара, накапливает гликоген, воду. При этом клетки печени увеличиваются в объеме почти в три раза.

Другие колебания связаны с задавателями ритмов – сложными, не изученными и не всегда понятными временными отношениями (менструальный цикл – лунный месяц). В данном случае видна генетическая запрограммированность интервала, который зависит от ритмов работы гипоталамо-гипофизарной системы, созревания яйцеклетки в яичнике, циклических изменений развития слизистой оболочки матки.

Обычно биоритмы с более длительными периодами согласуются с кратковременными так, что в этих сложных комбинациях трудно обнаружить какую-то периодику. Только математический анализ позволяет вычислить из множества колебаний отдельные их виды.

Итак, существуют внешние датчики времени и связанные с ними колебания различных показателей деятельности организма, функций отдельных систем, колебания активности организма в целом.

Вчем заключается связь и взаимодействие экзогенных с эндогенными колебаниями? Каков механизм этих взаимоотношений? Что управляетсинхронизирует колебания различных систем в организме так, чтобы обеспечить его единство и оптимальную деятельность?

Существует ряд представлений о механизме взаимодействия различных систем организма с внешними факторами:

1. Централизованное управление внутренними колебательными процессами (наличие единых биологических часов).

Эта теория касается, главным образом, восприятия смены света и темноты и трансформации этих явлений в эндогенные биоритмы.

Многие исследователи отдают предпочтение «мультиосцилляторной модели» биоритмов. Предполагается, что в пределах сложного и многоклеточного организма может функционировать главный пейсмекер,

187

навязывающий свой ритм всем остальным системам, неспособным генерировать собственный. Не исключается существование наряду с центральным ритмом и второстепенных осцилляторов, иерархически подчиненных ведущему.

Одним из звеньев, связывающих внешние датчики времени и внутренние биологические часы, может являться вода.

Вода входит во все клетки организма и ткани как необходимая составная часть и служит основой всех жидких сред. Показано, что состояние молекул внутриорганизменной воды подвержено влияниям различных гео- и гелиофизических факторов, в зависимости от которых изменяется структура молекулярных коопераций, приобретающих при этом и различные биофизические свойства. От изменчивости свойств воды внутри тканей – в межклеточном веществе и внутри клеток – может зависеть скорость течения и характер ферментативных процессов, некоторых сторон метаболизма, проницаемости мембран.

В целом гипотезы о единых биологических часах и полиосцил-ляторной временной структуре организма вполне совместимы.

Биоритмы во многом заложены в генетической программе организма. Связь отдельных эндогенных ритмов с внешними экзогенными ритмами может быть прямой или опосредованной, более или менее прочной. В ряде случаев факторы внешней среды являются лишь триггерами, запускающими определенную ритмическую деятельность.

Не затянутый внешними временными сигналами ритм проявляет свой естественный период и называется свободнотекущим. Спектр всевозможных ритмов жизни охватывает широкий диапазон масштабов времени: от волновых свойств элементарных частиц (микроритмов) до глобальных циклов биосферы (макромегаритмов). Среди многих отношений между разными ритмами особое значение имеют иерархические связи, т.е. подчинение одних ритмов другим. Такая иерархия обусловлена особенностями регуляции функций в организме. Например, у женщин эндокринная, особенно месячная гормональная, периодика является ведущим ритмом. Однако базисным стержнем временной организации живых систем являются циркадианные ритмы. В циркадианных ритмах поражает их всеобщность, универсальность, стабильность, высокая устойчивость и строгая закономерность. Все это дало основание предположить, что околосуточные ритмы – столь же фундаментальное всеобщее свойство живого, как генетический код. Циркадианная система – та основа, благодаря которой проявляются интергративная деятельность и регулирующая роль нейроэндокринной системы, осуществляющей точное и тонкое приспособление организма к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

Все это многообразие синхронизируется и вступает в иерархические соотношения с помощью механизмов, заложенных в нервной и эндокринной системах.

Биологические ритмы отличаются большой стойкостью. Изменение природных и антропогенных ритмов далеко не сразу сдвигает биоритмы.

Как же изменяются функции организма при полном устранении датчиков внешнего времени? Чтобы ответить на этот вопрос, проводят специальные

188

эксперименты, помещая, например, человека в пещеру, где день и ночь стоит одинаковая температура, создается равномерное искусственное освещение и нивелируются многие другие факторы типа влияния излучения, колебания геомагнитного поля и т.д. Пребывая длительное время в подобных условиях, человек обычно испытывает различные расстройства функций организма. Происходят психические сдвиги – нарушение сна, состояние повышенной тревожности. Человек теряет способность точно ориентироваться во времени. Описывается, что французский спелеолог Мишель Сифр, находясь в пещере, ощущал значительную дезориентацию во времени: пробыв в ней 58 дней, он считал, что пребывает в этих условиях лишь 30 суток.

Временная организация живых систем в различных экологических условиях имеет свои особенности. Так, при работе в пещере появляется понятие «спелеосутки», которые равны в среднем 50-60 часам, из них от 14 до 24 часов приходится на активную трудовую деятельность, а остальное время – на сон и активный отдых (В.В. Ещенко, 1985). Выявлено, что абсолютная продолжительность сна снижается по мере пребывания в пещере (рис. 46).

Синхронизация биоритмов у обследуемых, как социально обусловленный фактор, имеет важное адаптивное значение, способствуя вьскиванию людей в экстремальных ситуациях. Выявлено, что на поверхности и в первые дни работы под землей у каждого спелеолога был свой температурный ритм. По мере работы в пещере происходит синхронизация температурного биоритма у обследуемых. Уже к 8-м суткам синусоида температуры тела у них совпадает по фазе и периоду, хотя и остаются некоторые количественные индивидуальные колебания (Агаджанян, 1998).

Рис. 46. Изменение абсолютной продолжительности сна по мере работы в пещере (время сна в часах на каждые 24 ч.).

189

В настоящее время для изучения соотношения эндогенных биоритмов с экзогенными датчиками времени строят специальные, изолированные от всех внешних раздражителей камеры – биотроны, где изучают функции организма человека, лишенного колебательных влияний внешних факторов.

Опыты подобного рода дают много информации. Можно, например, выяснить степень зависимости тех или иных эндогенных биоритмов организма, от внешних датчиков времени. Или добиться у испытуемого за счет навязанной смены сна и бодрствования адаптации к укороченным суткам: в экспериментах удавалось достигнуть приспособления организма человека к режиму 18-часовых суток. «Сжатие» времени до 16-часовых суток оказалось невозможным – человек к нему не адаптировался, что проявлялось в различных, главным образом психических, расстройствах. «Растягивание» суток в тех же условиях переносилось, как правило, несколько легче, и лишь при навязывании суточного режима в 40 и более часов начинались расстройства.

Рассогласование ритмов организма в результате действия экзогенных или эндогенных раздражителей сопровождается десинхронозом – нарушением исходной архитектоники циркадианной системы организма.

При нарушении синхронизации ритмов организма и датчиков времени (внешний десинхроноз) организм вступает в стадию тревоги (внутренний десинхроноз). Сущность внутреннего десинхроноза заключается в рассогласовании по фазе ритмов организма, в результате чего возникают различные нарушения его благополучия: расстройства сна, снижение аппетита, ухудшение самочувствия, настроения, падение работоспособности, невротические расстройства и даже органические заболевания (гастриты, язвенная болезнь и др.). Изменения десинхроноза характеризуется рассогласованием фаз циркадианных ритмов в рамках отдельных функциональных систем, и не отражаются на динамике результирующего параметра. При этом в условиях полярного дня (ночи) околосуточные ритмы более чувствительны к социальным датчикам времени и, следовательно, легче приспосабливаются к специфическим режимам труда и отдыха, связанным с работой в разные смены.

Современные самолеты за несколько часов пересекают пять-шесть часовых поясов. А с развитием космонавтики появились еще более значительные возможности. При этом человек через короткое время попадает в условия, отличающиеся по циклу дня и ночи. У человека меняется и физиологический цикл «день-ночь», к которому его организм ранее приспособился. В результате возникает фазовый сдвиг между этими двумя циклами, так как «внутренние часы» человека не совпадают с астрономическим местным временем, т.е. рассогласование, десинхронизация ранее упроченных физиологических ритмов. Специалисты рекомендуют в первые дни после перелета не принимать ответственных решений утром, если вы попали в пояс со значительным опережением времени, и в вечерние часы – после полета в пояс с запаздыванием времени.

Среди зарубежных специалистов укоренился даже такой термин – «болезнь бизнесменов», то есть болезнь деловых людей, часто меняющих часовые пояса и поэтому страдающих десинхронозом.