Циркадианные ритмы

Ведущую роль во временной организации деятельности живого организма играют суточные и сезонные биоритмы. При этом главным ритмом, стержнем является околосуточный или циркадианный ритм, поскольку строгая повторяемость изменений внешней среды, сопровождающая суточное вращение планеты, – один из главных факторов, к которому в процессе эволюции необходимо было приспособиться живым организмам.

Экспериментально установлено, что из всего многообразия суточных факторов первостепенное значение для синхронизации биологических ритмов имеют фотопериодичность (цикл «свет – темнота»), колебания температуры среды, а для человека еще и периодически повторяющиеся социальные факторы (режимы труда, отдыха и питания). Таким образом, у человека выделяется две группы синхронизаторов – геофизические и социальные.

Исследование механизмов циркадианных биоритмов показало, что они имеют эндогенную природу, т. е. относительно независимы от внешних периодических факторов. Последние выполняют роль «подсказок» или временных ориентиров.

Суточный цикл обусловлен периодическим изменением освещенности из-за вращения Земли вокруг своей оси. Так, различия между дневным и ночным образом жизни - явление сложное, и связано оно с различными физиологическими и поведенческими адаптациями, которые выработались в процессе эволюции. Для человека, например, естественная дневная активность и изменение ее на ночной образ жизни, что стало популярным и модным в последнее время, часто негативно сказывается на его самочувствии, сопровождается нарушением здоровья.

Изучение биоритмов жизнедеятельности приводит к выводу, что нарушение привычного распорядка жизни накладывает на организм определенное воздействие, что проявляется в изменении суточного ритма некоторых психофизиологических функций - биотоки мозга, крови, дыхания, температуры тела и т.п.

Одна из функций циркадианной системы заключается в том, что организмы «используют» околосуточные ритмы для измерения времени. Эту функцию называют биологическими часами.

Фоторецепторы глаза выполняют двоякую роль. Они участвуют не только в зрительном восприятии, но и в регуляции циркадианных ритмов, реагируя на суточные изменения освещенности.

Зрение человека, равно как и зрение его ближайших родственников - человекообразных обезьян, приспособлено к дневному свету. Кроме того, оно у человека цветное, и потому ему особенно необходим свет.

Суточная ритмика свойственна не только проявлениям физиологических функций, но и чувствительности организма к различным воздействиям. Например, лекарственные вещества, применяемые в той же дозе, но в разное время суток, имеют неодинаковое воздействие на чувствительность организма.

Суточный ритм сна и бодрствования устанавливается с четвертой недели жизни ребенка. Опыты длительного пребывания спелеологов в пещерах говорят о том, что сначала ритмы выдерживаются, а затем происходит их сбой. Трудности испытывают люди, попавшие в условия полярной ночи. Особенность человека заключается в том, что в условиях значимости социальных факторов происходит перестройка ритмов на «перевернутый» суточный режим или на суточный распорядок.

К экологическим ритмам, помимо циркадианных, относятся приливные с периодом около 24,8 и 12,4 ч, лунные – около 29,5 суток и годичные – около 12 мес. Основные свойства экологических ритмов сходны. Они эндогенны, поддерживаются на клеточном уровне, в ограниченном диапазоне периодов поддаются захватыванию внешними задатчиками времени, вне этого диапазона переходят к свободному бегу. Однако эффективные синхронизаторы для них различны. Циркадианные ритмы подчиняются суточным изменениям освещенности, приливные – признакам прилива (таким, как перепады гидростатического давления и т п.), лунные – признакам полнолуния (освещение в ночное время), годичные – сезонным изменениям длины светового дня.