8. Биологические ритмы и работоспособность

Все живое на нашей планете несет отпечаток ритмического рисунка событий, характерного для нашей Земли. В сложной системе биоритмов, от коротких – на молекулярном уровне – с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек. Биологический ритм представляет собой один из важнейших инструментов исследования фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации.

Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. [5]

Выделим следующие важные достижения хронобиологии:

1. Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы – от одноклеточных до биосферы. Это свидетельствует о том, что биоритмика – одно из наиболее общих свойств живых систем.

2. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах.

3. Установлено, что биологические ритмы, с одной стороны, имеют эндогенную природу и генетическую регуляцию, с другой, их осуществление тесно связано с модифицирующим фактором внешней среды, так называемых датчиков времени. Эта связь в основе единства организма со средой во многом определяет экологические закономерности.

4. Сформулированы положения о временной организации живых систем, в том числе – человека – одним из основных принципов биологической организации. Развитие этих положений очень важно для анализа патологических состояний живых систем.

5. Обнаружены биологические ритмы чувствительности организмов к действию факторов химической (среди них лекарственные средства) и физической природы. Это стало основой для развития хронофармакологии, т.е. способов применения лекарств с учетом зависимости их действия от фаз биологических ритмов функционирования организма и от состояния его временной организации, изменяющейся при развитии болезни.

6. Закономерности биологических ритмов учитывают при профилактике, диагностике и лечении заболеваний.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки (от 60 удар/мин сердца в покое до 180-200 удар/мин при выполнении работы).[6,c.56]

Период экологических ритмов сравнительно постоянен, закреплен генетически (т.е. связан с наследственностью). Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы.

Десинхроноз — нарушение суточного биоритма, характеризуемое расстройством сна, снижением работоспособности и целым комплексом других неприятных отклонений в состоянии здоровья.

Эта современная болезнь обусловлена социальными причинами и чаше всего обнаруживается у студентов, бизнесменов, путешественников. По причинам, вызывающим это состояние, различают два вида десинхроноза — внешний и внутренний.

Внешний десинхроноз развивается при быстрой смене часовых поясов. При этом привычное время сна, а соответственно и работы, запаздывает при перелете на запад и наступает раньше обычного при перелете на восток. Организм не может сразу перестроиться сообразно этим внезапным сдвигам. Функционирование его органов и систем изменяется с различной скоростью, поэтому время полного приспособления к новым временным условиям может варьироваться весьма существенно. В среднем оно составляет несколько недель, однако глубинные структуры организма продолжают настраиваться на новый лад гораздо дольше — до нескольких месяцев. Причем легче переносится перелет в западном направлении, чем в восточном.

Установлено, что интервал между датчиком времени и ритмами организма, составляющий 2 часа, может вызвать отклонения в функционировании организма и десинхроноз.

Профилактика внешнего десинхроноза:

на ответственное спортивное соревнование в другом часовом поясе спортсменам следует приехать заранее, поскольку особенно трудно переносятся на новом месте первые 3 дня. Не случайно Международный олимпийский комитет перед проведением некоторых олимпиад рекомендовал спортсменам из разных широт прибывать на соревнования заранее, но не раньше, чем за 2 недели до соревнований, чтобы все участники были в равных условиях и успели адаптироваться к новому часовому поясу;

перед поездкой нужно хорошо высыпаться в течение нескольких дней;

отправляясь на восток, заранее приучите себя к новому времени сна, ложась спать на один-два часа раньше несколько вечеров подряд. Если вы едете на запад, то для привыкания к новому режиму в течение нескольких вечеров ложитесь спать на один-два часа позже;

в самолете сразу переведите часы на время в месте прибытия. В ходе перелета начните адаптировать свой цикл сон — бодрствование к новому времени — это сократит период адаптации организма после прибытия;

пейте больше воды и безалкогольных напитков, чтобы избежать обезвоживания организма. Старайтесь не пить спиртное и кофе, которые выводят жидкость из организма, а также газированные напитки, способные вызывать вздутие кишечника;

пища, которую вы едите, также может влиять на ваше самочувствие после полета. На борту самолета еда иногда бывает пересоленой и слишком жирной.

Возьмите с собой фрукты и то, чем можно перекусить без ущерба для здоровья;

по меньшей мере один раз в 2 часа гуляйте по салону по 5 — 10 минут, чтобы избежать отека ног, снизить вероятность образования тромбов. Рекомендуется массировать голени и икры снизу вверх. Не кладите ногу на ногу — это приводит к отеку голеней;

для снятия напряжения массируйте шею и плечи или смочите салфетку несколькими каплями расслабляющего масла (например, лаванды или герани) и вдыхайте его аромат.

Адаптация. Если вы прибыли на место в светлое время суток, сразу выходите на улицу и гуляйте не менее часа, поскольку яркое освещение способствует адаптации биологических часов. Ложитесь спать по местному времени и старайтесь не спать в другое время. Спортивные упражнения, по возможности на воздухе, помогут вам бороться со сном. Если вы прибыли на место ночью, ложитесь спать в обычное местное время, даже если вам не хочется. Ванна с несколькими каплями масла лаванды или герани поможет вам заснуть.

Внутренний десинхроноз заключается в нарушении естественных взаимоотношений суточных биоритмов разных органов и систем у человека, не покидающего своего временного пояса. Это связано со срывом существующей в нормальных условиях синхронности в биоритмической системе организма.

Срыв чаще всего возникает по следующим причинам:

нарушение правильного чередования труда и отдыха. Например, в начале семестра студенты не занимаются систематически, компенсируя отставание усиленной работой в конце семестра, когда надо сдавать зачеты и экзамены;

сдвиг сна на непривычные часы суток или недостаточный сон («хронический недосып»);

умственная нагрузка с большим нервным напряжением. Практика показывает, что у большинства студентов в период экзаменационной сессии по указанным выше причинам развивается внутренний десинхроноз разной степени тяжести.

Внутренний десинхроноз появляется довольно легко, но избавиться от него сложно. Разбалансировка суточных биоритмов в биоритмологической системе организма, характеризующая внутренний десинхроноз, является симптомом серьезного заболевания и восстанавливается в течение длительного времени с помощью хорошо организованного отдыха, а подчас и при вмешательстве врача.

Циркадианный ритм является видоизменением суточного ритма с периодом 24 часа, протекает в константных условиях и принадлежит к свободно текущим ритмам. Это ритмы с не навязанным внешними условиями периодом. Они врожденные, эндогенные, т.е. обусловлены свойствами самого организма. Поскольку организмы обычно находятся в среде с циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются этими изменениями и становятся суточными. По мнению Симакова, часовым механизмом в ядре служит ядерная оболочка. Такой вывод он сделал на основе опытов, проведенных с бактериями, у которых не было обнаружено циркадианных ритмов. Околосуточный ритм и есть то общее для самых разных клеток, тканей и органов, что объединяет их в единую, координированную во времени живую систему. Иными словами, подчинение всех проявлений жизнедеятельности циркадианному ритму выступает значительным фактором целостности организма. Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации - от клеточного давления до межличностных отношений. В многочисленных опытах установлено наличие циркадианных ритмов двигательной активности, температуры тела и кожи, частоты пульса и дыхания, кровяного давления и диуреза. Суточным колебаниям оказались подвержены содержания различных веществ в тканях и органах, например: глюкозы, натрия и калия в крови, плазмы и сыворотки в крови, гормонов роста и др. По существу, в околосуточном ритме колеблются все показатели эндокринные и гематологические, показатели нервной, мышечной, сердечнососудистой, дыхательной и пищеварительной систем. В этом ритме содержание и активность десятков веществ в различных тканях и органах тела, в крови, моче, поте, слюне, интенсивность обменных процессов, энергетическое и пластическое обеспечение клеток, тканей и органов. Этому же циркадианному ритму подчинены чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды и переносимость функциональных нагрузок. Всего к настоящему времени у человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику. Ритм сокращения сердца у человека, находящегося в состоянии относительного покоя, зависит от фазы циркадианного ритма. Земной основной ритм - суточный, обусловленный вращением Земли вокруг своей оси, поэтому практически все процессы в организме человека обладают суточной периодичностью. Все эти ритмы (а у человека их уже обнаружено более 100) определенным образом связаны друг с другом, образуя единую, согласованную во времени ритмическую систему организма. Эта система отражает взаимосвязанный ход околосуточных ритмов различных функций у человека, что дает врачам и физиологам ценный материал для диагностики болезней и прогнозирования состояния пациентов. Можно обратить внимание на некоторые типичные характеристики циркадианной системы здорового человека. Масса тела достигает максимальных значений в 18-19 часов, температура тела - в 16-18 часов, частота сердечных сокращений - в 15-16 часов, частота дыхания - в 13-16 часов, гистологическое артериальное давление - в 15-18 часов. Уровень эритроцитов в крови - в 11-12 часов, лейкоцитов - в 21-23 часа, гормонов в плазме крови - в 10-12 часов, инсулина - в 18 часов, общего белка крови - в 17-19 часов. Оценивая данную схему, следует указать на значительные индивидуальные отличия в ходе суточных ритмов, что делает необходимым дальнейшее исследование понятий "биоритмическая норма " и "биоритмическая индивидуальность". Нарушения ритма сна и бодрствования может привести не только к бессоннице, но и к расстройству сердечнососудистой, дыхательной и пищеварительной систем. Поэтому так важно соблюдать режим дня. Биоритмы интенсивно исследуются специалистами в области космической биологии и медицины, так как при освоении новых планет космонавты будут полностью лишены обычных ритмов среды. Реакция организма на любые воздействия зависит от фазы циркадианного ритма (т.е. от времени суток). По степени синхронизации циркадианных ритмов пульса и температуры тела можно выявить переутомление при напряженной операторской работе, спортивных тренировках и др. Данные об онтогенезе биоритмов используются в возрастной физиологии, в гигиене детей и подростков. Установлено, что строгое соблюдение режима кормления новорожденного ребенка ускоряет становление у него циркадианной ритмичности. При дефиците внимания со стороны матери ритмы сна-бодрствования у младенца становятся менее регулярными. В целом циркадианная система человека формируется вплоть до периода полового созревания. Старение же представляется биоритмологам как постепенная утрата ритмов. Отсутствие биоритмов не совместимо с жизнью.

Известным примером действия биологических часов служат «совы» и «жаворонки». Замечено, что в течение дня работоспособность меняется, ночь же нам природа предоставила для отдыха. Установлено, что период активности, когда уровень физиологических функций высок, это время с 10 до 12 и с 16 до 18 часов. К 14 часам и в вечернее время работоспособность снижается. Между тем не все люди подчиняются такой закономерности: одни успешнее справляются с работой с утра и в первой половине дня (их называют жаворонками), другие – вечером и даже ночью (их называют совами).

В современных условиях приобрели значимость социальные ритмы, в плену которых мы находимся постоянно: начало и конец рабочего дня, укорочение отдыха и сна, несвоевременный прием пищи, ночные бдения. Социальные ритмы оказывают все возрастающее давление на ритмы биологические, ставят их в зависимость, не считаясь с естественными потребностями организма. Студенты отличаются большей социальной активностью и высоким эмоциональным тонусом, и, видимо, не случайно им присуща гипертоническая болезнь более, чем их сверстникам из других социальных групп.[3]

Итак, ритмы жизни обусловлены физиологическими процессами в организме, природными и социальными факторами: сменой времен года, суток, состоянием солнечной активности и космического излучения, вращением Луны вокруг Земли (и расположением и влиянием планет друг на друга), сменой сна и бодрствования, трудовых процессов и отдыха, двигательной активности и пассивного отдыха. Все органы и функциональные системы организма имеют собственные ритмы, измеряемые в секундах, неделях, месяцах и годах. Взаимодействуя друг с другом, биоритмы отдельных органов и систем образуют упорядоченную систему ритмических процессов, которая и организует деятельность целостного организма во времени.

Знание и рациональное использование биологических ритмов может существенно помочь в процессе подготовки и в выступлениях на соревнованиях. Если вы обратите внимание на календарь соревнований, то увидите, что наиболее интенсивная часть программы приходится на утренние (с 10 до 12) и вечерние (с 15 до 19) часы, то есть на то время суток, которое ближе всего к естественным подъемам работоспособности. Многие исследователи считают, что основную нагрузку спортсмены должны получать во второй половине дня. Учитывая биоритмы, можно добиваться более высоких результатов меньшей физиологической ценой. Профессиональные спортсмены тренируются по нескольку раз в день, особенно в предсоревновательный период, и многие из них показывают хорошие результаты благодаря тому, что они подготовлены к любому времени соревнований.[4]

Наука о биологических ритмах имеет огромное практическое значение и для медецины. Появились новые понятия: хрономедицина, хронодиагностика, хронотерапия, хронопрофилактика и др. Эти понятия связаны с использованием фактора времени, биоритмов в практике лечения больных. Ведь физиологические показатели одного и того же человека, полученные утром, в полдень или глубокой ночью, существенно отличаются, их можно трактовать с различных позиций. Стоматологи, например, знают, что чувствительность зубов к болевым раздражителям максимальна к 18 часам и минимальна вскоре после полуночи, поэтому все наиболее болезненные процедуры они стремятся выполнить утром.