Биологические ритмы и их классификация. Биологические ритмы - колебательный процесс, приводящий к воспроизведению биологического явления или состояния биологической системы через приблизительно равные промежутки времени. Появившийся новый цикл изменений в биологическом ритме не подобен предыдущему. Поэтому он не является повторением, его параметры отличаются от старого цикла.
Параметры биологического ритма. Среди параметров биологического ритма период представляет собой тот промежуток времени, через который в ритме происходит воспроизведение событий. Период ритма явился основой классификации ритмических биологических колебаний.
Биоритмы делятся на 5 классов: 1 - ритмы высокой частоты (от долей секунды до 30 минут); 2 - средней частоты (от 30 минут до 28 часов); 3 - мезоритмы, от 28 часов до 6 дней и циркасептиальные (около 7 дней) ритмы; 4 - макроритмы с периодом от 20 дней до 1 года; 5 - мегаритмы с периодом в десять и многие десятки лет.
Ритм с периодом 24 часа - врожденный, эндогенный, т.е. обусловлен свойствами самого организма.
Эндогенные и экзогенные ритмы. Протекание различных биологических ритмов координируется и наблюдается согласованно с внешними геофизическими ритмическими колебаниями. С колебаниями условий, происходящих с теми же периодами (суточный цикл освещенности, смена приливов и отливов, фазы луны, сезоны года), согласуются (синхронизируются) биологические колебания в организме. Они называются датчиками или указателями времени
для биологических ритмов. Биологические ритмы, возникающие как реакция на периодические изменения среды, называются экзогенными биологическими ритмами. Внешние воздействия могут сдвинуть фазы биологического ритма и менять их амплитуду. Такие биологические ритмы называются эндогенными.
Благодаря связи внутренних и внешних ритмов организм приспосабливается к различным условиям.
Макроритмы у человека. У человека наблюдается три биологических ритма. Это макроритмы: 23-дневный физический, 28-дневный эмоциональный (психический) и 33-дневный интеллектуальный ритмы. В эти дни может наблюдаться недомогание и т.д.
Биоритмы - внутреннее свойство организма. В организме все процессы испытывают колебания. Биологический ритм представляет собой внутреннее свойство живых систем. В организме человека обнаружено более 500 морфофизиологических параметров, которым свойственны биологические ритмы. Например, в клетках ритмически изменяются: число и размеры ядра, эндоплазматического ретикулума, митохондрии, фагосомы и т.д.; биосинтез белка, активность ферментов, секреции соков; размножение клеток. Известны суточные колебания частоты сердечных сокращений, артериального давления, функции вены, дыхания, выделительной функции почек. Организм в целом характеризует ритмы поведения, работоспособности, температуры и т.д.
Следовательно, биологический ритм - это периодические изменения деятельности и поведения живых систем, что является одной из основных закономерностей течения времени в живых системах и одним из наиболее общих свойств живых систем, представляет собой важнейшие механизмы регуляции функций организма.
Хронобиология человека. Изменение ритмов в живых организмах называют хронобиологией (греч. chronos - время, bios - жизнь, logos - учение). Цель ее - выяснение роли фактора времени в жизнедеятельности и развитии биологических систем. В живых системах все процессы происходят в определенном порядке. К закономерности прохождения процессов по времени относится ритмическая деятельность живой системы. Учение об этом называют биоритмологией. Биоритмология входит в состав науки хронобиология.
Основная задача хронобиологии - выяснение роли фактора времени в осуществлении и развитии биологических систем. Процессы, протекающие в живых системах, осуществляются упорядоченным образом во времени.
Биологические ритмы у человека имеют некоторые особенности. Общие закономерности биологических ритмов свойственны и человеку. Вместе с тему человека отмечаются некоторые особенности. Например, к таким особенностям можно отнести особенности регуляции биологических ритмов датчиками времени. Датчиком времени может служить фотопериодичность. Для человека фотопериодичность имеет несколько меньшее значение по сравнению с животными. Это можно видеть из следующего. По сравнению с действием освещенности параллельно использованные другие воздействия (акустические сигналы, звуковые сигналы, цвета окружающего мира, взаимоотношения между членами коллектива, мотивационные ситуации и др.) могут оказывать сильное влияние на биологические ритмы человека. Поэтому все эти виды воздействия относятся к социальным датчикам времени для человека. Однако не у всех людей это может быть выражено одинаково. Это связано с генетическими факторами, которые относятся к устойчивым индивидуальным свойствам. Учет этих индивидуальных различий имеет значение при оценке состояния биоритмов организма и прогнозировании его адаптивных возможностей.
Следовательно, биологические ритмы наследственно закреплены и являются адаптацией организма.
Виды ритмов. Живые организмы характеризуются способностью ориентироваться во времени, в соответствии с которой все важнейшие физиологические процессы в организме протекают с определенными скоростью и направлением. Это имеет важное значение для сохранения и развития жизнедеятельности организма. Это свойство эволюционного приспособления организма к закономерностям временных, циклических изменений внешней среды. Поэтому организмы, руководствуясь “солнечными часами”, приспосабливают протекание физиологических процессов и всю свою жизнедеятельность к оптимальным условиям внешней среды. Наряду с влиянием ритмических изменений внешней среды на организм в нормальном протекании физиологических процессов важную роль играет внутренний ритм организма. Внешние ритмы - годичные, сезонные, суточные - влияют на внутренние ритмы. Согласованность внутренних и внешних биоритмов дает возможность сохранить нормальное состояние организма. Внутренний ритм организма называют “физиологическими часами”. Для изучения механизма “внутренних часов” необходимо изучить возбуждение и торможение.
Большинство физиологических, биохимических и других процессов в организме протекает синхронно. Они регулируются центральной нервной системой. Ритмическая деятельность центральной нервной системы проявляется в регуляции физиологических ритмов, осуществляется гормонами желез внутренней секреции.
Физиологические процессы в организме человека изменяются каждый час суточного ритма и приспосабливают организм к изменениям внешней среды. Поэтому, например, показатели состояния организма в 7 часов утра отличаются от показателей, соответственно, в 8 часов утра. Показатели за 24 часа характеризуют столько же состояний организма. Это влияет на трудоспособность и продуктивность труда человека. Продуктивность умственного труда выше в первую половину дня (около 11 часов), а к вечеру снижается. Но она может отличаться у разных людей. У некоторых людей продуктивность умственного труда выше ночью. Это зависит от состава пищи, нормального сна, определенного задания, окружающей среды, привычек человека.
Периодические изменения морфологических показателей организма бывают двух типов: в первом типе под действием определенных факторов процессы в организме протекают нормально; ко второму типу относятся изменения, возникающие под влиянием ритмических воздействий. Среди ритмических явлений бывают сезонные и циклические.
Сезонные изменения характеризуются строгим сокращением длительности, а в циклических изменениях отсутствует повторяемость процессов.
Таким образом, в результате исследований хронобиологии выясняются свойства организма: биологический ритм - важное свойство организма, необходимый механизм, регулирующий его функции генетической регуляции из внутренней среды, а также определяющий изменения свойства под влиянием условий внешней среды. Определилась высокая чувствительность биоритма человека к действию физических и химических факторов, отсюда возникла хронофармакология (т. е. употребление лекарств, учитывая биоритмическое развитие заболевания): в результате предупреждения заболевания, выяснения причин возникновения заболевания, использования закономерностей биоритмов в лечении заболеваний возникла хрономедицина. Появилась отрасль гигиены - хроногигиена, которая предусматривает организацию отдыха после физического и умственного труда с учетом биоритмов организма. Биоритмы используются в отраслях наук, изучающих космос. При перелете с востока на запад явно проявляется биоритм организма.
В период сна (от 22 до 6 часов) ассимиляция гликогена усиливается, а образование желчи замедляется. Максимум фазы ассимиляции наблюдается в период с 24 до 2 часов ночи. В часы
бодрствования, т.е. днем, наоборот, ассимиляция гликогена снижается (наибольшее снижение - в 13-15 часов), усиливается образование желчи (рис. 112).
Рис. 112. Схематическое изображение функции печени. Кружками обозначены доли печени. Белые участки - фаза ассимиляции; заполненные точками - фаза диссимиляции; пунктирная линия - ход содержания гликогена; сплошная линия - ход образования желчи
На биоритм человека влияют звуки, условия внешней среды, различные цвета, взаимоотношения между людьми в коллективе.
1. Что называют физиологическими часами?
2. Каково значение биоритмов?
3. Что называют хронобиологией?
4. Какие группы биоритмов различают, каково их значение?
5. Для чего необходимо знать биологические ритмы в жизни человека?
6. В чем значение хронофармакологии, хрономедицины?
7. Для человека время - социальный датчик. Приведите пример и объясните.