Биологические ритмы (биоритмы)

"Биологические ритмы (биоритмы)".

Введение

                 Все живые организмы, начиная от простейших одноклеточных и кончая такими высокоорганизованными, как человек, обладают биологическими ритмами, которые проявляются в периодическом изменении   жизнедеятельности  и, как самые точные часы, отмеряют время. С каждым годом ученые находят новые внутренние ритмы биологических функций.                             

 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.             

   Теории "трех  биоритмов " около ста лет. Интересно, что ее авторами стали три  человека : Герман Свобода, Вильгельм Флисс, открывшие эмоциональный  и  физический  биоритмы , а также Фридрих Тельчер - исследовавший интеллектуальный ритм. 
                Психолога Германа Свободу  и  отоларинголога Вильгельма Флисса можно считать "дедушками" теории  биоритмов. В науке такое случается очень редко, но одинаковые результаты они получили независимо друг от друга (Рисунок 1). 
                Несмотря на профессорские звания  и  то, что одинаковые открытия были сделаны независимо, основатели теории "трех  биоритмов " имели многих противников  и  оппонентов. Исследования  биоритмов  продолжались в Европе, США, Японии. Особенно интенсивным этот процесс стал с открытием ЭВМ и более современных компьютеров. В 70 - 80 гг.  биоритмы  завоевали весь мир.

Рис. 1. Три  вида биологических ритмов.

Интенсивность большинства физиологических процессов  на протяжении суток имеет тенденцию  повышаться в утренние часы и падать в ночное время. Примерно в эти же часы повышается чувствительность органов чувств: человек утром лучше слышит, лучше различает оттенки цветов.

Изучение  биоритмов  организма  человека  позволит научно обосновать применение лекарственных препаратов при лечении больных.

В последнее  время в нашей стране  и  за рубежом проводятся большие работы по исследованию  биоритмов   человека , их взаимосвязи со сном  и  бодрствованием. Поиски исследователей направлены в основном на определение  возможностей управления  биоритмами  с целью устранения нарушений сна. Задача эта особенно актуальна, на наш взгляд, в настоящее время, когда значительная часть взрослого населения земного шара страдает от бессонницы.

Управление  внутренними ритмами человека имеет  важное значение не только для нормализации ночного сна, но и для устранения ряда заболеваний нервной системы, имеющих функциональный характер (например, неврозов). Установлено, что суточное изменение внутренних ритмов, свойственных здоровому человеку, при болезненных состояниях искажаются. По характеру искажений врачи могут судить о ряде заболеваний на начальной стадии.

По-видимому, большинство болезней у человека происходит вследствие нарушения ритма  функционирования ряда органов и  систем его организма.

В ходе исторического развития человек и все другие живые существа, населяющие нашу планету, усвоили определенный ритм жизни, обусловленный ритмическими изменениями геофизических параметров среды, динамикой обменных процессов.

Одна из быстроразвивающихся  наук XX века — биоритмология, т.е. наука, изучающая циклические биологические процессы, имеющиеся на всех уровнях организации живой системы. Дело в том, что живая система постоянно находится в состоянии обмена веществ с окружающей средой и обладает сложной динамикой процессов, является саморегулирующейся и самовоспроизводящей системой. «Биологические часы» в организме — отражение суточных, сезонных, годовых и других ритмов физиологических процессов.

А так как, темпы научно-технического прогресса  сейчас приобретают стремительный характер  и  предъявляют серьезные требования к  человеку , нам кажется, проблема актуальности  биоритмов  является сегодня самой важнейшей. Бездумное отношение человека к самому себе, как и к окружающей природе, часто является следствием незнания биологических законов, эволюционных предпосылок, адаптивных возможностей человека и т.д., и т.п. Чтобы сохранить здоровье человека и его работоспособность, всесторонне и гармонично развивать его физические и духовные качества, необходима не только настойчивая и плодотворная научно-исследовательская работа, но и большая просветительская работа.

Рассмотрим  структурные, функциональные и биологические  процессы человека в пространстве и  во времени, в тесном взаимодействии с окружающей средой, выявим влияние  биологических ритмов на работоспособность, проблемы нарушения биологических ритмов.

1) Биологические ритмы и работоспособность

1.1.  Биологические ритмы и их классификация               

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.

Повторяемость процессов — один из признаков жизни. При этом  большое значение имеет способность живых организмов чувствовать время. С ее помощью устанавливаются суточные, сезонные, годовые, лунные и приливно-отливные ритмы физиологических процессов. Как показали исследования, почти все жизненные процессы в живом организме различны.

Ритмы физиологических процессов в  организме, как и любые другие повторяющиеся явления, имеют волнообразный характер. Расстояние между одинаковыми положениями двух колебаний называются периодом, иди циклом.        

 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. [             

 Выделим следующие важные достижения биоритмологии:             

 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. Физиологическиеритмы, 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.          

  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. Так, некоторые цветки раскрываются незадолго до рассвета, как будто зная, что скоро взойдет солнце. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная  от простейших биологических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками.

С понятием «ритма»  связано представление о гармонии, организованности явлений и процессов. В переводе с греческого слово «ритм», «ритмос» означает соразмерность, стройность. Ритмическими называются такие явления природы, которые периодически повторяются. Это движение небесных тел, смена времен года, дня и ночи, периодичность приливов и отливов. А также чередование максимумов и минимумов солнечной активности.

Различные физические явления отличаются периодическим, волнообразным характером. К их числу  можно отнести электромагнитные волны, звук и т.д. В жизни примером служит изменение атомного веса элементов, отражающее последовательное чередование химических свойств материи.

Основные ритмы  в природе, наложившие свой отпечаток  на все живое на Земле, возникли под  влиянием вращения Земли по отношению  к Солнцу, Луне и звездам.

Из всех ритмических  воздействий, поступающих из Космоса на Землю, наиболее сильным является воздействие ритмически изменяющегося излучения Солнца. На поверхности и в недрах нашего светила непрерывно идут процессы, проявляющиеся в виде солнечных вспышек. Мощные потоки энергии, выбрасываемые при вспышке, достигая Земли, резко меняют состояние магнитного поля и ионосферы, влияют на распространение радиоволн, сказываются на погоде. В результате возникающих на Солнце вспышек изменяется общая солнечная активность, имеющая периоды максимума и минимума.

Многочисленные  исследования, проведенные отечественными и зарубежными учеными, показали, что во время наибольшей активности Солнца возникает резкое ухудшение  состояние больных, страдающих гипертонической  болезнью, атеросклерозом и инфарктом  миокарда. В этот период времени происходят нарушения функционального состояния ЦНС, возникают спазмы кровеносных сосудов.

Французские ученые Г. Сардау и Г. Валло установили, что момент прохождения пятен  через центральный меридиан Солнца в 84% случаев совпадает с внезапными смертями, инфарктами, инсультами и другими осложнениями.              

 Ритм – это универсальное свойство живых систем. Процессы роста и развития организма имеют ритмический характер. Ритмическим изменениям могут быть подвержены различные показатели структур биологических объектов: ориентация молекул, третичная молекулярная структура, тип кристаллизации, форма роста, концентрация ионов и т.д.                

 Установлена зависимость суточной периодики, присущей растениям, от фазы их развития. В коре молодых побегов яблони был выявлен суточный ритм содержания биологически активного вещества флоридзина, характеристики которого менялись соответственно фазам цветения, интенсивного роста побегов и т. д. Одно из наиболее интересных проявлений биологического измерения времени – суточная периодичность открывания и закрывания цветков и растений. Каждое растение "засыпает" и "просыпается" в строго определенное время суток.

Существуют  ритмические изменения чувствительности организма к повреждающим факторам внешней среды. В опытах на животных было установлено, что чувствительность к химическим и лучевым поражениям колеблется в течение суток очень заметно: при одной и той же дозе смертность мышей в зависимости от времени суток варьировала от 0 до 10 %

Важнейшим внешним фактором, влияющим на ритмы организма, является фотопериодичность. У высших животных предполагается существование двух способов фотопериодической регуляции биологических ритмов: через органы зрения и далее через ритм двигательной активности организма и путем экстрасенсорного восприятия света. Существует несколько концепций эндогенного регулирования биологических ритмов: генетическая регуляция, регуляция с участием клеточных мембран. Большинство ученых склоняются к мнению о полигенном контроле над ритмами. Известно, что в регуляции биологических ритмов принимают участие не только ядро, но и цитоплазма клетки.

Согласно теории биоритмов, они делятся на три  типа и, сумев понять каждый из них, мы сможем влиять на свой организм.

• Ультрадианные ритмы - периоды короче, чем 20 часов, наиболее распространенный пример: регулярное короткое сердцебиение.
• Циркадианные (околосуточные) ритмы - наиболее изученный класс ритмов, они имеют продолжительность от 20 до 28 часов и включают в себя выработку гормонов, колебание температуры тела и сон. Большинство циркадианных ритмов контролируются биологическими часами, которые называются «супрахиазматическое ядро» (СХЯ), представляющее собой структуру головного мозга размером с булавочную головку.  
   
  Производство гормона мелатонина приостанавливается благодаря воздействию СХЯ. Пониженный уровень мелатонина вызывает пробуждение через шишковидную железу ( небольшая железа, расположенная между полушариями мозга, вырабатывающая сератонин), которая реагирует на свет (после получения сообщения от СХЯ)  
   
  Выброс мелатонина носит циклический характер, и наше самочувствие и деятельность во многом зависят от его увеличения или уменьшения. Расстройство биоритмов в связи с перелётом через несколько часовых поясов в большей степени является результатом нарушения циркадианных ритмов и зависит от вырабатываемого в определённый период мелатонина.
• Инфрадианные ритмы - выходят за рамки 28 часов и включают в себя менструальный цикл. 

Центральное место среди ритмических процессов  занимает циркадианный ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. 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. Период циркадианных ритмов длится у растений 23-28 часов, у животных 23-25 часов. Поскольку организмы обычно находятся в среде с циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются этими изменениями и становятся суточными.

Циркадианные  ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях  организации – от клеточного давления до межличностных отношений. В многочисленных опытах на животных 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, сердечно-сосудистой, 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.  

Биоритмы  организма – суточные, месячные, годовые – практически остались неизменными с первобытных времен  и  не могут угнаться за ритмами современной жизни. У каждого человека в течение суток четко прослеживаются пики и спады важнейших жизненных систем. Важнейшие  биоритмы  могут быть зафиксированы в хронограммах. Основными показателями в них служат температура тела, пульс, частота дыхания в покое и другие показатели, которые можно определить только при помощи специалистов. Знание нормальной индивидуальной хронограммы позволяет выявить опасности заболевания, организовать свою деятельность в соответствии с возможностями организма, избежать срывов в его работе.

Самую напряженную  работу надо делать в те часы, когда  главнейшие системы организма функционируют с максимальной интенсивностью. Если человек "голубь", то пик работоспособности приходится на три часа дня. Если "жаворонок" – то время наибольшей активности организма падает на полдень. "Совам" рекомендуется самую напряженную работу выполнять в 5-6 часов вечера.

О влиянии 11-летнего  цикла солнечной активности на биосферу Земли сказано много. Но не все  знают о тесной зависимости, существующей между фазой солнечного цикла  и антропометрическими данными  молодежи. Киевские исследователи провели статистический анализ показателей массы тела и роста юношей, приходивших на призывные участки. Оказывается, что акселерация весьма подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами, синхронными с периодом "переполюсовки " магнитного поля Солнца (а это удвоенный 11-летний цикл, т.е. 22 года). Кстати, в деятельности Солнца выявлены и более длительные периоды, охватывающие несколько столетий.

Важное практическое значение имеет также исследование других многодневных (околомесячных, годовых и пр.) ритмов, датчиком времени для которых являются такие периодические изменения в природе, как смена сезонов, лунные циклы и др.

1.2. Влияние биологических ритмов на физическую работоспособность  человека. 

 Имея понятия об основных биологических ритмах, можно рассмотреть влияние биологичеких ритмов на трудоспособность человека.   

  Окологодовыми (цирканнуальными) называют ритмы, соответствующие смене времен года, т. е, годичные или сезонные, имея в виду, что эти ритмы подобно циркадианным не отличаются жесткой стабильностью периода. Эти ритмы обусловлены вращением Земли вокруг Солнца. Сезонные ритмы сформировались в ходе естественного отбора и закрепились в естественных структурах организма. Весна - это довольно трудное время года, весной совершается больше самоубийств, чаще наблюдается депрессия у лиц с неуравновешенной психикой. Осень же является оптимальным сезоном года для человека. Годовые ритмы свойственны всем физиологическим и психическим функциям. Психическая и мышечная возбудимость у людей выше весной и в начале лета, зимой она значительно ниже. Значительно изменяется обмен веществ, артериальное давление, частота пульса: он становится реже весной и осенью, а учащается зимой и летом. В окологодовом  ритме меняется  работоспособность  человека осенью она наибольшая. Поэтому для реализации творческих замыслов, бесспорно, хороша осень. Лето лучше использовать для закаливания, формирования выносливости.

Рассмотрим  влияние месячного, недельного и  суточного цикла на работоспособность  организма человека.

Месячный цикл в отличие от недельного существует объективно  в окружающей нас природе. Это так называемый сидерический месяц - 27 1/3 дня - период вращения Луны вокруг Земли и 29 1/2 дня - синодический месяц - время от одного новолуния до другого. Все месячные циклы так или иначе связаны с ритмом половой активности. При этом, околомесячные циклы, затрагивающие весь организм обуславливают большую устойчивость женского организма, так как колебательный режим у особей женского пола тренирует их физиологические системы и функции, делает их более устойчивыми.

Мы хорошо знаем, что основное действие Луны на Землю связано с взаимодействием  их масс (закон всемирного тяготения), проявляющихся в виде приливов и  отливов в реках и морях, а  так же с экранированием Земли Луной от электромагнитного излучения солнца или дополнительным потоком в виде отраженного света. Это важно знать и учитывать гипертоникам и гипотоникам. Итак, гипертоникам надо остерегаться полнолуния, когда кровь максимально приливает к голове, а гипотоникам - новолуния, когда кровь отливает к ногам. На смене лунных фаз необходимо делать перерывы в работе, для восполнения сил, а также делать кратковременные перерывы в работе на пиках фаз. 

Поэтому, желательно, в течение месячного цикла  планировать нагрузку на работе, в соответствии, с биологическими ритмами, т.к. в критические дни цикла снижается работоспособность и ухудшается общее самочувствие организма.

В недельных  ритмах подчеркнуто выражен социальный (экзогенный) компонент - недельный  ритм работы и отдыха, в соответствии с которым изменяются функциональные отправления нашего организма. 
              Динамика работоспособности испытывает влияние недельного ритма: в понедельник происходит врабатываемость после выходных дней, максимум работоспособности наблюдается в середине недели, а к пятнице уже накапливается усталость, утомление и работоспособность падает. Следовательно, в понедельник и пятницу рабочую нагрузку стоит уменьшить за счет других рабочих дней. Недельному  биоритму  подвержены не только физиологические, но  и  психические процессы, а точнее целостное протекание тех и других.                              Вот почему особенно удачным распорядком оказывается тот, когда попеременно усиливается то физическая, то интеллектуальная активность человека. Недельный ритм упорядочил трудовую деятельность, приспособив ее к физическим возможностям и потребностям организма. Ритм этот не случаен, и борьба с ним - это борьба человека с его же собственными, но еще не познанными законами.

Конечно, нельзя жить строго по расписанию, но учитывать особенности каждого дня и, сообразуясь с этим, контролировать себя вполне возможно. Распределяя рабочую нагрузку, учитывайте следующее:

а) не планируйте трудовые подвиги в понедельник. Понедельник – день конфликтов, инфарктов и инсультов;

б) дни активных действий – вторник, среда, четверг;

в) пятница  – день спокойной, рутинной работы, не требующей нагрузки и напряжения.

Смена дня и ночи, времени года приводит к тому, что органы человека также  ритмично изменяют свою активность. Суточный цикл, один из основных циклов, влияющих на работоспособность человека.

Самочувствие   человека  во многом зависит от того, насколько режим труда  и  отдыха соответствует  его  индивидуальным  биоритмам . Активизация органов подчиняется внутренним биологическим часам. При энергетическом возбуждении организма происходит взаимодействие главных органов, подстройка их друг под друга, и под изменения окружающей среды. Полный цикл энергетического возбуждения органов завершается примерно за 24 часа. Причем максимальная активность органов длится около двух часов. Именно в это время органы человека лучше поддаются лечебному воздействию.

Ниже приводится время максимальной активности  человека  в  его  суточном  биоритме :

• печень - с 1 до 3 часов ночи;
• легкие - с 3 до 5 часов утра;
• толстая кишка - с 5 до 7 часов утра;
• желудок - с 7 до 9 часов утра;
• селезенка и поджелудочная железа - с 9 до 11 часов утра;
• сердце - с 11 до 13 часов дня;
• тонкая кишка - с 13 до 15 часов дня;
• мочевой пузырь - с 15 до 17 часов дня;
• почки - с 17 до 19 часов вечера;
• органы кровообращения, половые органы - с 19 до 21 часов вечера;
• органы теплообразования - с 21 до 23 часов ночи;
• желчный пузырь - с 23 до 1 часу ночи.

          Значение суточных ритмов можно использовать для усиления, а также для снижения доз лекарственных препаратов, так как в период активности органов максимально усваиваются даже небольшие дозировки. Кроме того, необходимо очень внимательно относится к своему здоровью во время рабочего дня, в соответствии с биологической максимальной активность органа, подверженного какому-либо заболеванию, стараться избегать в это время стрессов и чрезмерных нагрузок.              

 Кроме того, как  уже отмечалось выше, стремительно развивающаяся наука биоритмология сегодня делит людей на большие группы в зависимости от того, кто когда встает и ложится спать. Традиционно эти группы называются по аналогии с птицами, ведущими сходный с людьми образ жизни: "жаворонки", "совы" и "голуби".             Характерные признаки "жаворонка": максимальная работоспособность утром, следование общепринятым нормам, неконфликтность, любовь к спокойствию, неуверенность в себе, наличие психологических проблем. "Жаворонок" - интроверт: замкнут на самом себе. 

По характеру  жаворонки – консерваторы.. Перемена режима работы или стиля жизни  протекает для них мучительно, но жаворонки весьма категоричны и уж если на что-то решились - своих решений не меняют. Часто жаворонки бывают тиранами, педантичными и прямолинейными. Тем не менее, жаворонки в деловой среде всегда весьма уважаемы именно за эти качества, плюс за пунктуальность и невиданную работоспособность в течение дня.

У "жаворонков" с пробуждением проблем нет. Только проснувшись, они уже готовы засесть  за работу или устроить генеральную  уборку. Они склонны с утра включать телевизор, лезть под холодный душ и бегать по улицам. Все это тонизирует и без того подготовленный к ранней деятельности организм. Просыпаются они резко, без помощи будильника, и отправляются на работу, не накачивая себя кофе.

"Совы" заметно отличаются от "жаворонков". Пики работоспособности у "сов" выявлены вечером (ночью), они достаточно легко приспосабливаются к изменению режимов, запретные зоны сна сдвинуты на более позднее время. Эти люди легко относятся к удачам и неудачам, не страшатся трудностей, эмоциональных переживаний, их можно отнести к экстравертам - людям, у которых интересы направлены во внешний мир. "Совы" более стрессостойки, хотя и в равных условиях обременены большим букетом болезней.

Настоящих сов  не так уж и много – всего  примерно 40% всего населения нашего государства. Совы живут по внутренне обусловленным, эндогенным ритмам. Совам, действительно, лучше ложиться спать попозже, так как в начале ночи у них самый плодотворный период. В правом полушарии в это время у них возникает очаг возбуждения, что способствует творчеству.

К сожалению,  биоритм  у сов такой, что практически никаким способом нельзя подвигнуть их на напряженные действия в разгар рабочего дня. 

"Голубями" специалисты называют  людей , у которых  биоритмы   и  показатели находятся между показателями "жаворонков" и "сов". У "голубей" пик активности физиологических функций приходится на дневные часы.