Биоритмология. Биологические ритмы

КОМИ ФИЛИАЛ

Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального  образования

«КИРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Министерства здравоохранения  и социального развития Российской Федерации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

«Биоритмология.  Биологические ритмы»

 

 

 

 

Выполнила: студентка 201 группы

Сущихина Наталья Олеговна

Проверил: преподаватель

Доровских Геннадий Николаевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сыктывкар 2013 год

 

Содержание

1. Введение

2. Определени биоритмологии

3. Краткая история науки

4. Определение биологических ритмов
5. Основные параметры биоритмов

6. Классификация биологических ритмов

7. Задаватели ритмов

8. Биоритмология в диагностике и терапии современной медицины

9. Заключение

10. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   Изучением ритмов активности и пассивности, протекающих в нашем организме, занимается особая наука — биоритмология. Согласно этой науке, большинство процессов, происходящих в организме, синхронизированы с периодическими солнечно-лунно-земными, а также космическими влияниями. И это неудивительно, ведь любая живая система, в том числе и человек, находится в состоянии обмена информацией, энергией и веществом с окружающей средой. Если этот обмен (на любом уровне — информационном, энергетическом, материальном) нарушается, то это отрицательно сказывается на развитии и жизнедеятельности организма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение биоритмологии

   Биоритмология — изучение периодов активности и пассивности процессов, протекающих в человеческом организме. Все живое на земле постоянно находится под воздействием потоков космической энергии, поступающей к нам от соседних космических тел. Земля оборачивается вокруг своей оси — с периодом около 24 ч и вокруг Солнца — с периодом около 1 г, Луна вокруг Земли — с периодом около 28 дней. Все планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца, периодически приближаясь и удаляясь от Земли. Все живое развивается согласно с этими колебаниями космических сил. Причем за огромный промежуток времени существования жизни на Земле утвердились определенные циклы явлений, точно и периодически повторяющиеся во времени и пространстве.  
   Биоритмология - сравнительно молодая, быстро развивающаяся наука. К настоящему времени у человека изучены многие сотни физиологических процессов, ритмически меняющихся во времени. В решении проблем биоритмологии активно участвуют многие ученые: биологи, морфологи, физиологи, математики, физики и медики. В общей проблеме биоритмологии уже наметилось выделение самостоятельных направлений: хронобиология, хронопатология, хронотерапия, в том числе хронофармакология, хронопрофилактика и др. Уже можно говорить об определенных не только теоретических, но практических успехах хронобиологии и хрономедицины, особенно в таких сферах деятельности человека, как космонавтика, организация труда с многократными перемещениями в новые климатогеографические регионы, диагностика, лечение и профилактика некоторых заболеваний.

   Интерес к проблемам биоритмологии вполне закономерен, поскольку ритмы господствуют в природе и охватывают все проявления живого - от деятельности субклеточных структур и отдельных клеток до сложных форм поведения организма и даже популяций и экологической системы. Периодичность - неотъемлемое свойство материи. Феномен ритмичности является универсальным.

 
Краткая история  науки

Интерес к биологическим  ритмам прослеживается на протяжении двух с половиной тысячелетий  и восходит к периоду Древней  Греции. Так древнегреческий врач Герофил обнаружил, что пульс человека меняется в течение дня. В 1632 году английский естествоиспытатель Джон Врен в своем «Трактате о травах» впервые описал дневные циклы тканевых жидкостей в организме человека, которые он, следуя терминологии Аристотеля, назвал «гуморы». В 1729 году в трудах Парижской Королевской академии наук впервые появилось сообщение об одном из экспериментов известного французского естествоиспытателя Ж.Ж. де Мерана. Им было обнаружено, что растения в полной и постоянной темноте сохраняют суточный ритм движения листьев. В 1779 году В.Гуфеланд  обратил внимание коллег на универсальность ритмических процессов в биологии: каждый день жизнь повторяется в определенных ритмах, а суточный цикл, связанный с вращением Земли вокруг своей оси регулирует жизнедеятельность всего живого, включая организм человека. 24-часовой период  он назвал «единицей нашей естественной хронологии». Можно также сослаться на французского студента-медика Ж.Вире, который в своей диссертации в 1814 году впервые использовал выражение «живые часы» для описания суточных ритмов. Однако, первые серьезные научные исследования в этой области начали проводиться в начале 20-го века,  в том числе российскими учеными И.П. Павловым, В.В. Вернадским, А.Л. Чижевским и другими. И лишь  начиная с 30-х годов ХХ века наметился реальный  прогресс в исследовании биологических ритмов. В 1958 году Эрвин Бюннинг опубликовал первую монографию в этой области. В 1959 году Юргеном  Ашоффом,  директором  Института физиологии поведения имени Макса Планка в Андексе (Германия), была открыта  зависимость длительности  фазы бодрствования  от длительности солнечного освещения, которая давала право говорить о том, что  свет определяет циркадные колебания организма. В этом же году  Ашофф совместно с  Колином  Питтендригом сформулировали основные понятия хронобиологии (биоритмологии). Советские ученые Е.Е. Введенский, А.И. Ухтомский, И.П. Павлов и  В.В. Парина осуществили попытку теоретически обосновать механизмы возникновения ритмических процессов в нервной системе и показали, что ее ритм определяет прежде всего ритм возбуждения и торможения. В 1960-ом  году в СССР  были переведены на русский язык и опубликованы материалы международного симпозиума по  биоритмологии. Символично, что в том же 1960 году крупные научные коллективы нашей страны начали активно работать над темой "Солнце — биосфера". А в 1963 году Л.Чижевский установил связь между периодичностью эпидемий и периодичностью явлений на Солнце. Так родилась новая область знания — гелиобиология. В 1972 году Роберт Мур и Виктор Эйхлер показали, что супрахиазматическое  ядро является центром управления биологическими часами организма. К концу 20-го века факт ритмичности биологических процессов живых организмов стал считаться одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни. Однако природа биоритмов до последнего времени была неясна. Как бывает в таких случаях, исследования биоритмов представляли собой процесс накопления информации, выявления свойств и закономерностей методами статистики, рассматривались вопросы практического использования.

В последнее время учение о биологических ритмах получило интенсивное развитие, особенно в  последние десятилетия, что связано  с научно-технической эволюцией  и космонавтикой. В медико-биологической  науке возникло новое направление  изучения биологических ритмов у  здорового и больного человека –  хрономедицина,  использующая хронобиологические данные для совершенствования профилактики, диагностики и повышения эффективности лечения людей. К разделам хрономедицины относятся хронопатология, хронофармакология, хронотерапия и хронодиагностика. Выделяют также хронопрофилактику. Достижения современной  биоритмологии и накопленные факты свидетельствуют о том, что  временной фактор должны учитывать не только врачи и  фармакологи, но и животноводы, растениеводы, пчеловоды, селекционеры, генетики, биохимики, ученые, работающие в области авиакосмической, подводной и спортивной физиологии.

Определение биологических  ритмов

   Биологические ритмы — изменения, периодичность которых сохраняется при изоляции от внешних источников отсчета времени в течение двух циклов (периодов) или более. При такой изоляции биоритмы могут переходить на собственную частоту, ранее индуцированную извне, могут изменять фазу собственного ритма по фазе при навязывании внешнего ритма.

   Биоритмы являются особенностью биологической временной структуры, частным случаем более широкой зависимости жизненных процессов от времени. Биоритмы можно определить как статистически достоверные изменения различных показателей физиологических процессов волнообразной формы. Периодическим колебаниям в организме человека подвергается большинство физиологических процессов. В регуляции суточной периодики функций принимает участие гипоталамус. Влияние фотопериодизма на ритмичность в работе эндокринной системы в целом и каждой железы в отдельности опосредуется не только через гипоталамус, в частности через СХЯ, но и через эпифиз. Гипоталамус посредством рилизинг-гормонов регулирует тропные функции аденогипофиза, продукция которых подвержена суточным ритмам.

В соответствии с циркадными ритмами  центрального гипоталамо- гипофизарного звена изменяется и секреторная активность периферических эндокринных желез.

 

Основные параметры биоритмов

   Период — время между двумя одноименными точками в волнообразно изменяющемся процессе. Акрофаза — точка времени в периоде, когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра. Мезор — уровень среднего значения показателей изучаемого процесса. Амплитуда — величина отклонения исследуемого показателя в обе стороны от средней.Фаза колебания характеризует состояние колебательного процесса в момент времени; измеряется в долях периода, а в случае синусоидальных колебаний — в угловых и дуговых единицах. Классификация ритмов базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев. Ю. Ашофф (1984 г.) подразделяет ритмы:

- по их собственным характеристикам,  таким как период;

- по их биологической системе,  например популяция;

- по роду процесса, порождающего  ритм;

- по функции, которую выполняет  ритм.

Диапазон периодов биоритмов широкий: от миллисекунд до нескольких лет. Их можно наблюдать в отдельных  клетках, в целых организмах или  популяциях. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в  ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость. Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют  малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость.

Существуют также четыре циркаритма, периоды которых в естественных условиях не меняются, т. е. они синхронизированы с такими циклами внешней среды как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает «свободно», со своим собственным, естественным периодом.

 

Классификация биологических  ритмов

  Выделяют следующую классификацию биоритмов:

1) По связи с естественными  ритмами окружающей среды биоритмы  подразделяются на физиологические и экологические.

Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды (суточные, сезонные, приливные и лунные ритмы). Благодаря  экологическим ритмам, организм ориентируется  во времени и заранее готовится  к ожидаемым условиям существования. Экологические ритмы служат организму  как биологические часы.

Физиологические ритмы не совпадают с каким-либо естественным ритмом (ритмы давления, биения сердца и артериального давления). Имеются  данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду  энцефалограммы человека.

2) По причине возникновения  биоритмы делятся на внутренние (эндогенные, физиологические) и внешние (экзогенные).

3) По длительности биоритмы  делятся на циркадианные (около суток), инфрадианные (более суток) и ультрадианные (менее суток).

  Инфрадианные ритмы - ритмы длительностью больше суток. Примеры: впадение в зимнюю спячку (животные), менструальные циклы у женщин (человек).

  Ультрадианные ритмы - ритмы длительностью меньше суток. Пример-концентрация внимания, уменьшение болевой чувствительности вечером, процессы секреции, цикличность фаз, чередующихся на протяжении 6-8-часового нормального сна у человека. В опытах на животных было установлено, что чувствительность к химическим и лучевым поражениям колеблется в течение суток очень заметно.

  Циркадианные (околосуточные) ритмы. Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Он 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, то есть 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. В опытах на животных установлено наличие ЦР 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. У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

4) Биоритмы классифицируют также по уровням организации биосистем: клеточный, органный, организменный, популяционный. Любой организм как колебательная система является носителем многочисленных ритмов.

Задаватели ритмов

   Внешние задаватели ритмов могут быть простыми и сложными.

•  Простые:

- подача пищи в одно и то же время, что вызывает простые реакции, ограничивающиеся, в основном, вовлечением в актив- ность пищеварительной системы;

- смена света и темноты - также относительно простой задаватель ритма, но он вовлекает в активность не только сон или бодрствование (т.е. одну систему), а весь организм.

•  Сложные:

- смена сезонов года, приводящая к длительным специфическим изменениям состояния организма, в частности, его реактивности, устойчивости по отношению к различным факторам: уровню обмена веществ, направленности обменных реакций, эндокринным сдвигам;

- периодические колебания солнечной активности, вызывающие зачастую замаскированные изменения в организме, в значительной мере зависящие от исходного состояния.

 

Биоритмология в диагностике и терапии современной медицины

   Вся наша повседневная жизнь строго укладывается в 24-часовые рамки, в том числе и интенсивность физиологических функций колеблется в соответствии с наиболее заметным циклом чередования сна – бодрствования. Например, ежедневное повышение и снижение порога болевой чувствительности наших зубов. Во второй половине дня порог болевой чувствительности зуба в полтора раза выше, а онемение в результате анестезии продолжается в несколько раз дольше, чем ночью. Удержание алкоголя в крови быстро возрастает примерно после 10 часов утра. Поэтому идти на прием к стоматологу лучше после обеда. Эффективность обезболивания максимальна тоже вскоре после полудня: доза наркоза, необходимая утром, днем может оказаться избыточной. Аллергические реакции возникают быстрее и проявляются тяжелее в начале ночи, чем в полдень. Печень удерживает низкий уровень алкоголя в крови вечером гораздо лучше, чем утром.

Поставить диагноз значительно  проще, зная клиническую норму с  учетом её ритмичности. Скажем, нормальная температура тела ночью ниже 36,6 C, поэтому «нормальное» показание температуры в 3 часа ночи — симптом лихорадки. Аддисонова болезнь (бронзовая болезнь) и болезнь Иценко – Кушинга обусловлены нарушением функции надпочечников (соответственно — недостаточностью и избыточностью), поэтому для их диагностики требуется измерять уровень гормона кортизола (гидрокортизона) в крови, но с учетом времени забора крови. Диагноз и терапевтические меры могут быть более эффективными, если их строить на основе циркадного цикла.

Многие типы делящихся  клеток предпочитают определенное время  суток для репликации ДНК, поэтому  циркадные вариации особенно ярко проявляются  в токсичности различных лекарственных  препаратов и эффектах облучения  с целью поразить делящиеся опухолевые клетки. Эрхард Хаус с коллегами добился значительного повышения процента выживания среди мышей, больных раком, не увеличивая дозу лекарства, а сконцентрировав её в то время суток, когда опухолевые клетки предположительно более чувствительны, чем нормальные.

При применении гормональной терапии также важно правильно  выбрать время для введения препарата: так, при недостаточности функции  надпочечников больным обычно делают инъекции кортизона по утрам, когда  в норме активность коры надпочечников  максимальна. Введение кортизона в  иное время суток будет подавлять  деятельность и без того ослабленных  надпочечников.

Во многих клинических  ситуациях используется в качестве терапевтического воздействия на пациента периодическая стимуляция. Например, введение лекарств и использование  электронных сердечных пейсмекеров и механических вентиляторов, для повышения эффективности терапевтического действия которых были разработаны датчики, устанавливающие обратную связь между пациентом и механическим регулятором дыхания или сердцебиения. Эта связь позволяет облегчить управление этими приборами и избежать опасной конкуренции между навязанным ритмом и внутренними ритмами.

У некоторых больных диабетом могут возникнуть трудности в  установлении соответствующего графика  введения инсулина. Периодическое введение инсулина в соединении с регулярным приемом пищи и режимом физической нагрузки оказывается неэффективным  для поддержания уровня глюкозы  в крови в нормальных пределах. Вместо этого могут быть нерегулярные флуктуации (Например, при слежении за уровнем глюкозы в крови  после его повышения). Для таких  пациентов необходимо разрабатывать  схемы введения инсулина, основанные на данных о текущем уровне сахара в крови и понимании динамики системы его регуляции.

John Milton из Монреальского нейрологического института предположил подавлять тремор с помощью периодической стимуляции. Этот эффект был бы аналогичен подавлению колебаний в сердечных клетках периодическими деполяризующими стимулами. Подобным образом упорядоченное во времени медикаментозное лечение способствовало бы подавлению припадков у эпилептиков с регулярной цикличностью заболевания.

Другой клинически важный случай взаимодействия между эндогенными  и экзогенными ритмами связан с суточной периодичностью. Циркадные  ритмы часто изменяются у людей  с эмоциональными расстройствами. Появилась  попытка лечить таких больных, восстанавливая нормальные фазовые соотношения  между собственным циклом сна  и бодрствования и нормальным 24-часовым циклом. Фазовый сдвиг  циркадных часов может осуществляться световым режимом, небольшими изменениями  в режиме сна, навязываемыми в  течение нескольких дней, и с помощью  лекарств. Изменения в циркадном  ритме могут быть одним из проявлений, а не причиной эмоционального расстройства, так что устранение циркадных  нарушений не обязательно будет  производить лечебный эффект.

Сезонные и другие адаптивные виды ритмов также не являются простой  реакцией на циклические изменения  среды обитания, а характеризуются  определенной эндогенностью. Учет физиологических ритмов необходим при составлении рационального режима труда и отдыха человека, при выборе времени приема лекарств, особенно гормональных препаратов. Физиологические ритмы имеют и определенное диагностическое значение в клинике, физиологии труда и спортивной медицине: при различных заболеваниях и переутомлении отмечается их нарушение.

Многие заболевания человека характеризуются необычной и  сложной динамикой. Анализ механизмов, лежащих в основе таких заболеваний, неизбежно связан с теоретическим  анализом наблюдаемой динамики. Методы изучения этих проблем заключаются  в формулировании теоретических  и биологических моделей болезни. Далеко идущей целью исследователей является помощь в разработке новых  диагностических и терапевтических  стратегий в лечении людей.

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В последние годы биоритмология получила бурное развитие, в результате чего установлено следующее кардинальное положение: практически все известные к настоящему времени процессы, протекающие в организме человека, имеют определенную ритмичность, которая выступает как универсальная жизненная закономерность с широчайшим диапазоном проявлений - от деятельности отдельных клеток до сложнейших форм интеллектуальной активности человека.

Живые организмы с помощью  биоритмов обеспечивают устойчивость своего неравновесного термодинамического состояния. Отсюда можно считать, что  биоритмы являются способом существования  всех живых организмов.

Уже можно говорить об определенных не только теоретических, но практических успехах хронобиологии и хрономедицины, особенно в таких сферах деятельности человека, как космонавтика, организация труда с многократными перемещениями в новые климатогеографические регионы, диагностика, лечение и профилактика некоторых заболеваний.

Изучение биологических  ритмов имеет большое теоретическое  и практическое значение. Знать ритмы  жизни домашних животных необходимо для того, чтобы правильно ухаживать  за ними: правильно кормить, чередовать периоды активности и отдыха. От этого зависит продуктивность домашних животных, например яйценоскость у  кур. Знать ритмы жизни у диких  животных полезно охотникам и  рыболовам для успешной охоты  и рыбной ловли. Специалистам по борьбе с вредными насекомыми, грызунами, хищниками  надо точно знать биологический  календарь, т. е. сезонные изменения  активности тех или иных животных, и их биологические часы, т. е. суточные колебания физиологических процессов.

Очень важно знать биологические  ритмы жизни растений. Можно заставить  южные растения цвести на севере, давая  им укороченный день и удлиненную ночь, т. е. условия, к которым они  приспособились у себя на родине. Напротив, растения севера можно заставить  цвести на юге, давая им дополнительное освещение и укорачивая период темноты. Чтобы успешно бороться с сорняками  с помощью гербицидов, надо знать  время максимальной чувствительности тех или иных сорняков к гербицидам и время минимальной чувствительности к ним культурных растений.

Очень важное значение имеют данные биоритмологии для человека. Так, лечение многих болезней состоит в налаживании нормального ритма работы сердца, легких, желудка, кишечника и в особенности центральной нервной системы. Можно добавить, что рациональный режим, включающий разумное распределение времени, отведенного для приема пищи и сна, и правильное чередование физических, умственных и эмоциональных проявлений в жизнедеятельности детей обеспечивают условия для оптимальной ритмичности процессов в растущем организме, способствуют всестороннему и гармоничному развитию здорового ребенка.

 

Литература

1. Биологические часы/ Под ред. С. Э. Шноля. — М., 2004.
2. Бюннинг Э. Ритмы Физиологических процессов. — М., 2001.
3. http://www.bioritmov.net/about.php
4. http://www.ladyx.ru/article/377/
5. http://farmokologija.ru/vliyanie-faktorov-na-farmakodinamiku/khronofarmakologiya.html
6. http://nauka.relis.ru/08/0501/08501028.htm