Тема 3. БИОРИТМЫ. ТЕОРИЯ «ТРЕХ РИТМОВ»

 

Биологические ритмы (биоритмы) - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений, деятельности клеток, органов, систем, организма. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации - от молекулярных и субклеточных до биосферы. Биоритмы являются фундаментальным процессом в живой природе.

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. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам:

§ суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных),

§ приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов),

§ годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)

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. По последним научным данным в организме человека выявлено около 400 суточных ритмов.

 

О существовании биологических ритмов людям известно с древних времен. Уже в «Ветхом Завете» даны указания о правильном образе жизни, питании, чередовании фаз активности и отдыха. О том же писали ученые древности: Гиппократ, Авиценна и другие.

Основателем хронобиологии - науки о биоритмах, принято считать немецкого врача К. В. Гуфеланда, который в 1797 году 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. Первые систематические научные исследования в этой области начали проводиться в начале XX века, в том числе российскими учеными И.П. Павловым, В.И. Вернадским, А.Л. Чижевским и другими.

К концу XX века факт ритмичности биологических процессов живых организмов по праву стал считаться одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни. Но до последнего времени природа и все физиологические свойства биологических ритмов не выяснены, хотя понятно, что они имеют в процессах жизнедеятельности живых организмов очень большое значение. Поэтому исследования биоритмов пока представляют собой процесс накопления информации, выявления свойств и закономерностей методами статистики.

В результате в науке о биоритмах возникло два научных направления: хронобиология и хрономедицина. Одной из основных работ в этой области можно считать разработанную хронобиологом Ф. Хальбергом в 1964 году классификацию биологических ритмов.

По поводу природы биоритмов было высказано множество гипотез, производились многочисленные попытки определить ещё целый ряд новых закономерностей. Например, шведский исследователь Э. Форсгрен в опытах на кроликах обнаружил суточный ритм гликогена и желчеобразования (1930). Советские ученые Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский, И.П. Павлов и В.В. Парин осуществили попытку теоретически обосновать механизмы возникновения ритмических процессов в нервной системе и показали, что колебания характеристик состояния нервной системы определяются прежде всего ритмами возбуждения и торможения.

В 1959 году Юрген Ашофф, впоследствии директор Планковского Института физиологии поведения в Андексе (Германия), обнаружил закономерность, которая была названа «правилом Ашоффа» (под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки): «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте». Им было установлено, что при длительной изоляции человека и дневных животных в темноте, цикл «бодрствование-сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Ю. Ашофф предположил, что именно свет стабилизирует циркадные ритмы организма.

 

Классификация биоритмов

Классификация ритмов базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев.

Классификация биоритмов по Ю. Ашоффу (1984 г.) подразделяется:

§ по их собственным характеристикам, таких 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.

У других ритмов периоды остаются неизменными в естественных условиях, то есть 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.

Наиболее распространена классификация биоритмов по Ф. Халбергу (1964), по частотам колебаний, то есть по величине, обратной длине периодов ритмов:

 

Зона ритмов	Область ритмов	Длина периодов
Высокочастотная	Ультрадианная	менее 0,5 ч
		0,5 — 20 ч
Среднечастотная	Циркадианная (Циркадная)	20 — 28 ч
	Инфрадианная	28 ч — 3 сут
Низкочастотная	Циркасептанная	7 + 3 сут
	Циркадисептанная	14 + 3 сут
	Циркавигинтанная	20 + 3 сут
	Циркатригинтанная	30 + 7 сут
	Цирканнуальная	1 год + 2 мес

 

Разберем чуть подробнее. Ритмы длительностью больше суток - инфрадианные ритмы. Примеры: впадение в зимнюю спячку (животные), менструальные циклы у женщин (человек).

Ритмы длительностью меньше суток - ультрадианные ритмы. Примеры: концентрация внимания, изменение болевой чувствительности, процессы выделения и 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.

Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный (циркадный, или околосуточный) ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие ввел в 1959 году Халберг. Циркадианный (околосуточный) 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, то есть, обусловлены свойствами самого организма. Период циркадианных ритмов (ЦР) 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. ЦР 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.

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,

§ гематологические,

§ показатели нервной системы,

§ мышечной,

§ сердечно-сосудистой,

§ дыхательной,

§ пищеварительной.

В этом ритме меняется 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. ЦР подчинены чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды и переносимость функциональных нагрузок. У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

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 у растений.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: