Биритмология влияние биоритмов на организм человека
Мы с детства слышим, что ложиться спать и вставать, завтракать и обедать лучше в одно и то же время. Почему? Как это объяснить с точки зрения науки биоритмологии?
Консультация врача
Вы можете получить консультацию необходимого специалиста онлайн в приложении Доктис
Лаборатория
Вы можете пройти комплексное обследование всех основных систем организма
Биоритмология наука о биоритмах организма человека
Какие природные ритмы влияют на организм человека и как?
Природа, создавая живые существа, придумала и механизмы, которые помогают им выжить. Один из таких механизмов – биоритмы: чередование периодов активности и пассивности процессов, протекающих в живых организмах. Регулирует эти процессы гормон мелатонин.
Организмом человека управляют несколько видов биоритмов: ультрадианные – менее суток, инфрадианные –
продолжительностью более 24 часов, среди них недельные, месячные, сезонные, годичные… И циркадианные
(или околосуточные) ритмы – связанные со сменой дня и ночи.
Последние – главные для нас ритмы
и наиболее изученные, они определяются движением Земли вокруг Солнца.
Подчиняясь этим ритмам, мы засыпаем к ночи и просыпаемся утром, а ночь в средней полосе для нас наступает примерно в 23 часа, утро – в 6−7 часов. В светлое время дня у нас повышается температура тела, улучшается кровообращение, выделяется желудочный сок, помогающий перерабатывать пищу… А ночью у нас в организме вырабатывается гормон мелатонин, который отвечает также за глубокий и спокойный сон.
Ритмы определяют и время нашей максимальной активности в течение дня, и время дневного упадка сил и послеобеденной сонливости…
В недельном ритме пик и умственной и физической активности приходится на четверг.
Сезонные ритмы влияют на обострения многих хронических болезней. В неустойчивые сезоны – осенью и весной (а осень в наших широтах для организма начинается в середине августа и заканчивается к декабрю, весна – с середины февраля и до конца апреля) – обостряются хронический гастрит, язвенная болезнь, заболевания психические, сердечно-сосудистые, легочные.
В годы солнечной активности чаще наблюдаются техногенные катастрофы и возникают эпидемии, это установил еще наш выдающийся ученый, биофизик А.Л. Чижевский.
Лунные циклы на человека практически не влияют, но оказывают большое влияние на прибрежных животных, жизнь которых тесно связана с морскими приливами и отливами, которые зависят от положения Луны.
Как отражается на здоровье нарушение биоритмов?
Мы – существа социальные, и многое в нашей жизни зависит от того, где мы работаем и кем. Часто нам приходится сбивать биологические ритмы: бодрствовать ночью, перелетать с одного континента на другой и жить в новом месте по новому времени… Тогда организм дает сбои, и его приходится защищать.
Например, люди, живущие на Крайнем Севере, тяжело переносят как полярную ночь, так и полярное лето с его
незаходящим Солнцем. Вот в Швеции, благополучной стране, зимой, когда световой день длится 3−5 часов,
наблюдается высокий уровень самоубийств.
Чтобы защитить людей от бессонницы, истерии, психических расстройств,
которые распространены в условиях полярной ночи, шведские врачи помещают больных с сезонной депрессией
в комнаты с очень ярким электрическим светом в 2,5 тысячи люксов. Достаточно проводить такие сеансы
продолжительностью в один час несколько раз в неделю, чтобы пациенты почувствовали эффект.
В полярную ночь должно быть и особое питание: много омега−3 жирных кислот в рационе. Диета тех, кто живет на Севере, должна быть приближена к диете коренных народов – с большим количеством жирной рыбы.
В полярный день, который длится несколько месяцев, надо принимать мелатонин, гормон, который вырабатывается у нас ночью и контролирует сон. Нехватка мелатонина ослабляет иммунитет, ведет к образованию опухолей. Кстати, пожилым людям тоже полезно принимать мелатонин: к старости все ритмы в организме замедляются, ухудшается сон.
В 70 лет мелатонина в организме продуцируется в 2
раза меньше, чем в 20−30 лет.Мелатонин надо принимать и во время дальних перелетов, сбивающих обычный суточный ритм. Например, после многочасовых перелетов с одного континента на другой ритмы всех процессов, происходящих в организме, восстанавливаются только через месяц.
Влияние биоритмов на действие лекарств
Надо ли учитывать биоритмы при приеме лекарств?
Было бы прекрасно, если бы прием лекарств происходил с учетом биоритмом организма, поскольку чувствительность всех органов и тканей к лекарствам меняется на протяжении суток. Для этого мы должны знать, через какое время после приема лекарство начинает действовать, когда наступает пик его концентрации в крови больного и когда в течение суток бывает обострение болезни, чтобы совместить эти периоды. Рассчитать это сложно, но возможно.
Мы предлагали Минздраву РФ ввести в программы медвузов основы хронофармакологии, но отклика не получили.
Врачи до сих пор рекомендуют принимать многие препараты 3 раза в сутки, а такой прием не обеспечивает
точечного воздействия и нагружает организм лишними дозами лекарств.
Например, академик В.А. Таболин еще в 60-е годы прошлого века предлагал детям с ревматическими воспалениями суставов, с бронхиальной астмой давать преднизолон утром, а не 3 раза в день, и добивался того же эффекта с помощью половинной дозы. Сердечные гликозиды – растительные препараты из наперстянки и горицвета при острой и хронической сердечной недостаточности – тоже надо принимать утром, а не вечером.
Клетки печени делятся и восстанавливаются ночью. Значит, препараты, поддерживающие работу печени, надо принимать в такое время, чтобы пик действия лекарств приходился на ночь.
Пищеварительные ферменты надо принимать во время еды, а ингибиторы протонной помпы (препараты, снижающие
секрецию желудочного сока) пить до еды, утром и вечером.
Наши исследования показали, что за 3−4 дня до обострения язвенной болезни ритмика клеток слизистой желудка уже меняется, хотя человек еще не чувствует никаких симптомов заболевания. И после снятия обострения и ухода всех симптомов болезни, ритмика клеток остается «больной» примерно еще месяц. Значит, еще месяц после обострения стоит придерживаться щадящей диеты.
Если у Вас остались вопросы, Вы можете задать их специалистам онлайн в приложении Доктис.
Автор статьи: Семен Исаакович Рапопорт
Биологические ритмы человека, или Как жить в ладу со своим организмом
Все живые существа на Земле – от растений до высших млекопитающих – живут, подчиняясь суточным ритмам. С ними напрямую связаны смены дня и ночи, лунных циклов, сезонов. Что касается людей, то в зависимости от времени суток у нас циклически меняются не только физиологические состояния, но и интеллектуальные возможности, и даже настроение.
В чем же причина?
Ученые доказали, что виной тому колебания концентраций гормонов в крови. Проводя многочисленные исследования, они обнаружили в головном мозге «циркадный центр», а в нем – так называемые «часовые гены» биологических ритмов здоровья. Их работа устроена так, что днем в нашем организме в основном происходят обменные процессы, направленные на извлечение энергии из накопленных питательных веществ, а ночью активизируются процессы регенерации, восстанавливаются, обновляются ткани и внутренние органы.
Примерное расписание нашего организма
4–7 часов утра
В 4 часа утра в организме начинают делиться и наиболее активно обновляться клетки. К 5 часам сменяется уже несколько фаз сна, начинает просыпаться нервная система, повышается уровень гормонов в крови, активизируются защитные силы, начинает работу толстый кишечник. Если вставать в это время, то бодрое состояние будет приходить очень быстро.
Важно: шлаки, которые накопились за ночь в мочевом пузыре и прямой кишке должны быть выведены примерно с 5 до 7 утра, так как позже они всасываются обратно в кровь.
7 – 9 часов утра
К этому времени печень уже полностью освобождается от ядовитых веществ и начинает активизироваться желудок. Чтобы помочь организму окончательно проснуться, в это время стоит сделать утреннюю зарядку, выпить стакан воды и позавтракать.
9 – 11 часов
Организм находится в отличной форме: эти часы еще называют «золотым периодом». Активно работает мозг, повышается психическая активность, увеличивается работоспособность.
12–14 часов
В этот период активность головного мозга снижается, а кровь приливает к органам пищеварения. Самое время сделать в работе тайм-аут, пообедать и немного отдохнуть. Если прогуляться на свежем воздухе, поддержать приятную беседу с коллегами или друзьями, это поднимет настроение и позволит перезагрузиться.
Если проигнорировать потребность организма и не сделать перерыв на обед, то позже можно почувствовать апатию и вялость. Будет трудно браться за работу и остаток дня пройдет совершенно непродуктивно.
14–16 часов
В этот период усталость постепенно проходит, работоспособность повышается. Рекомендуется пить больше воды.
15/16–17/18 часов
Обмен веществ в организме достигает пика, мозг получил необходимую порцию питательных веществ после обеда. В связи с этим работоспособность и выносливость организма повышается примерно в два раза. Хорошее время для занятий физкультурой на свежем воздухе.
19 часов
Психическое состояние стабилизируется, улучшается память. В это время полезны пешие прогулки, а вот компьютер и телевизор лучше исключить. Позвольте себе и организму расслабиться, отдохнуть. Займитесь любимым хобби, прогуляйтесь с друзьями, сходите в кино, почитайте книгу. В это время также полезно заниматься «ручной деятельностью»: рисовать, писать и даже делать ремонт.
20 часов
Умственная активность еще достаточно высока: можно заняться планированием, поиграть или порешать головоломки.
21 час
В это время организм может быть тревожным. Для успокоения и расслабления полезно принять теплую ванну, послушать спокойную музыку, выпить травяного чая в кругу близких людей.
22 часа
Время идеально для отхода ко сну.
Запомним!
Спортом заниматься рекомендуется с 9 до 11 утра или с 16 до 18 часов. А отправиться на легкую пробежку можно и после ужина, с 19 до 20 часов.
Нарушение биологических циклов влечет аномалии в секреции мозговых гормонов, из-за чего может расстроиться вся гармония работы организма.
Виктория ЯКИМОВА
Фото из открытых интернет-источников
Суточные ритмы тела и биологические часы · Границы для юных умов
Abstract
Вращение Земли создает цикл дня и ночи, который наблюдается как изменение уровня освещенности и температуры. В ходе эволюции растения и животные адаптировались к этим циклам, развивая ежедневные циклы физических и поведенческих процессов, которые управляются центральными биологическими часами, также известными как циркадные часы.
Даже при отсутствии изменений освещенности между днем и ночью биологические часы создают циклы, называемые циркадными ритмами. Нервная система передает информацию об уровне внешней освещенности биологическим часам в мозгу, которые согласовывают ход часов с внешней средой. Биологические часы подготавливают организм к изменениям окружающей среды. Современный мир создал сбои в хронометраже циркадных часов из-за электрического освещения, полетов в другие часовые пояса и работы в ночное время. Изучение хронобиологии изучает механизмы биологических часов и влияние часов на здоровье человека.
Введение
Повторяющиеся процессы, такие как движение волн вверх и вниз, создают ритм, характеризующийся постоянным циклом. Вращение Земли создает феномен смены дня и ночи в 24-часовом цикле. Этот цикл приводит к изменениям окружающей среды в течение дня, таким как более высокий уровень освещенности и более высокая температура. Так что неудивительно, что в ходе эволюции суточный цикл был существенным фактором, к которому приспособились животные и растения.
Многие процессы в нашем организме демонстрируют ежедневные колебания, включая температуру тела, кровяное давление и уровень гормонов. Например, секреция гормона под названием мелатонин (гормон сна) достигает своего пика поздно ночью и снижается утром, тогда как утром пик гормона кортизола достигает своего пика. Концентрация многих других белков в нашем организме также подвержена ежедневным колебаниям. Мы также все осознаем ежедневные циклы в наших эмоциональных и поведенческих процессах, таких как наша бдительность и наша способность концентрироваться или учиться, а также циклы бодрствования и активности в течение дня и сна в течение ночи.
Биологические часы создают ежедневные ритмы
Что управляет суточными ритмами в нашем организме? Одна возможность состоит в том, что тело реагирует на циклические изменения в окружающей среде. Повышение уровня освещенности с восходом солнца заставляет нас просыпаться, а темнота ночью приводит к повышению уровня мелатонина, который способствует засыпанию.
- Рисунок 1. Пещерный эксперимент Сиффра.
- Ежедневная активность от начала эксперимента (вверху) до конца (внизу). Толстые линии символизируют время, которое Сиффре провел во сне. Первые 10 дней (1–10) и последние 10 дней (35–45) он провел в естественных условиях вне пещеры, поэтому его активность была синхронизирована с 24-часовым режимом. Находясь в пещере, его активность отражает цикл циркадных часов, который составляет около 24,5 часов, поэтому можно увидеть, что время его сна сдвигается вправо.
Эксперимент Сифрре принес ему прозвище «пещерный человек» и широкую огласку. Но ученые, проводившие подобные эксперименты на животных и растениях, уже знали о существовании биологических часов и назвали их циркадными часами . По-гречески «около» означает «около», а «дием» — «день». Циркадные часы существуют почти у всех животных на Земле — у млекопитающих, насекомых, растений, грибов и даже бактерий.
Цикл часов различен у разных существ и даже у особей одного вида и может быть короче или длиннее 24 часов.
Способность создавать суточные ритмы существует в различных клетках, тканях и органах тела. Эти часы, называемые периферическими часами , подчиняются центральным часам, которые расположены в основании мозга в области, называемой супрахиазматическим ядром (СХЯ) . Эта небольшая область размером с рисовое зерно включает около 20 000 нервных клеток. В экспериментах с мышами, у которых СХЯ удалено хирургическим путем, поведение мышей вполне нормальное, за исключением того, что они теряют способность поддерживать свой суточный ритм в постоянных условиях.
Зачем нужны циркадные часы?
Мы предполагаем, что циркадные часы существуют у очень многих существ, потому что они обеспечивают некоторое преимущество для выживания этих видов. Чтобы понять, в чем заключается это эволюционное преимущество, были проведены эксперименты на животных с неисправными суточными часами как в лаборатории, так и в естественной среде.
В лабораторных условиях света и темноты животные без циркадных часов по-прежнему будут демонстрировать суточные ритмы. Например, в лабораторных условиях, где нет опасности гибели от хищников, дрозофилы с дефектными биологическими часами имеют такую же продолжительность жизни, как и мухи с неповрежденными часами.
Преимущество циркадных часов становится очевидным при обследовании животных в естественных условиях, в соревновании с себе подобными. Например, эксперимент, проведенный на бурундуках, показал, что при хирургическом удалении СХЯ эти грызуны снижали выживаемость в лесу, так как характер их активности был неравномерным и их легче находили хищники [1]. Другой эксперимент был проведен со смесью двух разных видов бактерий, один с коротким суточным циклом (23 часа), а другой с длинным циклом (30 часов) при воздействии короткого и длинного дня [2]. Результаты показали, что один вид вытеснил другой. «Выигрывал» тот вид, чей циркадный ритм лучше соответствовал продолжительности дня, поэтому виды с длинным циклом перенимали культуру в условиях длинного дня, а виды с коротким циклом – культуру, выращенную в условиях короткого дня.
-дневные условия. Эти и другие исследования показывают, что циркадные часы позволяют организму действовать в гармонии с внешней средой.
Генетика часов
Первый ген циркадных часов был обнаружен в 1971 году в ходе исследования крошечной мухи под названием Drosophila , которая обычно используется исследователями-генетиками [3]. Исследователи дали мухам химическое вещество, которое повредило гены в их ДНК. Затем наблюдали за суточной активностью мух и искали тех, чья циклическая активность была нарушена. Вскоре они нашли муху, у которой время сна и бодрствования менялось каждый день. Эта муха потеряла свой циркадный ритм из-за одного поврежденного гена, получившего название 9.0039 период (сокращенно на ). Per — это ген, обнаруженный у всех животных, включая человека. Позднее у мышей был обнаружен ген Clock (сокращенно Clk ). Со временем были обнаружены дополнительные гены, связанные с циркадными часами.
Гены животных отличаются от генов растений или грибов, но принцип действия аналогичен и является примером петли отрицательной обратной связи .
В этой петле (рис. 2) белок CLK стимулирует выработку белка PER. Когда белок PER достигает высокого уровня, он задерживает производство белка CLK. Эта задержка приводит к постепенному снижению белка PER. Связь между этими двумя белками приводит к их суточным колебаниям: когда PER высокий, CLK низкий, и наоборот. Эти открытия принесли трем американским ученым Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2017 году за их исследования с использованием Дрозофила .
- Рисунок 2 – Молекулярная схема часов. Белки-активаторы
- (такие как CLK) в ядре клетки увеличивают выработку часовых белков, которые являются ингибирующими (такими как PER). Ингибирующие белки возвращаются в ядро, где они ингибируют белки-активаторы, замедляя собственное производство. Когда уровень тормозных белков снижается, торможение прекращается и возобновляется новый цикл. Это пример петли отрицательной обратной связи.
Влияние света на биологические часы
Как обнаружил Сиффр в своем эксперименте в пещере, циркадные часы работают даже без воздействия циклов света и темноты, хотя суточные циклы длиннее 24 часов.
В естественной среде естественный свет является признаком того, что синхронизирует нас с 24-часовыми часами. Дополнительные временные подсказки включают температуру и социальные временные подсказки, такие как время приема пищи, рабочее время и время учебы. Но свет считается сильнейшим сигналом времени, влияющим на циркадные часы.
Как это происходит? В сетчатке глаза есть три типа молекул, которые преобразуют световую энергию в электрическую активность, которая передается в мозг. Для зрения используются два типа рецепторов — палочки и колбочки. Третья, менее известная группа рецепторов называется внутренне светочувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGCs). Эти рецепторы передают информацию нервным клеткам, соединяющим сетчатку с СХЯ. Два десятилетия назад исследователи обнаружили, что ipRGC содержат светочувствительный пигмент под названием меланопсин, и выяснили, как меланопсин помогает синхронизировать циркадные ритмы с внешней средой [4].
Влияние современной жизни на биологические часы
Незадолго до идентификации меланопсина исследователи обнаружили, что светочувствительные молекулы, влияющие на циркадные часы, чувствительны к синему свету, то есть свету с длиной волны 460 нанометров. Это открытие имеет большое значение для современного мира, потому что сегодня мы подвергаемся воздействию не только солнечного света, но и электронных источников света, которые мы используем спустя долгое время после захода солнца. Светодиодные лампы и устройства, такие как телевизоры, компьютеры и смартфоны, излучают синий свет, тем самым влияя на наши циркадные ритмы.
Есть и другие причины, по которым современная жизнь затрудняет синхронизацию наших циркадных часов с окружающей средой. Типичным примером является полет в дальние страны, и в этом случае циркадные часы должны быть задержаны или переведены на несколько часов вперед, чтобы синхронизироваться. Этот процесс может занять несколько дней и проявляется в виде неприятных ощущений, называемых сменой часовых поясов.
Джетлаг может быть вызван смещением светового цикла всего на несколько часов (рис. 3). Исследования показывают, что люди, часто страдающие от смены часовых поясов, подвержены более высокому риску рака и других хронических заболеваний. Более высокие уровни некоторых заболеваний/расстройств также наблюдаются у людей, работающих в ночное время, которые фактически испытывают длительную социальную смену часовых поясов. Чтобы уменьшить вред для здоровья, который может возникнуть в результате этих нарушений циркадного ритма, рекомендуется как можно больше подвергаться воздействию дневного света и избегать света от наших экранов ночью.
- Рис. 3. Эксперимент с нарушением биоритма.
- Пример активности хомяка (ночное животное). Серый фон символизирует часы темноты, а желтый фон символизирует часы света. Через 8 дней (вверху) свет выключают на 6 ч раньше (указано стрелкой). Хомячку требуется 1 неделя, чтобы синхронизироваться с новым ритмом. 6-часовой сдвиг в цикле свет-темнота эквивалентен смене часовых поясов после перелета на восток, например, из Израиля в Японию, где время сна наступает раньше.
Резюме
Циркадные часы построены из генов и нервных клеток, которые позволяют нам быть в полной координации с ежедневными колебаниями окружающей среды. Воздействие искусственного света затрудняет синхронизацию циркадных часов с окружающей средой, что может привести к проблемам со здоровьем. Наука хронобиология (исследование биологических часов) сосредоточена на понимании механизмов циркадных часов и различий в часах между людьми. Эти знания помогут ученым в будущем разработать персонализированную медицину, которая будет учитывать уникальные ритмы тела каждого из нас.
Глоссарий
Циркадные часы : ↑ Биологическая система, генерирующая ритмические изменения физиологических и поведенческих функций, которые повторяются каждые 24 часа. В основе системы лежит сеть белков, взаимодействующих друг с другом внутри клетки, а также взаимодействие между разными клетками. Центральные часы находятся в супрахиазматическом ядре мозга.
Примеры циркадных ритмов, которые регулируются часами, включают цикл сна/бодрствования, внутреннюю температуру тела и секрецию мелатонина. Циркадные часы уносятся в окружающую среду 24-часовыми изменениями освещенности.
Периферийные часы : ↑ Эти часы находятся в клетках, тканях и органах по всему телу. Они получают информацию от центральных часов в мозгу и из других внутренних и внешних источников. Например, время приема пищи является сигналом для периферических часов в печени, почках и поджелудочной железе. Отношения между центральными и периферийными часами подобны отношениям между дирижером и музыкантами в оркестре.
Супрахиазматическое ядро (SCN) : ↑ Небольшая структура мозга, состоящая примерно из 20 000 нервных клеток и функционирующая как центральные часы. SCN расположен в гипоталамусе, над областью, где перекрещиваются зрительные нервы от глаз.
Петля отрицательной обратной связи : ↑ Процесс, который движется сам по себе.
Термостат является примером отрицательной обратной связи; когда температура поднимается до определенного значения, термостат отключает нагрев. Когда температура падает, отопление возобновляется. Этот процесс создает колебания температуры вверх и вниз.
Синхронизировать : ↑ Подгонка двух волн друг к другу таким образом, чтобы пики и впадины совпадали или присутствовали при фиксированной разнице во времени (синхронизация возможна только между волнами с одинаковой длиной цикла).
Внутренне светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки (ipRGC) : ↑ Тип нервных клеток в сетчатке млекопитающих, которые содержат световые рецепторы, участвующие не в процессе зрения, а скорее в синхронизации циркадных часов на свет из окружающей среды.
Хронобиология : ↑ Научная дисциплина, изучающая биологические системы отсчета времени и их влияние на здоровье и функционирование.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Каталожные номера
[1] ↑ ДеКурси, П.Дж., Уокер, Дж.К., и Смит, С.А. 2000. Циркадный кардиостимулятор у свободноживущих бурундуков: необходим для выживания? Дж. Комп. Физиол. А 186:169–80. дои: 10.1007/s0035017
[2] ↑ Ouyang, Y., Andersson, C.R., Kondo, T., Golden, S.S., and Johnson, C.H. 1998. Резонирующие циркадные часы улучшают приспособленность цианобактерий. Проц. Натл. акад. науч. США 95:8660–4. doi: 10.1073/pnas.95.15.8660
[3] ↑ Конопка Р. и Бензер С. 1971. Часовые мутанты Drosophila melanogaster . Проц. Натл. акад. науч. США 68:2112–6. дои: 10.1073/pnas.68.9.2112
[4] ↑ Gooley, JJ, Lu, J., Chou, T.
C., Scammell, T.E., and Saper, C.B. 2001. Меланопсин в клетках происхождения ретино-гипоталамического тракта. Нац. Неврологи. 4:1165. дои: 10.1038/nn768
Биологические часы человека переведены на час назад – Harvard Gazette
А. Чейслер и его коллеги провели самые точные на сегодняшний день измерения суточных ритмов человека. Внутренние часы, управляющие повседневной деятельностью всех живых существ,
от полевых цветов до китов, заводятся вращением Земли. 24 часа 9Цикл 0172, привязанный к одному обороту планеты вокруг своей оси, воплощает в себе биологические часы
, имитирующие часы, изобретенные для измерения человеческих суток.
Но эти внешние часы не совсем совпадают с биологическим
тиканьем внутри нас самих. Многие измерения привели к выводу, что период внутренних часов
на самом деле ближе к 25 часам; то есть считалось, что биологические часы
смещаются к 25-часовому дню, если они не отодвигаются на час
каждый день под воздействием утреннего света и внешних часов.
Эта ситуация
обвиняют в длинном списке проблем со сном.
Наиболее точные на сегодняшний день измерения, проведенные исследователями из
Гарвардского университета, показывают, что наш естественный ежедневный ритм намного ближе к
ритму других живых существ, чем считалось ранее. Лучшее совпадение открывает
возможность для экспертов более эффективно лечить проблемы со сном, связанные с ночной работой, задержкой самолета
, полетом астронавтов на околоземной орбите или просто невозможностью заснуть и разбудить
вовремя.
Путем регистрации суточных ритмов гормонов и температуры тела в 24 9Изучив 0172 здоровых молодых и старых мужчин и женщин в течение одного месяца, исследователи
пришли к выводу, что наши внутренние часы работают по дневному циклу 24 часа 11
минуты.
«Это немного больше, чем 24 часа, но значительно
меньше, чем предыдущие оценки в 25 часов», — говорит Чарльз Чейслер, профессор медицины Гарвардской медицинской школы.
«Исследователи ранее сообщали, что
находится в диапазоне от 13 до 65 часов, в среднем 25 часов 12 минут. Вариант 90 172 между нашими субъектами с 95-процентный уровень достоверности составил не более
плюс-минус 16 минут, что является удивительно малым диапазоном».
«Эти данные показывают, что циркадный водитель ритма человека так же стабилен
и точен в измерении времени, как и у других млекопитающих», — отмечает Ричард
Кронауэр, профессор машиностроения Гордона Маккея. «Эти результаты
применимы как к молодым, так и к пожилым людям и имеют практическое значение для
понимания и разработки методов лечения нарушений сна, связанных с циркадным ритмом 9.0172 [суточных] ритмов».
Чейслер, Кронауэр и их коллеги сообщили о своих выводах в выпуске
журнала Science от 25 июня. Соавторами доклада являются Эмери Браун,
доцент кафедры анестезии; Дерк-Ян Дейк, доцент кафедры медицины
, и научный сотрудник Жанна Даффи, все из Гарвардской медицинской школы
.
28-часовые сутки
«Было одновременно удивительно и обнадеживающе, что часы человека отсчитывают
с такой же точностью, как и у других живых существ», — комментирует Цейслер.
«Но мы не ожидали, что и у молодых, и у пожилых людей месячные
будут одинаковыми».
Многие эксперты считают, что с возрастом часы ускоряют свой ход, и используют эту идею
, чтобы объяснить, почему пожилые люди просыпаются рано утром. Теперь, когда эта идея
положена в постель, исследователи должны придумать новые теории для этих ранних пробуждений
.
Почему эти измерения более точны, чем предыдущие?
«Другие исследователи использовали сложные процедуры для защиты субъектов
от сигналов времени и внешнего мира», — отвечает Чейслер, которая также является
директором отделения медицины циркадианных расстройств и нарушений сна в больнице Brigham and Women’s
в Бостоне. «Они даже обмотали медным проводом комнаты, в которых были изолированы
человека, для противодействия естественным электромагнитным полям.
Однако
эти экспериментаторы позволяли своим испытуемым включать свет, когда те
бодрствовали, и выключать его, когда они хотели спать. Они не думали, что этот
будет иметь какой-либо эффект, но включение электрического света сбрасывает биологические
часы. Это то же самое, что переустановить часы».
Кронауэр подсчитал, что изменение обычного комнатного освещения в таких экспериментах
может сдвинуть видимый циркадный цикл более чем на 40 минут.
Группа ученых из Гарварда заставляла испытуемых ложиться спать на четыре часа позже каждый день,
эффективно создавая 28-часовой рабочий день. Эта стратегия отключила биологический кардиостимулятор
от часов.
«В течение 28-часового цикла воздействие света, сон и бодрствование, работа и игра
распределяются равномерно в течение биологических часов», — объясняет
Цейслер. «Мужчины и женщины не подвергались воздействию света в одно и то же время каждый день. Вместо этого у них была шестидневная неделя, в которой свет и тьма
происходили каждый день в разное время».
Это измененное расписание освободило их внутренние часы от цикла сна-бодрствования
и позволило им тикать в естественном периоде. Несмотря на шестидневную неделю,
температура их тела и секреция гормонов проходили через семь циклов каждую
неделю. Сонливость была связана с падением центральной температуры тела и повышением температуры тела.0172 в мелатонине, гормоне, выделяемом шишковидной железой и продаваемом без рецепта
в качестве снотворного.
Экипаж Чейслера также измерил изменения кортизола, гормона
, участвующего в обмене веществ и других основных функциях организма. Кортизол естественным образом снижает уровень
до самого низкого уровня перед сном и достигает своего пика в первые
часа бодрствования.
Результат очевиден. Независимо от того, когда испытуемые ложились спать или вставали,
и что бы они ни делали во время бодрствования, температура тела и уровень гормонов повышались и падали
при среднем цикле 24 часа 11 минут.
Что делают люди, когда изолированы в вечной комнате на месяц? Некоторые из них
были аспирантами, работали над различными школьными проектами или написали
диссертации. Другие рисовали маслом или собирали пазлы
. Один человек, геолог, принес свою коллекцию камней и отколол время
каменным молотком. Третьи читали, думали о мире и наслаждались одиночеством без телефона и электронной почты.
Переосмысление биологического времени
Чейслер, Кронауэр и некоторые их коллеги впервые представили аргументы в пользу
почти 24-часовых биологических часов в 1989 году. «Многолетние эксперименты
, проведенные с тех пор, включая эту последнюю работу, мы уверены в точности
наших измерений», — говорит Чейслер.
Судя по всему, вращение Земли отпечатывает 24-часовой период в генах
человека и других живых существ. Человеческие часы состоят из кластера
нервных клеток (супрахиазмическое ядро) размером едва ли в одну сотую дюйма при размере
, расположенных глубоко в головном мозге и связанных с глазными зрительными нервами
.