Что является синхронизатором для циркадианного и сезонного биоритмам
Циркадные ритмы. Почему мы спим ночью и бодрствуем днем
Существует такое понятие – циркадные ритмы. Так называются биологические процессы, происходящие в организме человека. Они определяют циклы сна и бодрствования в течение суток. Человек – уникальный организм, который автоматически определяет время, когда нужно отдохнуть или быть активным. Именно циркадные ритмы регулируют процессы в мозге, которые отвечают за временные параметры смены активности человека.
Как происходит этот процесс, почему любое нарушение циркадных ритмов так влияет на человека, и как нормализовать режим дня – давайте разберем на конкретных примерах.
Как работают циркадные ритмы
Циркадные ритмы – это биологические часы человека, которые регулируют работу практически каждой системы в организме. Взаимосвязанная работа генов и белков регулирует активность человека, снижение или повышение аппетита, температуру тела, артериальное давление. Этот процесс в течение суток приводит к активации тех или иных гормонов, контролирующих состояние человека в разное время суток. Именно поэтому, привыкнув однажды к одному и тому же распорядку дня, организм сам сообщает нам о чувстве голода, становится более активным или расслабляется и готовится ко сну вечером.
Как ритмы влияют на наш сон и организм в целом
Под влиянием внутренних часов, сигналы мозга поступают в каждую систему и орган, чтобы контролировать активность человека в разное время суток.
К ночи происходит усиление выработки мелатонина – гормона, который отвечает за стимуляцию сна. Если человек в ночное время суток бодрствует, то этот гормон не вырабатывается или слишком низок. Это нарушает нормальную работу всех органов, которые нуждаются в отдыхе, ведет к нарушениям сна, бессоннице.
Гормон роста у детей тоже вырабатывается в ночную фазу сна, потому что так запрограммирован организм. В утреннее время у человека происходит незначительное повышение артериального давления. Это помогает пробуждаться после ночного отдыха.
Именно биологические часы регулируют все эти процессы. При нарушении циркадных ритмов происходит сбой во всем организме, что приводит к ухудшению общего состояния. Если периоды бодрствования и сна становятся нерегулярными, сбиваются по времени, человек мало спит, то организм не успевает привыкать к нужному ритму.
Рекомендуем по теме
Разные люди – разные хронотипы
У каждого человеческого индивидуума свои циркадные ритмы. Они определяют – в какое время суток человек испытывает усталость и хочет спать, а когда он наиболее активен.
Первые упоминания о человеческих хронотипах появились еще в начале ХХ века. Психиатр из Германии Эмиль Крепелин зафиксировал в своих исследованиях, что все люди разделяются на тех, кто встает рано или поздно. Так в 1939 году появились термины – «жаворонок» и «сова». А в 1970 году охарактеризовали еще один хронотип – «голубь». Хронотипы зависят от возраста человека.
Определить свои циркадные ритмы зачастую несложно
Для определения своего циркадного ритма нужно понаблюдать за режимом дня. В какое время вы встаете, в какое ложитесь спать. Зафиксировать, в какое время дня происходит наибольшая активность – утром или вечером. Запишите результаты за неделю на листе бумаги или в заметках смартфона.
Рекомендуем по теме
Схема циркадных ритмов человека согласно часам
Факторы, способные нарушить нормальный цикл
Как постепенно восстановить нарушенные циркадные ритмы
С помощью режима дня человек управляет своим организмом. Подстраивая свои биологические часы под определенное время суток, люди способны ускорять или замедлять их. Некоторые научились жить в странах под другим часовым поясом. Например, жить в Москве по времени Китая. Разница составляет 6 часов. Для чего это делают? Если место жительство – Россия, а удаленная работа в другой стране, то приходится ориентироваться на это.
Нарушения циркадных ритмов могут быть у любого человека вне зависимости от причин. Праздники или длительный отпуск нарушают режим дня. Предстоящий выход на работу означает, что нужно вновь вставать рано, а организм отвык от этого. Важно восстановить циркадные ритмы. Для этого есть несколько рекомендаций, которые помогут постепенно войти в нужный ритм жизни, не испытывая проблем со здоровьем.
Конечно, каждый человек индивидуален. И многие с трудом восстанавливаются после нарушения биоритмов. Многие путешественники отмечали, что после приезда в другую страну, смену часовых поясов, им требуется несколько дней, чтобы привыкнуть к новому режиму сна и бодрствования. Можно сказать, что для полного восстановления и привыкания требуется около недели.
Несомненно, да. Искусственный свет в темное время суток, когда организм должен отдыхать, достаточно сильно влияет на человека. Яркое освещение сбивает все биохимические процессы, повышает чувствительность нервной системы к внешним раздражителям.
Да, может. Искусственный свет, исходящий от книги, возбуждает нервные окончания, подавая сигналы в головной мозг. На следующий день человек может чувствовать себя плохо, быть раздраженным и уставшим. Появление сонливости днем может привести к бессоннице по ночам.
Есть данные об исследованиях нарушений циркадных ритмов у подростков и детей https://cyberleninka.ru/article/n/ekologicheskie-i-kliniko-biologicheskie-aspekty-narusheniy-tsirkadiannyh-ritmov-son-bodrstvovanie-u-detey-i-podrostkov/viewer. Проведен анализ данных, который свидетельствует о том, что искусственное освещение с каждым годом все больше распространяется в обществе. И это ведет за собой «световое» загрязнение. Особенно вредно это для детей и подростков.
Активность человека в разное время суток неоднократно доказана. Режим питания тоже должен подчиняться биоритмам каждого индивидуума. Восстанавливать энергию, получать полезные вещества нужно в дневное время суток, потому что именно тогда все органы пищеварения работают в полном объеме. В ночное время суток все системы снижают свою активность, органы нуждаются в отдыхе и восстановлении. Если человек придерживается неправильного режима питания, ест по ночам, то организм не способен правильно усваивать пищу. Это приводит к нарушениям пищеварения, заболеваниям желудочно-кишечного тракта, ожирению.
Глава 2. Адаптация к природным и климатогеографическим условиям
Е.П. Гора
Экология человека
Учебное пособие для вузов. – М.: Дрофа, 2007. – 540 с.
Глава 2. Адаптация к природным и климатогеографическим условиям
2.2. Экологические аспекты хронобиологии
2.2.4. Циркадианные ритмы
Ведущую роль во временной организации деятельности живого организма играют суточные и сезонные биоритмы. При этом главным ритмом, стержнем является околосуточный или циркадианный ритм, поскольку строгая повторяемость изменений внешней среды, сопровождающая суточное вращение планеты, – один из главных факторов, к которому в процессе эволюции необходимо было приспособиться живым организмам.
Экспериментально установлено, что из всего многообразия суточных факторов первостепенное значение для синхронизации биологических ритмов имеют фотопериодичность (цикл «свет – темнота»), колебания температуры среды, а для человека еще и периодически повторяющиеся социальные факторы (режимы труда, отдыха и питания). Таким образом, у человека выделяется две группы синхронизаторов – геофизические и социальные.
Исследование механизмов циркадианных биоритмов показало, что они имеют эндогенную природу, т. е. относительно независимы от внешних периодических факторов. Последние выполняют роль «подсказок» или временных ориентиров. Подтверждением этому служат результаты исследований, проведенных в условиях изоляции человека от внешних синхронизаторов. Так, в 1962 году спелеологМ. Сиффр провел 63 дня в ледяной пещере Скарассон на глубине 135 м. Аналогичные эксперименты, проведенные позднее другими исследователями, показали, что независимо от внешних факторов околосуточные биологические ритмы могут сохраняться неограниченно долго. При отсутствии задатчиков времени их период обычно несколько изменяется, т. е. они становятся свободнотекущими. Однако при этом они остаются в пределах 20–28 ч. Следует отметить, что период свободнотекущего ритма – весьма устойчивый признак. Отклонение периода свободнотекущих ритмов от 29 ч является закономерностью, которая легла в основу названия циркадианных – околосуточных ритмов.
Одна из функций циркадианной системы заключается в том, что организмы «используют» околосуточные ритмы для измерения времени. Эту функцию называют биологическими часами. Для объяснения эндогенных механизмов биологических часов предложено несколько гипотез.
Одна из них – «хронон-гипотеза» – была сформулирована К. Д. Ере и Е. А. Тракко. Согласно этой гипотезе, механизм околосуточных ритмов связан с наследственным аппаратом клетки, в частности с определенными участками носителя генетической информации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Она дает представление о «хрононе», или участке ДНК, который может рассматриваться как морфологический субстрат, контролирующий биоритмы.
Другие исследователи связывают происхождение биологических часов с состоянием клеточных мембран (мембранная теория).Согласно данной теории, цикличность наблюдаемых процессов регулируется состоянием липидно-белковых мембран и их проницаемостью для ионов калия, которая периодически изменяется. Мембранные структуры клетки, обладая рецепторными свойствами, контролируют биоритмы, связанные с фотопериодизмом и действием температурных факторов.
Третья, самая многочисленная группа исследователей отдает предпочтение мультиосцилляторной модели биоритмов.
Рис. 2.3. Альтернативные модели (1–3) циркадианной организации у млекопитающих (по: М. Moore-Ede, et at., 1976)
• По одной версии в сложном многоклеточном организме может функционировать главный генератор ритма (пейсмекер), навязывающий свой ритм либо остальным системам, не способным генерировать собственный (рис. 2.3, 1), либо второстепенным осцилляторам, также обладающим пейсмекерными свойствами, но иерархически подчиненным ведущему (рис. 2.3, 2).
• Второй вариант мультиосцилляторной модели исключает существование главного пейсмекера. Согласно этому варианту, в организме могут функционировать разрозненные осцилляторы, которые образуют отдельные группы, работающие независимо друг от друга. Каждая группа имеет свой пейсмекер с собственным периодом колебательных процессов (рис. 2.3, 3). Предполагается существование нескольких входов для различных экзогенных факторов.
В настоящее время признано, что циркадианная система организма строится по мультиосцилляторному принципу, согласно которому автономные генераторы суточных ритмов объединяются в несколько групп сцепленных осцилляторов, относительно независимых друг от друга. Что касается механизма биологических часов, то уже не вызывает сомнения сам факт наличия клеточных пейсмекеров, способных генерировать автоколебания с околосуточным периодом.
По мнению некоторых исследователей, физиологическая система, обеспечивающая поддержание и согласование циркадианных ритмов организма, включает:
– осцилляторы (колебательные системы);
– проводящие пути и рецепторы.
Пример такого построения системы представлен на рисунке 2.4.
Рис. 2.4. Некоторые структуры и связи, ответственные за циркадианные ритмы у позвоночных (по: Г. Шеперд, 1987)
Фоторецепторы глаза выполняют двоякую роль. Они участвуют не только в зрительном восприятии, но и в регуляции циркадианных ритмов, реагируя на суточные изменения освещенности. Импульсы, в которых закодирована информация о степени освещенности, передаются по зрительным нервам (ретиногипоталамический тракт) из сетчатки в супрахиазматические ядра (СХЯ) гипоталамуса, которые играют роль центрального синхронизатора ритмов. Супрахиазматические ядра связаны с верхним шейным симпатическим ганглием и с эпифизом. Обладая пейсмекерными свойствами, СХЯ влияют на другие структуры мозга, также обладающие осцилляторными свойствами. Последние, получив информацию через гипоталаморетикулярную систему, посылают ее через симпатические нервы, берущие начало в верхнем шейном симпатическом ганглии, клеточным осцилляторам, локализованным в различных органах и тканях.
В механизм восприятия изменений освещенности вовлечен и эпифиз, который в темное время суток вырабатывает больше гормона мелатонина, а в светлое – серотонина. Мелатонин принимает участие в управлении уровнем половых гормонов, а также кортикостероидов, обладающих четко выраженной суточной периодикой, и, возможно, антагонистически взаимодействует с меланофорным гормоном гипофиза.
Ведущую роль во временной координации всего многообразия циклических процессов, протекающих в организме, играют суточные колебания функциональной активности нервной и эндокринной систем. Это касается деятельности высших отделов ЦНС, вегетативной нервной системы, гипоталамуса, гипофиза и других желез внутренней секреции.
Совпадение секреторной активности гипофиза с определенными стадиями сна свидетельствует о наличии центральных механизмов интеграции суточных колебаний нервной и эндокринной систем. Таким связующим звеном, очевидно, являются адренергические и серотонинергические системы мозга, которые участвуют, с одной стороны, в регуляции выработки и высвобождения гипоталамических релизинг-факторов, с другой – в формировании ритмов сна.
Суточные колебания тонуса вегетативной нервной системы у человека тесно связаны с циклом «сон – бодрствование». Во время сна повышается тонус парасимпатического отдела, а в период бодрствования и активности – тонус симпатического отдела. Суточные биоритмы активности гипоталамо-гипофизарной системы проявляются в колебаниях секреции тропных гормонов, что сказывается на секреторной активности периферических желез внутренней секреции.
Центральные механизмы координации биоритмов нервной и эндокринной систем модулируют биологические ритмы других физиологических функций. Так, суточная периодичность характерна для метаболических процессов, энергообмена, температуры тела, функционирования систем крови, кровообращения, дыхания, пищеварения. В течение суток происходят колебания умственной и физической работоспособности.
К экологическим ритмам, помимо циркадианных, относятся приливные с периодом около 24,8 и 12,4 ч, лунные – около 29,5 сут. и годичные – около 12 мес. Основные свойства экологических ритмов сходны. Они эндогенны, поддерживаются на клеточном уровне, в ограниченном диапазоне периодов поддаются захватыванию внешними задатчиками времени, вне этого диапазона переходят к свободному бегу. Однако эффективные синхронизаторы для них различны. Циркадианные ритмы подчиняются суточным изменениям освещенности, приливные – признакам прилива (таким, как перепады гидростатического давления и т. п.), лунные – признакам полнолуния (освещение в ночное время), годичные – сезонным изменениям длины светового дня.
Шесть месяцев заточения: синхронизм, циркадные ритмы и нарушения сна
Пульт управления ЧАЭС
Рваный режим сна и бодрствования нетипичен для человека и может привести к фатальным ошибкам. Например, техногенные катастрофы в Бхопале, Чернобыле и Три-Майл-Айленде случились между полуночью и четырьмя часами утра и были связаны с невнимательностью из-за усталости персонала, вызванной нарушениями суточного ритма организма.
Глобализация настраивает наше общество на 24 часовой режим работы — финансовые рынки не дремлют, заводы работают круглые сутки, торговля ведется от рассвета и до рассвета.
Как это исследовалось и каковы причины рассинхронизации — я начну раскрывать в этой статье.
Многим людям знаком недостаток сна у молодых родителей в первые месяцы после рождения детей. Часто дети путают день и ночь, а иногда они бывают настолько ярко выраженными жаворонками, что просыпаются с первыми лучами солнца.
По сути, эти проблемы с ночным сном и ранним пробуждением детей — это сложности с синхронизацией внутренних ритмов с ритмами окружающего мира. Обычно к полугоду они приходят в баланс.
Но рассинхронизация встречается не только у детей, в последнее время все чаще проблемы со сбиванием ритмов сна преследует взрослых.
В целом людям удается держать свой ритм на 24 часах и поддерживать синхронизацию с окружающим миром. А вот у людей, живущих со слепотой, с этим проблемы, и их ритмы сбиваются каждые три недели, а режим сна и бодрствования меняется.
Эти случаи лишь подчеркивают важность синхронизма, который выработался у человека в ходе эволюции, но какая именно часть тела отвечает за ритмы организма?
Возможно, где-то в организме есть внутренний маятник, который настраивает внутренние ритмы в соответствии с окружающим миром, или каждая клетка тела сама синхронизируется независимо от остальных, а может это происходит благодаря связи мозга и глаз. Попробуем разобраться.
Представим наш организм огромным оркестром, где каждая клетка тела — это музыкант, и у каждого музыканта врожденное чувство 24-часового ритма.
Исполнители находятся в почках, печени, поджелудочной и других органах, и 24 часа они исполняют свой биохимический концерт. В разные периоды времени внутри каждого органа они могут быть как активным, так и пассивны и работают над выработкой и регуляцией уровня гормонов и протеинов в организме.
Синхронизация организма состоит из трех ступеней:
Мишель Сифр
Так 14 февраля 1972 года Мишель Сифр на полгода ушел под землю в одну из пещер Техаса — Миднайт Кейв.
Французский геолог занимался исследованиями сна и выступил добровольцем в испытании синхронизма человеческого организма. Он ушел на шесть месяцев в пещеру и изолировал себя от какого-либо восприятия времени. Это был уже не первый эксперимент по нахождению внутренних циркадных часов человека, но на этот раз в более комфортных условиях.
Ранее было месячное пребывание в альпийской пещере в холоде и мраке, а для полугодового эксперимента Сифре выбрал пещеру со стабильной температурой в 21°С, но для него все закончилось еще хуже чем в Альпах.
Пребывая в течении полугода в полном одиночестве, исследователь чуть не сошел с ума из-за постоянного напряжения. Кроме того, через некоторое время его плеер вышел из строя, а книги стали нечитаемы из-за плесени. Для хоть какой-то эмоциональной разгрузки он приручил мышь, подкармливая ее остатками со стола, но их дружба вскоре трагически закончилась: Мишель раздавил доверившуюся ему мышь, уронив на нее самодельную клетку из кастрюли.
На 79 день эксперимента геолог звонил на поверхность и умолял коллег вытащить его на поверхность, но ему в этом отказали. После чего у него начали появляться мысли о суициде.
Показательным было влияние добровольного заточения и на умственные способности Мишеля. Так в последний день эксперимента начали происходить удары током от неисправных приборов, но исследователь догадался отключить питание только после третьего разряда.
Самопожертвование Сифре были не напрасными, и благодаря ему было зафиксировано, что в первые пять недель его суточный цикл установился на 26 часах. Каждый день он просыпался позже чем в предыдущий, и так его график все больше сдвигался относительно общепринятого 24-часового ритма жизни, но распорядок дня при этом не изменялся.
Еще одним важным наблюдением были изменения температуры тела в течении суток. Так температура тела колеблется от 36 до 37 градусов по Цельсию независимо от нашей деятельности. Температура понижается перед сном и повышается незадолго до пробуждения.
И хотя это было замечено еще в 1866 году, эксперимент Сифре доказал, что колебания температуры тела не связанны с окружающем нас миром и временем суток.
После установления 26-часового суточного цикла Сифр ложился спать в одно и тоже время каждый день при понижении температуры тела и просыпался, когда температура повышалась.
Благодаря этому эксперименту было доказано, что изменения температуры тела — один из важных факторов установки внутренних ритмов организма.
На первой стадии эксперимента француз вел себя так же, как ведут себя хомяки или дрозофилы в лабораториях, когда ученые изолируют их от показателей времени для проведения исследований.
Циклы некоторых животных короче 24 часов, а у других они продолжительнее. Эти циклы называют циркадным ритмом и, например, у лабораторной мыши он устанавливается на 23,5 часах, а мимоза раскрывает и закрывает свои лепестки с 22-часовой цикличностью. Практически у всех живых организмов присутствуют свои устойчивые ритмы, и в отсутствии внешних подсказок они достаточно быстро устанавливается самостоятельно.
На 37 день эксперимента циркадный цикл Сифре потерял сходство с ритмами других животных и его тело начало вести себя нетипично, а циркадный ритм рассинхронизировался.
Он часами бодрствовал после снижения температуры тела и не спал всю ночь, а после этого мог проспать по 15 часов, что вдвое больше его обычного времени сна.
Весь следующий месяц его график вел себя непредсказуемо, то возвращаясь к 26-часовому циклу, то переходя на 40 и 50 часов. При этом исследователь не отдавал себе отчета в этих нарушениях, а его организм исправно менял температуру тела в соответствии с 26-часовым циклом.
Эти нарушения циклов впоследствии стали называть самопроизвольной внутренней рассинхронизацией.
Внутренняя рассинхронизация означает, что циркадные ритмы сна и температуры тела начинают работать вразнобой в одном организме, и наблюдается она только у человека, животные и растения ей не подвержены.
Позже стало известно, что циклы сна и бодрствования Сифре не являлись чем-то непредсказуемым и подчиняются простым математическим правилам, а самим сбоям подвержены все люди в той или иной степени.
Впоследствии были проведены еще эксперименты над циркадными ритмами людей, но о них я напишу в другой статье.
Ну, а на сегодня все. Если у вас есть какие-то дополнения к статье — я буду рад обсуждению в комментариях.
Всем хорошего дня, сна и стабильных ритмов!
Литература: 
«Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок в природе и в повседневной жизни»
Автор: Стивен Строгац
Манн, Иванов и Фербер, 2017 г.
ISBN: 978-5-00100-388-5
Все про биоритмы человека и циркадные ритмы
Циркадные ритмы — это циклические колебания интенсивности разных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Период таких ритмов обычно привязан к 24 часам. Но несмотря на связь с внешними обстоятельствами — стимуляцией светом и его отсутствием — такие ритмы имеют внутреннее происхождение, это биологические часы организма. Именно это определяет наличие «сов» — тех, кто привык поздно ложиться и вставать к полудню — и «жаворонков» — тех, кто начинает зевать с закатом, а встает вместе с восходом солнца.
Внутренние биологические часы держат под контролем очень многие, если не все аспекты нашего здоровья и самочувствия. От них зависит аппетит, сонливость, даже скорость деления клеток и объемы выработки гормонов, состояние сердца и сосудов. Сейчас не существует препарата, который способен отрегулировать циркадные ритмы, однако нам под силу узнать больше об этом явлении и постараться скорректировать внутренние часы таким образом, чтобы сон и отдых приносили бо́льшую пользу.
Значение полноценного сна
Циркадный цикл, или цикл сна и бодрствования, имеет едва ли не решающее значение для самочувствия и поведения человека. Треть жизни мы проводим во сне, без него существование просто немыслимо. Во время сна наш мозг сохраняет, сортирует и структурирует полученную за день информацию, обрабатывает впечатления. Тело ускоренно избавляется от вредных продуктов распада и токсинов, запускаются регенеративные процессы. Важно спать достаточное количество часов, ведь не выспавшись даже единожды, мы чувствуем себя хуже. После бессонной ночи многие из нас попросту не могут нормально функционировать, а после трех ночей без сна полноценная работа и острота мышления невозможны.
В рамках одного из исследований было установлено, что спустя 17−19 часов непрерывного бодрствования наши когнитивные способности становятся сопоставимыми с мышлением крепко выпившего человека. И чем дольше копится усталость, тем хуже обстоят дела с поведенческой и эмоционально-волевой сферой, умственными возможностями, концентрацией внимания.
На эти параметры влияют и другие факторы, например особенности питания. Так, нехватка витаминов может стать причиной грубых нарушений сна. Чтобы не допустить этого, важно полноценно питаться, а также дополнять свой рацион продуктами, богатыми полезными веществами.
Мы уже очень хорошо знаем о необходимости спать достаточное количество времени, но уделяем незаслуженно мало внимания роли света в процессе регуляции естественных ритмов.
Хронотипы и их влияние на успеваемость и работоспособность
Индивидуальные особенности биоритмов называют хронотипом. Кроме «жаворонков» и «сов», выделают также биоритмы «голубей». Все семь известных ученым хронотипов объединены в эти три группы:
Есть взаимосвязь с изменениями уровня серотонина, кортизола и мелатонина — эти гормоны определяют активность человека. Безусловно, «жаворонку» и «голубю» проще жить в ритме современного города. «Сове» сложнее концентрироваться на учебе и рабочих задачах с утра, а вечером, когда ее активность на пике, остальные уже отправляются отдыхать. Однако именно «совам» проще работать с домашними заданиями, что помогает быть успешными в учебе.
Ученые считают, что ярко выраженный хронотип свойственен не более 1/5 всех людей. Остальные находятся на стыке, при необходимости корректируют свои часы в приемлемую сторону.
Как работают внутренние часы
Биоритмам человека подчиняется практически каждая клетка тела. Это так называемые молекулярные часы. Примерно каждые 24 часа тактовые белки клеток взаимодействуют друг с другом, в течение дня этот процесс стимулирует активацию тех или иных генов, отвечающих за выброс различных гормонов. Мелатонин — интересующий нас гормон: он стимулирует сон, его уровень в крови тоже зависит от активности генов.
Исследования показывают, что сердечные приступы и нарушения мозгового кровообращения чаще приходятся на раннее утро. Внутренние часы запрограммированы в это время увеличивать кровяное давление, чтобы стимулировать организм к пробуждению. А при наличии проблем с сосудами — нарушение сосудистого тонуса, сужение, атеросклеротические бляшки — этот процесс может привести к осложнениям. Дети растут во сне потому, что гормон роста вырабатывается лишь раз в сутки, в фазе ночного сна. Примеров подчинения всех процессов циркадным ритмам множество, и это лишь подтверждает тот факт, что гармоничная работа всех систем организма так или иначе связана с внутренними часами.
В результате нарушения ритмов сна и бодрствования возможно ожирение, развитие хронических заболеваний и даже злокачественных опухолей. Безусловно, в формировании этих заболеваний участвуют и другие факторы, в том числе нарушения питания. Последние изучены лучше, поэтому врач в первую очередь порекомендует сбалансировать питание как для профилактики заболеваний, так и для коррекции состояния при уже имеющихся патологиях. Например, специальные сладости при сахарном диабете могут быть рекомендованы врачом-эндокринологом как альтернатива вредным продуктам с высоким содержанием сахара.
Установка и настройка биологических часов
Циркадные ритмы организма кодируются индивидуально, и большинство людей попадает в 24-часовой цикл. Однако есть и те, чей внутренний распорядок рассинхронизирован. Например, биоритм «совы» может быть связан с мутацией белка Cry1. Этот белок задерживает желание спать до наступления утра, что может приводить к массе проблем: «сове» приходится рано вставать для того, чтобы отправиться на работу или заняться бытовыми делами, подстроиться под общепризнанные распорядки, а из-за рассинхронизации цикл удлиняется, и организм постоянно находится в состоянии нездорового бодрствования. Мутация белка — причина специфического режима только у одной из 75 «сов». Всем остальным справиться с настройкой ритмов проще.
Биологические часы синхронизируются с мозгом. Свет, который улавливается органом зрения, помогает поддерживать цикл дня и ночи. Он улавливается фоточувствительными клетками наших глаз — они распознают, светло или темно вокруг, и дают сигналы мозгу для регуляции ритма, чтобы все внутренние и внешние условия совпадали. Известно, что у людей, имеющих проблемы со зрением, биологические часы могут сбиться. Не получая света, внутренние системы начинают отставать, добавляя за каждый день темноты около 30 минут к своему привычному 24-часовому циклу.
В случаях, когда мы оказываемся в другом часовом поясе, внутренние часы перестают согласовываться со световым днем. На адаптацию потребуется около недели. Свет перезапускает биоритмы в соответствии с местным временем, диктуя, когда нам ложиться и вставать.
В XIX столетии люди в основном работали на открытом воздухе и ощущали смену времени суток. Сегодня мы работаем в помещениях с искусственным освещением, часто не получаем естественных сигналов. Люди стали больше нуждаться в дневном свете, это отражается на качестве сна и самочувствии.
В повседневной жизни врагом циркадных ритмов человека является искусственное освещение ночью. Оно дезориентирует системы организма. Даже чтение электронной книги в ночное время может ухудшить самочувствие на следующий день. Еще одним вредным фактором является нехватка солнечного света, вызывающая сезонные аффективные расстройства — осеннюю и зимнюю депрессию. Есть и другие сферы, в которых недостаток естественного освещения и избыток искусственного доставляют немало проблем.
Именно поэтому так важно знать о световой гигиене. В течение дня старайтесь обеспечить глаза достаточным количеством яркого света, работайте при правильном уровне освещенности. С наступлением сумерек важно воздействие света сводить к минимуму. А в позднее вечернее и ночное время, хотя бы за 1−2 часа до сна, важно по возможности от источников света себя оградить. Это способствует крепкому, здоровому сну.
Старайтесь затемнять комнату перед сном так, чтобы ни один источник искусственного света не попал в поле зрения: выключите технику и приборы, зашторьте окно от света фонарей. Кроме того, старайтесь получать как можно больше естественного света после пробуждения — вам будет легче проснуться, сразу встав с кровати и откинув шторы. Эти меры помогут отрегулировать внутренние часы, повысить качество сна и предупредить его нарушения.
Циркадные ритмы у работающих в ночную смену
Работа в ночную смену представляет собой отдельную проблему, поскольку имеет место как недополучение дневного света, так и искусственное освещение ночью. Люди вынуждены работать в то время, когда внутренние часы уже подготовили все органы и системы ко сну. Концентрация внимания, мыслительные способности, производительность невольно снижаются. Такие работники, безусловно, стараются выспаться днем, но качество сна в этом случае будет намного хуже.
Нарушение циркадных ритмов приводит к тому, что люди работают в сонном состоянии, а в сон погружаются тогда, когда организм готов работать. В результате возможны неадекватные эмоциональные реакции, искажение восприятия информации. В долгосрочной перспективе такой режим может вызвать серьезные проблемы со здоровьем, что сократит продолжительность жизни на несколько лет.
Исследования показывают, что подавляющее большинство сотрудников, работающих в ночь, не могут полноценно приспособиться к такому распорядку даже тогда, когда они много лет выполняют свою работу. Это связано с тем, что искусственное освещение более тусклое, чем естественный свет. Человек выходит из помещения после ночной смены и оказывается в условиях солнечного света — поступает сигнал о том, что пора вставать, хотя он еще не ложился.
Что делать в этом случае? Увы, другого варианта, кроме как сменить деятельность или график, нет.
Нарушения циркадного ритма у детей, подростков и пожилых
Нарушение работы биологических часов видится у юношей и девушек особой проблемой, поскольку осложняется гормональными всплесками в пубертатном периоде и ранней юности. Может развиться отставание от биоритмов примерно на 120 минут. Дети находятся в особой группе риска, поскольку при таких нарушениях недостает гормона роста, а он отвечает за развитие органов и систем.
Для пожилых людей подобные нарушения опасны в связи с возрастными изменениями, изнашиванием сосудов и сердца, наличием хронических заболеваний.
Будущее в исследованиях циркадных ритмов
В ближайшем будущем откроются новые факты о циркадных ритмах. Исследования продолжаются, а ученые активно исследуют этот вопрос для того, чтобы разработать эффективные методы гармонизации ритмов сна и бодрствования. Сегодня значительная часть исследований направлена на изучение молекулярных механизмов, регулирующих внутренние часы. Например, генетики анализируют взаимосвязь светочувствительного белка Cry1 с другими белками, чтобы понять, какие именно мутации становятся фатальными и наносят ущерб.
Известно, что мутировавший белок поддерживает связь со своими «партнерами» дольше, чем нужно. Задержка в синхронизации такого дуэта, словно цепная реакция, вызывает нарушения работы и других систем, которые вынуждены подстраиваться под сбитый ритм.
Природа биологических часов сложна и не изучена до конца, но можно с уверенностью утверждать, что на циркадные ритмы влияет гораздо большее количество генов, чем нам известно. И это хорошо, поскольку будет возможность помочь человеку с помощью препаратов, усиливая полезное действие и сводя к минимуму побочные эффекты лекарств.
В обозримой перспективе могут появиться специальные гаджеты, которые будут контролировать и отслеживать состояние ритмов человека, заблаговременно предупреждать о сбитом режиме. Возможно, это слишком оптимистичный прогноз, однако сейчас все предпосылки для создания таких устройств уже есть. Исследователи подбирают удобные биомаркеры, по содержанию которых можно будет судить о состоянии циркадных ритмов.