«Биологические часы»

date31.07.2014 "Природа и наше здоровье" authorАвтор: Н. А. Данилова

Где же помещается в организме «пульт управления» циркадными и многочисленными другими ритмами и как в нем происходит таинственный отсчет времени?

Научное обоснование этого процесса было заложено еще в трудах родоначальника русской физиологии И. М. Сеченова, создавшего учение об органах чувств и взаимодействии ощущений и движений. Позже академик И. П. Павлов и его ученики доказали, что время, так же как зрительные, слуховые и осязательные ощущения, является раздражителем центральной нервной системы.

Итак, мерой времени является ритмическая, волнообразная работа нервных клеток — нейронов, продолжительность цикла деятельности которых равна одной тысячной доле секунды. Издавна ученые считали, что фаза ночного сна является временем отдыха для них, когда нервные клетки заторможены и восстанавливают свою трудоспособность, чтобы в следующую фазу суточного ритма — дневное время вновь прийти в состояние возбуждения и быть деятельными, активными.

Но известно, что наше сердце, совершая на протяжении жизни титаническую работу по перекачиванию крови, может обходиться без перерывов. Может быть, и нервные клетки не нуждаются в прекращении своей деятельности для отдыха? Ведь при утомлении от сидячей умственной работы за столом в помещении лучше всего действует на организм не пассивный отдых и непо­движность, а смена вида работы. Надо, если есть возможность, пойти в сад и поработать лопатой, граблями, подмести дорожки, а если нет — пойти прогуляться или сделать зарядку на открытом воздухе.

Может быть, и для мозговых клеток во время сна требуются не расслабление и торможение, а переключение на другой вид деятельности, перемена характера работы?

Научные данные последних лет вносят много нового в представления о том, что происходит в центральной нервной Системе во время ночного сна.

В лаборатории по изучению нервных и гумаральных регуляций Академии медицинских наук СССР профессор А. М. Вейн и доктор медицинских наук Л. П. Латаш после многолетних исследований пришли к выводу, что сон — это особым образом организованная деятельность мозга, которая тоже является работой, но при ней нервные клетки мозга отключены от сигналов из внешнего мира.

По мнению этих ученых, человеческий мозг является своеобразной и сложной аналитической машиной, перерабатывающей огромную по объему поступившую за день информацию. В тишине ночного сна, отключенная от сигналов извне, она рассортировывает ее, часть — в долговременную память, часть — в завтрашнюю программу действий, а ненужное — «на выброс».

Всем известна благотворная роль сна, снижающая утомление, эмоциональное возбуждение, чувство горя и раздражения. Недаром говорится: «утро вечера мудренее», «с горем переспать — горя не видать». Нередко то, что вечером казалось безвыходным и неразрешимым, после успокаивающего и проясняющего мысли сна оказывается уже не таким подавляющим и трудным: силы и ду­шевное равновесие восстановились за ночь.

Тем, у кого расстроено здоровье и кто вследствие этого страдает различными нарушениями суточных ритмов сна и бодрствования, весьма знакомы утомление, раздражительность, головная боль, сильное снижение памяти и работоспособности, которые являются верными спутниками бессонницы.

Теперь известно, что сон, в котором человек проводит 1 ⁄ 3 своей жизни, делится на два неодинаковых состояния: 1) медленный, без сновидений с медленными же волнами на электроэнцефалограмме и 2) быстрый, со сновидениями и их переживаниями, при которых наблюдается быстрое движение глазных яблок, резко угнетен мышечный тонус, активизирована деятельность внутренних органов. Электроэнцефалограмма быстрого сна сходна с получаемой в дневное время.

Сон медленный и быстрый сменяют друг друга через каждые 90—100 минут (т. е. приблизительно через полтора часа).

При быстром сне у больных бывают особенно часты приступы стенокардии, инфаркты и инсульты. А бронхиальная астма обостряется при медленном сне.

Обе фазы сна являются жизненно необходимыми, и в них участвует другая, отличная от дневной деятельность разных отделов мозга.

Полное раскрытие сущности сна даст в руки врачей, в частности курортологов, значительно большие возможности лечения ряда заболеваний. Уже сейчас искусственно вызываемым сном лечат некоторые психические и нервные болезни. А на курортах расстройства сна врачуют вдыханием кислорода, ионизированного воздуха, сном у моря в особых павильонах и даже вдыханием аромата и фитонцидов различных растений, как, например, в знаменитой зоне отдыха в Баку и на курорте Геленджик.

Следует отметить, что у разных людей наблюдаются существенные отклонения в количестве часов сна, которое необходимо для нормальной дневной деятельности. Например, наш великий биолог и генетик Николай Иванович Вавилов, известный своей особой интенсивностью и увлеченностью работой, довольствовался трех-четырехчасовым ночным сном и вставал после столь короткого отдыха полный сил, бодрый и веселый. Известно, что это свойство организма он унаследовал от своей матери. Писатель Марк Поповский в книге «Надо спешить», посвященной путешествиям Н. И. Вавилова (М., 1968 г.), рассказывает, что такая сравнительно редко встречающаяся активность ученого вызывала всеобщее удивление и была не под силу некоторым из его коллег в экспедициях, приводя иногда к комическим, а иногда — и к не очень веселым приключениям. «Нелегко бывало идти с ним в одной упряжке»,— вспоминают о нем друзья.

Укоренилось деление людей на «жаворонков» и «сов». Первые — это те, кто встает рано и особенно плодотворно деятельны утром и днем. Вторые поднимаются поздно, но зато трудоспособны до глубокой ночи и поздно ложатся спать. Исследования показывают, что 1 ⁄ 6 людей — «жаворонки», 1/3 — «совы». Половине же населения планеты физиология позволяет успешно работать и утром, и в вечернее время. Такие особенности связаны с врожденным характером вегетативных и температурных ритмов каждого индивидуума. И если бы эти свойства удалось учесть в организации труда, отдыха, туризма и курортного лечения, а также спорта, то это дало бы изумляющее повышение творческих возможностей человека во всех областях его жизни.

По мнению профессора А. М. Вейна, дневное бодрствование, так же как и сон, имеет цикличность порядка 1,5 часа. В таком ритме повторяются периоды творческого вдохновения и ослабления интенсивности трудоспособности, когда требуется передышка и переключение внимания. Учитывая это, в Московском университете провели такой эксперимент: в нескольких группах для студентов ввели вместо 45-минутных 75-минутные занятия, чтобы не прерывать их на «пике» творческого вдохновения. Опыт показал, что такой ритм работы благотворно сказался на успевае­мости.

Особый характер деятельности центральной нервной системы в ночное время вызывает разлад в работе организма при изменении графика труда на несколько часов или при переездах с запада страны в Сибирь и на Дальний Восток и обратно, из одного часового пояса в другой. Когда отдыхающий прилетает в Ялту из Петропавловска-Камчатского, ему приходится ощущать разницу во времени в 8 часов. Значит, в 16 часов по крымскому времени у восточных границ нашей страны — царство полуночного сна. В результате такого путешествия нарушается циркадный ритм, который приводит к тому, что у непривычного к новым условиям человека в организме происходит разлад в ритмах: температурном, обменном, дыхательном и других, протекающих во внутренних и внешних органах и тканях тела, с ритмом работы центральной нервной системы. Это приводит к чувству разбитости, утомления, недомогания, желанию есть и двигаться ночью, а спать днем.

На перестройку физиологических функций и приведение к синхронной работе мозга и тела в новой обстановке требуется около 12—15 дней. Это следует учитывать при не очень длительных поездках на отдых, особенно на большие расстояния.

Однако не все люди являются ритмиками, т. е. теми людьми, чье физиологическое и психическое состояние в каждый момент времени тесно связано с биологическими ритмами. Статистика говорит, что ритмики составляют 46% населения. Остальные 54% сравнительно безболезненно перестраиваются и адаптируются к новым условиям природной среды. Люди с повышенной эмоцио­нальной ранимостью формируют контингент ритмиков.

В настоящее время предполагается, что циркадные ритмы связаны с биоэлектрическими токами, от которых зависит торможение и возбуждение нервных клеток. Установлено, что основной, так называемый альфа-ритм биотоков мозга имеет такую же частоту, как и пульсации магнитного поля Земли: от 8 до 16 колебаний в секунду. На основании этого строится предположение о связи «биологических часов» с магнитным полем нашей планеты.

Кроме циркадных околосуточных и других ритмов существуют биологические циклы, связанные, как приливы и отливы на берегах морей и океанов, с притяжением к Луне и Солнцу, а также зависящие от фаз Луны,

Считается, что человек находится под влиянием физического ритма, продолжающегося 23 дня, и эмоционального 28-дневного ритма. В этих циклах есть свои положительные и отрицательные фазы. По мнению американских ученых, в 28-дневном ритме колеблется настроение больных и здоровых людей.

Изучение медиками и психологами несчастных случаев на производстве и транспорте в СССР, Японии, Швейцарии, США показывает, что более часто они случаются с людьми, находящимися в неблагоприятной нулевой фазе эмоционального цикла. У нас в Грузии среди таких специальностей, как шоферы, летчики, машинисты паровозов и электропоездов, при составлении графиков работы это обстоятельство уже начинают учитывать, что дает положительный эффект.

В. И. Шапошникова — руководитель группы, занимающейся изучением динамики высших достижений сильнейших спортсменов мира в Ленинградском научно-исследовательском институте физической культуры,— пришла к выводу о наличии ритмов продолжительностью в 2 и 3 года. Оказалось, что у женщин-спортсменок наибольшие рекорды достигаются чаще всего через один год, а не каждый год, а у мужчин — через два года на третий.

В этом же институте изучались истории болезни 800 людей, пораженных инфарктом миокарда, и анализировалось 1400 случаев серьезных заболеваний сердца. Была выявлена такая зако­номерность: наиболее опасными для больных были 12-й месяц накануне даты рождения и 2-й после даты рождения. А между ними — период, наиболее безопасный для здоровья с максимумом безопасности в 1-й месяц от даты рождения. В. И. Шапошникова выдвинула гипотезу, что та генетическая программа, которая, как известно, включается с момента зачатия организма, продолжает действовать и после рождения человека, управляя циклами активизации и снижения психических и физических возможностей человека. Под воздействием различных биологических и социальных факторов эта программа может корректироваться. Но при этом изменяется только точка отсчета, а сам факт ритмичности остается. С точки зрения биоритмологии «совы» и «жаворонки» — это люди, цикличность организма которых противоположна по фазе.

Многие трудные вопросы, относящиеся к этой сложной науке, находятся в стадии гипотез и до конца еще не выяснены. Профессор А. М. Вейн считает, что данные биоритмологии необходимо учитывать, но не переоценивать их влияние. Следует помнить, что в каждый момент человек находится под влиянием целой гаммы ритмов (часовых, циркадных, сезонных, годовых и т. д.), повидимому сдвинутых по фазе друг относительно друга. Такое «наложение» циклов приводит к некоторой компенсации отрицательного действия каждого из ритмов, поскольку в одно и то же время часть ритмов может находиться в положительной фазе. Но не исключается и такой случай, когда отрицательные фазы могут совпадать у нескольких ритмов. Но и тогда степень опасности для здоровья такого совпадения для людей- «ритмиков» различна. При этом имеют значение состояние здоровья, возраст,  особенности характера, темперамента, эмоциональной сферы, реактивности нервной системы, социальная обстановка и пр.

В тех случаях, когда эти многочисленные факторы складываются неудачно, налицо опасность возникновения заболевания. Активный отдых как раз и призван ликвидировать эту опасность.

Где же помещается «пульт управления» многочисленными ритмами нашего организма? В настоящее время опытным путем уже установлено, что у животных с удаленными большими полуша­риями головного мозга суточная периодичность бодрствования и сна, а также другие циклические процессы сохраняются. Значит, «главный метроном», отсчитывающий равные промежутки време­ни, находится в других частях мозга, которые расположены под полушариями. Это отвечает принципу целесообразности, так как при этом кора больших полушарий не перегружается заботой о множестве внутренних процессов и может более глубоко приспосабливаться к изменчивым внешним условиям. Это выражается, в частности, в отсутствии строгого постоянства в длительности фаз и амплитуде ритмов.

Экспериментальные работы и наблюдения над людьми подтверждают, что основной «пульт управления» ритмами — гипоталамус и гипофиз. В этих же глубинных отделах мозга помещается и центр, управляющий эмоциями, работой желез внутренней секреции, ритмической деятельностью внутренних органов, а также химическим и клеточным составом крови. Между указанными частями мозга и физиологическими процессами систем организма существуют прямые и обратные связи. Они обеспечивают подвижное равновесие между процессами образования и распада ферментов — этой «закваски», воздействующей на все, что происходит в человеческом теле.

Новая заманчивая и многообещающая отрасль знания — кибернетика изучает процессы управления и передачи сигналов не только в машинах, но и в организмах. Достижения в ее развитии помогут ответить на многие сложные и еще не до конца выясненные вопросы о связи процессов, протекающих в живых организмах и циклическом развитии и движении неживой природы, в частности, и на то, как влияют изменения магнитного поля Земли, ионизации атмосферы, солнечной радиации на здоровье и жизнь людей.

Современный, особенно городской, человек имеет огромную эмоциональную нагрузку. Ведь на протяжении дня ему приходится реагировать на сотни и сотни ситуаций на работе, в переполненном транспорте и многолюдье улиц и магазинов, а также дома, где он смотрит телевизор, слушает радио, ведет телефонные разговоры. В связи с этим в наш век значительно участились случаи расстройства эмоциональной сферы. Изучение вегетативно-сосудистых заболеваний, как и стенокардии, инфарктов, инсультов, язвенной болезни, показало, что развиваются они как вторичные явления на фоне хронического эмоционального перенапряжения. Они особенно часто возникают у людей с генетическими аномалиями при нарушении биологических ритмов. Такие нарушения — характерная черта нашего времени.

Масса людей еще со школьной скамьи привыкает прихватывать для деятельной жизни кроме светлой и темную часть суток, благо возможности искусственного освещения позволяют это делать. При чрезмерно затянувшемся бодрствовании принято отгонять естественную сонливость (сигнал организма о необходимом отдыхе) крепким чаем, кофе, сигаретой и различными тонизирующими средствами. Подобные систематические нарушения суточного ритма рано или поздно сказываются неблагоприятно на здоровье тех, чей организм требует достаточно длительного ноч­ного отдыха.

Рекреация, т. е. еженедельный и отпускной отдых, ликвидирует столь вредное эмоциональное перенапряжение. Ведь в туристском походе, отпускной поездке человек сменяет привычную работу на деятельность совсем другого порядка, дающую большой оздоравливающий эффект. Смена впечатлений от изменяющегося разнообразного ландшафта, здоровая физическая усталость от пешего похода или от спортивных игр на открытом воздухе, более продолжительный, чем в домашней обстановке, сон — все это восстанавливает ритмичную, слаженную работу всех систем организма.