Ритмичност в биологията. Значението на биологичните ритми. Човешки биоритми

Науката, изучаваща ритъм в биологията, се появява в края на XVIII век. Основател е немският лекар Кристофър Уилям Гуфеленд. С подаването му дълъг период биологични ритми

Ритмичност в биологията: Определение

По този начин разглежданото имущество е едно от основните характеристиките на живата материя. Ритмичността в биологията може да се дефинира като колебания в интензивността на процесите и физиологичните реакции. Той представлява периодични промени в състоянието на околната среда на живата система, които възникват под въздействието на външни и вътрешни фактори. Също така се наричат ​​синхронизатори.

Биотритмите, които не зависят от външни фактори, които въздействат върху външната система, са ендогенни. Екзогенните, съответно, не реагират на ефекта на вътрешните (работещи в системата) синхронизатори.

причини

Както вече беше отбелязано, на първите етапи от формирането на нова наука, ритмичността в биологията се смяташе, че е обусловена само от външни фактори. Тази теория е заменена от хипотезата за вътрешен детерминизъм. В него външните фактори получават незначителна роля. Въпреки това, скоро изследователите стигнаха до разбирането на високата стойност на двата вида синхронизатори. Днес тя се счита за биологична ритми на живота, ендогенни по природа, подлежат на промени под влияние на външната среда. Тази идея стои в центъра на многокомпонентен модел за регулиране на такива процеси.

Същността на теорията

Според тази концепция ендогенните генетично програмирани осцилаторни процеси се влияят от външни синхронизатори. Огромен брой вътрешни ритмични вибрации на многоклетъчен организъм са изградени в определен йерархичен ред. В основата на поддържането му са неврохуморалните механизми. Те координират фазовите връзки на различни ритми: еднопосочните процеси протичат синхронно, а несъвместимите работят в антифаза.

Цялата тази дейност е трудно да се представи без осцилатор (координатор). В тази теория се разграничават три взаимосвързани регулаторни системи: епифиза, хипофизна жлеза и надбъбречни жлези. Епифзата се смята за най-древната.

Вероятно в организми, които стоят на ниски нива на еволюционно развитие, епифизата играе основна роля. Произведеният от него мелатонин се произвежда на тъмно и се разпада в светлината. Всъщност той разказва всички клетки за времето на деня. С усложнение на организацията, епифизата започва да играе втора роля, давайки превъзходство на надхиазматичните ядра на хипоталамуса. Въпросът за корелацията в регулирането на биоритмите на двете структури не е напълно решен. Във всеки случай, според теорията, те имат "асистент" - надбъбречните жлези.

видове

Всички биоритми са разделени на две основни категории:

• Физиологичните представляват колебания в работата на отделните системи на тялото;

• екологични или адаптивни са необходими за адаптиране към постоянно променящите се условия на околната среда.

Също така широко разпространена е класификацията, предложена от хронобиолога Ф. Халберг. Като основа за отделянето на биологичните ритми, той взе техния срок:

• колебания с висока честота - от няколко секунди до половин час;

• колебания в средната честота - от половин час до шест дни;

• колебанията в ниската честота - от шест дни до една година.

Процесите от първи тип са дишане, палпитация, електрическа активност на мозъка и друг подобен ритъм в биологията. Примери за колебания в средната честота са промени през деня на метаболитните процеси, сън и будност. Третият тип трептения включва сезонни, ежегодни и лунни ритми.

Външните синхронни с персоналните синхронизатори са разделени на социални и физически. Първият е ежедневието и различните норми, приети на работното място, в дома или в обществото като цяло. Физическите синхронизатори се представят от промяната на деня и нощта, интензивността на електромагнитните полета, колебанията в температурата, влажността и т.н.

десинхронизация

Идеалното състояние на тялото се получава, когато вътрешните биоритми на човек работят в съответствие с външните условия. За съжаление, това не винаги е така. Състоянието, когато има несъответствие между вътрешните ритми и външните синхронизатори, се нарича десинхроноза. Съществува и в два варианта.

Вътрешна дезинхроноза - несъответствие на процесите директно в тялото. Общ пример е нарушение на ритъма на съня и събуждането. Външната дезинхроноза е несъответствие на вътрешните биологични ритми и условията на околната среда. Подобни нарушения се случват например при полети от една часова зона до друга.

Дезинхронозата се проявява под формата на промени във физиологичните параметри като кръвното налягане. Често се съпътства от повишена раздразнителност, липса на апетит, бърза умора. Според хронобиолозите, както вече бе споменато по-горе, всяка болест е резултат от несъответствие на различни осцилаторни процеси.

Дневни биологични ритми

Разбирането на логиката на колебанията във физиологичните процеси дава възможност за оптимално изграждане на дейността. В този смисъл особено важно е значението на биологичните ритми, които траят около един ден. Те се използват както за определяне на ефективността начин на работа и отдих, и за медицинска диагноза, лечение и дори избор на доза от лекарства.

В човешкото тяло денят е периодът на колебание на огромен брой процеси. Някои от тях се променят значително, други са минимални. Важно е показателите и на двата да не надхвърлят нормата, т.е. да не застрашават здравето.

Температурни колебания

Терморегулацията е гаранция за постоянството на вътрешната среда и следователно за правилното функциониране на организма за всички бозайници, включително за хората. Промяната в температурата настъпва през деня, като диапазонът от колебания е доста малък. Минималните показатели са типични за периода от един час до пет сутринта, а максималният се записва в шест часа вечер. Амплитудата на трептенията е в този случай често по-малка от една степен.

Сърдечно-съдови и ендокринни системи

Работата на главния "двигател" на човешкото тяло също е подложена на колебания. Има два момента, в които активността на сърдечно-съдовата система намалява: час на деня и девет вечерта.

Техните ритми са характерни за всички органи на хематопоезата. Пикът на активността на костния мозък е рано сутринта, а далакът е в осем часа вечерта.

Секрецията на хормоните също е нестабилна през целия ден. Концентрацията на адреналин в кръвта се повишава рано сутринта и достига своя връх в девет часа. Тази функция обяснява жизнеността и активността, които са най-разпространени сред хората сутрин.

Акушерките знаят любопитни статистически данни: трудовата активност в повечето случаи започва около полунощ. Това също е свързано с особеностите на работата ендокринната система. По това време се задейства задната част на хипофизната жлеза, която произвежда съответните хормони.

Сутрин - месо, вечер - мляко

За последователите на правилното хранене, фактите, свързани с храносмилателната система, ще бъдат интересни. Първата половина на деня е времето, когато перисталтиката на стомашно-чревния тракт се влоши, производството на жлъчка се увеличава. Черният дроб активно консумира гликоген сутрин и дава вода. От тези модели хронобиолозите извличат прости правила: тежките и мазни храни са по-добри сутрин, а след вечерята и вечерта млечните продукти и зеленчуците са идеални.

Работен капацитет

Не е тайна, че човешките биоритми влияят върху дейността му през деня. Колебанията варират от човек на човек, но могат да бъдат идентифицирани и общи модели. Може би трите "птичи" хронологии, свързващи биологичните ритми и представянето, са известни на всички. Те са "чучулига", "бухал" и "гълъб". Първите две са екстремни варианти. "Ларкс", изпълнен със сила и енергия сутринта, лесно се изправя и ляга рано.

"Бухалите", като техния прототип, са нощни. Активният период за тях започва около шест вечерта. Ранното покачване е много трудно за тях да издържи. "Гълъби" могат да работят както следобед, така и вечер. В хронобиологията те се наричат ​​аритмични.

Познавайки вида си, човек може по-ефективно да управлява собствените си дейности. Има обаче мнение, че всяка "бухалка" може да се превърне в "чучулига" на желание и постоянство, а разделението на три типа е обусловено по-скоро от навици, отколкото от определени характеристики.

Постоянна промяна

Биоритмите на човека и други организми не са твърди, постоянно фиксирани чрез признаци. В процеса на онтологията и филогенезиса, тоест, индивидуалното развитие и еволюция, те се променят с определени закономерности. Това, което носи отговорност за подобни промени, все още не е ясно. В това отношение има две основни версии. Според един от тях промените, въведени на клетъчно ниво, се управляват от механизма - може да се нарече биологичен часовник.

Друга хипотеза определя главната роля в този процес за геофизичните фактори, които все още не са проучени. Привържениците на тази теория обясняват разликите в отделните биоритми чрез тяхното положение на еволюционната стълба. Колкото по-високо е нивото на организация, толкова по-интензивно е метаболизмът. В този случай характерът на индексите не се променя, но амплитудата на трептенията се увеличава. В същата ритъм в биологията и синхронизацията си с геофизични процеси, те се считат като резултат от естествен подбор, което води до превръщане на външни (например, ден или нощ) във вътрешността (периода на активност и сън) ритъм колебание.

Влиянието на възрастта

Хронобиолозите успяват да установят, че в процеса на онтогени, в зависимост от сцената, премине от организма, циркадните ритми се променят. На всеки постнатална период развитието им съответства на техните колебания във вътрешните системи. А промяната в биологичните ритми е подчинена на определен модел, описан от руския специалист Г.Д. Gubin. Уместно е да го разгледаме на примера на бозайниците. При тях подобни промени са свързани преди всичко с амплитудите на циркадните ритми. От първите етапи на индивидуалното развитие, те растат и достигат максимум в младите и зряла възраст. Тогава амплитудите започват да намаляват.

Това не са единствените промени в ритъмите, свързани с възрастта. Проследяват се последователностите от акрофази (акрофаза - моментът, в който се наблюдава максималната стойност на параметъра) и обхватът на възрастовата норма (хронодес). Ако разгледаме всички тези промени, стана очевидно, че биологичните заболявания са напълно координирани в зряла възраст и човешкото тяло може да издържи на различни външни влияния, като същевременно запази здравето си. С течение на времето ситуацията се променя. В резултат на несъответствие между различните ритми, здравният резерв постепенно приключва.

Хронобиолозите предполагат използването на подобни модели за прогнозиране на заболяванията. Въз основа на познаването на особеностите на колебанията в циркадианните ритми на човек през целия му живот, теоретично е възможно да се създаде графика, отразяваща здравния резерв, неговите максимуми и минимални стойности във времето. Такива тестове са въпрос на бъдещето, според повечето учени. Има обаче теории, които ви позволяват да създадете нещо като този график сега.

Три ритми

Нека да отворим малко завесата на тайната и да ви кажем как да определите биоритмите си. Изчислението в тях се основава на теорията на психолога Херман Свобода, лекаря Вилхелм Фис и инженера Алфред Телчер, създаден от тях в началото на XIX и XX век. Същността на понятието е, че има три ритъма: физически, емоционален и интелектуален. Те се появяват по време на раждането и през целия си живот не променят честотата им:

• физически - 23 дни;

• емоционално - 28 дни;

• интелектуалец - 33 дни.

Ако промените промените с течение на времето, това ще бъде под формата на синусова крива. За всичките три параметъра част от вълната над осите на осите съответства на нарастване на индексите, под които има зона на разпадане на физически, емоционални и умствени способности. Биотритмите, чието изчисление може да се направи по подобен график, в точката на пресичане с оста сигнализира началото на период на несигурност, когато устойчивостта на организма към влиянието на външната среда е значително намалена.

Определение на показателите

Изчисляването на биологичните ритми въз основа на тази теория може да се направи самостоятелно. За да направите това, трябва да изчислите колко вече сте живели: умножете възрастта с броя на дните в една година (не забравяйте, че има 366 от тях в една високосна година). Получената цифра трябва да бъде разделена на честотата на биоритъма, чийто участък строите (23, 28 или 33). Получаваме число и остатък. Цялата част отново се умножава по продължителността на определен биоритм? f се изважда от броя на преживените дни. Остатъкът е броят на дните от периода в момента.

Ако получената стойност не надвишава една четвърт от времето на цикъла, това е времето за нарастване. В зависимост от биоритъма той включва веселие и физическа активност, добро настроение и емоционална стабилност, творческо вдъхновение и интелектуално изкачване. Стойност, равна на половината от дължината на периода, символизира времето на несигурност. Натискането в последната трета от продължителността на всяка биоритма означава да сте в зоната на рецесионна активност. По това време хората са склонни да се уморяват по-бързо, опасността от заболяване се увеличава, ако става въпрос за физическия цикъл. В емоционално отношение се наблюдава намаляване на настроението до депресия, влошаване на способността за ограничаване на силните вътрешни импулси. На равнището на интелекта периодът на упадък се характеризира с трудности при взимането на решения, с известно възпиране на мисълта.

Връзка с теорията

В научния свят концепцията за три биоритъма в този формат като правило е критикувана. Няма достатъчно доказателства, които да предполагат, че в човешкото тяло нещо може да бъде толкова непроменено. Това се доказва от всички наблюдавани закономерности, които са предмет на ритъм в биологията, характеристиките на вътрешните процеси, присъщи на различните нива на живите системи. Следователно описаната методология за изчисляване и цялата теория най-често се считат за интересен вариант на игра, но не и за сериозна концепция, въз основа на която човек трябва да планира своите дейности.

Следователно, биологичният ритъм на съня и събуждането не е единственият, който съществува в тялото. Всички системи, които съставляват нашето тяло, са обект на колебания, не само на нивото на такива големи образувания като сърцето или белите дробове. Ритмичните процеси са вградени в клетките и следователно са характерни за живата материя като цяло. Науката, която проучва такива трептения, все още е достатъчно млада, но вече се опитва да обясни много от моделите, които съществуват в човешкия живот и във всички природа. Вече натрупаните данни показват, че хронобиологичният потенциал всъщност е много висок. Може би в близко бъдеще неговите принципи ще бъдат ръководени от лекари, определящи дози на наркотици в съответствие с особеностите на фазата на определен биологичен ритъм.