Биологические ритмы

Биологические ритмы

Биоритмологический подход к феномену времени. основные проблемы современной биоритмологии

    Биоритмологический подход к феномену времени как к биологическому параметру и изучение закономерностей временной организации живых систем открывают новые возможности для регуляции и управления процессами, протекающими в организме.

    Одна  из центральных проблем современной  биоритмологии — проблема синхронизации и десинхронизации биоритмов. Десинхронизация биологических ритмов, наблюдаемая при адаптивных и патологических процессах, позволила установить, что исследование биоритмов является важным методическим приемом в решении вопросов физиологии труда, выявлении патологического процесса, адаптации человека к измененным геофизическим и социальным синхронизаторам, подбора космонавтов.

    Биологические ритмы — колебания смены и  интенсивности процессов и физиологических  реакций. В их основе лежат изменения  метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних  и внутренних факторов. Факторы, которые  влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение  «синхронизаторы», или «датчики времени».

    К внешним факторам относятся:

    - изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм);

    - магнитного поля;

    - интенсивности космических излучений;

    - приливы и отливы;

    - сезонные и солнечно-лунные влияния;

    - социальные влияния, характерные  для человека.

    К внутренним факторам относятся нейрогуморальные процессы, протекающие в определенном, наследственно закрепленном темпе  и ритме.

    Ритмы, независимые от внешних синхронизаторов, называются эндогенными. Ритмы, формирующиеся  под влиянием внешних синхронизаторов, т. е. факторов внешней среды, идентифицированы как экзогенные. Для большинства  биоритмов характерна эндогенность генерирования, малая изменчивость установившейся длительности циклов на протяжении онтогенеза.

    Ритмы формируют внешние синхронизаторы. Ярким примером формирования эндогенных ритмов под влиянием синхронизаторов  внешней среды является влияние  на новорожденного ребенка с его  эндогенными ритмами таких синхронизаторов  как свет, звук, пища и др., а по мере развития ребенка усиливается  роль социальных факторов. Сравнительно быстро у ребенка формируется суточный, 24-часовой ритм физиологических процессов.

    Известный хронопедиатр Т. Хельбрюгге установил, что первые признаки суточной периодики выделения с мочой натрия и калия отмечается на 4 – 20 неделе, а креатинина и хлоридов на 16 – 22 месяце после рождения. На 2 – 3 неделе происходит начало синхронизации с ритмом дня и ночи на протяжении суток таких показателей как температура тела, а на 4 – 20 неделе — частоты пульса. В первые 2 недели жизни экскреция с мочой котизола и кортикостерона имеет незначительные суточные колебания (максимальная экскреция в 16 – 20 часов, минимальная — поздним вечером и ночью), что характерно для детей старшего возраста и взрослых. Таким образом, становление суточного ритма экскреции кортикостероидов происходит уже на 2 – 3 неделе жизни ребенка.

Определение понятия биологический  ритм. основные параметры. классификация и эволюционные аспекты формирования современных биоритмов

    Биологические ритмы — изменения, периодичность  которых сохраняется при изоляции от внешних источников отсчета времени  в течение двух циклов (периодов) или более. При такой изоляции биоритмы могут переходить на собственную  частоту, ранее индуцированную извне, могут изменять фазу собственного ритма  по фазе при навязывании внешнего ритма.

    Биоритмы  являются особенностью биологической  временной структуры, частным случаем  более широкой зависимости жизненных  процессов от времени. Биоритмы можно  определить как статистически достоверные  изменения различных показателей  физиологических процессов волнообразной  формы. Периодическим колебаниям в  организме человека подвергается большинство  физиологических процессов. В регуляции  суточной периодики функций принимает  участие гипоталамус. Влияние фотопериодизма на ритмичность в работе эндокринной  системы в целом и каждой железы в отдельности опосредуется не только через гипоталамус, в частности  через СХЯ, но и через эпифиз. Гипоталамус  посредством рилизинг-гормонов регулирует тропные функции аденогипофиза, продукция которых подвержена суточным ритмам.

    В соответствии с циркадными ритмами  центрального гипоталамо- гипофизарного звена изменяется и секреторная активность периферических эндокринных желез.

    Основными параметрами биоритмов являются такие показатели: Период — время  между двумя одноименными точками  в волнообразно изменяющемся процессе. Акрофаза — точка времени в периоде, когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра. Мезор — уровень среднего значения показателей изучаемого процесса. Амплитуда — величина отклонения исследуемого показателя в обе стороны от средней.

    Фаза  колебания характеризует состояние  колебательного процесса в момент времени; измеряется в долях периода, а  в случае синусоидальных колебаний  — в угловых и дуговых единицах.

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

    Ю. Ашофф (1984 г.) подразделяет ритмы:

    - по их собственным характеристикам,  таким как период;

    - по их биологической системе,  например популяция;

    - по роду процесса, порождающего  ритм;

    - по функции, которую выполняет  ритм.

    Диапазон  периодов биоритмов широкий: от миллисекунд  до нескольких лет. Их можно наблюдать  в отдельных клетках, в целых  организмах или популяциях. Для большинства  ритмов, которые можно наблюдать  в ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость. Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют  малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость.

    Существуют  также четыре циркаритма, периоды которых в естественных условиях не меняются, т. е. они синхронизированы с такими циклами внешней среды как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает «свободно», со своим собственным, естественным периодом.

    Классификация биологических ритмов по Халбергу наиболее распространена — классификация по частотам колебаний, т. е. по величине, обратной длине периодов ритмов (см. таблица 1).

    Классификация биоритмов Н. И. Моисеевой и В. Н. Сысуева (1961) выделяет пять основных классов:

    Ритмы высокой частоты: от доли секунды  до 30 мин. Ритмы протекают на молекулярном уровне, проявляются на ЭЭГ, ЭКГ, регистрируются при дыхании, перистальтике кишечника  и др.

    Ритмы средней частоты: от 30 мин до 28 ч, включая ультрадианные и циркадные, продолжительностью до 20 ч и 20 – 23 ч, соответственно.

    Мезоритмы: инфрадианные и циркасептанные — около 7 суток, продолжительностью 28 ч и 6 дней, соответственно.

    Макроритмы с периодом от 20 дней до 1 года.

    Метаритмы с периодом 10 лет и более.

    Многие  авторы выделяют также ритмы по уровню организации биосистем: клеточные, органные, организменные, популяционные. По форме условно выделяют следующие  виды физиологических колебаний: импульсные, синусоидальные, релаксационные, смешанные.

    Ритмы с периодом в несколько лет  и десятилетий связывают с  изменениями на Луне, Солнце, в Галактике  и др. Известно более 100 биоритмов  с периодом от долей секунд до сотен  лет.

    Биологические ритмы, совпадающие по кратности  с геофизические ритмами, называются адаптивными (экологическими). К ним  относят суточные, приливные, лунные и сезонные ритмы. В биологии адаптивные ритмы рассматриваются с позиций  общей адаптации организмов к  среде обитания, а в физиологии — с точки зрения выявления  внутренних механизмов такой адаптации  и изучения динамики функционального  состояния организмов на протяжении длительного периода времени.

    В течение многих миллионов лет  эволюции «шлифовалась» временная  организация биосистем. Постоянно  адаптируясь к меняющимся условиям и воздействиям факторов окружающей среды, вместе с живой материей, синхронно  с её усложняющимся развитием, совершеннее  и разнообразнее становились  биоритмы. Уместно предположить, что  эволюция животного мира «шла» через  совершенствование биоритмов, выполнявших  ведущую роль факторов адаптации  к изменяющимся условиям внешней  среды. Суточная периодичность времени, смена дня и ночи, индуцировали и закрепили суточные ритмы многочисленных процессов в организме, а смена  времени года сформировала сезонные ритмы.

    Основное  диалектическое противоречие биоритмов  состоит в том, что, будучи универсальной  формой адаптации, через непрерывные  колебательные процессы они обеспечивают развитие защитно-адаптационных реакций  организма, символизируя саму жизнь.

    Ритм  — яркая иллюстрация диалектического  характера движения. Н. Я. Пери (1925) отмечал, что «всякий периодический или  волнообразный процесс есть, в  сущности, прогрессивный процесс, в  каждом периодическом процессе нечто  достигается... Каждый последующий период или следующая волна не есть полное повторение предыдущих, а наслаиваются на эти предыдущие как их следующая  и новая ступени».

    В сфере живой материи реальные ритмы никогда не имеют строгого однообразия. Периоды между аналогичными состояниями равны лишь приблизительно, они колеблются около величины, в  среднем довольно постоянной. Эта  величина — длительность периода  — важнейшая характеристика ритма. Кривая ритма любой живой системы  представляет собой условное изображение  непрерывного движения, и каждая точка  на этой кривой есть условное изображение  тех состояний, через которые  она проходит, никогда не задерживаясь. Каждая точка на кривой ритма, т. е. фактически мгновенное состояние, через которое  проходит некоторая функция, называется «фазой». В биоритмологии особое значение придается так называемым акрофазам, т. е. тем моментам, когда регистрируемый процесс достигает крайних значений: максимума и минимума.

    Понятие «фаза» часто используется как обозначение  точки отсчета при анализе  временной последовательности событий. В качестве таких точек отсчета  принимают начало сна или момент пробуждения, начало работы и др. При  смещении этих точек во времени говорят  о сдвиге фазы. Так, сдвиги фазы характерны при переходе в другой временной (новый часовой) пояс или для сменного режима работы.

    Очень важной характеристикой является амплитуда  ритмического процесса. К числу категорий  биоритмов относят и зону «блуждания»  фазы, точнее акрофазы. Если в течение, например, ряда суточных циклов отмечать на шкале времени положение акрофазы (максимума или минимума) ритма какой-либо функции, то можно заметить, что это положение варьируется в некотором диапазоне, который и называется зоной блуждания фазы (акрофазы).

    Ритм  — это универсальная особенность  самодвижения материи, результат борьбы противоположностей, которые являются источником самодвижения, характеризующегося непрерывной сменой доминирования  каждой из двух противоборствующих сторон. Так достигается качественная устойчивость материальных объектов. Таким образом, ритм внутренне присущ движению. Физиологические  ритмы как основной параметр существования  живых организмов

    Физиологические ритмы — циклические колебания  в различных системах организма. Они составляют основу жизни. Одни ритмы  поддерживаются в течение всей жизни, и даже кратковременное их прерывание приводит к смерти; другие появляются в определенные периоды жизни  индивидуума, причем часть из них  находится под контролем сознания, а часть протекает независимо от него. Ритмические процессы взаимодействуют  друг с другом и с внешней средой.