Сайт ГДЗ онлайн
Авторизация

Биологические ритмы

Рейтинг:
(голосов: 205)
ГДЗ сайт 19-09-2017, 04:03 Рефераты 0 комментариев
бы  в организме не существовал сложный механизм регуляции. Особую роль в регуляции играет нервная система и система эндокринных желез. Но в сложном механизме регуляции есть несколько уровней, первым из которых является клеточный.
  В каждой клетке тела заключена генетическая информация, достаточная для того, чтобы был воспроизведен весь организм. Эта информация записана в структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и заключена в генах, расположенных в ядре.
   Клетка имеет свои внитереклеточные регуляторы, причем их структура одинакова и у микробов, и в клетках высших организмов. Одна группа этих регуляторов построена из продуктов обмена глюкозы  (циклически  нуклеотиды),  главным образом представителем которых  является циклический  аденозимонофосфат (или цАМФ); вторая – из продуктов обмена  жирных  кислот  (простагландины). Так, из  энергетических  субстратов создается система регуляции для использование этих субстратов.
   Оболочка клетки мембрана  играет большую роль она является своего рода антенной или рецептаром, настроенным на восприятие одних сигналов и нечувствительных к другим. В соответствие с сигналами, поступающими с рецептаров мембраны,  клетка меняет  свою активность, скорость процесса деления  и т.д. Так благодаря  мембране  клетка отвечает только  на нужный ей сигнал или согласовывает  первый уровень регуляции  внутриклеточный – с требованиями, предъявляемыми клетке организмом.
   Второй уровень регуляции – надклеточный – создается гормонами. Гормоны – специальные вещества, вырабатывающиеся главным образом  в эндокринных железах; поступают через кровь, они оказывают влияние на деятельность  чувствительных к ним клеток.
   Если вспомнить, что первичная жизнь зародилась в водной среде, то не может не восхитить, что состав и концентрация солей (ионов), омывающих клетку, практически точно соответствует  солевой воде мирового океана  в докембрийскрой периоде, когда в процессе эволюции создавалась структура  современной клетки. В течение  миллионов   лет состав клетки  остается постоянным, несмотря  на столь сложные их преобразования  в  специализированные ткани и органы  входе дальнейшей эволюции живой природы. Даже механизм смерти как бы обходит стороной определенные показатели внутренней среды (например, концентрацию кальция и фосфора в крови), одинаков важные  и для  одиночной клетки и Мирового океана, и для нервной клетки головного мозга человека. Эти свойства охраняются  вероятно, столь стойко ради сохранения самой жизни.
  Неслучайно высокоспециализированных живых системах, включая человека, функционирует особая эндокринная железа обедняющая деятельность ряда эндокринных желез – пульт управления и координации. У человека – гипофиз расположенный, в хорошо защищенной косными образованьями «турецком седле».    Каждой периферической эндокринной железе соответствует в гипофизе специальный гормон – регулятор. Это создает ряд  отдельных  систем, между которыми осуществляется взаимодействие.
  Гипофиз  представляет, таким образом, третий уровень регуляции у высших организмов. Но гипофиз может получать  сигналы, оповещающие о том, что происходит  в теле, но он не имеет прямой связи с внешней средой. Между тем для того, чтобы факторы внешней среды постоянно не нарушали  жизнедеятельность организма, должно осуществляется  приспособление тела к меняющимся  внешним условиям.
  О внешних воздействиях организм узнает через органы чувств, которые передают полученную информацию в центральную нервную систему. В организме существуют устройство – регуляторю, передающую данную информацию непосредственно в рабочие органы  и соответствующие клетки разных тканей – гипоталамус.
   Гипоталамус  выполняет множество функций.  Вопервых, связь нервной системой, так как  гипоталамус  это типичная нервная ткань состоящая из нейронов, связанная со всеми отделами нервной системы. Вовторых, гипоталамус регулирует гипофиз, так как является однокринной железой.
  Таким образом, с помощью гипоталамуса осуществляется взаимосвязь между внешним миром и внутренней средой. Благодаря своему необычному устройству гипоталамус преобразовывает быстродействующие сигналы из нервной системы, в медленнотекущие, специализированные реакции эндокринной системы. Гипоталамус – четвертый уровень регуляции в организме.
   Пятый уровень регуляции – центральная нервная система, включающая и кору головного мозга.
   Наконец, особая эндокринная железа, также находящаяся  в мозге, эпофиз – оказывает регулирующие влияние на гипоталамус, в  частности изменяет его чувствительность к действию гормонов.
  И все же  именно гипоталамус, а не другие отделы  нервной системы является  центральным  регулятором  внутренней среды  организма. Чем обусловлено такое значение гипоталамуса? В первую очередь тем, что гипоталамус – главный  регулятор вегетативных (протекающих подсознательно) функций.
   Нервная систем  может вмешаться в течение автоматического осуществления некоторых функций, если возникнет необходимость приспособить деятельность организма к требованиям, предъявляемым внешней средой, но не контролирует  эту  деятельность без необходимости. Поэтому гипоталамус  во  многом функционирует автоматически, без надзора со стороны центральной нервной системы, повинуясь собственному ритму и сигналам, поступающим из тела.
  Гипоталамус регулирует также функции, как репродукция, рост тела (гормон роста), деятельность щитовидной железы (тиреотропный гормон), коры надпочечников  (кортикотроин), функцию молочной железы (лактогенный гормон, или гормон, стимулирующий секцию молока). В гипоталамусе и прилегающих к нему отделах мозга – находится центр сна, а также  центр, контролирующий эмоции. В  гипоталамусе находятся центры  аппетита, и центр теплопродукции и теплорегуляции.
   В гипоталамусе имеются структуры, связанные с регуляцией  удовольствия или наслаждения. Многие из этих центров функционируют взаимосвязано, например, отделы  гипоталамуса, контролирующие  аппетит, эмоции и энергетический обмен. В гипоталамусе имеются специальные  структуры, или центры, с которыми  связанна  регуляция сердечной деятельности , тонуса сосудов , иммунитета , водного и  солевого балансов, функции желудочнокишечного тракта, мочеотделения и т.д. Более того, в гипоталамусе есть отделы, имеющие  прямое отношение к вегетативной нервной системе в целом. Вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов, а именно, контролирует повторяющиеся, автоматические процессы в теле. Сама вегетативная система состоит из 2 частей – симпатической и парасимпатической, которые оказывают на ткани и органы противоположные влияния. По существу, нет ни одной функции в сложной интеграции организма, которая не требовала бы участия гипоталамуса. Но в целом все его функции можно разделить на 2 группы.
  Вопервых, гипоталамус приспосабливает деятельность организмов к условиям среды, защищает организм от повреждающих влияний внешней среды, т. е. Противодействует факторам, могущим привести к смерти организма. Вовторых, гипоталамус – это высший орган постоянства внутренней среды. Вместе с регулируемыми органами гипоталамус работает как своеобразная замкнутая система, обеспечивая постоянство внутренней среды в соответствии с информацией, получаемой из внутреннего мира организма. Гипоталамус тщательно контролирует постоянные, регулярные процессы, которые должны протекать циклически, независимо от внешнего мира. Но он также приспосабливает организм к давлению окружающей среды.
   Более того, гипоталамические и гипофизарные процессы влияют на состояние не только тела, но и  мозга и, можно сказать, на состояние духа. Те же самые гормоны, которые контролируют секрецию молока (лактогенный гормон), коры надпочечников (кортикотропин) и мобилизацию жира (липотропин), подвергаются в мозге биологическим превращениям. В результате от этих гормонов отсоединяются более простые по строению вещества, которые воздействуют на процесс запоминания и обучения, эмоциональную окраску событий, восприятие боли – т.е. на выработку мозгом многих решений. Таким образом, как бы материализуется пословица: “В здоровом теле – здоровый дух”.
   Системы гипоталамуса, которые поддерживают постоянство внутренней среды, строго регулируются в соответствии с механизмами отрицательной связи. Они обеспечивают выполнение закона постоянства внутренней среды организма.       Стабильность не следует понимать как нечто неподвижное застывшее. Само поддержание стабильности может быть связано с активной работой каждой системы в отдельности и всего организма в целом, а это означает, что стабильность – это усредненные колебания каждого явления, т.е. динамическое равновесие, достигаемое при правильной деятельности гомеостатических систем. Вместе с тем если стабильность – это необходимое условие существования организма, то любое стойкое нарушение следует определять как болезнь.



2. Стресс и болезни.


   Дать определение слову "болезнь» трудно. Применительно к патологическим процессам, связанным с нарушением постоянства внутренней среды и регуляции в целом, болезнью, по определению, т.е. в строго теоретическом смысле можно считать состояние стойкого или интенсивного отклонения от стабильности. Иными словами, любое стойкое5 нарушение гомеостаза является болезнью, ибо болезнью закономерно обозначают любой патофизиологический процесс, увеличивающий вероятность смерти.  В правильности данного определения можно убедиться, узнав о роли стресса в возникновении так называемых болезней  адаптации.
   В организме в ответ на каждое изменение условий, требующее повышение работоспособности, возникает серия стереотипных приспособительных реакций, направленных на обеспечение его защиты. Совокупность этих защитных реакций известный физиолог  Ганс Селье определил как адаптационный (приспособительный) синдром, или стресс.
  Повышение или понижение температуры окружающей среды, голод или жажда, эмоциональное напряжение или обездвиживание – все это вызывает ряд изменений в организме, которые объединяются в понятие “стрессорная реакция”. Организм в этих случаях как бы не интересуется деталями, тем, что составляет особенность каждого из стрессоров, а реагирует в целом на повреждающий фактор. Стрессорная реакция выгодна для организма тем, что она стереотипна: организм имеет возможность сразу преступить к защите, использовав для этого одну закрепленную реакцию в ответ на все многообразие чрезвычайных раздражителей. Реакция адаптации, или стресса, включается всегда автоматически, без участия сознания, а лишь под влиянием безусловных рефлексов – боли или изменения состава внутренней среды
  Искусственное нарушение системы адаптации влечет за собой серьезные последствия. Но и в естественных условиях организм нередко дорого платит за свою способность защищаться путем приспособления. Большая группа болезней адаптации возникает именно в условиях стресса.
  Рассмотрим классический пример стрессовой ситуации: встреча собаки и кошки. Органы чувств на расстоянии дают сигнал в центральную нервную систему о том, что противник близко. Ситуация оценивается корой головного мозга , но сама оценка эмоциональна. Именно эмоция является сильнейшим мобилизующим фактором. Регуляция эмоций в значительной мере сосредоточена в гипосталамусе.
   Он посылает сигналы вегетативной нервной системе. Сигнал быстро поступает в надпочечники, и они выбрасывают свой гормон – адреналин. Выброс адреналина в кровь способствует  расширению сосудов головного мозга сердца, легких и, напротив, сужению сосудов кожи и внутренних органов, вследствие чего происходит перераспределение объема крови, выгодное для борьбы. Усиливается деятельность сердца, увеличивается артериальное давление.
   Вся эта деятельность нуждается в обеспечении энергией, и адреналин мобилизует источники энергии жировые депо – жирные кислоты и из печени – глюкозу. Усиливается питание мышечной ткани и мозга. Все это, вместе взятое, способствует повышению температуры и создает оптимальные условия для протекания химических реакций.
   Адреналин резко повышает способность сердца усваивать
кислород . Для человека эта защитная мера может стать крайне опасной. Слишком интенсивное поглощение кислорода из крови при отрицательных эмоциях временно может создать кислородное голодание, что иногда приводит к недостаточности в работе сердца, и даже к инфаркту миокарда. Но при нормальном течении стрессорной реакции адреналин, быстро разрушаясь, успевает дать стимул для антистессорной защиты.
  В гипоталамусе к этому времени происходит изменение в концентрации посредников – нейромедиаторов. Они активизируют выделение в кровь из гипофиза кортикотропина, гормона роста и пролактина. Эти гормоны мобилизуют жирные кислоты из жировых депо. Это необходимо, так как длительное использование адреналина энергетически невыгодно: адреналин вызывает вегетативную бурю. Кроме того, жирные кислоты обеспечивают сердцу в 6 раз больше энергии, чем  глюкоза.
  Кортикотропин (гормон гипофиза) ведает деятельностью коры надпочечников и усиливает антистрессорную защиту. Кора надпочечников всегда включается, когда необходима защита. Сначала мозговым слоем коры надпочечников вырабатывается адреналин. Затем под влиянием кортикотропина выделяется группа гормонов, главным из которых является кортизол. Кортизол обладает сходными с адреналином свойствами, но время действия кортизола значительно больше. Кортизол препятствует усвоению глюкозы в мышечной ткани и активизирует процесс превращения белка в глюкозу. Однако при выделении большого количества кортизола вследствие очень сильного эмоционального воздействия у человека может даже развиться временный сахарный диабет изза неспособности быстро усваивать вновь образуемый сахар. Если у того или иного индивидуума имеются к тому же определенные предпосылки, то длительный стресс может привести и к стойкому диабету.
   Белки являются структурными и  функциональными элементами клеток. Поэтому перевод белков в сахар очень не выгоден для организма. Белки берутся из тех тканей, которые быстро обновляются в организме и не несут определенной структурной функции. Такой тканью является лимфоциты, рассредоточенные в лимфатических железах, селезенке, костном мозге и химусе – главном органе клеточного иммунитета. Неслучайно, что после сильного и длительного волнения легко заболеть простудным, вирусным заболеванием. Связь между волнением и инфекцией порождена использованием лимфоцитов для обеспечения энергетических потребностей в период стресса.
   Но в разгар стресса все возможные последствия расчет не принимаются, напротив, обеспечение энергией – главное. Еще более суживается просвет сосудов внутренних органов, усиливается работа сердца, повышается давление крови в системе, ускоряется ток крови. Поэтому длительные отрицательные эмоции опасны для гипертоника. Стрессы способствуют возникновению гипертонической болезни.
   Все гормоны повышают свертываемость крови, и позволяет избежать сильных кровотечений. Но этот защитный механизм может явиться причиной возникновения тромбоза сосудов и инфаркта миокарда у человека под влиянием эмоционального возбуждения. В процессе борьбы  все, что мешает должно быть заторможено. Поэтому кортизол  подавляет не только иммунные реакции, но и воспаление, тем самым, уменьшая величину повреждений при травме.
   Но если повреждение тканей велико, то часть белков из травмированной ткани, попадая в общий кроваток, достигает иммунной системы и, действуя на нее подобно «чужим» белкам, производит иммунизацию организма против собственных тканей. Антитела проникая в ткани, могут вызвать повреждение. Это грозит животному болезнями и даже смертью после окончания борьбы от аутоиммунных заболеваний.
Кортизол, кортикотропин и пролактин тормозит активность полового центра и центра аппетита гипоталамуса, что целесообразно во время борьбы.
   После окончания борьбы с ее высоким расходом энергии начинается фаза восстановления. Расширяются кожные сосуды, увеличивается потоотделение. Это охраняет от чрезмерного перегревания, возможного вследствие интенсивного сгорания жирных кислот и  глюкозы  в  ходе борьбы. Избыток жирных кислот служит в период восстановления сырьем  для синтеза холестерина, который необходим для ремонта поврежденных тканей с помощью деления клеток (каркас мембраны содержит много холестерина).
   Все эти изменения происходят при каждом эмоциональном стрессе. Поэтому частые и ли длительные волнения, создавая ложную ситуацию защиты, формируют типичную болезнь старения – атеросклероз.
   Затем срабатывает особый антидиуретический гормон – вазопрессин, – который задерживает выделение воды почками и помогает восстановлению потерянной крови. Усиливается функция щитовидной железы. Затухает выделение кортизола, что способствует восстановлению синтеза белка.
   Так последовательно, этап за этапом регулируется механизм защиты и восстановление потерь.
   Нарушение равновесия при стрессе возможно благодаря повышению гипоталамического порога. При его отсутствии стрессорная приспособительная реакция была бы кратковременной. Высшие организмы наделены высокой способностью защиты от стрессоров, что обусловлено появлением  в процессе эволюции  сложных гомеостатических систем. Создать необходимые отклонения для защиты возможно только за счет  нарушения гомеостаза. Тем самым, защищаясь от внешних причин смерти, организм делает это ценой болезней адаптации.
   После эмоционального напряжения наступает апатия – признак истощения запасов нейромедиаторов, необходимости покоя для восстановления. Стрессовая ситуация забывается организмом, если  во время стресса не произошло серьезных нарушений в организме.



3.  Внутриклеточные биоритмы.


   Ввиду того, что каждая клетка представляет  собой  самостоятельную  функциональную единицу  и  что  активность действия  отдельных  клеток,  логично  начать  рассмотрение  биоритмов  с  клеточного уровня. Содержимым  клетки  является  протоплазма, в которой  постоянно  идут  два  противоположных  процесса:  анаболизма и катаболизма.
   Анаболизм – это  биологический процесс, при  котором  простые вещества   соединяются  между  собой, что  приводит к построению новой  протоплазмы, росту      и накоплению энергии. Катаболизм – это противоположный  анаболизму процесс  расщепление сложных  веществ на более простые, при этом ранее накопленная энергия освобождается  и производится внешняя или внутренняя работа.
  Таким образом, анаболические процессы ведут к наращиванию  протоплазмы, а катаболические, наоборот, – к уменьшению и ее деструктуризации. Но эти  два процесса, сочетаясь, взаимно усиливают друг друга. Так, процессы распада клеточных структур стимулируют их последующий            синтез, а чем больше сложных структур накапливается в протоплазме, тем активнее может идти последующее расщепление с высвобождением большого количества энергии. В этом случае наблюдается максимальная жизнедеятельность клетки, а, следовательно, всего организма в целом.
   Руководят этим ритмом свет и температура. Чем сильнее эти два фактора, тем выражение циклоз (перемешивание протоплазмы) и активнее ферменты. К тому же с 3 до 15 часов происходит сдвиг внутренней среды организма в кислую сторону.  Умеренная физическая нагрузка дополнительно способствует сдвигу КЩР (кислотнощелочного равновесия) в сторону закисления. Таким образом, светлое время суток способствует активизации катаболических процессов в каждой клетке организма.
   С уменьшением освещения и понижением температуры уменьшается и физическая активность. Все это вместе вызывает загустение протоплазмы клеток, уменьшение в них циклоза. В итоге клетки переходят в неактивное состояние. Теперь в них реализуется программа восстановления, накопления, чему  способствует также сдвиг с 15 до 3 часов КЩР  в щелочную сторону.
   Таким образом, главным водителем и синхронизатором внутриклеточных биоритмов является смена дня и ночи.
   Угнетают биоритм клеток несколько факторов.
1. Элементарное несоблюдение ритма бодрствования и сна. Днем спать, ночью работать. Надо обязательно отказаться от ночных смен и от противоестественного образа жизни.
2. Организм имеет свой собственный электрический заряд. Ввиду того, что поверхность Земли и околоземные  слои атмосферы имеют отрицательный заряд, ноги  заряжаются отрицательно. Голова  за счет дыхания положительно заряженным воздухом и контакта с ним приобретает положительный заряд. Но средний заряд туловища должен быть нейтральным, а с ним и общий заряд тела человека при разности потенциалов  между ступнями ног и макушкой  головы достигает  в среднем 210230 вольт. Эти показатели являются важнейшими при нормальной жизнедеятельности организма, что влияет на внутреннюю среду и биотоки. Ввиду того, что современный человек изолирован от Земли (обувь на электроизоляционной подошве, синтетическая одежда, искусственные половые покрытия, мебель из пластика и т.д.), подпитка организма отрицательными зарядами через ноги сильно затрудняется. В результате организм приобретает избыточный положительный заряд, который смещает внутреннюю в кислую сторону, и ориентируют макромолекулы организма в пространстве  в неблагоприятную для их функционирования сторону.



4.  Суточные биоритмы.


  Биологи́ческие ри́тмы — (биоритмы) периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)
  Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным в организме человека выявлено около 400 суточных ритмов.
   Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например: суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.



Поддержание синхронности с вращением Земли.


   Каждый организм, существующий на Земле, является своеобразными часами. Все организмы – плоды эволюции, на протяжении трех миллиардов лет жизнь на Земле развивалась и приспосабливалась, непрерывно и бесконечно передавая информацию от клетки к клетке, из поколения в поколение. Все живые организмы несут в себе все изменения, накопленные в этом долгом процессе развития, поэтому мы так хорошо приспособлены к неустанному вращению на шей планеты.
   Физиологическое время, так же как и местное время на вращающейся планете, имеет циклический характер. Для любых часов, внешних или внутренних, подстройка (сдвиг) на один или нескольких полных циклов не дает заметного эффекта. Однако сдвиг биологических часов на часть цикла приводит к ощутимым физиологическим последствиям, как показывает феномен перепада времени при трансмеридианных перелетах. Такое смещение внутри цикла называется сдвигом фазы, то есть положения повторяющегося процесса в его собственном цикле (например, фазы Луны).
   Помимо эффекта перепада времени, открытого лишь недавно в связи с  трнсмередианными перелетами, существует постоянная необходимость подстраивать фазу  биологических часов изза небольшого расхождения между собственным периодом этих часов и периодом вращения Земли. Несоответствие этих периодов на час или около того обычно для многих биологических видов, имеющих достаточно точные внутренние часы. У человека, например, период часов близок к 24 часам. Отклонение на час составляет всего 4% суток, – очевидно, это вполне допустим о. Изза близости периода  к земным суткам биологические часы этого класса были названы циркадианными (от лат. Circa – около, приблизительно и dies – день, сутки).
  Час по сравнению с сутками кажется незначительным, но эффект разности периодов быстро накапливается. Но для живых организмов важна синхронность и, чтобы ее поддерживать, нужно постоянно вносить поправку.  Если фазу убегающих или отстающих часов нельзя было сдвигать, то, они должны были все время двигаться (для компенсации одного часа на экваторе нужна скорость 40 миль в час). Если бы часы были абсолютно точными и фаза неуправляемой, то их владелец был бы навсегда прикован  к временной зоне своего рождения. Более того, эти идеальные биологические часы должны быть невосприимчивы к любому фактору, сдвигающему фазу, например, охлаждению.
   Не имея возможности подстраивать фазу своих 25часовых внутренних часов, – а эту способность утратили отдельные, в том числе многие слепые, их владельцы, оставаясь на месте, будут смещаться во времени и утрачивать согласованность с окружающим  24часовым миром. Если расхождение составляет ровно час в сутки, то согласованность будет восстанавливаться периодически, каждые 24 дня. Если улучшить соответствие собственного периода часов внешнему периоду, это не снимет проблемы, а лишь удлинит процесс утраты и приобретения синхронности. Следовательно, для того чтобы поддерживать синхронность наших внутренних часов с вращением Земли требуется нечто большее, чем просто близкое соответствие двух периодов: требуется сигнал, внешний такт, который бы ежедневно подстраивал фазу наших часов к местному времени.
   Сигнал времени должен быть строго связан с вращением планеты и ежедневно достаточно точно повторяться. Таким сигналом времени для большинства биологических видов является свет. Постоянное освещение с интенсивностью лунного света оказывается достаточным, чтобы остановить ход циркадианных часов у плодовой мушки и у грибов в лаборатории. У млекопитающих часы  менее чувствительны, а у человека еще меньше, но и для нас лучший способ узнать время – посмотреть на свет.




Врожденные биологические часы человека (25часовой период).


   Что может быть привычнее  смены дня и бодрствования, однообразные череды наших дней и ночей? Одновременно с вращением Земли «ткань» нашего сознания совершает обороты, от безотчетных фантазий сонного уединения до коллективных фантазий  общественной жизни. Каждый, кто пытался вырваться из этого круговорота, знает, что такой порядок вовсе не навязан жестоко чередованием света  и темноты, хотя и уклоняться  от него  долго не удается. Мерный ход геофизического маятника  имеет свое подобие внутри  каждого из нас и  непросто в виде привычки подчиняться ритмам планеты – внутри нас идут подлинные физиологические часы, составляющие часть нашего наследственного багажа. В обычных условиях ход этих врожденных биологических часов полностью подчиняется грандиозным геофизическим часам, чей моделью они являются. Но все же внутренние часы «тикают» и оказывают  свою важную роль в нашей повседневной жизни. Давайте же рассмотрим те редкие ситуации, когда удается расслышать независимое, самостоятельное биение биологических часов.   
   В Баварии был произведен эксперимент в условиях изоляции от времени. В самом начале месячного эксперимента, поведение испытуемого изучается при обычном 24часовом режиме освещения: каждый раз вечер в 23 часа свет выключался, а утром в 7 включался в соответствие с распорядком, принятым «снаружи». Испытуемый не имеет возможности контролировать освещение, за исключением ночника, но настолько тусклого, что он в счет не идет. Регистрируемые показатели обнаружили ритмическое колебание с периодом 24 часа; цикл сонбодрствование – один из многих, лишь наиболее бросающийся в глаза. Доверим теперь контроль освещения в изолированном помещение самому испытываемому. Обычно его (или ее) ритм температуры тела  и чередование  сна – бодрствование в таких условиях сохраняется, но начинается  запаздовать ежедневно примерно на час. Сдвиг будет 24 часа  каждые 25 внешних дней, то есть каждые 24 внутренних дня. Если газета продолжает поступать к испытуемому  «раз в день» когда он спит, то примерно через 25 внешних  дней настанет время, когда сегодняшняя газета придет в лабораторию раньше, чем живущему в изоляции от времени будет передана вчерашняя. Некоторые люди в ходе экспериментов, переключаются на 25 часовой цикл, показывают удивительные результаты: человек в условиях изоляции от времени обычно уже через неделю переключаются с 25часового периода (примерно 8 часов сна и 17 часов бодрствования) на периоды вдвое корче, либо, вдвое длиннее. Водном из первых экспериментов средняя продолжительность ночного сна без пробуждения составляла 19 часов. Подобная картина встревожила исследователей: столь долгий сон у здорового человека представлялся ненормальным. Но испытуемые сочли такие марафонские дистанции  сна и бодрствования вполне удобными и даже не замечали, что сон порой длится всего 4 часа, а иной рас и 18 часов, а рабочий день мог продолжаться 30 часов без перерыва. Вовремя замысловатых сочетаний, интервалов активностипокоя ритм температуры тела строго выдерживает 25часовой период. Юрген Ашофф директор Института  физеалогие поведения имени Макса Планка в Андексе первым описал этот внутренний температурный ритм, тем самым доказав строгую регулярность циркадианных биологических часов у человека даже в условиях, когда иные проявления жизнедеятельности этим часам не подчиняются. Ашофф обнаружил, что на протяжении особенно длинных циклов активностипокоя температура тела  может подниматься и спадать дважды. При таких примерно 50часовых «сутков» испытуемый по – прежнему к каждому завтраку получает очередную газету, сохраняет трех разовый режим питания (правда, за каждый раз съедает немного больше обычного, но все же постепенно несколько теряет в весе) и не замечает ничего особенного. Трудно описать удивление и недоверие испытуемого, когда после двух или трех недель изоляции, к нему входит исследователь и возвещает окончание условно месячного эксперимента. Убедить испытуемого может лишь пачка уже полученных (будущих) газет.
  Более продолжительные записи спонтанного чередования активностипокоя были получены в эксперименте с сусликами и хомячками, которых годами содержали в одиночном заключении, в изоляции от всех сигналов  времени. У этих животных внутренние часы, повидимому, более  надежно синхронизируют сон и бодрствование, чем у нас с вами. Тем не менее и у них обнаружилось неуклонное изменение циркадианного периода, за несколько лет достигшее всего несколько ми нут. Некоторые намеки на такую закономерность получены и для человека. Рекорд пребывания в условиях временной и социальной изоляции составляет на сегодня около шести месяцев. Впрочем, возможно, нам просто не известны более длительные и, скажем, более эффективные, но не зарегистрированные эксперименты, проводившиеся в мрачных подземельях средневековых замков.



Свободный ход и захватывание биологических часов.


  Биологические часы с периодом 25 часов, присущи нам, равно как и другим приматам, был понастоящему открыт лишь 20 лет назад, но не у человека, а у слепой  беличьей обезьяны, жившей в лаборатории Курта Рихтера  в Медицинской школе при Университете им. Джона Хопкинса. Обезьянка свободно бродила по лаборатории и подвергалась действию всех ежедневных периодических факторов, за исключением света. Она чередовала сон и бодрствование, как и сам Рихтер, но с иным периодом. Слепая обезьянка доказала, что обладает собственными внутренними часами, которым она следовала столь же неуклонно, как люди следуют суточному циклу вращающейся планеты. Каждый месяц в  течение нескольких дней время активности обезьянки совпадало с рабочим днем экспериментаторов, но всякий раз постепенно появлялось накопление сдвига: обезьянка  становилась «совой», с точки зрения человека, впрочем, с ее «точки зрения», люди становились  бы «жаворонками». Через две недели распорядок дня обезьянки  запаздывал настолько, что ее завтрак приходился на поздний вечер и ночь: наша «сова» превращалась в «жаворонка». Еще через неделю ее режим дня снова становился как у людей. Этот цикл  повторялся примерно каждый месяц на протяжении нескольких лет. Обезьянка придерживалась своего внутреннего течения времени, независимого от периодики Солнца, Луны и людей в лаборатории.
   Эта независимость от внешнего времени была обнаружена также в поведение некоторых слепых людей. Молодой человек в детстве лишился зрения. В студенческие годы он мучался, безуспешно пытаясь преодолеть хроническую бессонницу  и дневную сонливость. Примечательно, что этот недуг преследовал его по 2 – 3 недели кряду каждый месяц. Молодой человек вел дневник, оказавшийся очень кстати, когда он, в конце концов, обратился за помощью к врачу. Реймонд Майлз с коллегами заметили, что время дневной сонливости студента ежедневно запаздывает на час, пока не сливается с ночным сном. Спустя неделю сонливость вновь появляется, но уже утром, а ночной сон одновременно нарушается бессонницей. Этот цикл повторяется приблизительно каждые 25 дней.
   Врачи предложили ему отказаться от бесплодной борьбы за соблюдением 24часового режима. Они посоветовали ему спать тогда, когда он действительно хочет спать, и оберегать его сон  от всяких беспокойств в условиях больничного стационара. Впервые за многие годы его ежедневный уклад жизни стал регулярным: весь день – бодрость, ночь – непрерывный сон. Однако его «день» и «ночь»  более не совпадали с астрономическими – студент перешел на 25часовой ритм.
   Когда же он вернулся на месяц к обычной жизни, его сон вновь оказался, разбит на куски, несмотря на его героические усилия, применения
кофеина
и снотворных. Но теперь уже было ясно, что его дневная сонливость оказалась замаскированной  продолжением  внутреннего 25часового ритма. Подобным недугом страдает около полвины слепых людей.
   Биологическим ритмом с периодом 25 часов обладают не только слепые, но и совершенно здоровые, зрячие люди. Хотя естественный ход их внутренних часов ежедневно отстает на час, в норме они согласованны с 24часовым циклом чередования дня и ночи и им удается «идти в ногу с  ним». Тем не менее, многие слепые, да и некоторые зрячие люди лишены этой способности ежедневно на час подстраивать свои внутренние  часы, не могут поддерживать синхронность с вращением  Земли и ритмом  жизни их окружения.
   У людей с нормальным  зрением, живущих в условиях  ежедневного чередования света и темноты, такие случаи исключение. Но, когда человек умышленно покидает белый свет, скажем, спускаясь
Полужирный Наклонный текст Подчёркнутый текст Зачёркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Введите код с картинки:*
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Авторизация