Циркадианные ритмы у человека

Термины «циркадианный» и «циркануальный» предложены в 1959 г Ф. Халбертом. «Цирк» (от лат. circus — круг) в данном случае означав' «около» или «вокруг», так как точного совпадения с сутками или длитель н остью года нет.

Между перечисленными типами биоритмов существуют переходы. Есл! выявляется ритм более короткий, для его обозначения прибавляют при ставку «ультра», если более длительный — «инфра». К примеру, циркади анный ритм — околосуточный, а более короткий (однако не микро ритм) — ультрадианный, более длительный — инфрадианный.

Подавляющее большинство физиологических процессов в организм» человека связано со световым режимом, изменяется закономерно в тече ние суток. Циркадианный ритм представляет собой суммарный результа' действия эндогенного осциллятора (колебательная система, самостоятель но поддерживающая эндогенный ритм благодаря замкнутой внутри отри цательной обратной связи) и экзогенных влияний.

Температура тела на протяжении суток изменяется на 0,6—1,0 °C (см главу 11) и не зависит от того, спит или бодрствует человек. Температур! тела зависит от активности человека и влияет на продолжительность сна В наблюдениях в условиях длительной изоляции человека (проживание 1 пещере) со свободнотекущими ритмами отмечено, что если засыпани» совпадает с минимальной температурой тела, то сон длится 8 ч; если че ловек засыпал при относительно высокой температуре тела, то длитель ность сна могла достигать 14 ч. В нормальных условиях люди с нормаль ным 24-часовым циклом бодрствование — сон обычно засыпают с пони жением и просыпаются с подъемом температуры тела, не замечая этого Человек со времени существования вида Homo sapiens имел высокую ак тивность в дневное время суток. Этим можно объяснить то, что со време нем суток связана интенсивность основного обмена — он выше днем чем ночью.

От времени суток зависят интенсивность мочеобразования и концент рация в крови регулирующих этот процесс гормонов. У здорового челове ка на дневное время приходится акрофаза экскреции воды, электролитов продуктов азотистого обмена; на ночное время — экскреция аммиака i Н⁺ Клубочковая фильтрация днем выше, чем ночью, канальцевая реаб сорбция воды выше ночью, чем днем. Акрофазы экскреции различны: компонентов мочи несинхронны.

Не менее выражена циркадианная ритмичность деятельности сердеч но-сосудистой системы. В ночное время снижаются частота сердечноп ритма, артериальное и венозное давление. Причем максимальное и мини мальное значения систолического и диастолического артериального давле ния у людей в определенные часы суток выходят за пределы принятых з. норму величин, т.е. существуют «нормы» артериального давления в зави симости от времени суток. Это относится ко многим принятым за кон­станты параметрам физиологических функций.

В деятельности органов дыхания также выражены циркадианные изме­нения частоты и глубины дыхания, легочной вентиляции, объемов и емко­стей легких с акрофазой в дневное время. При этом акрофазы сопротивле­ния воздушному потоку в бронхах максимальны угром и вечером, а растя­жимости легких наблюдают в 9 и 13 ч.

Характерные изменения претерпевает система крови: кроветворение в красном костном мозге наиболее интенсивно утром, селезенка и лимфати­ческие узлы наиболее активны в 17—20 ч. Максимальная концентрация гемоглобина в крови наблюдается с II до 13 ч, минимальная — в ночное время. Циркадианность характерна для числа эритроцитов и лейкоцитов в крови. Установлено, что максимальный подъем количества лимфоцитов приходится на период от 24 до 9 ч, а минимальное содержание — в 18 ч, и эта картина зеркально противоположна (инверсна) суточному распределе­нию числа сегментоядерных нейтрофилов.

Показатели иммунитета человека колебательно изменяются. Это спра­ведливо по отношению к активности естественных киллеров (лимфоци­ты), к противоопухолевому иммунитету. На протяжении суток в организме имеются периоды наибольшей чувствительности к канцерогенам (факто­ры, вызывающие раковые заболевания), опухолевым клеткам и периоды максимальной резистентности, когда защитные силы организма оптималь­но сбалансированы. Известно, что ритмы деления клеток во многих злока­чественных опухолях находятся в противофазе по отношению к ритмам нормальных тканей.

Моторная и секреторная деятельность пищеварительного тракта нато­щак и после стимулирования приемом пищи существенно ниже в ночное, чем в дневное, время. Имеется циркадианная ритмичность резорбтивной активности пищеварительного тракта, пищеварительных и непищевари­тельных функций печени.

Существенны циркадианные колебания концентрации гормонов в крови. Акрофаза для кортизола приходится на 6 ч утра. В это время отмечается минимальная концентрация тиреотропного гормона. Акрофаза для инсу­лина отмечается около полудня, для ренина, соматотропина, пролактина и тиреотропина — в ночные часы, тестостерона — в ночные и утренние часы. Кортикотропин (АКТГ) выделяется из гипофиза максимально во второй половине ночи. С ритмами гипоталамо-гипофизарной системы связаны колебания функции периферических эндокринных желез, но мак­симум уровня их секреторной активности отстает на 2—3 ч от выделения гипофизарных гормонов. Важно, что циркадианность характерна не толь­ко для секреции гормонов, но и реактивности к ним различных клеток и тканей.

Наличие циркадианной активности различных физиологических систем и органов рассматривается как один из диагностических критериев состо­яния здоровья, а нарушение ритмичности в форме ее отсутствия или иска­жения — как показатель предпатологии и патологии. Например, у боль­ных гипертонической болезнью акрофазы минутного и систолического объемов сердца и АД передвинуты с дневного времени на ночное; выраже­на инверсия ритма уровня кетостероидов, возбудимости зрительных цент­ров и ряда других функциональных показателей. У больных язвенной бо­лезнью ночью не снижаются артериальное кровяное давление, уровень моторики и секреции желудка. Описано нарушение ритмичности экскре­ции с мочой ряда гормонов и электролитов при сахарном диабете.

Умственное и физическое утомление существенно изменяет ритми» ность физиологических процессов. Это явление десинхроноза рассматр! вается как обязательный компонент стресса.

Выраженность ритмологических проявлений зависит от индивидуал] ных, в том числе типологических, особенностей человека, выработанно! стереотипа времени сна и бодрствования и др. Специалисты, занимающр еся физиологией труда, считают, что максимальная работоспособность (соответственно активность) существует в два временных периода: с 10 л 12ис16до18ч,в14ч отмечен спад работоспособности, есть он и в в< чернее время. Однако у большой группы людей (50 %) повышена работе способность в утреннее время («жаворонки») или в вечернее и ночное вр< мя («совы»). Считается, что «жаворонков» больше в среде рабочих и сл] жащих, а «сов» — среди представителей творческих профессий. Впрочем есть мнение, что «жаворонки» и «совы» формируются в результате мной летнего, предпочтительно утреннего или вечернего, бдения. Во всяко случае эти особенности следует учитывать при индивидуализации режиь, труда, отдыха, приема пищи, что может повысить функциональную рез; льтативность.

Представляет интерес вопрос о том, как изменяются циркадианнь ритмы человека в условиях добровольной изоляции от внешнего мир Были проведены наблюдения за людьми, длительно (до полугода и боле< находящимися в пещере и организующими свою активность и сон незавг симо от дня и ночи на поверхности Земли. У таких добровольцев в первь дни и недели оценка длительности суток могла укорачиваться (редко) удлиняться (часто) При последующей изоляции «сутки» испытуемого ст; бильно удлинялись, приближаясь к 24,8-часовым «лунным суткам». В pt зультате этого французский спелеолог Мишель Сиффр последний 179- день своего пребывания в пещере оценил как 151-е сутки, считая кажды «сутки» за цикл бодрствование — сон.

В естественных условиях ритм физиологической активности человек синхронизирован с его социальной активностью, обычно высокой днем низкой ночью. Сочетание акрофаз многих функций в одно и то же врем суток позволило организму увеличить потенциал своей работоспособност при одновременной экономичности физиологической регуляции.

При перемещении человека через временные пояса (особенно быстр на самолете через несколько временных поясов) наблюдается десинхронг зация функций. Она проявляется в усталости, раздражительности, рас стройстве сна, умственной и физической угнетенности; иногда наблюдг ются расстройство пищеварения, изменение АД. Эти явления возникают результате десинхронизации циркадианных, астрономических и социал! ных ритмов. Человек, покидая место своего постоянного жительства, ка бы несет с собой на новое место свой привычный ритм.

Через некоторое время эти ритмы согласуются, но для разных напрас лений перемещения человека и разных функций это время будет неодинм ковым. При перелетах в западном направлении биологические часы отстм ют по отношению к 24-часовому солнечному циклу, и для приспособлю ния к распорядку дня на новом месте должна произойти фазовая задержи биологических часов. При перелете в восточном направлении происходи их ускорение. Организму легче осуществить фазовую задержку, чем ускс рение, поэтому после перелетов в западном направлении ритмы синхрс низируются быстрее, чем при перелете в обратном направлении. Люд имеют существенные индивидуальные различия в скорости синхронизм ции ритмов при перемещениях. Скорость синхронизации прямо завись от того, как скоро прилетевший на новое место человек включится в ак­тивную деятельность и сон по местному времени, насколько он в этом за­интересован.

Если поездка недлительная и предстоит скорое возвращение, то не сто­ит перестраивать на местное время свои биологические часы, так как предстоит их быстрая возвратная «перенастройка». Это небезвредно для организма человека, если такие «перенастройки» частые, например у пи­лотов дальних авиалиний.

Одним из видов десинхронизации биологического и социального рит­мов активности является работа в вечернюю и ночную смену на предпри­ятиях с круглосуточным режимом работы. Обычно рабочие и служащие этих предприятий работают одну неделю в утреннюю, вторую — в вечер­нюю и третью — в ночную смену. При переходе с одной смены на дру­гую происходит десинхронизация биоритмов, и они не полностью вос­станавливаются к следующей рабочей неделе, так как на перестройку биоритмов человека в среднем необходимо примерно 2 нед. У работни­ков с напряженным трудом (например, авиадиспетчеры, авиапилоты, во­дители ночного транспорта) и переменной сменностью работы нередко наблюдается десинхроноз. У этих людей отмечаются различные виды па­тологии, связанные со стрессом, — язвенная болезнь, артериальная ги­пертензия, неврозы, требующие индивидуальной профилактики и кор­рекции.

Исследования связи эндогенных биоритмов с экзогенными датчиками ритмов в изолирующих человека от внешней среды камерах показали воз­можность «укоротить» сутки до 18 ч, постепенно изменяя продолжитель­ность фаз сна и бодрствования. Попытка «сжать» сутки до 16 ч оказалась безуспешной, и у испытуемых проявлялись различные, в основном психи­ческие, расстройства. «Удлинение» суток в условиях камеры испытуемыми переносилось несколько легче и функциональные расстройства у них от­мечались при навязывании «суток» длительностью 40 ч и более.

Существенная зависимость функционального состояния человека от времени суток дает объяснение многим явлениям, в том числе преимуще­ственной приуроченности приступов астмы, стенокардии, внезапной смерти к ночному времени.

Показаны циркадианные изменения реактивности организма человека, его органов и систем по отношению к токсинам и ряду фармакологиче­ских веществ. Описаны хронофармакологические эффекты противотре- вожных, антидепрессивных препаратов, сердечно-сосудистых средств, гис­тамина, этанола и ряда других экзогенных и эндогенных веществ. Это яв­ление нашло применение в практической медицине при использовании разных дозировок препаратов в дневное и ночное время. Например, бе­та-адреноблокаторы и блокаторы кальциевых каналов в целом успешнее снижают АД и меняют сердечный ритм при назначении в утренние и дневные часы по сравнению с вечерними и ночными.

Короткопериодные ритмы у человека. Микроритмы и ультрадианные ритмы достаточно распространены у человека и имеют разную периодич­ность для различных функций.

Минутный периодизм обнаружен в биоэлектрической активности бодр­ствующего и спящего мозга. Современными методами удается выделить колебания сверхмедленных потенциалов с периодом до десятков минут. Такие флюктуации лучше выражены при монотонной операторской деяте­льности и легко дезорганизуются под действием внешних раздражителей. Сходный колебательный режим показан в импульсной активности нейро­нов различных областей головного мозга и в неэлектрических процессах е частности в характере выброса медиаторов, интенсивности потребление кислорода тканями, латентности двигательного ответа, позного мышечно­го тонуса, сердечного ритма, АД, почечной экскреции, перистальтики же­лудка и кишечника, физической работоспособности, психических функ­ций: памяти, восприятия, процессов обучения. Наиболее регулярные ко лебания психических процессов обнаруживают у лиц, занятых сменно! работой, либо при психопатологии.

Микроритмы обладают индивидуальной вариабельностью и непостоян ством амплитудно-частотных характеристик. Поэтому они имеют большую прогностическую ценность и могут быть использованы в клиническо! практике (например, для определения индивидуальной фармакологиче ской чувствительности), спортивной медицине, космонавтике, а также эксперименте. Современным методом подобных исследований являете: моделирование на мелких лабораторных животных короткопериодны флюктуаций поведения: естественных (выявляющихся, например, в про цессе принудительного плавания) и искусственных — в результате воздей ствия на мозг некоторых психотропных средств.

У людей в течение суток несколько раз (с ультрадианной ритмично стью) повышается и снижается содержание гормонов в крови. С периодо! 90—100 мин претерпевает изменения электрическая активность коры бо льшого мозга. Этим колебаниям ЭЭГ тоже соответствуют изменения ряд психических процессов, в том числе внимания, мотивации, сна. Показан ультрадианная синхронность изменений ЭЭГ и периодической моторно активности пищеварительного тракта.

Человек принимает пишу несколько раз в сутки, что связано с пищевг рительными возможностями его желудочно-кишечного тракта. Такой пр? ем пищи периодически активирует все висцеральные системы организм; повышает интенсивность обмена веществ и является причиной ультрадг энной ритмичности ряда физиологических процессов. Прием пищи явле ется не единственным фактором, влияющим на ультрадианный ритм фг зиологических функций.

Инфрадианные ритмы прослежены у животных в виде сезонных изм< нений функций (зимняя спячка, сезонные изменения эндокринных, в то числе половых, функций и т.д.).

У человека описано свыше 50 физиологических процессов, обладаюпп сезонной периодичностью. В их числе — приуроченные к временам го; флюктуации умственной и физической работоспособности, состояне внутренних органов, обмена веществ. Подобно животным человек демо1 стрирует наибольшую физиологическую активность в весенне-летний п риод, а минимальную — в зимний сезон. Правда, созданная людьми Д! своего комфортного существования искусственная внешняя среда, сбала: сированное питание, наличие социальных задатчиков времени делают i менее зависимыми от климатических воздействий. Все это несколько н велирует сезонные колебания функций. Однако в случае критических с стояний, особенно при заболеваниях, эти флюктуации дают о себе знэте особой отчетливостью.

Установлено, например, что тяжелые формы полиомиелита развиваю ся чаще в летне-осенний период. Заболеваемость ревматизмом повышае ся осенью и зимой. Наиболее вероятно обострение язвенной болезни ж лудка и двенадцатиперстной кишки весной и осенью. Обострения типе тонической болезни чаще наблюдаются в зимние месяцы. Прогрессиру: щая стенокардия напряжения редко возникает летом, тогда как в янва|

апреле и октябре отмечают три пика развития заболевания. Инфаркт мио­карда более вероятен в осенне-зимний период года. Показана возмож­ность сезонной профилактики болезней (Ф.И. Комаров, С.И. Рапопорт). С ритмами солнечной активности А.Л. Чижевский справедливо связывал «эхо солнечных бурь» — ряд заболеваний человека. Примером инфрадиан- ного ритма с месячным периодом у человека является менструальный цикл женщин, составляющий около 28 сут.

14.9.2. Аутохронометрия

Внутренний отсчет интервалов времени, или аутохронометрия, является более поздним и физиологически более сложным (по сравнению с био­ритмами) эволюционным приобретением. Благодаря механизмам син­хронизации различных физиологических процессов в строго определен­ные временные интервалы организм имеет возможность формировать адекватный ответ практически в любой момент своего существования.

Эта сторона деятельности биологических часов у людей благодаря вы­сокой кортиколизации функций позволяет не только измерять промежут­ки времени, но и осуществлять сопоставление настоящих, прошлых и бу­дущих временных интервалов, а также оценивать последовательность со­бытий. Человек может фиксировать и воспроизводить без измерительных приборов, руководствуясь лишь субъективным «чувством времени», самые разные интервалы. Временная пунктуальность лежит в основе успеха и ре­зультативности практически любого вида деятельности.

Оцениваемые временные отрезки не суммируются с текущими биоло­гическими ритмами, а измеряются однократно, каждый раз заново, неза­висимо от величины промежутка времени. Таким образом отсчитываются как интервалы длиной в несколько секунд, минут, часов, так и продолжи­тельность собственной жизни.

Аутохронометрия предопределяется прежде всего генотипическими особенностями, что роднит ее с биоритмами. При всей субъективности оценки длительности временного отрезка его абсолютная величина (на­пример, индивидуальная минута у человека) достаточно характерна для каждого индивидуума и, обнаруживая колебания под действием ряда пере­менных факторов, тем не менее в среднем сохраняется на одном и том же уровне.

Полагают, что механизм работы биологических часов первого рода (аутохронометрия) отчасти основан на различных периферических микро­ритмах — непроизвольных движениях тела, мигании, сердцебиении, дыха­тельных и пищеварительных флюктуациях, интенсивности метаболизма. На уровне клетки отсчет времени связывают с процессами транспорта ионов через мембраны. Популярна гипотеза, согласно которой исходным измерителем времени является скорость взаимодействия молекул РНК и ДНК в клетке, а также «хрононгипотеза» о наличии в структуре ДНК уча­стка, контролирующего ритмические процессы.

Однако перечисленные процессы — лишь «секундные стрелки» биоло­гических часов, внешнее выражение внутреннего отсчета времени, за ко­торым скрываются глубинные механизмы аутохронометрии. Основной ис­точник эндогенного управления биологическими часами представлен со­дружественной деятельностью ряда структур головного мозга и нейроэн­докринными аппаратами.

Внутренний отсчет интервалов времени, при всей его общности с рит мическими процессами (в основном короткопериодного диапазона), явля ется приобретенной функцией, обладающей условнорефлекторной приро дой.

Выработка условного рефлекса на время, введенная в эксперименталь ную практику еще И.П. Павловым, является общепринятым приемом, по зволяющим определять способность организма к отсчету интервалов вре мени.

По образному выражению хронобиолога А.М. Алпатова, данный реф леке представляет собой своеобразные «песочные часы» — затухающи, следы прошлых возбуждений. Он основан на каком-либо безусловно» рефлексе, проявляющемся через одинаковые отрезки времени. В результа те каждый раз по истечении данного интервала как бы сама по себе возни кает реакция «на чистое время», вызывающаяся ранее действием безуслов ного раздражителя.

Главной особенностью условного рефлекса на время у человека являет ся активное участие в механизмах его выработки второй сигнальной систе мы, создающей условия для обобщения и абстрагирования времени. По. влиянием непосредственных (наличных) ритмических раздражителей вы рабатывается способность самопроизвольно (без участия первосигнальны стимулов) воспроизводить заданный интервал времени. Это происходи путем самоприказов, при активирующем влиянии нервной системы и ак туализации «эталонов времени», хранящихся в долгосрочной и кратко срочной памяти. Поэтому современные исследования чувства времени лю дей проводят с использованием компьютерных программ, позволяющих высокой точностью измерять искажение самостоятельного воспроизведе ния временного интервала.

Степень искажения астрономического времени служит мерилом адапта ционных возможностей человека. Показано, что люди с высокой адапта цией к нагрузкам (физическим, интеллектуальным, эмоциональным и др. способны «растягивать» время. Их минута, например, чаще превышав физическое время, достигая порой 80—85 с. Лица с низкими адаптивным) способностями нередко отсчитывают минуту в более быстром темпе (37- 55 с). Кроме того, если у хорошо адаптирующихся лиц суточный рит» длительности субъективной минуты выражен, то у плохо адаптирующих ся — его практически нет. Различия в среднесуточной величине индивиду альной минуты у них лежат в пределах всего 4 % [Моисеева Н.И. и др. 1985].

Из этих фактов видно, что нормальная аутохронометрия тесно связан с циркадианным ритмом и базируется на нем.

Немаловажным сопутствующим показателем уровня невротическо) тревожности и состояния психического здоровья в целом является соот ношение в оценке разных временных промежутков. В норме бблыпие от резки времени, как правило, недооцениваются, а меньшие переоценива ются, либо наблюдается субъективное «растягивание» большинства ин тервалов.

Оценка времени изменяется в зависимости от эмоционального состоя ния человека, возраста, типологических особенностей, уровня восприятия интенсивности обменных процессов, фазы менструального цикла (у жен шин), геофизических факторов. Субъективное ощущение того, что «врем то — мчится, то — длится» обусловлено наличием интересной задачи, час той сменой впечатлений и событий либо монотонной стереотипной дея тельностью.

14.9.3. Регуляция биологических часов млекопитающих

Понимание механизмов управления биоритмами и аутохронометрией, безусловно, кардинальная проблема хронофизиологии и хрономедицины. За последние годы в данной области достигнут существенный прогресс, хотя многие моменты остаются неясными. Наиболее подробно разработан вопрос о регуляции околосуточных и других циркаритмов.

Пейсмекеры биологических ритмов. С появлением клеточной организа­ции живой материи возникла необходимость координации физико-хими­ческих процессов, протекающих в отдельных компонентах клетки, подчи­нению их ритмам окружающей среды. На ранних этапах эволюции ритми­ческие процессы многоклеточных организмов регулировались специфиче­скими химическими веществами — «цитогормонами».

Эта форма регуляции ритмов сохраняется в организме млекопитаю­щих животных и человека. Наиболее отчетливо она видна на самых ран­них стадиях пренатального онтогенеза. Дробление яйцеклетки происхо­дит ритмично во времени и в количественном отношении. Такая ритмич­ность обеспечивается химической регуляцией: сразу же после слияния генетического материала материнского и отцовского организма в зиготе начинается синтез ацетилхолина и стероидных гормонов, аналогичных гормонам взрослого организма. Если искусственно нарушить синтез этих веществ, то дробление прекращается вследствие нарушения его ритмич­ности.

По мере усложнения организации живых организмов возникало все больше и больше эндогенных водителей ритмов, или пейсмекеров (от англ, pacemaker — делающий шаг), в разных органах и тканях. Примерами мо­гут служить иерархически организованная проводящая система сердца, пейсмекеры дыхательного центра продолговатого мозга, перистальтики и сегментации тонкой кишки, пейсмекер, вызывающий мышечную дрожь.

Естественно, что целостность организма могла быть обеспечена только в случае синхронизации этих многочисленных пейсмекеров между собой, а также в случае согласованности их с ритмическими изменениями внеш­ней среды. Эта важнейшая биологическая задача, по существу являющаяся частью основного направления эволюции — развития механизмов адапта­ции, была решена путем формирования двух взаимосвязанных регулятор­ных систем — нервной и эндокринной. При этом нервная система взяла на себя функцию взаимосвязи ритмической активности организма с пери­одическими изменениями окружающей среды, а эндокринная система оказалась «вставленной» между нервными механизмами и периферически­ми органами.

Центральный нервный механизм, обеспечивающий циркаритмику мле­копитающих, представлен деятельностью ряда структур головного мозга, объединенных в многокомпонентную иерархическую систему. В соответ­ствии с мультиосцилляторной теорией циркадианной организации, сфор­мулированной Питтендраем (1984), данная система складывается из мно­жества пейсмекеров, находящихся друг с другом в определенных суборди­национных отношениях.

Первичным пейсмекером признано парное образование переднего гипо­таламуса — супрахиазматическое ядро (СХЯ), способное генерировать им­пульсы не только в целостном организме, но и в условиях in vitro. Разру­шение СХЯ приводит к поломке большинства циркадианных и других ритмов. Впервые это заметил К. Рихтер в конце 60-х годов XX века в опы­тах на крысах. Клинические наблюдения свидетельствуют о том, что у че- 636

ловека при поражении этого ядра опухолью происходят глубокие наруше­ния ритма сна и бодрствования.

По нервным путям от сетчатки глаза, ядер шва среднего мозга и ряда других мозговых образований в СХЯ поступает информация о режиме освещенности, питания, социальном окружении. В ответ на пришедшие сигналы СХЯ подстраивает под них свою активность, чтобы в дальнейшем регулировать околосуточную ритмику. Однако роль ядра заключается не столько в навязывании ритма всему организму, сколько в согласовании по частоте и фазе подчиненных ему ритмов, которые зарождаются во вторич­ных пейсмекерах. Из таких структур-посредников с хронофизиологических позиций наиболее изучены базальные ганглии, гиппокамп, некоторые ядра гипоталамуса (Э.Б. Арушанян, 2000). Каждый вторичный осциллятор при организации циркаритмики подчинен СХЯ и в свою очередь способен самостоятельно задавать эндогенную ритмику короткопериодного диапа­зона. Базальные ганглии в основном обеспечивают двигательный компо­нент околосуточной ритмики условнорефлекторного поведения, гиппо­камп и ядра лимбической системы — его эмоционально-мотивационную составляющую, ядра гипоталамуса — работу эндокринных желез и вегета­тивных функций. Вторичные пейсмекеры связаны не только с соответст­вующим исполнительным аппаратом, но тесно взаимодействуют с первич­ным осциллятором и между собой.

В указанных пейсмекерных механизмах особое место занимают сопря­женные антагонистические отношения СХЯ с эпифизом. Эпифиз («третий теменной глаз») оценивают как нейроэндокринный трансдуктор, т.е. ор­ган, передающий информацию об освещенности среды от нервной систе­мы к эндокринной. Иначе говоря, эпифиз образует «мостик» между пер­вичным ритмоводителем нервного происхождения (СХЯ) и эндокринны­ми механизмами согласования ритмов.

Основной гормон эпифиза — мелатонин — поступает в гипоталамус. Таким образом, через мелатонин СХЯ связано с гипоталамическими ней­росекреторными клетками, вырабатывающими нейрогормоны и регулиру­ющими гормональную секрецию аденогипофиза. Мелатонин при этом ограничивает активность СХЯ, препятствуя «ускорению хода биологиче­ских часов» и делая рисунок суточных колебаний поведения более четким. В случае же удаления эпифиза биологические часы начинают «спешить», т.е. СХЯ, лишенные эпифизарного сдерживающего контроля, задают рит­мику, несколько более частую по сравнению с фотопериодизмом.

Мозговая регуляция аутохронометрии. В опытах на крысах, кошках и собаках установлено, что внутренний отсчет интервалов времени (во вся­ком случае у этих животных) регулируется теми же мозговыми структура­ми, которые являются пейсмекерами биологических ритмов. Клинические исследования подтверждают, что у человека при опухолевых и других по­ражениях гиппокампа, базальных ганглиев, эпифиза наблюдаются резкие искажения ориентации в текущем времени. Кора большого мозга, где формируется представление о временной структуре событий, имеет прин­ципиальное для аутохронометрии значение лишь при ее взаимодействии с нижерасположенными отделами.

Однако результаты экспериментов свидетельствуют о том, что суборди­национные отношения между аппаратами мозга при организации отсчета отрезков времени складываются несколько иначе, чем при управлении биоритмами. Способность к выработке условного рефлекса на время по­сле стереотаксического разрушения большого количества отделов голов­ного мозга экспериментальных животных сохраняется, за исключением лишь нескольких мозговых субстанций. Если удален эпифиз либо повреж­дены базальные ганглии, аутохронометрический навык значительно осла­бевает. В случае разрушения гиппокампа — исчезает бесследно. А при по­вреждении СХЯ, наоборот, улучшается. К такому же оптимизирующему эффекту приводят инъекции мелатонина. Следовательно, специфической мозговой структурой, ответственной за аутохронометрию, является гиппо­камп. Эпифиз и базальные ганглии, вероятно, служат вторичными аппара­тами, регулирующими внутренний отсчет времени. СХЯ, столь необходи­мое для ритмических процессов жизнедеятельности, напротив, обладает отрицательными (антихронотропными) свойствами по отношении к чувст­ву временнбй пунктуальности.

Эта, на первый взгляд, парадоксальная ситуация объяснима природой обеих сторон деятельности биологических часов — биоритмов и аутохро­нометрии. Очевидное единство двух хронофизиологических феноменов, обеспечивающих временное поведение в целом, оборачивается их опре­деленной противоположностью. Колебательные процессы (биологические ритмы) отличаются большей стабильностью и упорядоченностью, тогда как аутохронометрия, напротив, требует дестабилизации поведения, даю­щей возможность выбора из хаотического разнообразия реакций того оп­тимального ответа, который был бы адекватен постоянно меняющимся условиям среды. Вот почему ритморганизующая структура — СХЯ — ока­зывается ведущим пейсмекером биоритмов и «мешает» оперативному срабатыванию чувства времени. И наоборот, без гиппокампа — типично­го ритмдезорган и затора — не обходится внутренний отсчет отрезков вре­мени.

Таким образом, в естественных условиях обеспечивается плавная гар­моничная адаптация живого организма к меняющимся временным факто­рам среды. Когда происходит приспособление к периодическим явлениям (фотопериодизм, сезонная динамика и пр.) мозговые осцилляторы обеспе­чивают синхронность течения большинства физиологических реакций, т.е. проявляют определенную стабильность. В случае же, когда на первый план встает необходимость оперативной (непериодическая) фиксации и воспроизведения временных промежутков, вероятно, теми же функцио­нальными системами создаются условия для дезорганизации ритмики, а значит, для обеспечения нормальных аутохронометрических процессов с целью опережающего достижения оптимально полезного для организма результата.