Циркадианная организация функций человека

Подавляющее большинство физиологических и биохимических процессов в ор­ганизме человека и животных связано со световым режимом и изменяется законо­мерно в течение суток. Поэтому циркадианный, т.е. около суточный, ритм считают базисным биоритмом человеческого организма. Немаловажно и то, что появление

ЦИркадианных ритмов ПОЗВОЛИЛО Показатель работоспособности живым организмам «измерять» вре- юо% мя. Отсюда появилось понятие «биологические часы». Древнейшая функция этого ритма состояла в при-урочивании максимальной биологи­ческой активности к определенному времени суток, наиболее благопри-

ятному для деятельности данного ~ 77~~ ~ ~~

организма. В процессе эволюции это _п

Рис. 5.8. Циркадианныи ритм

привело к появлению животных с „ _

умственной работоспособности школьников

выраженной дневной или ночной ак­тивностью. Сочетание акрофаз многих функций в одно и то же время суток позво­лило организму увеличить потенциал своей работоспособности.

В основе циркадианной, или около суточной, организации функций лежит перио­дическая смена бодрствования и сна. В целом у человека психическая деятельность и физическая работоспособность эффективнее в дневные часы, чем ночью. Воз­растание умственной работоспособности выражается в повышении скорости пере­работки информации, эффективности обучения (рис. 5.8). Если же более детально исследовать мозговую деятельность людей в дневные часы, то можно выявить два пика: высокая активность в 10-12 и в 16-18 ч и спад — к 14 ч. Но это положение не абсолютно, существуют индивидуальные различия временного распределения работоспособности. В ночные часы, как правило, умственная работоспособность уменьшается.

Суточные колебания работоспособности четко коррелируют с ритмами отдель­ных физиологических систем и обмена веществ. Днем физическая нагрузка вызыва­ет больший прирост кровообращения, чем ночью. Одна и та же физическая нагрузка субъективно ощущается ночью как более тяжелая, что надо учитывать при работе в ночную смену.

Проявляются и суточные колебания процесса свертывания крови: в ночное вре­мя происходит уменьшение свертывающей активности, а днем этот процесс посте­пенно усиливается и достигает максимальных значений в полдень.

Бронхиальная проходимость снижена в ночные и утренние часы, но, начиная с 11 ч, она увеличивается и достигает максимума к 18 ч.

От фазы суточного ритма зависит деятельность желудочно-кишечного тракта людей. Слюноотделение, секреция желудочного и поджелудочного сока, двигатель­ная активность желудка и кишечника больше днем, чем ночью. Эта закономерность проявляется даже у людей, работающих в ночную смену.

Хотя желчь вырабатывается печенью непрерывно, ее выделение неодинаково в разное время суток: в первой полбвине дня оно больше, а в вечерние часы — меньше. Это создает условия для лучшего переваривания жиров в первую половину дня, т.е. в период суток, когда человеку особенно необходимо энергетическое обеспечение его функций. В первой половине дня более интенсивно происходит процесс распада гликогена в печени с освобождением глюкозы — важного энергетического субстрата

организма. Во второй половине дня и ночью печень усиливает ассимиляцию глюко­зы и синтез гликогена, создавая энергетический резерв для последующего дня.

Циркадианный режим характерен и для функции почек: ночью уменьшается вы­ведение мочи.

Не вызывает сомнения наличие суточной активности тканевых ферментов. Ин­тенсивность метаболических процессов, протекающих как на уровне отдельной клетки, так и в пределах целого организма, наиболее велика в часы наибольшей ак­тивности. Так, у человека в дневное время активизируются процессы катаболизма (распада) в углеводном и белковом обменах, а в ночное время преобладают анабо­лические процессы, т.е. синтез веществ, обеспечивающих пластические и энергети­ческие функции.

Суточные колебания уровня метаболических процессов коррелируют с темпе­ратурой тела. У человека самая высокая температура тела отмечается в вечернее время, самая низкая — в утренние часы. Это совпадает с колебаниями основного обмена: он максимален в вечерние часы и минимален утром.

Суточные колебания деятельности внутренних органов и обмена веществ во многом определяются изменениями нейроэндокринной регуляции в течение су­ток. Во время бодрствования преобладает функциональная активность симпато-адреналовой системы, а ночью — парасимпатической.

В целом суточные ритмы различных функций организма образуют единый ан­самбль, в котором прослеживается строго упорядоченная последовательность ме­таболических, физиологических процессов и поведенческих актов. У животных ведущими являются ритмы поведенческой деятельности, а у человека — трудовой деятельности. Биоритмы человека могут в определенной мере перестраиваться при изменении условий работы, например, при переходе из дневной смены в ночную. Однако при этом работоспособность организма снижается, что отражается на всех психофизиологических процессах и, следовательно, возрастает риск травмирования человека. Эти обстоятельства следует учитывать для создания более безопасных условий деятельности.

Мощно проявляется роль социальных датчиков в условиях Крайнего Севера, где структура световых суток необычна (полярный день сменяется длинной полярной ночью). Поддержание циркадианного ритма происходит здесь главным образом бла­годаря действию факторов, определяющих режим труда и отдыха: начало и конец рабочего дня или занятий в школе, время приема пищи, проведение спортивных и культурных мероприятий и др. Следовательно, у человека наблюдается социальная детерминированность ритмических колебаний физиологических и биохимических процессов.