Основные суточные ритмы человека

1. Умственная и физическая работоспособность. В часы дневного бодрствования человека уменьшается время реакции на зрительный и слуховой раздражители, увеличивается скорость и точность переработки информации. Физический труд также эффективнее днем, чем ночью, т.к. днем координация движений, лабильность нервно-мышечного аппарата, сила мышц и их выносливость выше.

2. Дыхание. Суточные ритмы частоты, глубины и минутного объема дыхания у человека имеют максимумы в дневные часы, причем максимумы скорости вдоха и выдоха приходятся на вторую половину дня.

3. Сердечно-сосудистая система. Четкий суточный периодикой обладают все показатели функции кровообращения. Максимум частоты сердечных сокращений у человека в состоянии покоя приходится на вторую половину дня. Сократительная функция миокарда, ударный и минутный объем кровообращения, мощность сердечных сокращений также выше в дневное время. Диастолическое давление нередко бывает выше ночью и утром. Реактивность кровеносных сосудов к суживающим и расширяющим агентам максимальна в дневное время.

4. Метаболические процессы. Один из показателей углеводно-липидного обмена - отношение потребляемого кислорода к выделяемому СО₂ равен единице днем и понижается ночью. Повышенная способность организма к утилизации углеводов в первой половине дня проявляется в увеличении толерантности к нагрузке глюкозой. Максимальная мобилизация липидов отмечается вечером и ночью. Наибольшее содержание триглицеридов и холестерина в сыворотке крови наблюдается днем, а содержание в ней суммарной фракции липопротеидов низкой и очень низкой плотности - вечером. Для устойчивых биоритмов белкового обмена характерно преобладание катаболических процессов в период активности организма и анаболических - во время покоя. Экскреция мочевины повышается днем. Показатели водно-электролитного обмена - выведение с мочой воды, натрия, калия, кальция, хлоридов и других неорганических веществ - совпадают с периодом наибольшей активности организма.

 

Ведущую роль в координации всех этих циклических процессов играют циркадианные ритмы активности механизмов нервной и эндокринной регуляции. Практически все ее звенья (высшие отделы ЦНС, вегетативная нервная система, гипоталамическая секреция рилизинг-факторов, секреция гормонов гипофиза, функциональная реактивность периферических желез, емкость транспортной системы крови, метаболизм и т.д.) имеют свои биоритмы и определяют суточные колебания концентрации гормонов, запуская тем самым биоритмы других физиологических показателей. Это относится и к суточным колебаниям тонуса вегетативной нервной системы, тесно связанной со сменой фаз сна и бодрствования. При этом уровень адреналина, норадреналина и продуктов их обмена в моче и катехоламинов в крови выше днем, чем ночью.

Суточные ритмы активности гипофиза проявляются в колебаниях активности тропных гормонов. Максимум их секреции имеет место во время ночного сна. В первой половине ночи возрастает уровень тириотропного гормона в крови. Колебания концентрации адрено-кортикотропного гормона характеризуется несколькими подъемами во второй половине ночи. Максимум содержания в крови гормонов, вырабатываемых периферическими эндокринными железами, или совпадает с повышением содержания тропных гормонов, или отстает от него на 2-3 ч.

Например, концентрация глюкокортикоидов в плазме крови человека достигает максимума перед пробуждением; в этот же период времени нарастает и содержание в крови андрогенов. Концентрация тиреоидных гормонов наиболее максимальна во второй половине ночи, а концентрация альдостерона у человека выше в утренние часы.

Выраженные циркадные ритмы имеются также со стороны факторов иммунитета, в том числе фагоцитоза, содержания в крови Ти В-лимфоцитов, активности комплемента.

Суточные колебания различных функций организма образуют единый ансамбль, в котором прослеживается строго упорядоченная последовательность в активизации поведенческих, физиологических и метаболических процессов. В основе временной координации ритмов лежитпринцип, согласно которому колебания уровня функционирования различных систем организма, как правило, бывают синхронизированными по фазе с ритмами функциональных возможностей этих систем.

Условно суточный цикл можно разделить на три фазы, характеризующиеся преобладанием определенных эндокринных и метаболических процессов (Деряпа Н.Р. и др., 1985).

I фаза восстановления охватывает у человека первую половину сна. В эту фазу отмечается повышение секреции соматотропного гормона (СТГ), пролактина, тиреотропного гормона (ТТГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ), т.е. гормонов с преимущественно анаболическим действием. Одновременно увеличивается митотическая активность клеток, которым свойственно непрерывное самообновление. Преобладание парасимпатических влияний в конце активного периода способствует накоплению гликогена в печени, который расходуется во время сна на биоэнергетические потребности организма при отсутствии внешних поступлений биоэнергетических субстратов. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в этот период преобладают стадии медленно-волнового сна. Наряду со структурно-функциональным восстановлением первая половина сна играет важную роль в процессах долговременного запоминания информации, накопленной в активный период. Предполагают, что повышенная секреция СТГ во время медленноволнового сна активизирует синтез белков в мозге и способствует формированию долговременной памяти.

II фаза подготовки к активной деятельности протекает во второй половине сна и в начале периода бодрствования. Этот период характеризуется увеличением доли парадоксальных стадий сна, которые играют важную роль в творческой переработке и упорядочивании накопленной информации. Синхронно с наступлением парадоксального сна увеличивается секреция АКТГ и кортикостероидов. Активация гипоталамо-гипофизарной системы реципрокно подавляет секрецию СТГ, ЛГ и ТТГ. Увеличение уровня кортикостероидов снижает митотическую активность клеток. В отличие от пептидных гормонов, у стероидных гормонов многие метаболические эффекты реализуются после значительного латентного периода. Поэтому метаболические изменения, вызванные повышением уровня стероидных гормонов наблюдаются только через 4-6 ч после пика концентрации глюкокортикоидов в крови.

III фаза активности по нейрофизиологическим критериям характеризуется высоким уровнем бодрствования, что выражается в преобладании высокочастотных ритмов ЭЭГ, повышенной нервной, моторной и вегетативной реактивностью организма на внешние воздействия. В этот период характерно усиление функциональной активности симпатико-адреналовой системы. Гормоны и нейромедиаторы этой системы играют важную роль в стимуляции сердечной деятельности, мобилизации биоэнергетических субстратов в формировании эмоциональных реакций организма и улучшении процессов обучения. Адреналин и норадреналин существенно подавляют митотическую активность клеток.

Биологические ритмы, как и любое свойство организма, обладают индивидуальными особенностями. Разнообразие кривых суточного ритма определяется, с одной стороны, внешними условиями, с другой - внутренними свойствами организма: состоянием здоровья, возрастом, конституциональными особенностями.

В приложении к человеку широкое распространение получила биоритмологическая классификация, основанная на индивидуальных различиях по фазам максимальной умственной и физической работоспособности.

Люди, относящиеся к утреннему типу ("ж аворонки"), предпочитают работать в первой половине дня, их суточные ритмы, прежде всего температура тела, имеют максимумы, смещенные на более ранние часы относительно среднестатистических значений. "Жаворонки" быстро засыпают и просыпаются примерно в одни и те же утренние часы независимо от времени отхода ко сну. При позднем засыпании у них значительно сокращается продолжительность сна, а по субъективным оценкам отмечается ухудшение функционального состояния организма.

Люди, относящиеся к вечернему типу ("совы"), наоборот, более работоспособны во второй половине дня и даже ночью. Максимум температурного режима у них смещен на более поздние часы. "Совы" засыпают более длительное время, но продолжительность сна у них всегда остается постоянной. Поэтому независимо от времени отхода ко сну они чувствуют себя хорошо отдохнувшими и сохраняют высокую работоспособность.

Немецкий исследователь Хамп в группе из 400 обследованных выявил у 52% преобладание того или иного типа "деловой активности": из них 35% он отнес к "вечерним" типам и 17% - к "утренним". Наибольший процент лиц "утреннего" типа (28%) он выявил среди служащих; среди работников умственного труда преобладали лица "вечернего" типа, тогда как среди рабочих, занятых физическим трудом, почти 50% составили "аритмики".

При обследовании студентов одного из московских вузов было обнаружено, что 25% из них предпочитают работать в утренние часы,более 30% - в вечерние и даже ночные часы, а 45% одинаково эффективно трудятся в любые часы. При анализе особенностей личности этих студентов выявлены существенные различия. Представители группы "утренних" были энергичными людьми, они охотно следовали принятым взглядам, общественным нормам. У этих студентов неудачи легко вызывали сомнения в собственных силах, появлялись тревога и волнения, стремительно падали настроение и предприимчивость. Студенты этой группы стремились избегать различных конфликтов, неприятных разговоров. Студенты из группы "вечерних" также обладали высокой активностью, но в отличие от "утренних" легко забывали все неудачи и неприятности. Их не пугали возможные трудности, конфликты и эмоциональные проблемы. "Аритмики" занимали промежуточное положение, но были ближе к лицам "утреннего" типа. У людей "утреннего" типа чаще наблюдалось повышенное АД по сравнению с людьми "вечернего" типа.

Сезонные ритмы. Биологические колебания с периодом, равным одному году (циркануальные), называют сезонными ритмами. Их целевой функцией является приспособление организма к изменениям условий внешней среды в различные сезоны года. В основе циркануальных ритмов лежит комплекс внешних и внутренних причин, которые можно объединить в три группы, различающиеся по механизму действия (Деряпа Н.Р., 1985):

1. Адаптивные изменения функционального состояния организма, направленные на компенсацию годичных колебаний основных параметров окружающей среды, и прежде всего температуры, а также качественного и количественного состава пищи.

2. Реакции на сигнальные факторы среды - продолжительность светового дня, напряженность геомагнитного поля, некоторые химические компоненты пищи, факторы среды, играющие роль сезонных "датчиков" времени, - способны вызывать значительные морфофункциональные перестройки организма, которые, однако, не связаны с приспособлением к действию именно этих факторов.

3. Эндогенные механизмы сезонных биоритмов. Действие этих механизмов носит адаптивный характер, обеспечивающий полноценное приспособление организма к циклическим изменениям параметров окружающей среды.

Репродуктивная функция. Ведущую роль в осуществлении сезонных биоритмов репродуктивной функции играют эпифиз и гипоталамо-гипофизарная система. С удлинением ночи происходит увеличение выработки мелатонина эпифизом, который, в свою очередь, приводитк угнетению гонадотропной функции гипоталамо-гипофизарной системы.

Обмен веществ. У человека при свободном выборе продуктов питания общая калорийность пищи возрастает в осенне-зимний период. Причем летом увеличивается потребление углеводов, а зимой - жиров. Последнее приводит к возрастанию в крови общих липидов, триглицеридов и свободных жиров, наблюдается возрастание уровня потребления кислорода и снижение теплоотдачи с поверхности тела в холодное время года. Возрастание функциональной активности симпато-адреналовой системы в зимние месяцы сопровождается увеличением частоты сокращений сердца, снижением концентрации натрия в слюне, выделения адреналина и норадреналина в тканях организма, характерно возрастание в крови концентрации тропных гормонов гипофиза - весной, а тестостерона - во второй половине лета и начале осени. Глюкокортикоидная функция надпочечников минимальна летом. Функция ренин-ангиотензин-альдостероновой системы максимальна в весенние месяцы, а функциональная активность щитовидной железы - в зимнее время.

Функциональная активность системы кровообращения совпадает с сезонными колебаниями энергетического обмена. Наряду с частотой сердечных сокращений в зимнее время у практически здоровых людей отмечены наибольшие показатели АД и сократительной функции миокарда.

В процессе различных воздействий, будь то лечебные или иные воздействия, могут происходить изменения в основных показателях биоритма. Совокупность этих изменений можно разделить на три качественных показателя (Оранский И.Е., 1988).

1. Изменения положительного характера:

а) возникновение ритма там, где он раньше отсутствовал;

б) нормализация количественных показателей - амплитуды и среднесуточного уровня. Эти изменения расцениваются как проявления синхронизирующего эффекта.

2. Изменения отрицательного характера: дезорганизация ритма, резкое увеличение или уменьшение амплитуды колебаний и среднесуточного уровня. Эти изменения расцениваются как проявление десинхроноза.

3. Отсутствие изменений: незначительные сдвиги в любом из показателей биоритма.