Биоритмология. Циклические процессы. Классификация биоритмов

Биоритмология. Циклические  процессы. Классификация биоритмов.

 

Подготовила:

студентка II курса группы  ЛД1С13

Маркина М.Г.

Биоритмология, или хронобиология – наука, изучающая циклические биологические процессы, имеющиеся на всех уровнях организации живой природы.

С древних  времен хорошо известно, что в  зависимости от времени суток  листья и лепестки растений  могут совершать определенные  движения. Еще в 1745 году Карл Линней  опубликовал свои «цветочные часы», которые позволяют по времени  распускания и закрытия цветов  определять время суток.

      Биоритмология - быстро развивающаяся наука. К настоящему времени у человека изучены многие сотни физиологических процессов, ритмически меняющихся во времени. В решении проблем биоритмологии активно участвуют многие ученые: биологи, морфологи, физиологи, математики, физики и медики.  Уже можно говорить об определенных не только теоретических, но практических успехах хронобиологии и хрономедицины, особенно в таких сферах деятельности человека, как космонавтика, организация труда с многократными перемещениями в новые климатогеографические регионы, диагностика, лечение и профилактика некоторых заболеваний.

При изучении  ритмических процессов исследователисталкиваются  с большими трудностями. 

1) Методические трудности - ведь для определения истинных параметров ритмического процесса необходимо получить сведения о нескольких колебаниях изучаемых явлений. Это предполагает проведение повторных, порой многократных исследований через определенные отрезки времени, для чего необходима специальная аппаратура. И не должна игнорироваться морально-этическая сторона обследования.

2) Временная структура ритмов очень сложна. Можно утверждать, что живому организму присущи одновременно все существующие ритмы, его функции могут изменяться в различных ритмах, разных диапазонах периодов. Кроме того, временная структура ритмов может изменяться под влиянием случайных внешних и внутренних факторов. Следует учитывать и индивидуальные особенности в организации временной структуры.

Основные понятия

 

   

 

       Биологические ритмы – циклические изменения деятельности клеток, органов, систем, организма в целом, а также циклические изменения его резистентности, миграции, размножения, сформированные под влиянием геофизических и социальных изменений среды обитания.

 

       Цикличность – одно из основных проявлений жизнедеятельности.

 

Основные структурные  показатели биоритмов

 

Период – продолжительность одного цикла какого-либо проявления жизнедеятельности организма

Фаза – любая отдельно выделенная часть цикла

Акрофаза – момент в периоде, когда отмечается наибольший подъем параметров биоритма

Батифаза - спад параметра биоритма

Частота – число циклов соответствующего биоритм , совершающихся в единицу времени

Мезор – среднее значение параметров ритмического колебательного процесса

Амплитуда – размах колебаний между двумя предельными значениями ритмически изменяющейся величины

 

Основные факторы, формирующие биологические ритмы

 

      Геофизические факторы Фотопериодика (смена света и темноты), влияющая  на двигательную активность, а через нее на все процессы жизнедеятельности организма; цикличность режимов питания; циклические изменения температуры окружающей среды (день-ночь, зима-лето); цикличность фаз Луны.

Роль гравитации

Гравитация  постоянно действует на организм, часто выступая как значимый  фактор многих процессов. Например, нормальное считывание генетической  информации осуществляется при  определенной ориентации хромосом, которая в наземных условиях  обеспечивается действием притяжения  Земли, но нарушается в условиях  невесомости.

На протяжении  небольших промежутков времени  сила тяжести остается неизменной, но она все же подвержена  небольшим периодическим колебаниям, обусловленным воздействиями со  стороны Луны и Солнца. Вследствие  этого гравитацию можно рассматривать  как один их факторов внешней  среды, формирующих биоритм.

     Влияние колебаний магнитного поля Земли на различные процессы оказывается значимым для ритмических процессов, протекающих в живых организмах. Например, человеческий мозг генерирует α- и β-ритмы, характеристики которых весьма близки некоторым разновидностям волн, регистрируемых в атмосфере в результате колебаний магнитного поля Земли. Если интенсивность этих колебаний переходит в возмущения, их последствия могут негативно сказываться на самочувствие человека в результате изменения характеристик физиологических ритмических процессов, о чем можно судить по изменениям ЭКГ, кровяного давления, по ухудшению самочувствия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Особо  важную роль в формировании  биоритмов человека играют социальные факторы – в основном это цикличные режимы труда, отдыха, которые определяются чередованием светлого и темного времени суток и связанной с ними деятельностью животных и человека.

Классификация  биоритмов

 

     Физиологические биоритмы

     Сформировались в процессе эволюции в результате возрастания функциональной нагрузки на отдельные клетки, органы, системы организма. Генетически запрограммированы, обладают высокой видовой специфичностью (например, ЧСС в покое у человека составляет 60-80уд./мин, у собаки – 90-100 уд./мин.).

     Значение физиологических биоритмов  заключается в обеспечении оптимального  функционирования клеток, органов, систем организма. Исчезновение  физиологических биоритмов означает  прекращение жизни.

      Частота физиологических биоритмов  может быстро меняться под  влиянием изменений внешней и  внутренней среды организма: это  реакции по принципу стимул-ответ.

     Геофизиологические биоритмы    

     Геофизические биоритмы представляют  собой циклические колебания  физиологических биоритмов, обусловленные  изменениями факторов среды обитания. Главными геофизиологическими ритмами  являются околомесячные и окологодовые. 

     Геофизиологические ритмы сформировались  под действием природных факторов, во много они связаны со  временем года, фазами Луны (например, сезонные изменения цвета шерсти  у некоторых животных, циклические  изменения интенсивности обмена  веществ (зимой выше, чем летом).

   Значение геофизиологических биоритмов. Обеспечивают приспособление организма к циклическим изменениям в природе. Их необходимо учитывать при организации труда, отдыха, планировании лечебно-профилактической деятельности органов здравоохранения.

   Геосоциальные  биоритмы

   Главными  геосоциальными биоритмами являются  околосуточные (циркадные) и околондельные (циркасептанные).

   Геосоциальные  биоритмы – это совокупность  врожденных и приобретенных биоритмов  организма. Так, сразу после вылупления  у цыпленка устанавливается суточный  ритм содержания гликогена в  печени, свойственный взрослому  организму.

 
Характеристика отдельных околосуточных (циркадных) биоритмов

 

  

    Отличаются  стабильностью и строгой закономерностью. Циркадные биоритмы синхронизированы  с вращением Земли вокруг своей  оси, длительность их периода 20-28 часов. В основе биоритмов лежит  поведенческий ритм сон-бодрствование, который определяет степень работоспособности  человека в разное время суток  и состояние активности всех  органов и систем организма.

      Уровень работоспособности (умственной и физической) у человека выше днем, нежели ночью: больше сила мышц, скорость обучения. Наиболее высокая работоспособность у большинства людей отмечается с 10 до 12 часов и с 16 до 19 часов. Период минимума работоспособности приходится на 2-4 часа ночи.

   Интенсивность метаболизма. Самая высокая температура тела наблюдается в вечернее время (16часов), самая низкая – в 3 часа ночи, что связано с изменением активности работы и долей участия в метаболизме белков, жиров и углеводов.

      Все показатели, отражающие внешнее  дыхание, днем существенно выше, нежели ночью. Так, максимум жизненной емкости легких, минутного объема легких приходится на середину дня. Проходимость бронхов ухудшается в ночное время и рано утром, что связано со снижением содержания адреналина, расширяющего бронхи, и повышением количества гистамина в крови, сужающего бронхи.

    Ночью  сильно тормозится желудочная секреция, на 16% снижается моторика. Однако у больных язвенной болезнью уровень моторики и секреции ночью не снижается.

   Резистентность организма наиболее высока в утренние часы. Заживление ран у лабораторных животных протекает быстрее в утренние и дневные часы. На ночь приходится большой процент случаев сердечной недостаточности у людей. Смертность после операций, произведенных ночью в несколько раз выше, чем после дневных операций.

   Околонедельные биоритмы изучены недостаточно

Биологические  часы

 

     Биологические часы – это структуры и механизмы биологических ритмов, сформированные и закрепленные под влиянием геофизических и социальных факторов. В 1935 году Бюнинг обнаружил генетическую передачу из поколения в поколение циркадных колебаний у бобового растения. Это послужило основой для создания концепции биологических часов, заключающийся в том, что организмы обладают врожденными внутренними механизмами, позволяющими чувствовать время.

   Локализация  биологических часов. Главные биологические часы пытаются найти в нейроэндокринных структурах: в эпифизе и супрахиазмальном ядре гипоталамуса. Есть основание полагать, что это ядро является циркадианной колебательной системой, управляющей некоторыми нейроэндокринными ритмами, например колебания выработки ТТГ. При разрушение ядра, приводит к прекращению нейрогормональных циркадианных колебаний. 

    Одним из центральных ритмоводителей может быть эпифиз, поскольку продукция мелатонина тесно коррелирует с изменениями освещенности (день-ночь).Есть точка зрения, что биологических часов вообще нет, а их роль выполняют клеточные мембраны. Важная роль в формировании биоритмов принадлежит коре большого мозга. У животных с удаленной корой нарушается чередование сон – бодрствование.

Биоритмы и  работоспособность

 

    Циркадные индивидуальные циклы изменения работоспособности хорошо заметны. Известно, что одни люди, так называемые «жаворонки», рано просыпаются и чувствуют себя наиболее работоспособными в первой половине дня. Другие люди – «совы» - предпочитают трудиться в вечерние часы. Почти 50% людей приспосабливаются к любому режиму труда и отдыха.

     Организм человека может приспособиться  – перестроить свои циркадные  биоритмы в новом часовом поясе. Например поле трансмеридианальных  авиаперелетов. 

      Новый циркадный биоритм вырабатывается  в течение 3-4 дней. В период перестройки  биоритма ухудшается самочувствие, работоспособность. 

   Околонедельные  биоритмы работоспособности заключаются в том, что она минимальна в понедельник, постепенно повышается со вторника до пятницы. Околонедельные биоритмы связывают с недельным биоритмом выработки глюкокортикоидов надпочечниками.

   Индивидуальные  околомесячные циклы изменения работоспособности протекают в соответствии с тремя отдельными циклами: физическим (23 дня), эмоциональным (28 дней) и интеллектуальным (33 дня). Для первой, положительной, половины характерны подъем работоспособности, улучшение физического и эмоционально состояния человека; во второй, отрицательной, половине периода наблюдается спад, ухудшение состояния. 

   В положительном  периоде эмоционального цикла  люди склонны к хорошему настроению  и весьма контактны. В положительном  периоде интеллектуального цикла  у человека успешнее учеба  и любое интеллектуальное занятие.