3
Вивченням ритмів активності і пасивності, що протікають у нашому організмі, займається особлива наука - Біоритмологія. Відповідно до цієї науці, більшість процесів, що відбуваються в організмі, синхронізовані з періодичними сонячно-місячний-земними, а також космічними впливами. І це не дивно, адже будь-яка жива система, в тому числі і людина, знаходиться в стані обміну інформацією, енергією та речовиною з навколишнім середовищем. Якщо цей обмін (на будь-якому рівні - інформаційному, енергетичному, матеріальному) порушується, то це негативно позначається на розвитку і життєдіяльності організму.
ІЄРАРХІЯ УПРАВЛІННЯ В організмі
Тіло людини складається з клітин, що з'єднують їх тканин і систем: все це в цілому являє собою єдину сверхсістему організму.
Міріади клітинних елементів не змогли б працювати як єдине ціле, якби в організмі не існував складний механізм регулювання. Особливу роль у регуляції відіграє нервова система і система ендокринних залоз. Але в складному механізмі регулювання є декілька рівнів, першим з яких є клітинний.
У кожній клітині тіла міститься генетична інформація, достатня для того, щоб був відтворений весь організм.
Ця інформація записана в структурі дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і поміщена в генах, розташованих в Едреї.
Клітка має свої внітереклеточние регулятори, причому їхня структура однакова і у мікробів, і в клітинах вищих організмів. Одна група цих регуляторів побудована з продуктів обміну глюкози (циклічно нуклеотиди), головним чином представником яких є циклічний аденозімонофосфат (або цАМФ); другий - з продуктів обміну жирних кислот (простагландини). Так, з енергетичних субстратів створюється система регуляції для використання цих субстратів.
Оболонка клітини - мембрана відіграє велику роль вона є свого роду антеною або рецептаром, налаштованим на сприйняття одних сигналів і нечутливих до інших. У відповідності з сигналами, які надходять з рецептаров мембрани, клітина змінює свою активність, швидкість процесу розподілу і т.д. Так завдяки мембрані клітина відповідає тільки на потрібний їй сигнал або погоджує перший рівень регулювання - внутрішньоклітинний - до вимог, що пред'являються клітці організмом.
Другий рівень регулювання - надклеточний - створюється гормонами. Гормони - спеціальні речовини, що виробляються головним чином в ендокринних залозах; надходять через кров, вони впливають на діяльність чутливих до них клітин.
Якщо згадати, що первинна життя зародилося у водному середовищі, то не може не захопити, що склад і концентрація солей (іонів), що омивають клітку, практично точно відповідає сольовий воді світового океану в докембрійскрой періоді, коли в процесі еволюції створювалася структура сучасної клітини. Протягом мільйонів років склад клітини залишається постійним, незважаючи на настільки складні перетворення їх у спеціалізовані тканини і органи вході подальшої еволюції живої природи. Навіть механізм смерті як би обходить стороною певні показники внутрішнього середовища (наприклад, концентрацію кальцію і фосфору в крові), однаковий важливі і для одиночної клітини та Світового океану, і для нервової клітини головного мозку людини. Ці властивості охороняються ймовірно, настільки стійко заради збереження самого життя.
Невипадково високоспеціалізованих живих системах, включаючи людину, функціонує особлива ендокринна залоза збіднюють діяльність ряду ендокринних залоз - пульт управління та координації. У людини - гіпофіз розташований, в добре захищеній відсталими утвореннями «турецькому сідлі».
Кожній периферичної ендокринної залозі відповідає в гіпофізі спеціальний гормон - регулятор. Це створює ряд окремих систем, між якими здійснюється взаємодія.
4
Гіпофіз представляє, таким чином, третій рівень регулювання у вищих організмів. Але гіпофіз може отримувати сигнали, що сповіщає про те, що відбувається в тілі, але він не має прямого зв'язку із зовнішнім середовищем. Тим часом для того, щоб фактори зовнішнього середовища постійно не порушували життєдіяльність організму, має здійснюється пристосування тіла до мінливих зовнішніх умов.
Про зовнішні впливи організм дізнається через органи почуттів, які передають отриману інформацію в центральну нервову систему. В організмі існують пристрій - регулятор, що передає цю інформацію безпосередньо до робочих органів та відповідні клітини різних тканин - гіпоталамус.
Гіпоталамус виконує безліч функцій. По-перше, зв'язок нервовою системою, так як гіпоталамус це типова нервова тканина складається з нейронів, пов'язана з усіма відділами нервової системи. По-друге, гіпоталамус регулює гіпофіз, так як є однокрінной залозою.
Таким чином, за допомогою гіпоталамуса здійснюється взаємозв'язок між зовнішнім світом і внутрішнім середовищем. Завдяки своєму незвичайного пристрою гіпоталамус перетворює швидкодіючі сигнали з нервової системи, у медленнотекущіе, спеціалізовані реакції ендокринної системи. Гіпоталамус - четвертий рівень регуляції в організмі.
П'ятий рівень регулювання - центральна нервова система, що включає і кору головного мозку.
Нарешті, особлива ендокринна залоза, також знаходиться в мозку, - епофіз - надає регулюють вплив на гіпоталамус, зокрема змінює його чутливість до дії гормонів.
І все ж саме гіпоталамус, а не інші відділи нервової системи є центральним регулятором внутрішнього середовища організму. Чим зумовлене таке значення гіпоталамуса? У першу чергу тим, що гіпоталамус - головний регулятор вегетативних (протікають підсвідомо) функцій.
Нервова систем може втрутитися протягом автоматичного здійснення деяких функцій, якщо виникне необхідність пристосувати діяльність організму до вимог, що висуваються зовнішнім середовищем, але не контролює цю діяльність без необхідності. Тому гіпоталамус багато в чому функціонує автоматично, без нагляду з боку центральної нервової системи, підкоряючись власним ритму і сигналів, що надходять з тіла.
Гіпоталамус регулює також функції, як репродукція, ріст тіла (гормон росту), діяльність щитовидної залози (тиреотропний гормон), кори надниркових залоз (кортікотроін), функцію молочної залози (лактогенний гормон, або гормон, що стимулює секцію молока). У гіпоталамусі і прилеглих до нього відділах мозку - знаходиться центр сну, а також центр, що контролює емоції. У гіпоталамусі знаходяться центри апетиту, і центр теплопродукції і теплорегуляції.
У гіпоталамусі є структури, пов'язані з регулюванням задоволення або насолоди. Багато хто з цих центрів функціонують взаємопов'язано, наприклад, відділи гіпоталамуса, які контролюють апетит, емоції та енергетичний обмін. У гіпоталамусі є спеціальні структури, або центри, з якими пов'язана регуляція серцевої діяльності, тонусу судин, імунітету, водного і сольового балансів, функції шлунково-кишкового тракту, сечовиділення і т.д. Більш того, в гіпоталамусі є відділи, які мають пряме відношення до вегетативної нервової системи в цілому. Вегетативна нервова система регулює діяльність внутрішніх органів, а саме, контролює повторюються, автоматичні процеси в тілі. Сама вегетативна система складається з 2 частин - симпатичної і парасимпатичної, які роблять на тканини і органи протилежні впливу. По суті, немає жодної функції в складній інтеграції організму,
5
яка не вимагала б участі гіпоталамуса. Але в цілому всі його функції можна розділити на 2 групи.
По-перше, гіпоталамус пристосовує діяльність організмів до умов середовища, захищає організм від пошкоджуючих впливів зовнішнього середовища, тобто Протидіє факторів, що можуть призвести до смерті організму.
По-друге, гіпоталамус - це вищий орган сталості внутрішнього середовища. Разом з регульованими органами гіпоталамус працює як своєрідна замкнута система, забезпечуючи постійність внутрішнього середовища відповідно до інформації, що отримується з внутрішнього світу організму. Гіпоталамус ретельно контролює постійні, регулярні процеси, які повинні протікати циклічно, незалежно від зовнішнього світу. Але він також пристосовує організм до тиску навколишнього середовища.
Більш того, гіпоталамічні і гіпофізарним процеси впливають на стан не тільки тіла, але й мозку і, можна сказати, на стан духу. Ті ж самі гормони, які контролюють секрецію молока (лактогенний гормон), кори надниркових залоз (кортикотропін) і мобілізацію жиру (ліпотропін), піддаються в мозку біологічним перетворенням. В результаті від цих гормонів від'єднуються простіші за будовою речовини, які впливають на процес запам'ятовування і навчання, емоційне забарвлення подій, сприйняття болю - тобто на вироблення мозком багатьох рішень. Отже, ніби матеріалізується прислів'я: "У здоровому тілі - здоровий дух".
Системи гіпоталамуса, які підтримують сталість внутрішнього середовища, строго регулюються відповідно до механізмами негативного зв'язку. Вони забезпечують виконання закону сталості внутрішнього середовища організму.
Стабільність не слід розуміти як щось нерухоме застигле. Саме підтримка стабільності може бути пов'язане з активною роботою кожної системи окремо і всього організму в цілому, а це означає, що стабільність - це усереднені коливання кожного явища, тобто динамічна рівновага, що досягається при правильній діяльності гомеостатичних систем. Разом з тим якщо стабільність - це необхідна умова існування організму, то будь-яке стійке порушення слід визначати як хвороба.
Дати визначення слову "хвороба» ттрудно. Стосовно до патологічних процесів, пов'язаних з порушенням сталості внутрішнього середовища і регулювання в цілому, хворобою, за визначенням, тобто в строго теоретичному сенсі можна вважати стан стійкого або інтенсивного відхилення від стабільності. Іншими словами, будь-яке стойкое5 порушення гомеостазу є хворобою, бо хворобою закономірно позначають будь-який патофізіологічний процес, що збільшує ймовірність смерті. У правильності даного визначення можна переконатися, дізнавшись про роль стресу у виникненні так званих хвороб адаптації.
СТРЕС І ХВОРОБИ
В організмі у відповідь на кожну зміну умов, що вимагає підвищення працездатності, виникає серія стереотипних пристосувальних реакцій, спрямованих на забезпечення його захисту. Сукупність цих захисних реакцій відомий фізіолог Ганс Сельє визначив як адаптаційний (пристосувальний) синдром, чи стрес.
Підвищення або зниження температури навколишнього середовища, голод чи спрага, емоційна напруга або знерухомлення - все це викликає ряд змін в організмі, які об'єднуються в поняття "стресорні реакція".
Організм у цих випадках як би не цікавиться деталями, тим, що становить особливість кожного з стресорів, а реагує в цілому на фактор, що ушкоджує. Стресорні реакція вигідна для організму тим, що вона стереотипно: організм має можливість відразу переступити до захисту, використавши для цього одну закріплену реакцію у відповідь на все різноманіття надзвичайних подразників. Реакція адаптації, або стресу, включається завжди автоматично,
6
без участі свідомості, а лише під впливом безумовних рефлексів - болю або зміни складу внутрішнього середовища
Штучне порушення системи адаптації тягне за собою серйозні наслідки. Але і в природних умовах організм нерідко дорого платить за свою здатність захищатися шляхом пристосування. Велика група хвороб адаптації виникає саме в умовах стресу.
Розглянемо класичний приклад стресовій ситуації: зустріч собаки та кішки. Органи почуттів на відстані дають сигнал в центральну нервову систему про те, що ворог близько. Ситуація оцінюється корою головного мозку, але сама оцінка емоційна.
Саме емоція є найсильнішим мобілізуючим фактором. Регулювання емоцій значною мірою зосереджена в гіпосталамусе.
Він посилає сигнали вегетативної нервової системи. Сигнал швидко надходить в наднирники, і вони викидають свій гормон - адреналін. Викид адреналіну в кров сприяє розширенню судин головного мозку серця, легенів і, навпаки, звуження судин шкіри і внутрішніх органів, внаслідок чого відбувається перерозподіл об'єму крові, вигідне для боротьби. Посилюється діяльність серця, збільшується артеріальний тиск.
Вся ця діяльність потребує забезпечення енергією, і адреналін мобілізує джерела енергії жирові депо - жирні кислоти і з печінки - глюкозу. Посилюється харчування м'язової тканини і мозку. Все це, разом узяте, сприяє підвищенню температури і створює оптимальні умови для протікання хімічних реакцій.
Адреналін різко підвищує здатність серця засвоювати кисень. Для людини ця захисний захід може стати вкрай небезпечною. Занадто інтенсивне поглинання кисню з крові при негативних емоціях тимчасово може створити кисневе голодування, що іноді призводить до недостатності в роботі серця, і навіть до інфаркту міокарда. Але при нормальному перебігу стресорні реакції адреналін, швидко руйнуючись, встигає дати стимул для антістессорной захисту.
У гіпоталамусі до цього часу відбувається зміна в концентрації посередників - нейромедіаторів. Вони активізують виділення в кров з гіпофіза кортикотропіну, гормону росту і пролактину. Ці гормони мобілізують жирні кислоти з жирових депо. Це необхідно, тому що тривале використання адреналіну енергетично невигідно: адреналін викликає вегетативну бурю. Крім того, жирні кислоти забезпечують серця в 6 разів більше енергії, ніж глюкоза.
Кортикотропін (гормон гіпофіза) відає діяльністю кори надниркових залоз і підсилює антістрессорную захист. Кора наднирників завжди включається, коли необхідний захист. Спочатку мозковим шаром кори надниркових залоз виробляється адреналін. Потім під впливом кортикотропіну виділяється група гормонів, головним з яких є кортизол. Кортизол володіє подібними з адреналіном властивостями, але час дії кортизолу значно більше. Кортизол перешкоджає засвоєнню глюкози в м'язової тканини і активізує процес перетворення білка в глюкозу. Однак при виділенні великої кількості кортизолу внаслідок дуже сильного емоційного впливу в людини може навіть розвинутися тимчасовий цукровий діабет через нездатність швидко засвоювати знову утворюється цукор. Якщо у того чи іншого індивідуума є до того ж певні передумови, то тривалий стрес може привести і до стійкого діабету.
Білки є структурними та функціональними елементами клітин. Тому переклад білків в цукор дуже не вигідний для організму. Білки беруться з тих тканин, які швидко оновлюються в організмі і не несуть певної структурної функції. Такою тканиною є лімфоцити, розосереджені в лімфатичних залозах, селезінці, кістковому мозку і химусом - головному органі клітинного імунітету. Невипадково, що після сильної і тривалої хвилювання легко захворіти простудним, вірусним захворюванням. Зв'язок між хвилюванням і інфекцією
7
породжена використанням лімфоцитів для забезпечення енергетичних потреб у період стресу.
Але в розпал стресу всі можливі наслідки, не враховуються, навпаки, забезпечення енергією - головне. Ще більше звужується просвіт судин внутрішніх органів, посилюється робота серця, підвищується тиск крові в системі, прискорюється потік крові. Тому тривалі негативні емоції небезпечні для гіпертоніка. Стреси сприяють виникненню?? іпертоніческой хвороби.
Всі гормони підвищують згортання крові, і дозволяє уникнути сильних кровотеч. Але цей захисний механізм може стати причиною виникнення тромбозу судин та інфаркту міокарда у людини під впливом емоційного збудження.
У процесі боротьби все, що заважає повинно бути загальмовано. Тому кортизол пригнічує не тільки імунні реакції, але і запалення, тим самим, зменшуючи величину ушкоджень при травмі.
Але якщо пошкодження тканин великий, то частина білків з травмованої тканини, потрапляючи в загальний ліжечок, досягає імунної системи і, діючи на неї, як «чужим» білків, виробляє імунізацію організму проти власних тканин. Антитіла проникаючи в тканини, можуть викликати пошкодження. Це загрожує тварині хворобами і навіть смертю після закінчення боротьби від аутоімунних захворювань.
Кортизол, кортикотропін і пролактин гальмує активність статевого центру та центру апетиту гіпоталамуса, що доцільно під час боротьби.
Після закінчення боротьби з її високим витратою енергії починається фаза відновлення. Розширюються шкірні судини, збільшується потовиділення. Це охороняє від надмірного перегрівання, можливого внаслідок інтенсивного згорання жирних кислот і глюкози в ході боротьби. Надлишок жирних кислот служить в період відновлення сировиною для синтезу холестерину, який необхідний для ремонту пошкоджених тканин за допомогою поділу клітин (каркас мембрани містить багато холестерину).
Всі ці зміни відбуваються при кожному емоційному стресі. Тому часті і тривалі чи хвилювання, створюючи помилкову ситуацію захисту, формують типову хвороба старіння - атеросклероз.
Потім спрацьовує особливий антидіуретичний гормон - вазопресин, - що затримує виділення води нирками і допомагає відновленню втраченої крові. Посилюється функція щитовидної залози. Загасає виділення кортизолу, що сприяє відновленню синтезу білка.
Так послідовно, етап за етапом регулюється механізм захисту та відновлення втрат.
Порушення рівноваги при стресі можливо завдяки підвищенню гіпоталамічного порога. За його відсутності стресорні пристосувальна реакція була б короткочасною. Вищі організми наділені високою здатністю захисту від стресорів, що обумовлено появою в процесі еволюції складних гомеостатичних систем. Створити необхідні відхилення для захисту можливе тільки за рахунок порушення гомеостазу. Тим самим, захищаючись від зовнішніх причин смерті, організм робить це ціною хвороб адаптації.
Після емоційного напруження настає апатія - ознака виснаження запасів нейромедіаторів, необхідності спокою для відновлення. Стресова ситуація забувається організмом, якщо під час стресу не відбулося серйозних порушень в організмі.
8
ВНУТРІШНЬОКЛІТИННА Біоритми
З огляду на те, що кожна клітина являє собою самостійну функціональну одиницю і що активність дії окремих клітин, логічно почати розгляд біоритмів з клітинного рівня.
Вмістом клітини є протоплазма, в якій постійно йдуть два протилежних процесу: анаболізму і катаболізму.
Анаболізм - це біологічний процес, при якому прості речовини з'єднуються між собою, що призводить до побудови нової протоплазми, росту і накопичення енергії.
Катаболізм - це протилежний анаболізму процес розщеплення складних речовин на більш прості, при цьому раніше накопичена енергія звільняється і проводиться зовнішня чи внутрішня робота.
Таким чином, анаболічні процеси призводять до нарощування протоплазми, а катаболические, навпаки, - до зменшення і її деструктуризації. Але ці два процеси, поєднуючись, взаємно посилюють один одного. Так, процеси розпаду клітинних структур стимулюють їх наступний синтез, а чим більше складних структур накопичується в протоплазмі, тим активніше може йти подальше розщеплення з вивільненням великої кількості енергії. У цьому випадку спостерігається максимальна життєдіяльність клітини, а, отже, всього організму в цілому.
Керують цим ритмом світло і температура. Чим сильніше ці два фактори, тим вираз ціклоз (перемішування протоплазми) і активніше ферменти. До того ж з 3 до 15 годин відбувається зрушення внутрішнього середовища організму в кислий бік. Помірне фізичне навантаження додатково сприяє зсуву КЩР (кислотно-лужної рівноваги) у бік закислення. Таким чином, світлий час доби сприяє активізації катаболічних процесів в кожній клітині організму.
Зі зменшенням освітлення і пониженням температури зменшується і фізична активність. Все це разом викликає загусання протоплазми клітин, зменшення в них ціклоза. У результаті клітини переходять в неактивний стан. Тепер у них реалізується програма відновлення, накопичення, чому сприяє також зсув з 15 до 3 годин КЩР у лужну сторону.
Таким чином, головним водієм і синхронізатором внутрішньоклітинних біоритмів є зміна дня і ночі.
Пригнічують біоритм клітин кілька факторів.
1. Елементарне недотримання ритму неспання і сну. Вдень спати, вночі працювати. Треба обов'язково відмовитися від нічних змін і від протиприродного способу життя.
2. Організм має свій власний електричний заряд. З огляду на те, що поверхня Землі і навколоземні шари атмосфери мають негативний заряд, ноги заряджаються негативно. Голова за рахунок дихання позитивно заряджених повітрям і контакту з ним здобуває позитивний заряд. Але середній заряд тулуба повинна бути нейтральною, а з ним і загальний заряд тіла людини при різниці потенціалів між ступнями ніг і верхівкою голови досягає в середньому 210-230 вольт. Ці показники є найважливішими при нормальній життєдіяльності організму, що впливає на внутрішнє середовище і біострумів. З огляду на те, що сучасна людина ізольований від Землі (взуття на електроізоляційної підошві, синтетичний одяг, штучні статеві покриття, меблі з пластику і т.д.), підживлення організму негативними зарядами через ноги сильно ускладнюється. В результаті організм набуває надлишковий позитивний заряд, який зміщує внутрішню в кислий бік, і орієнтують макромолекули організму в просторі в несприятливу для їх функціонування бік.
9
Добові біоритми
ПІДТРИМКА Одночасно з Обертання Землі
Кожен організм, який існує на Землі, є своєрідними годинами. Всі організми - плоди еволюції, протягом трьох мільярдів років життя на Землі розвивалася і пристосовувалася, безперервно і нескінченно передаючи інформацію від клітини до клітини, з покоління в покоління. Всі живі організми несуть в собі всі зміни, накопичені в цьому довгому процесі розвитку, тому ми так добре пристосовані до невпинній обертанню на шей планети.
Фізіологічне час, так само як і місцевий час на поворотній планеті, має циклічний характер. Для будь-яких годин, зовнішніх чи внутрішніх, підстроювання (зсув) на один або кількох повних циклів не дає помітного ефекту. Проте зрушення біологічного годинника на частину циклу призводить до відчутних фізіологічним наслідків, як показує феномен перепаду часу при трансмерідіанних перельоти. Таке зміщення всередині циклу називається зрушенням фази, тобто положення повторюваного процесу в його власному циклі (наприклад, фази Місяця).
Крім ефекту перепаду часу, відкритого лише нещодавно в зв'язку з трнсмередіаннимі перельотами, існує постійна необхідність підлаштовувати фазу біологічних годин через невелику розбіжності між власним періодом цього годинника і періодом обертання Землі. Невідповідність цих періодів на годину або близько того зазвичай для багатьох біологічних видів, що мають досить точні внутрішній годинник. У людини, наприклад, період годин близький до 24 години. Відхилення на час складає всього 4% доби, - очевидно, це цілком допустимо о. Завдяки близькості періоду до земних діб біологічний годинник цього класу були названі ціркадіаннимі (від лат. Circa - близько, приблизно і dies - день, добу).
Час у порівнянні з добою здається незначним, але ефект різниці періодів швидко накопичується. Але для живих організмів важлива синхронність і, щоб її підтримувати, треба постійно вносити поправку. Якщо фазу тікають або відстаючих годин не можна було пересувати, то, вони повинні були весь час рухатися (для компенсації однієї години на екваторі потрібна швидкість 40 миль на годину). Якби години були абсолютно точними і фаза некерованою, то їх власник був би назавжди прикутий до тимчасової зоні свого народження. Більш того, ці ідеальні біологічний годинник повинні бути несприйнятливі до будь-якого фактору, зрушуваної фазу, наприклад, охолодження.
Не маючи можливості підлаштовувати фазу своїх 25-годинних внутрішнього годинника, - а цю здатність втратили окремі, у тому числі багато сліпі, - їх власники, залишаючись на місці, будуть зміщуватися в часі і втрачати узгодженість з навколишнім 24-годинним світом. Якщо розбіжність становить рівно годину на добу, то узгодженість буде відновлюватися періодично, кожні 24 дні. Якщо поліпшити відповідність власного періоду годин зовнішньому періоду, це не зніме проблеми, а лише подовжить процес втрати і придбання синхронності. Отже, для того щоб підтримувати синхронність наших внутрішніх годин з обертанням Землі потрібно щось більше, ніж просто близьке відповідність двох періодів: потрібно сигнал, зовнішній такт, який би щоденно підлаштовували фазу наших годин до місцевим часом.
Сигнал часу повинен бути строго пов'язаний з обертанням планети і щодня достатньо точно повторюватися. Таким сигналом часу для більшості біологічних видів є світло. Постійне висвітлення з інтенсивністю місячного світла виявляється достатнім, щоб зупинити хід ціркадіанних годин у плодової мушки й у грибів в лабораторії. У ссавців годинник менш чутливі, а в людини ще менше, але і для нас найкращий спосіб дізнатися час - подивитися на світ.
10
ПРИРОДЖЕНИЙ біологічний годинник людини
(25 - часовий період)
Що може бути звичніше зміни дня і неспання, одноманітні низки наших днів і ночей? Одночасно з обертанням Землі «тканина» нашої свідомості здійснює обороти, від беззвітний фантазій сонного самоти до колективних фантазій суспільного життя. Кожен, хто намагався вирватися з цього кругообігу, знає, що такий порядок зовсім не нав'язаний жорстоко чергуванням світла і темряви, хоча й ухилятися від нього довго не вдається. Мірний хід геофізичного маятника має свою подобу всередині кожного з нас і непросто у вигляді звички підкорятися ритмам планети - всередині нас йдуть справжні фізіологічні годинник, що складають частину нашого спадкового багажу. У звичайних умовах хід цих вроджених біологічних годин повністю підкоряється грандіозним геофізичних годинах, чий моделлю вони є. Але все ж таки внутрішній годинник «тікають» і роблять свою важливу роль у нашому повсякденному житті. Давайте ж розглянемо ті рідкісні ситуації, коли вдається розчути незалежне, самостійне биття біологічного годинника.
У Баварії був проведений експеримент в умовах ізоляції від часу. На самому початку місячного експерименту, поведінка випробуваного вивчається при звичайному 24-годинному режимі освітлення: кожен раз вечір о 23 годині світло вимикався, а вранці, 7 включався у відповідність з розпорядком, прийнятим «ззовні». Випробуваний не має можливості контролювати освітлення, за винятком каганця, але настільки тьмяного, що він в рахунок не йде. Зареєстровані показники виявили ритмічне коливання з періодом 24 години; цикл сон-неспання - одна з багатьох, лише найбільш впадає в очі.
Довіримо тепер контроль освітлення в ізольованому приміщення самому відчуваємо. Зазвичай його (або її) ритм температури тіла і чергування сну - неспання в таких умовах зберігається, але починається запаздовать щоденно приблизно на годину. Зрушення буде 24 години кожні 25 зовнішніх днів, тобто кожні 24 внутрішніх дня. Якщо газета продовжує надходити до піддослідному «раз на день» - коли він спить, то приблизно через 25 зовнішніх днів настане час, коли нинішня газета прийде в лабораторію раніше, ніж живе в ізоляції від часу буде передана вчорашня.
Деякі люди в ході експериментів, переходять на 25 годинний цикл, показують дивовижні результати: людина в умовах ізоляції від часу звичайно вже через тиждень перемикаються з 25-годинного періоду (приблизно 8часов сну і 17 годин неспання) на періоди вдвічі Корчі, або, вдвічі довше . Водному з перших експериментів середня тривалість нічного сну без пробудження складала 19 годин. Подібна картина збентежила дослідників: такий довгий сон у здорової людини представлявся ненормальним. Але випробувані визнали такі марафонські дистанції сну і неспання цілком зручними і навіть не помічали, що сон часом триває всього 4 години, а інший рас і 18 годин, а робочий день міг тривати 30 годин без перерви. Вчасно хитромудрих комбінацій, інтервалів активності-спокою ритм температури тіла суворо витримує 25-часовий період. Юрген Ашофф директор Інституту фізеалогіе поведінки імені Макса Планка в Андекс першим описав цей внутрішній температурний ритм, тим самим довівши строгу регулярність ціркадіанних біологічного годинника у людини навіть в умовах, коли інші прояви життєдіяльності цим годинами не підкоряються. Ашофф виявив, що протягом особливо довгих циклів активності-спокою температура тіла може підніматися і спадати двічі. За таких приблизно 50-годинних «добу» випробуваний за - як і раніше, до кожного сніданку отримує чергову газету, зберігає трьох разовий режим харчування (правда, за кожен раз з'їдає трохи більше звичайного, але все ж таки поступово кілька втрачає у вазі) і не помічає нічого особливого . Важко описати подив і недовіру випробуваного, коли після двох-трьох тижнів ізоляції, до нього входить дослідник і сповіщає закінчення умовно місячного експерименту. Переконати випробуваного може лише пачка вже отриманих (майбутніх) газет.
11
Більш тривалі записи спонтанного чергування активності-спокою були отримані в експерименті з ховрахами і хом'ячків, яких роками утримували в одиночному ув'язненні, в ізоляції від всіх сигналів часу. У цих тварин внутрішній годинник, мабуть, більш надійно синхронізують сон і пильнування, ніж у нас з вами. Проте і у них виявилося неухильне зміна ціркадіанного періоду, за кілька років досягла всього декілька ми нут. Деякі натяки на таку закономірність отримані і для людини. Рекорд перебування в умовах тимчасової та соціальної ізоляції становить на сьогодні близько шести місяців. Втім, можливо, нам просто не відомі більш тривалі і, скажімо, більш ефективні, але не зареєстровані експерименти, що проводилися в похмурих підземеллях середньовічних замків.
ВІЛЬНИЙ ХІД І загарбання БІОЛОГІЧНИХ ГОДИН
Біологічний годинник з періодом 25 годин, властиві нам, так само як і інших приматів, був по-справжньому відкритий лише 20 років тому, але не в людини, а у сліпий білячої мавпи, що жила в лабораторії Курта Ріхтера в Медичній школі при Університеті ім. Джона Хопкінса. Мавпочка вільно блукала по лабораторії і піддавалася дії всіх щоденних періодичних факторів, за винятком світла. Вона чергувала сон і пильнування, як і сам Ріхтер, але з іншим періодом. Сліпа мавпочка довела, що володіє власними внутрішніми годинами, яким вона йшла так само неухильно, як люди йдуть добового циклу обертається планети. Кожен місяць протягом декількох днів час активності мавпочки збігалося з робочим днем експеріментатОрів, але всякий раз поступово з'являлося накопичення зрушення: мавпочка ставала «совою», з точки зору людини, - втім, з її «точки зору», люди ставали б «жайворонками». Через два тижні розпорядок дня мавпочки запізнювався настільки, що її сніданок припадав на пізній вечір і ніч: наша «сова» перетворювалася на «жайворонка». Ще через тиждень її режим дня знову ставав як у людей.Мавпочка дотримувалася свого внутрішнього плину часу, незалежного від періодики Сонця, Місяця і людей в лабораторії.
Ця незалежність від зовнішнього часу була виявлена також у поведінка деяких сліпих людей. Молода людина в дитинстві втратив зір. У студентські роки він мучився, безуспішно намагаючись подолати хронічну безсоння та денну сонливість. Примітно, що ця недуга переслідував його по 2 - 3 тижні поспіль кожен місяць. Молодий чоловік вів щоденник, який виявився дуже до речі, коли він, врешті-решт, звернувся за допомогою до лікаря. Реймонд Майлз з колегами помітили, що час денної сонливості студента щодня запізнюється на годину, поки не зливається з нічним сном. Через тиждень сонливість знову з'являється, але вже зранку, а нічний сон одночасно порушується безсонням. Цей цикл повторюється приблизно кожні 25 днів.
Лікарі запропонували йому відмовитися від безплідної боротьби за дотриманням 24-годинного режиму. Вони порадили йому спати тоді, коли він дійсно хоче спати, і оберігати його сон від усяких турбот в умовах лікарняного стаціонару. Вперше за багато років його щоденний уклад життя став регулярним: весь день - бадьорість, ніч - безперервний сон. Однак його «день» і «ніч» більше не збігалися з астрономічними - студент перейшов на 25-годинний ритм.
Коли ж він повернувся на місяць до звичайного життя, його сон знову виявився, розбитий на шматки, не дивлячись на його героїчні зусилля, застосування кофеїну і снодійних. Але тепер уже було ясно, що його денна сонливість виявилася замаскованій продовженням внутрішнього 25-годинного ритму. Подібним недугою страждає близько полвіни сліпих людей.
Біологічним ритмом з періодом 25 годин мають не лише сліпі, а й цілком здорові, зрячі люди. Хоча природний хід їх внутрішніх годин щодня відстає на годину, в нормі вони узгоджені з 24-годинним циклом чергування дня і ночі і їм вдається «йти в ногу з ним». Тим не менш, багато сліпі, та й деякі зрячі люди позбавлені цієї здатності
12
щодня на годину підлаштовувати свої внутрішні годинники, не можуть підтримувати синхронність з обертанням Землі і ритмом життя їх оточення.
У людей з нормальним зором, що живуть в умовах щоденного чергування світла й темряви, такі випадки виключення. Але, коли людина навмисне залишає білий світ, скажімо, спускаючись у вічну тишу підземної печери або просто зачиняючи в кімнаті без вікон, його рит
