Параметры биологического ритма
История хронобиологии
Хронобиология является сравнительно молодой наукой. Как научная дисциплина биоритмология зародилась лишь в конце XVIII в. Французский астроном Жан-Жак Дерту де Майран (Мэран), изучая биологическое действие солнечного света обнаружил, что листья растений, помещенных в постоянную темноту (по условиям опыта растения для полной изоляции от Солнца помещались в погреб) повторяют те же ритмические движения, что и при обычном чередовании дня и ночи. Однако Майран не придал этому факту существенного значения, оценив его лишь как побочный выход своих астрономических исследований. В дальнейшем он рассказал о опыте своему другу Маршану, который в 1729 сообщил в Парижскую Академию наук об опыте с растениями в погребе. Спустя 30 лет периодизм у растений был уже подробно описан. В 1751 г. К. Линней создал часы из цветов, он разделил циферблат на сектора. А к концу XVIII в. было сделано еще одно важное открытие. Рассматривая суточные колебания и температуру человека, Гуфеланд пришел к выводу, что в организме существуют внутренние часы, ход которых определяется вращением Земли вокруг своей оси. Этот врач впервые обратил внимание на универсальность ритмических процессов живых организмов и подчеркнул, что жизнь человека, очевидно, повторяется в определенных ритмах, а каждый день представляет маленькое изложение нашей жизни. С тех пор из отдельных наблюдений стало оформляться учение о биоритмах, которое сейчас трактуется более широко и понятие хронобиология включает в себя понятие о биологическом времени вообще.
В 1925 г. российский ученый Пэрж и Дарвин в 1880 г. в книге «О способности растений к движениям» указывал на внутреннюю природу периодичности и опубликовал книгу «Ритмы жизни и творчества», посвященную анализу ритмических явлений в психической сфере человека.
Крутой поворот в прогрессе развития в учении о биоритмах произошел в 1928 г. после работы шведского ученого Форсгрена, который установил суточный ритм гликогена и желчеобразования в печени кролика, доказав при этом эндогенную по своей сущности ритмичность. Работа Форсгрена ознаменовала новый этап развития учения о биоритмах.
В 1935 г. было создано Международное общество биоритмологов, которое в 1971 г. переименовано в Международное общество хронобиологов. На протяжении многих лет его президентом было профессор Франц Халберг из Университета Миннесоты. В настоящее время он является почетным президентом этого общества.
Первые опыты по биоритмам человека были проведены двумя «отцами» хронобиологии – английским биологом Колином Питтендрой который ныне работает в США и немецким специалистом в области поведенческой физиологии Юргеном Амоффом. По заказу космических агентств были проведены первые эксперименты по ощущению человеком хода собственного времени, помещая в среду где отсутствуют временные стимулы. Наиболее ранние из них были полны романтики и приключений. Фразцузский спелеолог М. Сиффр в 1962 г. провел 62 дня в ледяной пещере Скарасон на глубине 135 м. Временами ему казалось, что время летит, то появлялось ощущение замедления и остановки времени. Стенни провел под землей 125 суток, Лафферти – 120 суток.
Ю. Амофф, директор Института поведенческой физиологии и его сотрудник, физик Рютгер Вивер подошли к решению той же самой проблемы с другой, более здравой и осмысленной позиции. Они реконструировали бункер под Мюнхеном, превратив его в экспериментальную исследовательскую лабораторию, где испытуемые могли находиться в полной изоляции по несколько недель. В ходе опыта регистрировался целый ряд параметров: двигательная активность, температура тела, время от времени проводились психологические тесты, анализы мочи и крови.
В конце 50-х годов английский ученый Мери Лоббан проводила необычный эксперимент. Испытуемые были помещены на далеком севере, где полярный день не дает указаний для отчета реального времени суток. У одной группы часы убежали вперед, у другой отставали. В результате таких необычных экспериментов складывались данные о биоритмах человека.
|
|
|
|
|
|
^ БИОЛОГИЧЕСКИЙ РИТМ, ЕГО ПАРАМЕТРЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ. КВАНТОВОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
|
|
|
Типы биологических изменений во времени. Очевидно, что любые изменения в живых системах обнаруживаются только при сравнении состояния системы как минимум в двух временны точках, разделенных большим или меньшим промежутком времени. Однако их характер может быть разным. В системе последовательно изменяются стадии какого-то биологического процесса. В этих случаях принято говорить о фазовых явлениях в системе (например, стадии индивидуального развития организма).
Другой класс изменений в живых системах относится к категории ритмических. Среди них различают периодические и циклические процессы.
Периодические – промежутки времени, весьма строгие по продолжительности; циклические – свойственна нестрогая повторяемость.
Венгерские исследователи Детари и Карцаги под ритмом понимают цепь повторяющихся в определенной последовательности, в которой для осуществления одного цикла всегда необходимо одно и то же время.
Ашофф – в качестве биологического ритма надо рассматривать повторение некоторого события в биологической системе через большие или меньшие регулярные промежутки времени.
Таким образом, биологический ритм – колебательный процесс, приводящий к воспроизведению биологического явления или состояния биологической системы через примерно равные промежутки времени. 
Рисунок 1. Схематическое изображение ритма и его показатели: Период (Т) - время между повторениями событий или время, требуемое для завершения цикла. Обратная величина периода, в единицах циклов на единицу времени - частота ритма. МЕЗОР (М) - средний уровень показателя. Амплитуда (А) - расстояние от минимума до максимума показателя, Акрофаза - момент времени, соответствующий регистрации максимального значения полезного сигнала (когда ритм описывается косинусоидой, пик кривой обозначается термином акрофаза 0).
|
|
|
Параметры биологического ритма.
Среди многих параметров, свойственных биологическому ритму, прежде всего надо отметить его период. Он представляет собой промежуток времени, через который в ритме происходит воспроизведение событий.
Период ритма лег в основу классификации ритмических биологических колебаний.
Известными хронобиологами Халбергом и Рейнбергом исходя из величин ритма в 1968 была предложена следующая классификация:
- высокочастотные (период менее 30 минут);
- среднечастотные (30 минут – 2,5 дня);
- низкочастотные (более 2,5 дней).
Позже советские ученые Моисеева и Сысуев сочли необходимым выделить 5 классов биоритмов:
- ритмы высокой частоты (до 30 минут); Пример: Ритмы электроэнцефалограммы (альфа-, бета- и др.),электрокардио дыхание, перистальтика кишечника.
- ритмы средней частоты (30 минут – 28 часов):
а) ультрадианные (до 20 часов);
б) циркадианные (20-28 часов); Пример: Цикл сон-бодрствование, ритм температуры тела, артериального давления, митоза,
- мезоритмы:
а) инфрадианные (28 часов – 6 дней);
б) циркасептальные (7 дней); Пример: Метаболические процессы, секреция некоторых гормонов, артериальное давление и др.
- макроритмы (от 20 дней до года); Пример: Эндокринные (менструальный цикл) и метаболические процессы
- мегаритмы (с периодом десятки, сотни и тысячи лет). Пример: Функции: Эпидемии и другие процессы
В 1959 Халберг ввел понятие ввел понятие циркадного ритма, который является видоизменением суточного ритма с периодом 24 часа, протекает в константных условиях и принадлежит к так называемым свободно текущим ритмам. Это ритмы с не навязанными им внешними условиями периодом. Они врожденные, эндогенные, т.е. обусловлены свойствами своего организма. Для установления эндогенности природы циркадного ритма необходимо изучать его в постоянных условиях временной среды на протяжении нескольких периодов. Присутствие спонтанной частоты ритмических изменений доказывает эндогенность ритма.
Присоединение к основному названию ритма приставки «цирко» – «около» - стало в последнее время очень популярным. Стали употребляться термины «циркасептальный» – «околонедельный», «циркатрикаптарный» - «околомесячный». Введение в название ритма приставки «около» означает, что период данного биологического ритма не точно соответствует внешней природе геофизических колебаний.
Однако, по мнению Ашоффа, существует только четыре цирка ритма:
- циркадный (околосуточный);
- циркатидальный (околоприливный);
- циркалунарный (околомесячный);
- циркануальный (окологодовой).
Каждый из них может самоподдерживаться в изоляции от соответствующего ему внешнего цикла, отличаясь длинной своего периода от периода того или иного геофизического цикла.
Ашофф предполагает, что приставку «около» следует применять только к тем ритмам, которые обычно синхронны с циклами среды, но в постоянных условиях проявляют собственный период.
Биологический ритм характеризует и его амплитуда, которая отражает размах колебаний биологического процесса между его крайними значениями. Она показывает насколько выражены ритмические колебания.
Очень важная характеристика биологического ритма – его среднепериодическая величина или мезор, т.е. среднее значение функции за период. Она позволяет дать интегральную оценку биологического процесса за полный цикл его колебаний. Определение величины функции только в отдельных точках цикла колебаний недостаточно для ее полной характеристики, особенно если учесть способность биологических ритмов сдвигать свои фазы при различных воздействиях. Среднепериодическую величину биологического процесса измеряют путем его измерения в различных временных отрезках периода ритма.
В биологическом ритме выделяют то положение функции во времени, когда она достигает крайних значений – своего максимума и минимума (акрофаза). В последнее время под акрофазой понимают положение максимума функции, хотя имеет значение и положение минимума функции. Существенным параметром, характеризующим биологический ритм является длительность фазы активности. Активная фаза находится в том отрезке периода ритма, на протяжении которого значение функции выше ее среднепериодической величины.
Одно из свойств биологического ритма получило название блуждающей фазы. Речь идет о том, что если регистрировать положение акрофазы, или активной и пассивной фазы, в течение того или иного количества периодов ритма, то можно увидеть, что она не постоянна и мигрирует в некоторых временных границах. Таким образом фазовая структура биоритма находится в подвижном состоянии, что лежит в основе изменчивости функции и имеет адаптивное значение.
Уровень ритмически колеблющейся функции и ее реакция на воздействие в различных точках периода ритма не одинаковы. В разных точках функция может усиливаться, ослабляться и вообще не отвечать на воздействия. Отрезок периода ритма, когда обнаруживается реакция функции получил название времени потенциальной готовности. Оно начинается тогда, когда воздействие способно вызывать переход функции из одного состояния в другое и заканчивается, когда изменения в ритме начинают происходить спонтанно. В результате воздействия на биологический ритм в отрезке времени потенциальной готовности обязательно будет сдвигаться фаза ритма и может измениться его амплитуда.
Еще один параметр носит название фазовый сдвиг в часах (или фазовый угол в градусах). Он обозначает разницу между положением фаз двух и более ритмов и между положением фаз биологического ритма и ритмов внешних факторов (например, освещенность). Фазовый сдвиг и его изменение характеризуют координированность протекания во времени различных биологических ритмов и их согласованность с внешними геофизическими ритмическими колебаниями.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 665; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!