Адаптация к нарушению биологических ритмов

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3

1. ПОНЯТИЕ О БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМАХ

    И БИОРИТМОЛОГИИ…………………………………………………5

2. АДАПТАЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМА ПРИ  НАРУШЕНИИ

   БИОРИТМОВ……………………………………………………………5

2.1. Здоровье и резервные возможности  человека……………….5

2.2. Адаптация  к перемене климатических, температурных 

        и часовых перепадов…………………………………………..12

2.3. Адаптация к нарушению биологических ритмов …………15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..17

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………...18

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………….19

 

ВВЕДЕНИЕ

 

При обсуждении проблемы организации биологических  систем в качестве ее основных принципов  выделяют пространственный и временной. Но пространственная организация не исчерпывает полностью специфику живого. К структурному трехмерному фактору добавляется четвертое измерение-время, вносящее совершенно новый, независимый, непредсказуемый элемент.

Пространственную организацию  живых систем изучают морфологи, а временная организация биологических  систем представляет собой центральную проблему в области биологии,  получившей название хронобиологии. Основная задача хронобиологии – выяснение роли фактора времени в существовании и развитии биологических систем. К закономерностям течения времени в живых системах самое непосредственное отношение имеет особый класс периодических изменений деятельности и поведения этих систем, названных биологическими ритмами.

Все живое на нашей  планете несет отпечаток ритмического рисунка событий, характерного для  нашей Земли. В сложной системе  биоритмов, от коротких – на молекулярном уровне – с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек.  Биологический ритм представляет собой один из важнейших инструментов исследования фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации.

В данной работе раскрываются основные проблемы учения о биологических  ритмах – биоритмологии и пути их решения.

Развитие биоритмологии  – задача большой практической важности, имеющая отчетливое социально-экономическое звучание. Биоритмологические исследования и разработки нужны для обеспечения надежности и эффективности ночного труда, в частности, в сфере критических профессий (космонавты, летчики, операторы), для оптимизации распорядка труда и отдыха представителей различных специальностей в условиях круглосуточной работы на производстве, для установления периодов наибольшей и наименьшей поражаемости человека различными повреждающими факторами.

 

1. ПОНЯТИЕ О БИОЛОГИЧЕСКИХ РИТМАХ И БИОРИТМОЛОГИИ

 

Биологические ритмы – это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера процессов жизнедеятельности биологических систем.

Биологические ритмы  или биоритмы – это более или  менее регулярные изменения характера  и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. ¹

Согласно одному из основных принципов  материалистического  естествознания   –   принципу   единства организма  и  среды  –  организм  не  может существовать без внешней среды.  Но  внешняя  среда,  все  сферы  мировоздания охвачены    колебательными   ритмическими   движениями.   Не удивительно поэтому, что одним из неотъемлемых свойств живого является  ритмичность  всех  процессов.  "Весь растительный и животный мир,  а с  ним  и  человек,  извечно  и  непрестанно испытывает   на   себе   ритмические   воздействия   внешнего физического мира и извечно отвечает на биение мирового пульса ритмическими пульсирующими   реакциями":     писал  русский социолог П. Я. Соколов.

Учение о биологических  ритмах в узком смысле получило название биоритмологии, которая входит в  более широкую дисциплину – хронобиологию.

Выделим следующие важные достижения хронобиологии:

1.Биологические ритмы  обнаружены на всех уровнях  организации живой природы – от одноклеточных до биосферы. Это свидетельствует о том, что биоритмика – одно из наиболее общих свойств живых систем.

2.Биологические ритмы  признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах.

3.Установлено, что  биологические ритмы, с одной  стороны, имеют эндогенную природу и генетическую регуляцию, с другой, их осуществление тесно связано с модифицирующим фактором внешней среды, так называемых датчиков времени. Эта связь в основе единства организма со средой во многом определяет экологические закономерности.

4.Сформулированы положения о временной организации живых систем, в том числе – человека – одним из основных принципов биологической организации. Развитие этих положений очень важно для анализа патологических состояний живых систем.

5.Обнаружены биологические  ритмы чувствительности организмов к действию факторов химической (среди них лекарственные средства) и физической природы. Это стало основой для развития хронофармакологии, т.е. способов применения лекарств с учетом зависимости их действия от фаз биологических ритмов функционирования организма и от состояния его временной организации, изменяющейся при развитии болезни.

6.Закономерности биологических  ритмов учитывают при профилактике, диагностике и лечении заболеваний. ²

Одна из центральных  проблем современной биоритмологпи — проблема синхронизации и десинхронизации биоритмов. Десинхронизация биологических ритмов, наблюдаемая при  адаптивных и патологических процессах, позволила установить, что исследование биоритмов является важным методическим приемом в решении вопросов физиологии труда, выявлении патологического процесса, адаптации человека к измененным геофизическим и социальным синхронизаторам, подбора космонавтов.

Биологические ритмы  — колебания смены и интенсивности  процессов и физиологических реакций. В их основе лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних Факторов. Факторы, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение  "синхронизаторы",  или  "датчики времени".

К  внешним факторам относятся: изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений, приливы и отливы, сезонные и солнечно-лунные влияния; социальные влияния, характерные для человека.

К  внутренним  факторам относятся нейрогуморальные процессы, протекающие в определенном, наследственно закрепленном темпе и ритме.

Ритмы, независимые от внешних синхронизаторов, называются эндогенными. Ритмы, формирующиеся  под влиянием внешних синхронизаторов, т.е. факторов внешней среды, идентифицированы как  экзогенные. Для большинства биоритмов характерна эндогенность генерирования, малая изменчивость установившейся длительности циклов  на протяжении онтогенеза.

Ритмы формируют внешние  синхронизаторы. Ярким примером формирования эндогенных ритмов под влиянием синхронизаторов внешней среды является влияние на новорожденного ребенка с его эндогенными ритмами таких синхронизаторов, как свет, звук, пища и др., а по мере развития ребенка усиливается роль социальных факторов. Сравнительно быстро у ребенка формируется суточный 24-часовой ритм физиологических процессов. Известный хронопедиатр Т.Хельбрюгге установил, что первые признаки суточной периодики выделения с мочой натрия и калия отмечается на 4-20 неделе, а креатинина и хлоридов на 16-22 месяце после рождения. На 2-3  неделе происходит начало синхронизации с ритмом дня и ночи на протяжении суток таких показателей, как температура тела, а частота пульса — на 4-20 неделе жизни ребенка. В первые 2 недели жизни экскреция с мочой котизола и кортикостерона имеет незначительные суточные колебания (максимальная экскреция в 16-20 часов, минимальная — поздним вечером и ночью), что характерно для детей старшего возраста и взрослых. "Таким образом, становление суточного ритма экскреции кортикостероидов происходит уже на 2-3 неделе жизни ребенка.

Биологические ритмы - изменения, периодичность которых сохраняется  при изоляции от внешних источников отсчета времени в течение  двух циклов (периодов) или более. При такой изоляции биоритмы могут переходить на собственную частоту, ранее индуцированную извне, могут изменять фазу собственного ритма по фазе  при навязывании внешнего ритма. Биоритмы являются особенностью биологической временной структуры, частным случаем более широкой зависимости жизненных процессов от времени. Биоритмы можно определить как статистически достоверные изменения различных показателей физиологических процессов волнообразной формы. Периодическим колебаниям в организме человека подвергается большинство физиологических процессов. В регуляции суточной периодики функций принимает участие гипоталамус. Влияние фотопеииодизма на ритмичность в работе эндокринной системы в целом и каждой железы в отдельности опосредуется не только через гипоталамус, в частности через СХЯ, но и через эпифиз. Гипоталамус посредством рилизинг-гормонов  регулирует тропные функции аденогипофиза, продукция которых подвержена суточным ритмам.³

В соответствии с циркадными ритмами центрального гипоталамо-гипофизарного  звена изменяется и секреторная активность периферических эндокринных желез.

Основными параметрами  биоритмов являются такие показатели:

1. период — время  между двумя одноименными точками  в волнообразно изменяющемся процессе;

2. акрофаза — точка  времени в периоде, когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра;

3. мезор — уровень  среднего значения показателей  изучаемого процесса;

4. амплитуда — величина  отклонения исследуемого показателя  в обе стороны от средней.

Фаза колебания характеризует  состояние колебательного процесса в момент времени; измеряется в долях периода, а в случае синусоидальных колебаний — в угловых и дуговых единицах.

Классификая ритмов базируется на  строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев.

Ю.Ашофф (1984 г.) подразделяет ритмы:

1. по их собственным  характеристикам, таким как период;

2. по их биологической  системе, например популяция;

3. по роду процесса, порождающего ритм;

4. по  функции, которую  выполняет ритм.

Диапазон периодов биоритмов  широкий: от миллисекунд до нескольких лет. Их можно наблюдать, в отдельных клетках, в целых организмах или популяциях. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость. Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость. Существуют также четыре циркаритма, периоды которых в естественных условиях не меняются, т.е. они синхронизированы с такими циклами внешней среды, как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает "свободно", со своим собственным, естественным периодом.

Классификация биологических  ритмов по Халбергу наиболее распространена — классификация по частотам колебаний, т.е. по величине. обратной длине периодов ритмов. См. таблицу приложения.

Классификация биоритмов  Н.И. Моисеевой и В.Н. Сысуева (1961) выделяет пять основних классов:

1. Ритмы высокой частоты:  от доли секунды до 30 мин (ритмы  протекают на молекулярном уровне, проявляются на ЭЭГ, ЭКГ, регистрируются  при дыхании, перистальтике кишечника и др.).

2. Ритмы средней частоты (от 30 мин до 28 ч, включая ультрадианные и циркадные продолжительностью до 20 ч и 20 - 23 ч соответственно).

3. Мезоритмы (инфрадианные  и циркасептанные около 7 сут   продолжительностью 28 ч и 6 дней соответственно).

4. Макроритмы с периодом  от 20 дней до 1 года.

5. Метаритмы с периодом 10 лет и более.⁴

Многие авторы выделяют также ритмы по уровню организации  биосистем:

клеточные, органные, организменные, популяционные.

По форме  условно  выделяют следующие  виды физиологических колебаний: импульсные, синусоидальные, релаксационные, смешанные.

Ритмы с периодом в несколько  лет и десятилетий связывают  с изменениями на Луне, Солнце, в  Галактике и др. Известно более 100 биоритмов с периодом от долей  секунд до сотен лет.

Биологические ритмы, совпадающие  по кратности с геофизические ритмами, называются адаптивными (экологическими). К ним относят суточные, приливные, лунные и сезонные ритмы.  В биологии адаптивные ритмы рассматриваются с позиций общей адаптации организмов к среде обитания, а в физиологии — с точки зрения выявления внутренних механизмов такой адаптации и изучения динамики функционального состояния организмов на протяжении длительного периода времени.

В течения многих миллионов  лет эволюции "шлифовалась" временная  организация биосистем. Постоянно адаптируясь к меняющимся условиям и воздействиям факторов окружающей среды, вместе с живой материей, синхронно с её усложняющимся развитием, совершеннее и разнообразнее становились биоритмы. Уместно предположить, что эволюция животного мира "шла" через совершенствование биоритмов, выполнявших ведущую роль факторов адаптации к изменяющимся условиям внешней среды. Суточная периодичность времени, смена дня и ночи, индуцировали и закрепили суточные ритмы многочисленных процессов в организме, а смена времени года сформировала сезонные ритмы.⁵

Основное диалектическое противоречие биоритмов состоит  в том, что будучи  универсальной  формой адаптации, через непрерывные  колебательные процессы они обеспечивают развитие защитно-адаптационных реакций организма, символизируя саму жизнь.