Влияние фотопериодизма на организм человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

1.Биоритмологический подход к феномену времени. Определение понятия биологический ритм

2.Физиологические ритмы как основной параметр существования живых организмов

3.Проблема десинхронизации биологических ритмов. Динамические болезни

Заключение

Список использованной литературы

Влияние цикличности в природе (суточные, сезонные ритмы и годичность) давно привлекало исследователей. Первое научное наблюдение биоритмов сделал французский астроном Ж. Ж. де Меран (1729), обнаруживший суточную периодичность движения листьев у растений. Это явление затем изучал Ч. Дарвин (1880) и ряд ботаников 19 в.

Эта тема актуальна и сегодня: ученые пришли к выводу, что в различные сезонные периоды, влияние климато - погодных факторов, и фотопериодизма на физическое состояние человека не одинаково.

Цель данной работы - обобщить данные литературных источников для выявления влияния фотопериодизма на организм человека.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: во- первых влияние различных сезонных периодов на течение биологических процессов в организме человека, во - вторых влияние внешних факторов, значение в приспособлении организма к окружающей среде, в третьих - роль биологического ритма в трудовой деятельности человека и в развитии у него заболеваний.

В первой главе рассматриваются понятия биологический ритм и биоритмологический подход к феномену времени. Раскрываются их основные параметры, закономерности протекания и проблемы их изучения.

Во второй главе раскрывается понятие физиологического ритма как определяющего фактора существования живых организмов. Рассматриваются его свойства, характеристики, а также влияние на организм человека и способы регуляции.

Третья глава посвящена анализу проблемы десинхронизации биологических ритмов. Раскрывается понятие о динамической болезни, особенностях ее протекания в организме и способах лечения.

Биоритмологический подход к феномену времени как к биологическому параметру и изучение закономерностей временной организации живых систем открывают новые возможности для регуляции и управления процессами, протекающими в организме.

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.

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 фотопериодизма на ритмичность в работе эндокринной системы в целом и каждой железы в отдельности опосредуется через гипоталамус и эпифиз. Гипоталамус посредством рилизинг-гормонов регулирует тропные функции аденогипофиза, продукция которых подвержена суточным ритмам.

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.

Классификация 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.

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.

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.

В сфере живой материи реальные ритмы никогда не имеют строгого однообразия. Периоды между аналогичными состояниями равны лишь приблизительно, они колеблются около величины, в среднем довольно постоянной. Эта величина -- длительность периода -- важнейшая характеристика ритма. Кривая ритма любой живой системы представляет собой условное изображение непрерывного движения, и каждая точка на этой кривой есть условное изображение тех состояний, через которые она проходит, никогда не задерживаясь. Каждая точка на кривой ритма, т.е. фактически мгновенное состояние, через которое проходит некоторая функция, называется "фазой". В биоритмологии особое значение придается так называемым акрофазам, т.е. тем моментам, когда регистрируемый процесс достигает крайних значений: максимума и минимума. Понятие "Фаза" часто используется как обозначение точки отсчета при анализе временной последовательности событий. В качестве таких точек отсчета принимают начало сна или момент пробуждения, начало работы и др. При смещении этих точек во времени говорят о сдвиге фазы. Так, сдвиги фазы характерны при переходе в другой временной (новый часовой) пояс или для сменного режима работы.

Очень важной характеристикой является амплитуда ритмического процесса. К числу категорий биоритмов относят и зону "блуждания" фазы, точнее акрофазы. Если в течение, например, ряда суточных циклов отмечать на шкале времени положение акрофазы (максимума или минимума) ритма какой-либо функции, то это положение варьирует в некотором диапазоне, который и называется зоной блуждания фазы (акрофазы).

Ритм - это универсальная особенность самодвижения материи, результат борьбы противоположностей, которые являются источником самодвижения, характеризующегося непрерывной сменой доминирования каждой из двух противоборствующих сторон. Так достигается качественная устойчивость материальных объектов. Таким образом, ритм внутренне присущ движению.

Подводя итог, ритм - процесс, который регулируется как внешними источниками, так и внутренними. И от взаимодействия этих источников будут зависеть основные параметры ритма: период, акрофаза, мезор, амплитуда. Биологические ритмы человека при изоляции от внешних источников отсчета времени в течение двух циклов переходят на собственную частоту. Влияние фотопериодизма на ритмичность в работе эндокринной системы человека в целом и каждой железы в отдельности опосредуется через гипоталамус и эпифиз. Гипоталамус посредством рилизинг-гормонов регулирует тропные функции аденогипофиза, продукция которых подвержена суточным ритмам: при увеличении длины светового дня их продукция повышается и тем самым повышается биологическая активность организма.

Физиологические ритмы - циклические колебания в различных системах организма. Они составляют основу жизни. Одни ритмы поддерживаются в течение всей жизни, и даже кратковременное их прерывание приводит к смерти. Другие появляются в определенные периоды жизни индивидуума, причем часть из них находится под контролем сознания, а часть протекает независимо от него. Ритмические процессы взаимодействуют друг с другом и с внешней средой.

Изменение ритмов, выходящих за пределы нормы, либо появление их там, где они раньше не обнаруживались, связано с болезнью.

Физиологические ритмы являются одной из основных форм проявления жизнедеятельности, наблюдаются у всех живых организмов и на всех уровнях организации живой материи -- от субклеточных структур до целостного организма. Они, как правило, не являются строго периодическими колебаниями: в определенных пределах меняется их период, амплитуда, форма, уровень. Примером их могут служить записи некоторых физиологических ритмов у человека: электрокардиограмма, сфигмограмма сонной артерии, сейсмокардиограмма, пневмограмма, электроэнцефало-грамма, суточная периодика частоты дыхания, суточная периодика экскреции калия с мочой.

Наиболее близки к периодическим колебаниям физиологические ритмы, которые возникают при усвоении организмом ритмичных внешних сигналов (напр., световых мельканий), различные адаптивные ритмы.

Физиологические ритмы характеризуются широким спектром частот; их период варьирует от десятитысячных долей секунды до нескольких лет. Часто один и тот же показатель одновременно участвует в нескольких видах колебательных изменений (напр., пульсовые, дыхательные и суточные изменения артериального давления, волны различной частоты на ЭЭГ). Характерные для одной системы ритмы могут передаваться другой (напр., изменения частоты сердечных сокращений в ритме дыхания). Физиологические ритмы могут быть замаскированы апериодическими колебаниями исследуемого показателя (шумами) и другими ритмическими колебаниями, форма их часто бывает сложной. Поэтому разработаны специальные методы анализа, позволяющие выявлять и изучать скрытую периодичность физиологических процессов (гармонический анализ, автокорреляционный анализ, скользящее суммирование и др.).

Большинство физиологических ритмов связано с чередованием различных функциональных состояний соответствующих систем (напр., сокращение и расслабление мускулатуры, сон и бодрствование). Поэтому в различные фазы колебательного процесса отмечается разная реакция на внешние воздействия: разное направление смещения фазы суточного цикла при действии датчика времени в различные его моменты, отсутствие реакции на раздражение в рефракторный период и т.п.

Адаптивные физиологические ритмы выработались в процессе эволюции как форма приспособления организмов к циклически меняющимся условиям среды. Наиболее изучены околосуточные (циркадные) ритмы, циркадные ритмы отражают периодичность геофизических факторов, обусловленную вращением Земли вокруг своей оси. В течении суток закономерно изменяется прежде всего естественное освещение. Суточным колебаниям подвержены цикл день-ночь, температура и влажность воздуха, напряженность электрического и магнитного поля Земли, потоки разнообразных космических факторов, падающих на Землю в конкретный временной цикл. Адаптация конкретного организма или видовая адаптация к внешним условиям в широком биологическом смысле - это синхронизация жизненных процессов (ритмов) организма или целой популяции с внешними ритмами, таким образом, циркадная периодичность жизненных функций является врожденным свойством.

Для организма человека характерно повышение в дневные и снижение в ночные часы физиологических функций, обеспечивающих его физическую активность (частоты сердечных сокращений, минутного объема крови, артериального давления, температуры тела, потребления кислорода, содержания сахара в крови, физической и умственной работоспособности и др.). В обычных условиях наблюдаются определенные соотношения между фазами отдельных околосуточных ритмов. Поддержание постоянства этих соотношений обеспечивает согласование функций организма во времени, обозначаемое как внутреннее согласование. Помимо этого, под действием меняющихся с суточной периодичностью факторов среды (синхронизаторов, или датчиков времени) происходит внешнее согласование циркадных ритмов. Различают первичные (имеющие основное значение) и вторичные (менее значимые) синхронизаторы. У животных и растений первичным синхронизатором служит, как правило, солнечный свет, у человека им становится также социальные факторы. Динамика околосуточных физиологических ритмов у человека и высших животных обусловлена не только врожденными механизмами, но и выработанным в течение жизни суточным стереотипом деятельности. Регуляция физиологических ритмов у высших животных и человека осуществляется в основном гипоталамо-гипофизарной системой. Резюмируя вышесказанное, можно сказать, что физиологические ритмы человека, составляющие основу жизни, зависят от длины светового дня (первичный синхронизатор). Поэтому для организма человека характерно усиление в дневные и снижение в ночные часы физиологических функций, обеспечивающих его физическую активность. Они представляют собой постоянно изменяющуюся во времени величину. При изменяющейся длине светового дня организм испытывает определенные неудобства, которые уходят при адаптации организма к внешним условиям. Адаптация обеспечивает выживаемость организма в окружающей среде и становление его биологических ритмов.

Диагностика и терапия в современной медицине

В постоянных условиях, т.е. при максимально возможном исключении действия синхронизаторов на человека, обычно происходит изменения периода околосуточных колебаний, а в некоторых случаях наступает рассогласование (десинхронизация) околосуточных ритмов по частоте. Десинхронизация наблюдается при быстрых перелетах в другие поясные зоны, при работе в ночную смену, в полярных широтах. Повторные нарушения привычного суточного распорядка могут оказать неблагоприятное действие на здоровье человека. Десинхронизация - один из патогенетических механизмов неблагоприятного действия некоторых факторов среды и измененного режима жизнедеятельности на организм человека.

Человеческое тело представляет собой сложную систему, организованную во времени и пространстве. При многих заболеваниях нормальная организация нарушается и заменяется аномальной динамикой. Болезни, характеризующиеся аномальной временной организацией, называются динамическими болезнями.

Вся наша повседневная жизнь строго укладывается в 24-часовые рамки, в том числе и интенсивность физиологических процессов, колеблется в соответствии с наиболее заметным циклом чередования сна-бодрствования. Например, ежедневное повышение и снижение порога болевой чувствительности наших зубов. Во второй половине дня порог болевой чувствительности зуба в полтора раза выше, а онемение в результате анестезии продолжается в несколько раз дольше, чем ночью. Удержание алкоголя в крови быстро возрастает примерно после 10 часов утра. Поэтому идти на прием к стоматологу лучше после обеда. Эффективность обезболивания максимальна тоже вскоре после полудня: доза наркоза, необходимая утром, днем может оказаться избыточной. Аллергические реакции возникают быстрее и проявляются тяжелее в начале ночи, чем в полдень. Печень удерживает низкий уровень алкоголя в крови вечером гораздо лучше, чем утром.

Поставить диагноз значительно проще, зная клиническую норму с учетом её ритмичности. Скажем, нормальная температура тела ночью ниже 36,6 оС, поэтому "нормальное" показание температуры в 3 часа ночи -- симптом лихорадки. Аддисонова болезнь (бронзовая болезнь) и болезнь Иценко-Кушинга обусловлены нарушением функции надпочечников (соответственно недостаточностью и избыточностью), поэтому для их диагностики требуется измерять уровень гормона кортизола (гидрокортизона) в крови, но с учетом времени забора крови. Диагноз и терапевтические меры могут быть более эффективными, если их строить на основе циркадного цикла. Многие типы делящихся клеток предпочитают определенное время суток для репликации ДНК, поэтому циркадные вариации особенно ярко проявляются в токсичности различных лекарственных препаратов и эффектах облучения с целью поразить делящиеся опухолевые клетки. Эрхард Хаус с коллегами добился значительного повышения процента выживания среди мышей, больных раком, не увеличивая дозу лекарства, а сконцентрировав её в то время суток, когда опухолевые клетки предположительно более чувствительны, чем нормальные.