Список литературы

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 течение 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.

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.

Ритм -- яркая иллюстрация диалектического характера движения. Н. Я. Пери (1925) отмечал, что «всякий периодический или волнообразный процесс есть, в сущности, прогрессивный процесс, в каждом периодическом процессе нечто достигается... Каждый последующий период или следующая волна не есть полное повторение предыдущих, а наслаиваются на эти предыдущие как их следующая и новая ступени».

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 можно заметить, что это положение варьируется 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. Физиологические ритмы как основной параметр существования живых организмов. 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, выходящее за пределы нормы, либо появление их там, где они раньше не обнаруживались, связано с болезнью.

Роль гипоталамуса

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

Физиологические ритмы характеризуются широким спектром частот; их период варьируется от десятитысячных долей секунды до нескольких лет. Часто один и тот же показатель одновременно участвует в нескольких видах колебательных изменений (например, пульсовые, дыхательные и суточные изменения артериального давления, волны различной частоты на ЭЭГ). Характерные для одной системы ритмы могут передаваться другой (Например, 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 (например, 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, которые отражают периодичность геофизических факторов, обусловленную вращением Земли вокруг своей оси. В течение 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. Под влиянием этих внешних факторов совершалась эволюция всех форм жизни на Земле, колебания их в настоящее время, как и миллионы лет назад, играют жизненно важную роль для всех без исключения обитателей Земли. Например, для дневных животных восход Солнца -- сигнал для активной деятельности: добывания пищи, строительства жилья, выращивания потомства, а с наступлением темноты активизируются животные, ведущие ночной образ жизни. И все животные «подстраиваются» к этому суточному ритму. А кто не сможет «вписаться» в этот режим, заданный природой, погибают. Для выживания любой организм должен соизмерить свой ритм с внешними ритмами. 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.

Спонтанные циркадные ритмы обнаружены едва ли не у каждого вида живых существ. Возможное исключение составляют обитатели океанских глубин и подземных пещер, а также прокариоты (бактерии и сине-зеленые водоросли, клетки которых не имеют оформленного ядра и митохондрий). Циркадные колебания обычно наблюдаются у более организованных одноклеточных организмов и в изолированных тканях многоклеточных организмов, тем не менее, и у позвоночных, и у беспозвоночных животных часть нервной системы обычно играет роль циркадного ритмоводителя для всего организма. Мишель Менакер с сотрудниками показал, что у некоторых птиц эту функцию выполняет эпифиз, ритмично выделяющий в мозге гормон мелатонин. Деятельность эпифиза регулируется светом, проникающим сквозь теменную часть черепа. У воробья даже удается сдвинуть фазу циркадного ритма, пересадив ему эпифиз птицы, живущей в иной временной зоне. У людей с травмами в этой области гипоталамуса наблюдается расстройство ритма, что позволяет предполагать сходную роль супрахиазменных ядер и у человека. Фазу ритмов этих ядер можно сдвинуть светом через зрение, электрическим раздражителем, инъекцией в мозг аналога нейромедиаторов, вызывающих нормальные разряды нейронов, а также мелатонином. Секреция эпифизом мелатонина стимулируется психомиметиками (ЛСД, мескалин, кокаин) и подавляется препаратами, используемыми для лечения психозов.

Известный терапевт М. Н. Кончаловокий еще в 1935 г. писал: «Если пристальнее всмотреться в эволюцию и течение болезней, то очень часто можно заметить волнообразное течение, т. е. приступы, пароксизмы, кризы, которые сменяются относительным покоем, когда видимые признаки уходят, и больной чувствует себя относительно хорошо и нередко даже обращается к труду... Врачи, подобно морякам, которые знают о периодически наступающих бурях при равноденствиях, должны знать, что болезни имеют волнообразное течение, что окончание приступа и криза не есть окончание болезни, что ремиссия -- это временная передышка, а не выздоровление». Как точно, образно и глубоко звучит эта фраза и для современной медицины! Хорошо известна периодичность эпидемий, и глубоко изучены истоки и генезис этой ритмичности.

Австрийский психолог Герман Свобода, немецкий врач Вильгельм Фисс и австрийский инженер Альфред Тельчер в конце XIX - начале XX века создали известную концепцию о трех ритмах, согласно которой человеку присущи особые ритмы: 23-суточный (физический), 28-суточный (эмоциональный) и 33-суточный (интеллектуальный). Отношение к данной концепции довольно неоднозначное. Суть концепции заключается в следующем: Все три ритма возникают одновременно в момент рождения или же в момент самого зачатия -- образования зиготы. Все три ритма имеют строго синусоидальную форму, не изменяющуюся на протяжении всей жизни человека, и, следовательно, неизменную частоту, т. е. длительность периода. Согласно гипотезе, все три ритма сохраняют абсолютное постоянство синусоидальной формы и частоты (23, 28 и 33 сут.).

Б. С. Алякринский и С. И. Степанова (1985) сделали критический анализ материальной природы этой концепции. Сама жизнь как постоянно меняющееся движение исключает заданные с момента рождения (или даже до него), неизменные по периоду три ритма. Между тем известно, что в течение жизни значительно меняется ритм многих жизненных функций (сердечно-сосудистой, репродуктивной, костно-мышечной и др.), изменяются реакции организма на экстремальные воздействия и др. Поэтому придание трем ритмам предельной стабильности на протяжении всей жизни без учета возраста, пола, типа нервной системы явно противоречит способностям человеческого организма к исключительной, феноменальной пластичности, адаптации и выживанию, казалось бы, в невероятных экстремальных ситуациях. Совершенно справедливо замечание Б. С. Алякрниского и С. И. Степановой о том, «что самая малая доля эндогенности в природе этих ритмов исключала бы приписываемую им статичность. Ведь эти ритмы образно можно представить себе как бы отлитыми из предельно прочного, не знающего разрушения материала и поэтому обладающими абсолютной жесткостью и в то же время надежно вмонтированными в живую систему, не знающую такой жесткости ни в своих частях, ни в целом». Следовательно, концепция эндогенной природы трех ритмов практически не имеет серьезных аргументов.

Проблема десинхронизации биологических ритмов

Динамические болезни

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.

Биоритмология в диагностике и терапии современной медицины

Вся наша повседневная жизнь строго укладывается в 24-часовые рамки, в том числе и интенсивность физиологических функций 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.

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.

При применении гормональной терапии также важно правильно выбрать время для введения препарата: так, при недостаточности функции надпочечников больным обычно делают инъекции кортизона по утрам, когда в норме активность коры надпочечников максимальна. Введение кортизона в иное время суток будет подавлять деятельность и без того ослабленных надпочечников.

Во многих клинических ситуациях используется в качестве терапевтического воздействия на пациента периодическая стимуляция. Например, введение лекарств и использование электронных сердечных пейсмекеров и механических вентиляторов, для повышения эффективности терапевтического действия которых были разработаны датчики, устанавливающие обратную связь между пациентом и механическим регулятором дыхания или сердцебиения. Эта связь позволяет облегчить управление этими приборами и избежать опасной конкуренции между навязанным ритмом и внутренними ритмами.

У некоторых больных диабетом могут возникнуть трудности в установлении соответствующего графика введения инсулина. Периодическое введение инсулина в соединении с регулярным приемом пищи и режимом физической нагрузки оказывается неэффективным для поддержания уровня глюкозы в крови в нормальных пределах. Вместо этого могут быть нерегулярные флуктуации (Например, при слежении за уровнем глюкозы в крови после его повышения). Для таких пациентов необходимо разрабатывать схемы введения инсулина, основанные на данных о текущем уровне сахара в крови и понимании динамики системы его регуляции.

John Milton из Монреальского нейрологического института предположил подавлять тремор с помощью периодической стимуляции. Этот эффект был бы аналогичен подавлению колебаний в сердечных клетках периодическими деполяризующими стимулами. Подобным образом упорядоченное во времени медикаментозное лечение способствовало бы подавлению припадков у эпилептиков с регулярной цикличностью заболевания.

Другой клинически важный случай взаимодействия между эндогенными и экзогенными ритмами связан с суточной периодичностью. Циркадные ритмы часто изменяются у людей с эмоциональными расстройствами. Появилась попытка лечить таких больных, восстанавливая нормальные фазовые соотношения между собственным циклом сна и бодрствования и нормальным 24-часовым циклом. Фазовый сдвиг циркадных часов может осуществляться световым режимом, небольшими изменениями в режиме сна, навязываемыми в течение нескольких дней, и с помощью лекарств. Изменения в циркадном ритме могут быть одним из проявлений, а не причиной эмоционального расстройства, так что устранение циркадных нарушений не обязательно будет производить лечебный эффект.

Сезонные и другие адаптивные виды ритмов также не являются простой реакцией на циклические изменения среды обитания, а характеризуются определенной эндогенностью. Учет физиологических ритмов необходим при составлении рационального режима труда и отдыха человека, при выборе времени приема лекарств, особенно гормональных препаратов. Физиологические ритмы имеют и определенное диагностическое значение в клинике, физиологии труда и спортивной медицине: при различных заболеваниях и переутомлении отмечается их нарушение.

Многие заболевания человека характеризуются необычной и сложной динамикой. Анализ механизмов, лежащих в основе таких заболеваний, неизбежно связан с теоретическим анализом наблюдаемой динамики. Методы изучения этих проблем заключаются в формулировании теоретических и биологических моделей болезни. Далеко идущей целью исследователей является помощь в разработке новых диагностических и терапевтических стратегий в лечении людей.

Заключение

Физиологические ритмы являются одной из основных форм проявления жизнедеятельности, они наблюдаются у всех живых организмов и на всех уровнях организации живой материи -- от субклеточных структур до целостного организма. Как правило, они 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, электроэнцефалограмма, суточная периодика частоты дыхания, суточная периодика экскреции калия с мочой.

Список литературы

1. Биологические часы/ Под ред. С. Э. Шноля. -- М., 2004.

2. Бюннинг Э. Ритмы Физиологических процессов. -- М., 2001.

6. Эмме А. М. Биологические часы. -- Новосибирск, 2000.

7. Губский В. И., Губский Л. В. Циркадные ритмы и механизмы циркадной организации// Усп. совр. биол. Т. 68. 2001.

9. Комаров Ф. И., Захаров Л. В., Лисовский В. А. Суточный ритм физиологических функций у здорового и больного человека. -- Л., 2001.

11. Доскин В. А., Лаврентьева Н. А. Ритмы жизни. -- М., 2005.

Размещено на Allbest.ru