Индивидуальные биоритмологические особенности организма

Индивидуальные биоритмологические особенности организма

Условия космического полета создают специфические трудности сохранения в космосе естественной фазовой архитектоники жизненных ритмов организма, их взаимной синхронизации, которая обеспечивает высокую и устойчивую работоспособность человека, является необходимым условием его здоровья. До недавнего времени в отечественных космических полетах использовались необычные распорядки сна - бодрствования космонавтов, построенные на основе так называемых мигрирующих суток с постепенным смещением (или миграцией) в ходе полета периода сна вдоль 24-часовой шкалы московского времени. Нередко миграция фазы ритма сна - бодрствования сочеталась с так называемым стартовым сдвигом времени сна на несколько часов относительно исходного, дополетного положения периода сна на шкале «земного» времени, т.е., иначе говоря, сдвигом сна на дневные часы в первые же сутки после выхода корабля на орбиту.

Приспособление человека к одномоментному смещению фазы ритма сна-бодрствования, даже если такое смещение происходит однократно и не сопровождается миграцией, является нелегкой задачей. Исследования отечественных и зарубежных авторов, в том числе исследования, проведенные в нашей лаборатории и обобщенные в работах Б.С. Алякринского и С.И. Степановой, показали, что сдвиг фазы ритма сна-бодрствования неизбежно приводит к развитию десинхроноза - болезненного состояния, обусловленного резким рассогласованием суточных, или циркадианных, ритмов жизненных функций друг с другом. По мере адаптации к сдвигу фазы ритма сна-бодрствования десинхроноз претерпевает обратное развитие и постепенно купируется, по мере того как восстанавливается взаимная синхронизация циркадианных ритмов, но уже на новой временной основе. Период десинхроноза обязательно сопряжен со снижением работоспособности человека, что проявляется прежде всего в заметном падении рабочей продуктивности. Это падение является настолько очевидным, что в зарубежной литературе настойчиво рекомендуется избегать принятия ответственных деловых решений в стадии выраженного десинхроноза после прибытия в новый часовой пояс.

Что касается медленного постепенного сдвига, т.е. миграции фазы ритма сна-бодрствования, то в настоящее время можно утверждать, что адаптация к тем конкретным вариантам мигрирующих суток, которые использовались в космических полетах, доступна далеко не всем людям, в особенности после достижения 30-летнего возраста. Тем более есть все основания полагать, что комбинация сдвига фазы с ее миграцией приводит к десинхронозу даже в том случае, если величина фазового сдвига в результате последующей миграции постепенно уменьшается и в конце концов время сна начинает совпадать с ночными часами. Как показали результаты наших исследований, именно в этот момент выраженность десинхроноза достигает наибольшей яркости [Степанова].

Приспособление к необычным распорядкам сна-бодрствования в космосе по сравнению с земными условиями значительно затруднено. Эти затруднения связаны с десинхронизирующим действием невесомости на циркадианную систему организма. Такое действие доказано исследованиями, проведенными во время полета американского спутника «Биосателлит-3». У обезьяны, летавшей на этом спутнике почти 9 суток, возникло состояние десинхроноза, которое исследователи непосредственно связывают с эффектом невесомости [Hoshizaki et al.]. Американские специалисты, авторы коллективного труда «Человек в длительном космическом полете» [Human factors in long-duration spaceflight], подчеркивая роль невесомости как десинхронизирующего фактора, пишут: «Вполне возможно, что даже при наличии адекватных индикаторов времени длительное пребывание в состоянии невесомости может сказаться на циркадианных ритмах и других биологических циклах, играющих важную роль в поддержании нормального состояния организма». К числу «космических десинхронизаторов», несомненно, относится и глубокая трансформация привычной системы физических и социальных синхронизаторов (отсутствие 24-часового чередования света и темноты, колебаний геофизических и социальных явлений, имеющих 24-часовую периодичность). Некоторые авторы, в частности Браун, полагают, что в длительном космическом полете в результате трансформации привычной системы синхронизаторов циркадианная система организма будет работать все хуже и хуже, пока не превратится в хаотическое нагромождение не связанных между собой колебаний. Будут ли нарушения столь глубокими, даже если полет продлится годы, сказать трудно. Однако в десинхронизирующей роли невесомости и трансформации системы времядатчиков в космосе можно не сомневаться. Необходимо специально подчеркнуть, что нарушение привычной системы внешних синхронизаторов и невесомость - это два фактора космического полета, которые могут вызывать десинхроноз совершенно самостоятельно, при поддержании наилучшего суточного распорядка с 24-часовой цикличностью сна - бодрствования, без каких-либо сдвигов фазы или ее миграции.

В течение многих лет проводилась систематическая работа, направленная на теоретическое и экспериментальное обоснование принципов организации (оптимальных режимов) жизни человека в космосе, на доказательство неприемлемости в космическом полете таких режимов труда и отдыха, которые включают одномоментные сдвиги фазы ритма сна-бодрствования и ее миграцию. В то же время в ходе этой работы возникла идея отбора космонавтов по их способности усваивать непривычные распорядки сна-бодрствования. С этой точки зрения следовало отбирать для участия в полетах лиц с более коротким и сравнительно безболезненным периодом десинхроноза, возникающего после сдвига фазы ритма сна-бодрствования; лиц, успешно адаптирующихся к мигрирующим суткам; наконец, лиц, устойчивых к десинхронизирующему влиянию невесомости и трансформации системы датчиков времени, т.е. способных к поддержанию в этих условиях естественной фазовой архитектоники циркадианных ритмов организма. Другими словами, возникла идея биоритмологического отбора космонавтов.

Мы исходили из существующих фактов, согласно которым перестройка циркадианной системы вслед за сдвигом фазы ритма сна-бодрствования протекает у разных лиц с неодинаковой скоростью: одни адаптируются к такому сдвигу быстрее, другие - медленнее. Индивидуальные различия в скорости адаптации к новому суточному режиму могут быть очень большими: как сообщают Линдберг и др., взаимная десинхронизация суточных ритмов частоты пульса, температуры тела и двигательной активности, наблюдаемая у мышей после изменения свето-темнового ритма со сдвигом фазы на 12 ч, у одного животного сохранялась в течение 2 нед, в то время как у всех остальных она исчезала через 1-2 дня. По данным В.П. Зухаря и др., адаптация к измененному режиму сна в условиях изоляции у одного из двух обследуемых лиц (период предписанного сна у которого приходился на 22 ч 00 мин - 4 ч 30 мин) завершилась на 12-е сутки, а у второго (с периодом предписанного сна с 1 ч 30 мин до 7 ч 30 мин) значительно позднее (что авторы связывают с неблагоприятными личными обстоятельствами). Эллиот и др. изучали приспособление обследуемых лиц к 4,5-6-часовому временному сдвигу после перелета с запада на восток и к 6-8-часовому сдвигу, имитировавшему трансмеридиональный перелет в условиях изоляции. Скорость приспособления индивидуально варьировала. Особенно заметные межиндивидуальные различия обнаружились при исследовании суточного ритма экскреции с мочой электролитов. Так, в частности, судя по динамике экскреции с мочой калия при 8-часовом сдвиге, 5 обследуемых лиц адаптировались через 2-4 сут, 4 обнаружили признаки частичной адаптации к 5-м суткам, а у 6 человек на 5-6-е сутки отмечались лишь минимальные проявления адаптации. Авторы отметили, что у некоторых участников этих исследований первоначально появившаяся адаптация к временному сдвигу впоследствии разрушалась.

В наших исследованиях со сдвигом фазы ритма сна-бодрствования обследуемых лиц, изолированных от внешнего мира, на 12 ч (т.е. с инверсией положения фазы этого ритма) мы также наблюдали межиндивидуальную разницу в скорости приспособления к новому режиму жизни. Результаты этих исследований подробно описаны в работах С.Й. Степановой, Б.С. Алякринского. Здесь в качестве наглядного примера приводятся данные о динамике подъязычной температуры и часовой экскреции с мочой калия у обследуемых К. и Г. после инверсии суточного распорядка, свидетельствующие об очевидном преимуществе К. в скорости адаптации к новому жизненному ритму. Как видно из рис. 38, чередование подъемов и спадов температуры тела, соответствующее периодам сна и бодрствования (снижение во время сна и повышение во время бодрствования) стало регулярным у К.на 4-е, а у Г. на 7-е сутки после инверсии. Что касается экскреции с мочой калия (рис. 39), то у К. отчетливый ритм этого функционального показателя, соответствующий инвертированному распорядку сна-бодрствования (со снижениями регистрируемых величин в период сна и повышениями в период бодрствования), визуально обнаруживается с 6-х, а у Г. не ранее, чем с 11-х суток.

Богатая практика гражданской авиации свидетельствует о том, что экипажи самолетов, обслуживающих трансмеридиональные авиалинии, страдают от систематических и частых перемещений периода сна, обусловленных сменой часовых поясов при перелетах. Однако и здесь обнаруживаются заметные межиндивидуальные вариации. Французские авторы Lavernhe et al. провели анкетный опрос летного состава, в результате которого выяснилось, что после перелета из Франции в Северную Америку в первую же ночь хорошо спят только 24% опрошенных; в то же время в 35% случаев необходимы три или более ночи, чтобы вернуть обычный сон. 41% людей, заполнивших анкету, отметили нарушения пищеварения, в то время как у оставшихся 59% таких явлений не было. Лафонтен и др. изучали выделение с мочой калия и 17-ОКС у двух обследуемых лиц, совершивших перелет из Парижа на Аляску и обратно. После возвращения в Париж у них наблюдалась заметная разница в динамике этих функциональных показателей: у одного обследуемого в течение 5 сут. сохранялось полное извращение суточных кривых относительно парижского времени, в то время как у второго к 5-м суткам произошло восстановление исходной периодичности в соответствии с парижским временем. Как сообщает Работэ и др., при перелете с временным сдвигом в 4-5 ч. нарушения суточных ритмов отмечаются у 78% летчиков. После возвращения к привычным условиям часть пилотов отмечала не улучшение, а дальнейшее ухудшение состояния. Лагер подчеркивает, что негативные эффекты работы в ночное время высоко индивидуальны, а из соображений безопасности 20% пилотов необходимо освобождать от ночных полетов. По данным Рутенфранца и др. 20% людей не способны работать по сменному режиму. Интересные наблюдения проведены Сасаки: у членов японской семьи, совершившей перелет из Японии в США, измеряли температуру в полости рта. Оказалось, что, судя по этому показателю, скорость адаптации к новому временному поясу выше всех была у ребенка, несколько ниже у отца, медленнее всех перестраивалась мать.

Опыт сменных и ночных работ показывает, что приспособление к такому распорядку жизни одним людям дается сравнительно легко, другие же испытывают значительные трудности, болеют и в конце концов переходят на дневную работу. У лиц, работавших по трехсменному графику и переведенных на работу только в дневное время, желудочные заболевания встречаются в 19% случаев. При этом язвенная болезнь желудка наблюдается у каждого третьего рабочего, такова же частота заболеваний нервной системы (у людей, занятых только на дневных работах, желудочные и нервные расстройства отмечаются в 2,5 раза реже, а язвенная болезнь желудка - в 5 раз реже) (Aanonsen, по: [Руттенбург, Слоним]). Адум [Adum] в результате опроса 145 водителей-профессионалов выяснил, что 17,2% из них испытывают затруднения при работе ночью. Число жалующихся увеличивается с возрастом. В группе 26-30-летних ночная работа затруднительна для 20%.

Индивидуальную скорость перестройки суточных ритмов артериального давления, частоты сердечных сокращений и температуры тела у работников метрополитена, постоянно в течение 6 мес. работавших только в ночные смены, наблюдали Э.И. Брандт и др. Все обследуемые лица после работы спали днем в затемненных комнатах в полной тишине. В результате у большинства из них произошла частичная перестройка суточных ритмов изучавшихся показателей в соответствии с инвертированным распорядком труда и отдыха, а у части обследуемых такая перестройка оказалась полной. Как сообщает Дэвис, индивидуальные различия в скорости адаптации суточного ритма температуры тела к сменному графику работы чрезвычайно велики. В подтверждение этого вывода автор приводит данные Рейда, согласно которым в 27% случаев адаптация наступает в течение 1-3 сут, в 12% - за 4-6 сут, в 23% - в сроки свыше 6 сут, а небольшой процент обследуемых лиц («незначительное меньшинство», как пишет автор) вообще не адаптируется. Рейнберг и др. также отметили индивидуальную вариабельность скорости приспособления людей к сменной работе. Интересный индивидуально выраженный феномен описали Кнаус, Рутенфранц: работа в ночную смену в течение 1-2 сут вызывала смещение минимума температуры тела с ночных на утренние часы у 3 обследуемых лиц из 6. Мы в наших исследованиях наблюдали точно такое же явление: при эпизодическом (однократном) ночном бодрствовании минимум подъязычной температуры смещался у большинства обследуемых лиц на утренние часы (рис. 40), что, по-видимому, иллюстрирует рассмотренный в настоящей работе феномен увеличения периода ритма (запаздывания фазы) при стрессе.

Итак, приспособление к сдвигу фазы ритма сна-бодрствования характеризуется высокой индивидуальной вариабельностью. Что касается мигрирующих суток, которые, по сути дела, представляют собой сутки необычной длительности - несколько короче или несколько длиннее 24 ч, то здесь также были основания думать об индивидуально выраженных адаптационных возможностях.

Межиндивидуальные различия в приспособлении к суткам необычной продолжительности подчеркивают специалисты США, авторы книги «Физиология в космосе». Клейтман описал результаты своих исследований по адаптации человека к суткам 21- и 28-часовой длительности. Как показали эти результаты, один из двух участников каждого исследования (более молодой), судя по динамике температуры тела, адаптировался к экспериментальному распорядку жизни, а второй нет. М. Лоббан в условиях полярного дня (на о-ве Шпицберген) изучала динамику экскреции с мочой калия у обследуемых лиц в режиме 21-, 22- и 27-часовых суток. Оказалось, что адаптация к 21-часовым суткам по этому показателю наблюдалась у 3 участников исследования и отсутствовала у 4; в условиях 22-часовых суток 22-часовая периодичность экскреции с мочой калия сформировалась только у одного человека, остальные 7 обнаружили совершенно очевидную устойчивость 24-часового ритма. В опыте с 27-часовыми сутками ритм экскреции калия перестроился в соответствии с таким распорядком жизни у 3 обследуемых из 5; у 2 обследуемых перестройки не произошло.

В 1971-1972 гг. изучали приспособление 3 обследуемых - мужчин к 23-часовому суточному графику. Обследуемые были изолированы от внешних физических датчиков времени, но сохраняли контакт с некоторыми социальными синхронизаторами, имевшими 24-часовую периодичность. Каждые четвертые сутки обследуемые лица проводили на постельном режиме, что позволяло исключить влияние двигательной активности на регистрируемые функциональные показатели и тем самым лучше судить об адаптации к экспериментальному суточному распорядку. В остальное время распределение двигательной активности в течение суток было обычным: днем обследуемые свободно передвигались по комнате, утром выполняли физическую зарядку, много работали и читали сидя.

Наиболее демонстративными оказались результаты измерения температуры тела, которая при 23-часовом распорядке регистрировалась только во время бодрствования обследуемых лиц, начиная от момента пробуждения вплоть до момента отхода ко сну. Эти данные сравнивали с аналогичными температурными кривыми, полученными у каждого обследуемого заранее на том же отрезке суточного цикла (т.е. в период бодрствования) при обычном 24-часовом режиме жизни.

Об адаптации суточного температурного ритма к 23-часовому распорядку судили по двум признакам.

1. По взаимному сходству температурных кривых, полученных в период бодрствования 23- и 24-часовых суток. Для обычного, 24-часового, режима жизни характерны низкие значения температуры сразу после подъема, быстрое нарастание ее в течение последующих 2-5 ч и в дальнейшем либо медленно продолжающийся подъем до вечера, либо стабилизация на уровне «плато». Можно ожидать, что в случае приспособления к 23 - часовым суткам динамика температуры тела, относящаяся к периоду бодрствования в рамках таких укороченных суток, должна быть в основном сходна с обычной ее динамикой, описанной выше, по амплитуде, вечерне-утренней разности и общей форме кривой, поскольку 23- и 24-часовые сутки очень близки друг к другу по продолжительности. Чем заметнее различия между обеими сравниваемыми кривыми, тем хуже адаптирован обследуемый к экспериментальному жизненному распорядку.

2. По наличию зависимости величин температуры тела от фактического московского времени. В случае адаптации к 23-часовым суткам такой зависимости совершенно не должно было быть, и вот почему. Представим себе, что мы измеряли температуру тела только один раз в момент пробуждения обследуемых. При 23-часовом режиме жизни этот момент ежесуточно смещался по шкале московского времени на 1 ч. В процессе этого смещения момент подъема до конца исследования «прошел» по всей 24-часовой шкале, совпадая то с утренними, то с дневными, то с вечерними, и, наконец, с ночными часами. Если обследуемый был хорошо адаптирован к 23-часовым суткам, то, очевидно, значения температуры тела в момент подъема должны были быть примерно одинаковыми независимо от того, на какой час по московскому времени приходился этот момент. В случае же плохой адаптации величины температуры тела в фактические ночные часы должны были оказаться ниже, чем в дневные, что характерно для 24-часового температурного ритма. Все сказанное относится к любому измерению температуры тела, производимому не только в момент подъема, но через 2, 4, 6 ч и т.д. после подъема. Следовательно, если расположить все зарегистрированные результаты на 24-часовой шкале и затем усреднить значения температуры тела в каждом пункте этой шкалы (в нашем исследовании на каждую временную точку, соответствующую графику регистрации, при постельном режиме приходилось как правило 4, а при обычном режиме двигательной активности - от 5 до 10 значений), то у обследуемого, не адаптированного или плохо адаптированного к 23-часовым суткам, мы получим кривую с низкими значениями показателей в часы фактической московской ночи и с высокими значениями во время фактического московского дня. У хорошо адаптированного человека такой зависимости быть не должно, и его показатели днем и ночью должны находиться на одном и том же уровне.

На рис. 41 представлена динамика температуры тела обследуемых лиц в период бодрствования 23- и 24-часовых суток (каждая кривая рассчитана путем усреднения данных за весь период обследования). Эти данные получены при постельном режиме. Очевидно, у всех троих обследуемых кривая, относящаяся к 23-часовым суткам, не похожа на кривую 24-часовых суток, однако у М. взаимное сходство обеих кривых больше, чем у А-ва и П. Рис. 42 демонстрирует различия температурных кривых, зарегистрированных в период бодрствования 23- и 24-часовых суток при обычном режиме двигательной активности. На рис. 42, а каждая кривая рассчитана путем усреднения данных за весь период обследования; правая часть отличается от левой тем, что здесь кривые 23-часовых суток усреднены по данным, полученным не в ходе всего обследования, а лишь на одном из его этапов, а именно на 15, 16, 17 и 19-е укороченные сутки. Как видно из рис. 42, а, у всех троих обследуемых обе сопоставляемые кривые различаются по амплитуде, и трудно сказать, у кого эти различия более заметны. Рис. 42, б свидетельствует о том, что расхождения между сопоставляемыми кривыми у обследуемых А-ва и П. выражены сильнее, а у М. - слабее (у двух первых участников исследования вечерне-утренняя разница отрицательна, у третьего - положительна).

Таким образом, как видно из приведенного материала, обследуемый М. был адаптирован к 23-часовым суткам лучше, чем два других участника исследования. Нужно заметить, что эти двое были старше обследуемого М. на 10 лет - им было по 33 года, а М. - 23 года.

Приспособление к 48-часовым суткам, как показали результаты другого нашего исследования (проводившегося в условиях полного контакта его участников с физическим и социальным окружением), также отмечено печатью индивидуальности. В условиях 48-часового распорядка жизни обследуемые спали каждую вторую ночь, а остальное время непрерывно бодрствовали. Такой график был труден для всех, но особые трудности испытывала одна участница исследования (Б-а), у которой к концу жизни в экспериментальном режиме стал резко нарушаться сон. Мы предположили, что нарушения сна у обследуемой Б-ой по крайней мере отчасти связаны с тем, что температура ее тела в эту ночь остается на высоком уровне (для здорового, хорошо спящего человека характерно падение температуры тела во время сна). Измерение температуры обследуемой Б-ой в 3 ч ночи с 8-х на 9-е 48-часовые сутки подтвердило наше предположение: она оказалась равной 36,7° (рис. 45), в то время как при обычном, 24-часовом распорядке жизни температура в этот час в среднем (по данным пятикратной ежесуточной регистрации) была чуть выше 36,0° (рис. 46). Параллельную регистрацию температуры тела в ту же ночь провели еще два участника исследования, сон которых не только не нарушался, но был особенно крепким и длительным. У обследуемого А. температура оказалась значительно ниже, чем при обычном режиме (см. рис. 45 и 46), а у обследуемой С-вой - такой же, как обычно.

Индивидуальные особенности реакции организма на резкое нарушение привычного жизненного распорядка наблюдается в условиях 72-часового непрерывного бодрствования. В качестве иллюстрации на рис. 47 приводятся полученные в нашей лаборатории данные о динамике часовой экскреции с мочой калия у 4 обследуемых лиц (из 12 человек, принимавших участие в этих исследованиях): у 2 из них при 72-часовом непрерывном бодрствовании исходный суточный ритм этого показателя сохранился, у 2 - разрушился. В этих же условиях А.Л. Наринская зарегистрировала аналогичные индивидуальные проявления со стороны психической продуктивности, в соответствии с которыми у одних участников исследования суточный ритм показателей этой продуктивности сохранялся лучше, чем у других.

Итак, мы рассмотрели различные проявления индивидуальных биоритмологических особенностей организма, касающиеся:

скорости адаптации к однократному сдвигу фазы ритма сна - бодрствования;

переносимости частых повторных сдвигов фазы ритма сна - бодрствования;

способности адаптироваться к суткам необычной продолжительности (в том числе к мигрирующим суткам);

устойчивости суточных ритмов жизненных функций в условиях длительного (72-часового) непрерывного бодрствования.

Исследователей не может не интересовать вопрос: с чем же связаны эти индивидуальные биоритмологические особенности? Почему, например, одни люди адаптируются к быстрому однократному сдвигу фазы в рамках 24-часовых суток быстрее, а другие медленнее? Существуют ли корреляции между скоростью адаптации к новому режиму жизни и какими-либо другими индивидуальными особенностями организма?

Изучая адаптацию людей к новому местному времени при переездах на большие расстояния, И.С. Кандрор заметил, что скорость перестройки зависит от типологических особенностей нервной системы. Такую же зависимость установили А.Д. Слоним, Г.М. Черкович в опытах с обезьянами. Прежде всего они обнаружили, что исходный характер суточных ритмов организма этих животных коррелирует с особенностями типа их высшей нервной деятельности. Хорошо выраженный ритм активности-покоя с четким разграничением обеих фаз наблюдался у обезьян, принадлежавших к сильному уравновешенному подвижному типу, нечеткая выраженность этого ритма отмечалась у животных слабого и инертного типа. Инверсия ритма двигательной активности быстрее всего совершалась у обезьян с хорошей подвижностью нервных процессов (на 3 - 4-й день), медленнее - у обезьян с низкой подвижностью нервных процессов (на 7-й день). Усвоение четырехфазного суточного ритма сна-бодрствования у инертных обезьян наблюдалось на 18-22 день, у подвижных - на 3-4-й день. Ритм газообмена и температуры тела перестраивался при этом режиме у подвижных обезьян на 13-й день, а у инертных перестройка этих процессов занимала более 33 дней. Авторы пришли к заключению, что скорость перестройки зависит главным образом от подвижности основных нервных процессов. По данным Маринеску и др., наилучшая приспособляемость к трехсменной работе характерна для лиц со стабильной психоэмоциональной сферой. Авторы рекомендуют использовать этот признак в качестве критерия отбора для работы по сменному графику.

О.Н. Кузнецов и др. считают, что умение эффективно адаптироваться к измененному суточному режиму требует мобилизации волевых усилий и люди, способные к такой мобилизации, имеют преимущество в скорости адаптации. О.Н. Кузнецов, А.Н. Лицов подробно рассматривают индивидуально-психологические особенности, которые, на их взгляд, мешают или, наоборот, способствуют адаптации к новому ритму сна - бодрствования. Благоприятными индивидуально-психологическими свойствами авторы считают: адекватный уровень притязаний личности (по-видимому, эта черта определяет правильное поведение человека в коллективе и способствует поддержанию нормальных отношений между людьми, формированию благоприятного психологического климата в группе, что, в свою очередь, помогает быстрее адаптироваться к трудным условиям); пластичность ранее выработанных стереотипов и установок, т.е. умение перестраивать свое поведение в соответствии с конкретными условиями; экстравертированность и уравновешенность; склонность к переживанию стенических эмоций (чувства уверенности в себе), способность к адекватной оценке трудностей, сопровождающих изменение привычного жизненного стереотипа (здесь одинаково неблагоприятны как переоценка, так и недооценка этих трудностей); сильные, уравновешенные и подвижные нервные процессы; фрустрационная устойчивость (т.е. умение преодолевать возникающие жизненные затруднения, «не опускать рук» перед препятствиями).

Как считает Каилле, Бассано, приспособление к сдвигу фазы ритма сна-бодрствования зависит от преобладания симпатического или парасимпатического тонуса вегетативной нервной системы: лиц симпатикотонического типа можно считать хорошо адаптирующимися, а представителей противоположного, парасимпатикотонического типа - плохо адаптирующимися.

Хонзак и др. обнаружили связь между успешностью адаптации к сменной работе и характером питания: лица с более высоким содержанием в рационе белков и витаминов работали в ночную смену более эффективно, нежели лица с более скудным потреблением этих веществ.

Об уменьшении адаптационных способностей к необычному режиму жизни с возрастом мы уже говорили выше.

Итак, создается представление о том, что скорость адаптации к измененному распорядку сна - бодрствования коррелирует с индивидуально-психологическими свойствами, возрастом, особенностями вегетативной сферы, характером питания. Логично, однако, спросить: а нет ли в структуре самих биологических ритмов каких-то индивидуальных особенностей, которые накладывали бы отпечаток на скорость адаптации к новому режиму жизни? В поисках ответа на этот вопрос мы обратились в первую очередь к суточным (циркадианным) ритмам, как к наиболее изученным и, главное, занимающим основное место в системе жизненных ритмов организма. Кроме того, из всех биологических ритмов суточные ритмы имеют самое непосредственное отношение к интересующим нас изменениям распорядка сна-бодрствования. В том, что циркадианной системе присущи индивидуальные черты, сомневаться не приходится: любое жизненное отправление несет на себе печать индивидуальности, что является общим свойством живых систем. Циркадианные ритмы организма генетически детерминированы. Между тем, как утверждает известный советский генетик Н.П. Дубинин, «можно твердо сказать, что в современном человечестве, за всю его прошлую историю и в будущем, не было и не будет двух генетически идентичных людей. Каждый человек генетически уникален». (Конечно, элемент индивидуальности привносится в биоритмологическую картину и жизненными условиями, неповторимыми у каждого индивида.) Однако можно назвать и конкретные факты, свидетельствующие о наличии индивидуальных особенностей циркадианных ритмов. Эти факты относятся к области клинических наблюдений, обследований здоровых лиц, экспериментов, выполненных на животных.

Как подчеркивает Менцель, диапазон параметров суточных колебаний функциональных показателей у разных людей настолько велик, что очень трудно разграничить нарушения ритмов и физиологические колебания (вот почему так важно знать индивидуальную биоритмологическую норму!).

В наших исследованиях мы также наблюдали значительные индивидуальные вариации изучавшихся ритмов. В качестве примера можно привести суточные кривые частоты пульса двух мужчин (усредненные по результатам 10-дневного обследования), демонстрирующие разницу в уровне суточного ритма этого показателя (рис. 48). Авторы коллективной монографии «Физиология в космосе» упоминают о том, что Липском и др. обнаружили четкие индивидуальные различия в циркадианной периодике частоты пульса у 2 космонавтов во время 4-дневного космического полета по программе «Джемини»: у одного космонавта был зарегистрирован суточный ритм частоты сердечных сокращений, у другого нет. Эти же авторы описали индивидуальные различия в суточных ритмах температуры тела и диуреза у молодых здоровых людей, принимавших участие в имитации космического полета на земле. Изучая циркадианный ритм артериального давления у 14 обследуемых лиц и регистрируя его при этом в течение 24 ч с 10-минутными интервалами, Делеа и др. столкнулись с существенными межиндивидуальными различиями в положении акрофаз этого ритма на 24-часовой шкале. Тимбаль и др. сообщают об индивидуальных особенностях суточной периодики обмена веществ, выявленных при обследовании 6 человек. Выраженные индивидуальные вариации суточных колебаний температуры тела и кожи детей 7-10 лет наблюдала Н.Т. Лебедева. По данным Фолькарда, различия в периодике температуры тела, самочувствия и работоспособности (определяемой по субъективной оценке) связаны с принадлежностью к интра- и экстравертивному типу. Полиморфизм индивидуальных суточных кривых активности ферментов в эритроцитах человека наблюдали Брок-Симони и др. Канаброцки и др. зарегистрировали у мужчин 23-29 лет выраженные индивидуальные колебания амплитуды суточных ритмов артериального давления, легочной вентиляции, внутриглазного давления, содержания в моче электролитов, хлора, креатинина, 17 - ОК.С. Индивидуальный характер суточного ритма внутриглазного давления у человека подчеркивает Добс. У животных описаны индивидуальные особенности суточных ритмов двигательной активности, температуры тела, уровня тестостерона и кортизола в крови, содержания мелатонина в спинномозговой жидкости [Reppert et al.]. Как сообщают Балан, Марса различия в суточном ритме митотической активности слизистой желудка крыс связаны с типологическими особенностями нервной системы: у животных сильного и подвижного типа наблюдается более высокий митотический индекс, нежели у крыс слабого и инертного типа.

Интересные наблюдения выполнили Ингрэм и др. Свиней помещали в камеры с низкой температурой воздуха. Предварительно животные были обучены самостоятельно включать источник тепла. Большинство свиней, находясь в камере, обогревались днем и лишь две - ночью. Этот факт иллюстрирует индивидуальные различия в суточном ритме чувствительности к холоду.

Индивидуальные особенности суточной периодики жизненных функций организма в значительной мере определяются полом. Здесь мы коснемся половых различий только в сфере циркадианных ритмов организма, не затрагивая других периодичностей (месячных, сезонных и др.), поскольку, как уже говорилось, нас интересуют в данном случае преимущественно циркадианные ритмы.

В опытах с животными установлены половые различия циркадианных ритмов двигательной активности [Hardeland; Saint-Ginons; Roper; Wenzel et al.], функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы [Surowiak,; Honma, Hiroshige], концентрации серотонина в эпифизе [Quay], содержания фактора эпидермального роста в подчелюстной железе [Krieger et al.], деятельности печени [Mayersbach von; Graef, Golf], митотической активности коры почек [Фарутина, Богатова], эпителия роговицы [Кузнецов], ткани костного мозга [Sharkis et al.]. Как показали Данн и др., пол животных влияет на характер изменений суточного ритма содержания кортикостерона в плазме крови при воздействии различных стрессоров.

Немногочисленные работы свидетельствуют о половых различиях в суточной периодике жизненных функций человека. Фий и др. исследовали суточный ритм содержания железа в крови доноров 20-60 лет и установили, что амплитуда этого ритма у мужчин выше, чем у женщин. Как сообщают Куртис и др., отрицательные эмоции изменяют суточный ритм концентрации 17-ОКС в моче обследуемых лиц, но у мужчин и женщин эти изменения неодинаковы (у мужчин показатели повышаются утром, а у женщин - после полудня и в вечерние часы). Авторы отметили, что сильные эмоциональные напряжения повышают индивидуальные различия в суточном ритме выведения с мочой 17-ОКС. Необходимо здесь упомянуть также о хорошо известных колебаниях уровня суточного ритма температуры тела у женщин, синхронных с овариально-менструальным циклом. Аналогичных колебаний в мужском организме не отмечено. Нужно заметить, что некоторые исследователи не установили половых различий в суточном ритме изучавшихся показателей, что ни в какой мере не свидетельствует о фактическом отсутствии таких различий. Можно не сомневаться в том, что пол, безусловно, накладывает свой отпечаток на картину жизненных ритмов организма, но наши методические приемы не всегда достаточно чутки, чтобы выявить это влияние.

Необходимо упомянуть также о возрастных особенностях циркадианных ритмов организма, отражающихся на индивидуальной биоритмологической картине. Такие особенности зафиксированы у различных представителей растительного и животного мира. Т.С. Гутман сообщает об уменьшении амплитуды суточного ритма митотической активности изолированных тканей ели по мере их старения. Об интересном факте сообщает Ле Берр: оказывается, личинки и молодые нимфы паука Araneus Cornutus имеют преимущественно дневную активность, в то время как у нимф более старшего возраста отмечается преобладание ночной активности. Джонсон, Мюллер установили, что взрослые особи окуня активны днем, а молодые - ночью. Это предохраняет молодь окуня от поедания хищниками и взрослыми окунями, имеющими дневную активность. У цыплят суточный ритм внутриклеточного метаболизма гепатоцитов по мере роста увеличивается по амплитуде [Губин, Коновалова]. Зависимость суточного ритма концентрации иммунореактивного инсулина в плазме крови от возраста телят обнаружили В.Е. Недава и др.

Но, конечно, наибольшее количество такого рода фактов получено в опытах с традиционными лабораторными животными - крысами и мышами. Заслуживают подробного описания результаты, полученные Питтендрихом, Дааном. Эти авторы наблюдали систематическое увеличение частоты циркадианных ритмов локомоторной активности грызунов с увеличением возраста. Обследование более 200 животных, содержавшихся в течение многих дней в постоянной темноте (во избежание затягивания ритма активности грызунов ритмом освещения), выявило в подавляющем большинстве случаев увеличение частоты свободного (т.е. не подчиненного внешним ритмическим влияниям) циркадианного ритма локомоторной активности по мере старения животных. Многолетний опыт биоритмологических исследований позволил авторам прийти к выводу, что возраст небезразличен для циркадианной организации животных и что частота различных циркадианных осцилляторов может изменяться с возрастом по-разному. Не исключено, что прогрессирующее расстройство циркадианной организации по мере старения, вызываемое некоординированным изменением частоты колебаний различных физиологических процессов, является одним из механизмов запрограммированного природой ограничения продолжительности жизни.

Установлено, что у мышей с возрастом уменьшается уровень суточного ритма ректальной температуры, а у крыс - амплитуда этого ритма [Yunis et al.]. Bellamy et al. наблюдали у крыс возрастные изменения амплитуды суточных ритмов приема пищи, воды, выделения мочи и кала, концентрации в моче электролитов. Как сообщает Самис, достоверный суточный ритм содержания лейкоцитов в крови крыс линии CFN выявляется только в молодом и среднем возрасте; у старых крыс этого ритма обнаружить не удается. Нельсон и др. изучали циркадианные ритмы содержания в крови эстрадиола и кортикостерона, веса матки, яичников и надпочечников у крыс-самок препубертатного возраста и нашли зависимость изучавшихся ритмов от возраста животных: по мере взросления менялся уровень суточных колебаний, положение акрофаз на 24-часовой шкале, однопиковая кривая становилась двухпиковой; в некоторых случаях первоначально хорошо выраженный ритм впоследствии исчезал. Как показали Банерджи и др., у крыс наблюдаются возрастные изменения суточного ритма активности дофамин - (b-гидроксилазы надпочечников. Возрастная динамика циркадианных ритмов биологических процессов в гепатоцитах мышей описана Г.Д. Губиным, Е.С. Герловиным. По данным Хонова и др., суточный ритм активности одного из ферментов печени (тирозин-трансаминазы), проявляющийся у крысят сразу после рождения, между 21-м и 23-м днем жизни инвертируется (т.е. меняет положение акрофаз на 180°). В.И. Крылов и др. установили возрастные различия в картине циркадианных ритмов содержания липидов в тканях печени и почек крыс. Нир и др. зарегистрировали у взрослых самок крыс закономерные суточные колебания содержания белка в эпифизе; у неполовозрелых самок суточная периодичность этого показателя не отмечена. Результаты исследования Асано свидетельствуют о том, что возрастной динамике подвержен и суточный ритм содержания в головном мозге крыс норадреналина и серотонина. Как подчеркивает В.Н. Доброхотов, на ранних этапах постнатального онтогенеза лабораторных животных суточный ритм митотической активности различных тканей инвертирован по отношению к суточному ритму митозов в тех же тканях взрослых животных. Факты, подтверждающие возрастные изменения суточного ритма митотической активности тканей крыс и мышей, приведены в работах Л.Н. Ивановой, А, С. Кудрявцевой, Т.Н. Соколовой. Регистрация суточных ритмов различных физиологических процессов у людей также позволила выявить возрастные особенности этих ритмов. С.О. Руттенбург и др. отметили, что повышение частоты пульса, температуры тела, артериального давления в поздние вечерние часы (к 23 ч) характерно для лиц старше 50 лет (такое повышение расценивается авторами как результат производственного утомления), в то время как у людей более молодого возраста в 23 ч регистрируется снижение этих показателей. Влияние возраста на циркадианные ритмы сердечно-сосудистой системы человека рассматривается в работе Смоленски и др. Уоллэх и др. описали особенности суточного ритма систолического давления у женщин трех возрастных групп (15-18, 22-34 и 44-57 лет). Р.М. Заславская сообщает о наличии у здоровых людей четкого суточного ритма липидного обмена с определенными различиями в разных возрастных группах. Хантер, Ригэл установили возрастные различия в уровне суточного ритма концентрации в крови гормона роста, Джадд и др. - в характере суточной динамики содержания в крови лютеинизирующего гормона и тестостерона. А. Малеева также обнаружила возрастную динамику суточного ритма содержания тестостерона в крови лиц мужского пола. Как подчеркивает автор, установление нормального суточного ритма этого показателя с дифференцировкой по возрастам (и сезонам года) будет способствовать своевременной диагностике ряда заболеваний (в том числе рака предстательной железы).

У пожилых и стариков (60-85 лет) не наблюдается ночного снижения экскреции с мочой катехоламинов, характерного для лиц более молодого возраста.

Таким образом, суточная периодичность жизненных функций подвержена индивидуальным вариациям. Однако сама по себе констатация этого факта еще не проясняет вопроса о том, как же конкретно связаны индивидуальные характеристики циркадианных ритмов организма с его способностью адаптироваться к необычным распорядкам жизни. Пытаясь решить этот вопрос только в отношении адаптации к сдвигу фазы ритма сна-бодрствования в рамках 24-часовых суток (т.е. без изменения длительности суточного цикла), мы предположили, что скорость такой адаптации определяется степенью слаженности циркадианных ритмов организма, их взаимной согласованности. В самом общем виде представлялось, что циркадианная система с хорошо организованными, упорядоченными взаимосвязями ее компонентов должна при прочих равных условиях быстрее перестраиваться на новый лад после сдвига фазы ритма сна-бодрствования. Индивидуально выраженную способность циркадианной системы к перестройке такого рода мы назвали подвижностью. Чем быстрее и легче совершается адаптация к сдвигу фазы, тем подвижнее циркадианная система, и, наоборот, чем медленнее эта адаптация, тем выше инертность системы циркадианных ритмов. Таким образом, с точки зрения нашей гипотезы подвижность циркадианной системы должна быть непосредственно связана с уровнем ее организованности, слаженности всех ее звеньев. Нам представлялось, что эта слаженность определяется четкостью каждого отдельного ритма, входящего в циркадианную систему, стабильностью количественных характеристик его параметров, регистрируемых от цикла к циклу, и в первую очередь устойчивостью положения акрофаз на временной шкале. С этой первоначально принятой нами точки зрения показателем слаженности циркадианной системы организма является хорошая воспроизводимость параметров циркадианных ритмов при длительном наблюдении. В наших исследованиях это свойство получило название константности; Корнелиссен и др. назвали его биостационарностью.

Итак, понятием константности циркадианного ритма любого функционального показателя определяется степень взаимной идентичности следующих друг за другом суточных кривых, степень взаимной близости численных значений параметров этих кривых. Константный циркадианный ритм отличается высоким постоянством положения акрофаз на 24-часовой шкале, или, что то же самое, узостью зон блуждания максимума и минимума (зоной блуждания мы называем участок 24-часовой шкалы, в пределах которого меняется в течение многих дней положение акрофазы суточного ритма того или иного функционального показателя), стабильностью численных значений максимума, минимума, уровня, амплитуды суточного ритма, т.е. малой их колеблемостью от суток к суткам. Можно представить себе идеально константный суточный ритм (разумеется, такое представление является чисто условным). Для идеально константного суточного ритма характерно абсолютно тождественное количественное воспроизведение всех его параметров от суток к суткам. Чем ближе регистрируемый суточный ритм какого-либо конкретного процесса к идеально константному, тем выше его константность. В действительности, конечно, абсолютной константности никогда не бывает: если наложить одну на другую несколько суточных кривых, например температуры тела, то окажется, что показатели, полученные в один и тот же час суток, будут сосредоточены в рамках некоторого диапазона, ширина которого является одной из характеристик константности суточного ритма: узкий диапазон свидетельствует о высокой константности, широкий - о низкой (или, что то же самое, о высокой лабильности). Очевидно, чем больше параметров каждого конкретного суточного ритма учитывается при оценке его константности, тем полнее эта оценка.

Константность циркадианной системы организма является интегральным выражением константности составляющих ее суточных ритмов.

Иногда константность можно оценить визуально, рассматривая кривые суточных ритмов, зарегистрированные в течение нескольких дней подряд. На рис. 49 видно, что суточный ритм экскреции с мочой калия у обследуемого А. менее константен, нежели у обследуемой С-вой. Однако совершенно очевидно, что нужны более точные количественные характеристики константности, позволяющие оценить ее не только в сравнительном, но и в индивидуальном плане.

Методика количественной оценки константности суточных ритмов организма разрабатывалась с использованием материала, полученного в эксперименте. Обследуемые лица (мужчины К-, 23 лет, и Г., 26 лет) были изолированы в специальном помещении от внешнего освещения и наружных шумов. В течение первых 10 сут. участники исследования придерживались обычного 24-часового распорядка сна-бодрствования с привычным положением периода сна на шкале московского времени. Данные, полученные на этом этапе, мы и использовали в процессе разработки методики оценки константности циркадианных ритмов.

Помимо уже сказанного, необходимо отметить следующие методические особенности исследования.

Питание обследуемых лиц осуществлялось консервированными продуктами; суточная калорийность и качественный состав рациона варьировали от суток к суткам в небольших пределах.

В 1-е и 8-е сутки обследуемые голодали, вода в эти дни давалась равномерно в течение дня и ночи небольшими порциями, двигательная активность была ограничена (большую часть времени обследуемые проводили в постели). Суточное водопотребление уменьшалось в 1,5-2 раза по сравнению с его объемом в другие дни.

В ночь с 1-х на 2-е и с 8-х на 9-е сутки у обследуемых дважды (в 3 и 6 ч) брали кровь из пальца. Процедура взятия крови из пальца выполнялась также в течение дня на 1-е и 8-е сутки с 3-часовыми интервалами.

После подъема обследуемые делали утреннюю зарядку и, кроме того, начиная с 11 ч 20 мин выполняли 40-минутный комплекс физических упражнений. И утренняя зарядка, и физические упражнения, включенные в 40-минутный комплекс, выполнялись не ежедневно, а примерно каждые вторые сутки.

Период бодрствования обследуемые, как правило (кроме 1-х и 8-х суток), проводили в положении сидя (в помещении было очень тесно).

Участники исследования знали фактическое время суток.

Как видно из приведенного описания, отдельные сутки исследования различались между собой по уровню двигательной активности обследуемых лиц, объему водопотребления и питания. Несомненно, конкретные характеристики суточных ритмов изучавшихся функциональных показателей формировались под влиянием этих различий.

В ходе исследования регистрировались суточные ритмы 8 функциональных показателей: частоты пульса и дыхания, температуры тела, экскреции с мочой калия и натрия, концентрации этих электролитов в моче и часового диуреза. Частота пульса подсчитывалась по электрокардиограмме, частота дыхания - по пневмограмме; температура тела измерялась электротермометром с ценой деления шкалы 0,1° в течение 5 мин под языком.

Порядок регистрации был следующим. Ночью, в 2 ч 45 мин, во время сна записывалась электрокардиограмма и пневмограмма, после этого обследуемых будили и измеряли у них температуру тела (на положение тела - сидя или лежа - при этом не обращалось специального внимания). Утром, в 6 ч 45 мин, вся процедура повторялась (пульс и дыхание регистрировались у спящих обследуемых, температура измерялась сразу после пробуждения в положении сидя). Далее начиная с 9 ч до 23 ч включительно измерения проводились в нечетные часы с двухчасовыми интервалами: в конце 5-й минуты пребывания обследуемых в спокойном положении сидя регистрировались показания термометра, а затем сразу же записывались электрокардиограмма и пневмограмма.

Мочу обследуемые собирали ежедневно в 3, 7, 9, 12, 15, 18, 21 и 23 ч. Концентрация электролитов в моче определялась методом пламенной фотометрии, часовая экскреция и часовой диурез рассчитывались.

В отдельных случаях регистрация функциональных показателей осуществлялась с отклонениями от указанного графика, как правило не превышающими 15 мин в ту или другую сторону, но изредка такое отклонение достигало 30 мин. При анализе материала эти отклонения не учитывали и все данные относили к ближайшему нечетному часу, например результаты, полученные в 2 ч 30 мин или в 2 ч 45 мин, анализировали как трехчасовые.

Динамика всех функциональных показателей на протяжении 10 сут обследования представлена на рис. 50.

Разработанная нами методика оценки константности суточных ритмов организма включает следующие приемы, которые можно рекомендовать для практического использования.

Оценка вариабельности ежесуточных значений регистрируемого функционального показателя: а) в фазах максимума и минимума (в акрофазах), а при дискретной регистрации и в так называемых параакрофазах (в фазах парамаксимума и параминимума), т.е. в тех фазах, где численные значения показателей наиболее близки к их значениям в акрофазах (рис. 51); б) в каждой отдельной временной точке; в) среднедневных, средненочных величин и разности между ними.

Оценка вариабельности ряда параметров суточного ритма:

- амплитуды (разности между максимумом и минимумом);

- уровня (полусуммы среднедневной и средненочной величин);

- длины, высоты и крутизны восходящей и нисходящей ветвей
суточных кривых. Длина восходящей ветви определяется как временной интервал между основанием ветви и ее вершиной, высота - как разность значений показателя на вершине восходящей ветви и в ее основании. Аналогичным образом определяется длина и высота нисходящей ветви. Под крутизной ветви подразумевается частное от деления высоты ветви на ее длину. Оно характеризует среднечасовой прирост и среднечасовую убыль количественного значения функционального показателя.