Виды и примеры биологических ритмов, внутренние и внешние генераторы ритмов.

Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния или явления чередуются с достаточно четкой периодичностью, так, мы без труда замечаем ритмические изменения, происходящие в окружающем нас мире: весна, лето, осень и зима образуют привычный цикл; солнце всходит каждый день, движется по небу и садится; луна прибывает и убывает; в океане приливы чередуются с отливами. Задолго до того, как люди узнали о вращении Земли и движении планет вокруг Солнца, они наблюдали эти изменения, задумывались об их смысле, устраивали в их честь церемонии и праздники, приурочивали к ним свою каждодневную деятельность.

В организме тоже есть свои ритмы, многие из которых связаны с земными циклами и даже приспособлены к ним. Большинство ритмических изменений мы даже не замечаем - таковы, например, гормональные приливы и отливы, циклы быстрой и медленной активности мозга, циклические колебания температуры тела. Хотя, нам мало что известно об отдельных исполнителях, мы определенно знаем, что роль дирижера, управляющего биологическими ритмами, в человеческом организме принадлежит мозгу. Однако ритмы существуют и у организмов с менее развитым мозгом и даже совсем без мозга, например простейшие – золотистые водоросли.

Типы ритмов

Золотистые водоросли демонстрируют суточный ритм, хотя их сутки и составляют 24,8 ч. Подобные ритмы называются циркадианными (от латинских слов circa - около и dies - день) или околосуточными.

Цикл сна и бодрствования у человека, суточные колебания температуры тела, концентрации гормонов, мочеотделения, спады и подъемы умственной и физической работоспособности - все это примеры циркадианных ритмов.

Ритмы с периодом более суток называются инфрадианными (infra - меньше, т.е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки). Некоторые грызуны, например, ежегодно впадают в зимнюю спячку; при этом температура тела у них падает, и они на протяжении нескольких месяцев пребывают в состоянии полного покоя. Этот годичный цикл относится к инфрадианным ритмам, так же как, например, менструальные циклы у женщин.

Ритмы с периодом меньше суток называются улътрадианными (ultra - сверх, т.е. частота больше одного раза в сутки). Цикличность фаз, чередующихся на протяжении 6-8-часового нормального сна у человека, - один из многих примеров подобных ритмов.

Существуют и другие классификаций ритмов, так Н. И. Моисеева и В. Н. Сысуев (1961) выделяют пять основных 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 суток, 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.

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.

Интерес к биоритмам не ограничивается только стремлением узнать, как функционируют живые существа. Сведения о «приливах» и «отливах» тех иных продуктов, синтезируемых организмом, мог подсказать, например, какое время дня наиболее благоприятно для приема определенных лекарств. Эксперименты на мышах показали, что чувствительность этих животных к токсичным веществам резко меняется на протяжении суток. Мыши активны ночью, и в это время они могут без последствий переносить такую дозу препарата, которая днем окажется смертельной или вызовет сильную реакцию. Как показали результаты одного исследования, из мышей, получавших бактериальный токсин в ранние вечерние часы, погибло 80%, а из животных, получавших такую же дозу среди ночи, - лишь 20% (Halberg, 1960). Далее, диагностика многих заболеваний связана с измерением концентрации некоторых веществ в крови или моче. Зная суточные колебания этих показателей, мы сможем поставить более точный диагноз.

Помимо изучения различных ритмов, людей всегда интересовал вопрос об источниках возникновения этих ритмов. Исходя из того, что Биологические ритмы – это колебания смены и интенсивности процессов и физиологических реакций и в их основе лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних факторов, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение «синхронизаторы», или «датчики времени». Выделяю внутренние и внешние факторы:

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.