Дмитрий Жуков - Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей

Биологические ритмы принято классифицировать в первую очередь по величине периода колебаний. Для околосуточных, или циркадианных, ритмов он составляет от 20 до 28 часов. Таким ритмам подчиняется большинство психических и физиологических процессов. Период ультрадианных ритмов меньше – несколько часов. Например, ритм двигательной активности кишечника имеет период около четырех часов. Период колебаний инфрадианных ритмов составляет несколько суток. Они включают околонедельные , или циркасептальные околонедельные ритмы. Кроме недельного ритма трудовой активности человека, существуют и другие инфрадианные ритмы. Например, потребление крысами сладких и горьких растворов колеблется с периодом около пяти суток. Годовые , или цирканнуальные , ритмы, включающие многочисленные сезонные изменения, имеют длительность около года. Кроме того, существуют и мегаритмы с периодом 10 лет и более. Например, 11-летний цикл, обнаруживаемый во многих биологических системах, обусловлен колебанием солнечной активности.

Основные биологические ритмы – циркадианные (околосуточные) и цирканнуальные (годичные) – связаны с изменением освещенности

Как легко заметить, большинство ритмов зависит от Солнца, т. е. главным образом от изменения освещенности. Именно ее колебания задают значение периода, с которым колеблются все функции нашего организма.

Едва ли не единственным ритмом, который не зависит от космической активности, является менструальный цикл. Впервые это было обнаружено в ходе длительных экспедиций в подземные пещеры. Если у спелеологов нет часов и отсутствует связь с поверхностью земли, то субъективный суточный ритм, определяемый циклом сна и бодрствования, начинает постепенно удлиняться. Однако менструальный цикл у женщин по-прежнему сохраняет свою длительность.

Менструальный цикл не связан ни с Солнцем, ни с Луной, ни с каким-либо космическим ритмом

В дальнейшем эти наблюдения были подтверждены в условиях лабораторного эксперимента с изоляцией испытуемых от внешнего мира. Таким образом, механизм менструального цикла является полностью эндогенным, т. е. не имеющим внешнего водителя ритма. Из-за крайней сложности механизмов, участвующих в менструальном цикле, мы не будем здесь их рассматривать [435].

Биологический смысл суточных ритмов очевиден. Он состоит в том, чтобы максимальная активность проявлялась в определенное время суток, наиболее благоприятное для деятельности данного организма и функционирования данной системы. Кроме того, суточные ритмы позволяют живым организмам «отсчитывать» время, т. е. выполняют функцию «внутренних часов».

Суточное изменение активности гипоталамуса, гипофиза и эпифиза ведет к суточным колебаниям активности всех периферических желез. Максимумы их секреторной активности, как правило, несколько запаздывают по отношению к секреции соответствующих гипофизарных гормонов. Так, пик секреции АКТГ приходится на вторую половину ночи, а максимум секреции кортизола – на раннее утро, т. е. на те часы, которые непосредственно предшествуют пробуждению. Такой характер секреции кортизола (и других кортикостероидов) создает условия для высокой работоспособности организма человека сразу после пробуждения. У животных, ведущих ночной и сумеречный образ жизни, например у большинства грызунов, максимум секреции кортикостероидов приходится на вечерние часы.

У человека максимум секреции гормонов щитовидной железы приходится на вторую половину ночного сна. Это обеспечивает высокий уровень метаболизма во всех клетках к моменту пробуждения. Гормон роста, который секретируется в гипофизе, наиболее активно выделяется в кровь в первой половине ночи. Он, как следует из названия, стимулирует процессы роста, в частности белкового синтеза, а также дифференцировки и формирования тканей. Состояние физического покоя во сне наиболее благоприятно для этих процессов.

Максимальная активность многих эндокринных систем приурочена к утреннему пробуждению

Поэтому правильный режим сна особенно важен для детей, у которых процессы роста и дифференцировки идут наиболее интенсивно. Во время бодрствования особенно высока активность мозгового слоя надпочечников.

Циркадианная ритмическая активность эндокринных функций может существенно меняться под влиянием внешних факторов, таких как интенсивность физических и психических нагрузок, диета, перемещение по часовым поясам. При перелетах на большие расстояния происходит рассогласование внутренних суточных ритмов и условий освещенности в новом месте пребывания с местным поясным временем. Такое рассогласование приводит к снижению работоспособности, повышению утомляемости и чувству дискомфорта. В эксперименте было установлено, что искусственный ритм сна-бодрствования не в 24, а в 23,5 часа отрицательно сказывается на самочувствии человека [436].

Учет циркадианных ритмов важен при приеме лекарственных препаратов, особенно если это связано с эндокринной системой. Так, АКТГ, назначаемый с целью стимуляции секреторной функции коры надпочечников, наиболее целесообразно вводить в вечерние и ранние ночные часы. В это время секреция глюкокортикоидов снижена, поэтому реакция на АКТГ высока, тогда как в утренние часы, т. е. во время акрофазы секреции глюкокортикоидов, реактивность коры надпочечников к действию АКТГ низка. Если лечение проводится самими глюкокортикоидами, то оптимальным временем для их введения в организм будут утренние часы – в это время максимальна чувствительность тканей к этим гормонам, поскольку количество и функциональное состояние внутриклеточных гормональных рецепторов также изменяется в течение суток.

Хорошо известны и цирканнуальные, в частности сезонные, ритмы эндокринных функций. Зимой увеличена активность мозгового слоя надпочечников, т. е. секреция адреналина, так же как и активность системы «тиреолиберин-тиреотропин-гормоны щитовидной железы». Высокое содержание адреналина и гормонов щитовидной железы усиливает энергетический обмен, т. е. увеличивает теплопродукцию, что очевидным образом целесообразно в условиях пониженной температуры окружающей среды. Летом, когда, напротив, температура окружающей среды повышена, увеличивается секреция вазопрессина. Напомним, что другое его название – антидиуретический гормон, т. е. гормон, уменьшающий образование и выделение мочи. Это функциональное изменение предохраняет организм от лишних потерь воды и обезвоживания.