Ф. Ступин - Избранные вопросы хронобиологии. Информационно-методический сборник

Циркадианные ритмы нужны для адаптации организма к чередованию светлого и темного времени суток и поэтому не могут не быть связаны с восприятием света. ( Световая информация от фоторецепторов – палочек и колбочек светочувствительной оболочки (сетчатки) глаза по окончаниям ганглионарных клеток передается в супрахиазматическое ядро. Ганглионарные клетки не просто передают информацию в виде нервного импульса, они синтезируют светочувствительный фермент – меланопсин. Поэтому даже в условиях, когда палочки и колбочки не функционируют (например, при врожденной слепоте), эти клетки способны воспринимать световую, но не зрительную информацию и передавать ее в супрахиазматическое ядро. Даже в отсутствие световой информации суточный цикл остается стабильным – изменяется лишь его продолжительность.

В случае, когда информация о свете в супрахиазматическое ядро не поступает, циркадианный период у человека по сравнению с астрономическими сутками удлиняется. Чтобы доказать это, в 1962 году «отец хронобиологии» профессор Юрген Ашофф на несколько дней поместил в абсолютно темную квартиру двух волонтеров – своих сыновей. Оказалось, что циклы «бодрствование – сон» после помещения людей в темноту растянулись на полчаса. Сон в полной темноте становится фрагментарным, поверхностным, в нем доминирует медленноволновая фаза. Человек перестает ощущать сон как глубокое отключение, он как бы грезит наяву. Через 12 лет француз Мишель Сиффрэ повторил эти эксперименты на себе и пришел к аналогичным результатам. )

Циркадианные ритмы есть у всех живых существ на Земле: растений, микроорганизмов, беспозвоночных и позвоночных животных, вплоть до высших млекопитающих и человека. ( Суточные колебания в организме человека начали изучать с конца XVIII века. Банально говорить о ритмичной работе сердца, и не нужно сложных приборов, чтобы установить ритм дыхания. Периодичность работы пищеварительного тракта тоже не нуждается в доказательствах. Были изучены суточные колебания ферментов, инсулина, холестерина, микроэлементов, кортикостероидов. В частности, максимум выделения кортикостероидов наблюдается в 6—8 часов, минимум – в 24 часа. Уровень фибриногена – одного из белков плазмы крови – наиболее высок в 9 часов, щитовидная железа выделяет больше всего связанного йода в 14 часов. В 1984 г. зафиксирована периодичность работы капиллярных сосудов. )

Ученик И. П. Павлова, один из первых исследователей периодической работы органов человека В. Н. Болдырев писал в 1904 году: «Животный организм как бы уподобляется хронометру: биение сердца отмечает секунды, сокращение дыхательных мышц измеряет минутные промежутки времени, периодическая работа пищеварительного аппарата – часы и, наконец, периодическая функция половых органов самок – месяцы». 1 1 цит. по С. 44. – Дердиященко А. А. – 1987 г.

Полвека спустя стало ясно, что колебания состояний характерны не только для человека, но и для всех живых систем, их можно обнаружить на всех уровнях развития, даже в эмбриональном периоде. Действительно, период суточного ритма обычно не равен 24 часам. Как правило, у ночных животных он чуть короче (скажем, около 23 часов), а у дневных – чуть длиннее. У людей циркадианные периоды также сильно различаются – от 25 до 28 часов. ( Выявить настоящую длину периода в принципе несложно. Достаточно изолировать подопытное существо в затемненном помещении или при искусственном свете, исключить вероятность температурных колебаний и всех других перемен, которые могли бы свидетельствовать о смене дня и ночи, – и подопытный станет подчиняться своим внутренним часам, будет, например, каждый день просыпаться на час позже, смещая время бодрствования. Кстати, в обычных условиях это происходит со слепыми людьми и животными.) К примеру, классическая «сова» – человек, потакающий своим внутренним часам, у которых на циферблате одно-два лишних деления. (Е. Клещенко, 1999 г.) (Известному феномену «сов и жаворонков» есть вполне научное объяснение, которое базируется на работах учёных из Исследовательского центра сна (Sleep Research Center) Стэнфордского университета в Калифорнии. Установлено, что минимальная концентрация кортизола в крови обычно приходится на середину ночного сна, а ее пик достигается перед пробуждением. У «жаворонков» максимум выброса кортизола происходит раньше, чем у большинства людей, – в 4—5 часов утра. Поэтому «жаворонки» более активны в утренние часы, но быстрее утомляются к вечеру. Их обычно рано начинает клонить ко сну, поскольку гормон сна – мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи. У «сов» ситуация обратная: мелатонин выделяется позже, ближе к полуночи, а пик выброса кортизола сдвинут на 7—8 часов утра. Указанные временные рамки сугубо индивидуальны и могут варьировать в зависимости от выраженности утреннего («жаворонки») или вечернего («совы») хронотипов. ) Наступление световой ночи у человека сопровождается и другими гормональными изменениями: повышается выработка гормона роста и снижается выработка адренокортикотропного гормона (АКТГ) другим мозговым придатком – гипофизом. Гормон роста стимулирует анаболические процессы, например размножение клеток и накопление питательных веществ (гликогена) в печени. Не зря говорят: «Дети растут во сне». АКТГ вызывает выброс в кровь адреналина и других «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) из коры надпочечников, поэтому снижение его уровня позволяет снять дневное возбуждение и мирно заснуть. (В момент засыпания из гипофиза выделяются опиоидные гормоны, обладающие наркотическим действием, – эндорфины и энкефалины.

Полвека спустя стало ясно, что колебания состояний характерны не только для человека, но и для всех живых систем, их можно обнаружить на всех уровнях развития, даже в эмбриональном периоде. Действительно, период суточного ритма обычно не равен 24 часам. Как правило, у ночных животных он чуть короче (скажем, около 23 часов), а у дневных – чуть длиннее. У людей циркадианные периоды также сильно различаются – от 25 до 28 часов. (Выявить настоящую длину периода в принципе несложно. Достаточно изолировать подопытное существо в затемненном помещении или при искусственном свете, исключить вероятность температурных колебаний и всех других перемен, которые могли бы свидетельствовать о смене дня и ночи, – и подопытный станет подчиняться своим внутренним часам, будет, например, каждый день просыпаться на час позже, смещая время бодрствования. Кстати, в обычных условиях это происходит со слепыми людьми и животными.) К примеру, классическая «сова» – человек, потакающий своим внутренним часам, у которых на циферблате одно-два лишних деления. (Е. Клещенко, 1999 г.) (Известному феномену «сов и жаворонков» есть вполне научное объяснение, которое базируется на работах учёных из Исследовательского центра сна (Sleep Research Center) Стэнфордского университета в Калифорнии. Установлено, что минимальная концентрация кортизола в крови обычно приходится на середину ночного сна, а ее пик достигается перед пробуждением. У «жаворонков» максимум выброса кортизола происходит раньше, чем у большинства людей, – в 4—5 часов утра. Поэтому «жаворонки» более активны в утренние часы, но быстрее утомляются к вечеру. Их обычно рано начинает клонить ко сну, поскольку гормон сна – мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи. У «сов» ситуация обратная: мелатонин выделяется позже, ближе к полуночи, а пик выброса кортизола сдвинут на 7—8 часов утра. Указанные временные рамки сугубо индивидуальны и могут варьировать в зависимости от выраженности утреннего («жаворонки») или вечернего («совы») хронотипов.) Наступление световой ночи у человека сопровождается и другими гормональными изменениями: повышается выработка гормона роста и снижается выработка адренокортикотропного гормона (АКТГ) другим мозговым придатком – гипофизом. Гормон роста стимулирует анаболические процессы, например размножение клеток и накопление питательных веществ (гликогена) в печени. Не зря говорят: «Дети растут во сне». АКТГ вызывает выброс в кровь адреналина и других «гормонов стресса» (глюкокортикоидов) из коры надпочечников, поэтому снижение его уровня позволяет снять дневное возбуждение и мирно заснуть. ( В момент засыпания из гипофиза выделяются опиоидные гормоны, обладающие наркотическим действием, – эндорфины и энкефалины. Именно поэтому процесс погружения в сон сопровождается приятными ощущениями. Перед пробуждением кора надпочечников начинает вырабатывать возбуждающие нервную систему гормоны – глюкокортикоиды. Наиболее активный из них – кортизол, который приводит к повышению давления, учащению сердечных сокращений, повышению тонуса сосудов и снижению свертываемости крови. Вот почему клиническая статистика свидетельствует о том, что острые сердечные приступы и внутримозговые геморрагические инсульты в основном приходятся на раннее утро. ) ( В. Б. Гриневич, 2005 г. )