Ritmicitatea în biologie. Importanța ritmurilor biologice. Bioritmuri umane

Știința, care studiază ritmul în biologie, a apărut la sfârșitul secolului al XVIII-lea. Fondatorul acesteia este medicul german Christopher William Gufeland. Odată cu depunerea lui o perioadă lungă ritmuri biologice

Ritmicitatea în biologie: definiție

Astfel, proprietatea în cauză este una dintre cele fundamentale caracteristicile materiei vii. Ritmicitatea în biologie poate fi definită ca fluctuații ale intensității proceselor și ale reacțiilor fiziologice. Ea reprezintă schimbări periodice ale stării mediului înconjurător al unui sistem viu, care apar sub influența factorilor externi și interni. De asemenea, ele sunt numite sincronizatoare.

Bioritmii care nu depind de factorii externi care acționează în afara sistemului sunt endogeni. Exogene, respectiv, nu răspund la efectul sincronizatorilor interni (care funcționează în sistem).

motive

După cum sa observat deja, la primele etape ale formării unei noi științe, ritmica în biologie a fost considerată a fi condiționată numai de factori externi. Această teorie a fost înlocuită de ipoteza determinismului intern. În ea, factorilor externi li sa atribuit un rol nesemnificativ. Cu toate acestea, destul de repede, cercetătorii au ajuns să înțeleagă valoarea ridicată a ambelor tipuri de sincronizatori. Astăzi se consideră că este biologic ritmurile vieții, endogene în natură, sunt supuse unor schimbări sub influența mediului extern. Această idee se află în centrul unui model multi-oscilator pentru reglementarea unor astfel de procese.

Esența teoriei

Conform acestui concept, procesele oscilatorii endogene programate genetic sunt afectate de sincronizatoare externe. Un număr mare de vibrații ritmice interne ale unui organism multiculos sunt construite într-o anumită ordine ierarhică. În centrul întreținerii sale se află mecanismele neurohumorale. Ei coordonează relațiile de fază ale diferitelor ritmuri: procesele unidirecționale se desfășoară în mod sincron, iar cele incompatibile funcționează în antifază.

Toată această activitate este greu de imaginat fără un oscilator (coordonator). În această teorie se disting trei sisteme de reglementare interdependente: epifiza, glanda pituitară și glandele suprarenale. Epifizul este considerat cel mai vechi.

Probabil în organisme care se află la niveluri scăzute de dezvoltare evolutivă, epifiza joacă un rol major. Melatonina produsă de el se produce în întuneric și se descompune în lumină. De fapt, el spune tuturor celulelor despre ora din zi. Cu complicații ale organizației, epifiza începe să joace un rol secundar, dând o supremație nucleelor ​​suprachiasmatice ale hipotalamusului. Problema corelației în reglementarea bioritmelor ambelor structuri nu a fost complet rezolvată. În orice caz, potrivit teoriei, au un "asistent" - glandele suprarenale.

tipuri

Toate bioritmurile sunt împărțite în două categorii principale:

• Fiziologia reprezintă fluctuații în activitatea sistemelor individuale ale corpului;

• ecologice sau adaptive sunt necesare pentru a se adapta la condițiile de mediu în continuă schimbare.

De asemenea, este larg răspândită clasificarea propusă de cronobiologul F. Halberg. Ca bază pentru separarea ritmurilor biologice, el și-a luat durata:

• oscilații de înaltă frecvență - de la câteva secunde până la o jumătate de oră;

• fluctuații ale frecvenței medii - de la o jumătate de oră până la șase zile;

• fluctuațiile frecvenței joase - de la șase zile la un an.

Procesele de primul tip sunt respirația, palpitația, activitatea electrică a creierului și alte ritmuri similare din biologie. Exemple de fluctuații ale frecvenței medii sunt schimbările în timpul zilei proceselor metabolice, somnului și vegherii. Al treilea tip de oscilație include ritmuri sezoniere, anuale și lunare.

Sincronizarea externă a sincronizatorilor este împărțită în sfera socială și fizică. Prima este rutina zilnică și diferitele norme adoptate la locul de muncă, în casă sau în societate în ansamblu. Sincronizatoarele fizice sunt reprezentate de schimbarea zilei și a nopții, intensitatea câmpurilor electromagnetice, fluctuațiile temperaturii, umiditatea și așa mai departe.

desincronizare

Starea ideală a corpului apare atunci când bioritmii interni ai unei persoane lucrează în conformitate cu condițiile externe. Din păcate, acest lucru nu este întotdeauna cazul. Statul, atunci când există o nepotrivire între ritmurile interne și sincronizatoarele externe, se numește desynchronoză. De asemenea, există în două variante.

Desynchronoza internă - o nepotrivire a proceselor direct în organism. Un exemplu obișnuit este o perturbare a ritmului de somn și a vegherii. Desynchronoza externă este o nepotrivire a ritmurilor biologice interne și a condițiilor de mediu. Încălcări similare apar, de exemplu, când zboară dintr-un fus orar în altul.

Desynchronoza se manifestă sub forma modificărilor parametrilor fiziologici, cum ar fi tensiunea arterială. Adesea este însoțită de iritabilitate crescută, lipsa apetitului, oboseală rapidă. În opinia cronobiologilor, după cum sa menționat deja mai sus, orice boală este rezultatul unei nepotriviri a diferitelor procese oscilante.

Ritmuri biologice diurne

Înțelegerea logicii fluctuațiilor proceselor fiziologice face posibilă construirea optimă a activității. În acest sens, este deosebit de importantă importanța ritmurilor biologice care durează aproximativ o zi. Ele sunt utilizate atât pentru a determina eficiența mod de lucru și de agrement, și pentru diagnosticul medical, tratamentul și chiar alegerea dozei de medicamente.

În corpul uman, ziua este perioada de oscilație a unui număr mare de procese. Unele dintre ele se schimbă semnificativ, altele sunt minime. Este important ca indicatorii ambelor să nu depășească norma, adică să nu devină amenințător pentru sănătate.

Fluctuațiile de temperatură

Reglarea termică este garanția constanței mediului intern și, prin urmare, buna funcționare a organismului pentru toate mamiferele, inclusiv pentru oameni. Schimbarea temperaturii are loc în timpul zilei, în timp ce intervalul de oscilații este destul de mic. Indicatorii minimali sunt tipici pentru perioada de la o oră la cinci dimineața, maximul fiind înregistrat la ora șase seara. Amplitudinea oscilațiilor este, în acest caz, adesea mai mică decât un grad.

Sisteme cardiovasculare și endocrine

Lucrarea principalului "motor" al corpului uman este, de asemenea, supusă unor fluctuații. Există două momente de timp în care activitatea sistemului cardiovascular scade: o oră din zi și nouă seara.

Ritmurile lor sunt caracteristice tuturor organelor hematopoiezei. Vârful activității măduvei osoase este în dimineața devreme, iar splina este la opt seara.

Secreția hormonilor este, de asemenea, instabilă în timpul zilei. Concentrația de adrenalină în sânge crește în dimineața devreme și atinge vârful la ora nouă. Această caracteristică explică vivacitatea și activitatea cele mai frecvente pentru oameni dimineața.

Moașele cunosc statistici curioase: activitatea de muncă în majoritatea cazurilor începe în jurul valorii de miezul nopții. Acest lucru este legat și de particularitățile muncii sistemul endocrin. În acest timp, partea din spate a glandei pituitare este activată, care produce hormonii corespunzători.

În dimineața - carne, seara - lapte

Pentru adepții unei alimentații adecvate, faptele legate de sistemul digestiv vor fi interesante. Prima jumătate a zilei este momentul în care peristalitatea tractului gastro-intestinal se înrăutățește, producția de bilă crește. Ficatul consumă activ glicogen dimineața și dă apă. Din aceste modele, cronobiologii obțin reguli simple: alimentele grele și grase sunt mai bune dimineața, iar după cină și seara, produsele lactate și legumele sunt ideale.

Capacitatea de lucru

Nu este un secret faptul că bioritmurile umane îi afectează activitatea în timpul zilei. Oscilațiile variază de la o persoană la alta, dar pot fi identificate și modele generale. Poate că cele trei cronotipuri de "păsări" care leagă ritmurile și performanțele biologice sunt cunoscute de toată lumea. Ele sunt "lark", "bufniță" și "porumbel". Primele două sunt opțiuni extreme. "Larks" plin de putere și energie dimineața, se ridică ușor și se culcă devreme.

"Owls", ca și prototipul lor, sunt nocturne. Perioada activă pentru ei începe la ora șase seara. Creșterea timpurie este foarte dificilă pentru ei să îndure. "Porumbeii" sunt capabili să lucreze atât în ​​după-amiaza, cât și seara. În cronobiologie se numesc aritmii.

Cunoscând tipul dvs., o persoană poate gestiona mai eficient propriile activități. Totuși, există o opinie că orice "bufnita" poate deveni un "lark" la dorință și perseverență, iar împărțirea în trei tipuri este condiționată, mai degrabă de obiceiuri, decât de trăsături stabilite.

Schimbare constantă

Bioritmurile omului și ale altor organisme nu sunt rigide, fixate permanent de semne. În procesul de ontologie și filogeneză, adică evoluția și evoluția individuală, se schimbă cu anumite regularități. Ceea ce este responsabil pentru astfel de schimbări, până la sfârșit este încă neclar. Există două versiuni principale în acest sens. Potrivit uneia dintre ele, schimbările introduse la nivel celular sunt gestionate de mecanism - se poate numi ceasul biologic.

O altă ipoteză atribuie rolul principal în acest proces factorilor geofizici care nu au fost încă studiați. Aderenții acestei teorii explică diferențele în bioritmii individuali prin poziția lor pe scara evoluționistă. Cu cât este mai mare nivelul de organizare, cu atât metabolismul este mai intens. În acest caz, caracterul indiciilor nu se schimbă, dar amplitudinea oscilației crește. Exact același ritm în biologie și sincronizarea cu procese geofizice, acestea sunt considerate ca rezultat al selecției naturale, ceea ce duce la transformarea externă (de exemplu, zi sau noapte) în interior (perioada de activitate și somn) ritm de fluctuație.

Influența vârstei

Chronobiologii au reușit să stabilească faptul că în procesul de ontogenie, în funcție de stadiul trecerii organismului, ritmul circadian se schimbă. Pentru fiecare perioada postnatală dezvoltare corespund fluctuațiilor lor în sistemele interne. Și schimbarea ritmurilor biologice este supusă unui anumit model, descris de specialistul rus G.D. Gubin. Este convenabil să se ia în considerare acest lucru pe exemplul mamiferelor. La ele schimbări similare sunt legate mai întâi de toate cu amplitudinile ritmurilor circadiene. Din primele etape ale dezvoltării individuale, ele cresc și ajung la maxim în tinerețe și în adulți. Apoi, amplitudinile încep să scadă.

Acestea nu sunt singurele modificări ale ritmurilor asociate vârstei. Se schimbă și secvențele de acrofaze (acrofaza - momentul în care se observă valoarea maximă a parametrului) și intervalul normei de vârstă (chronodesm). Dacă luăm în considerare toate aceste schimbări, devine evident că, la vârsta adultă, bioritmii sunt perfect coordonați și corpul uman este capabil să reziste la diferite influențe externe, păstrând în același timp sănătatea. În timp, situația se schimbă. Ca urmare a inadecvării diferitelor ritmuri, rezervele de sănătate se încheie treptat.

Chronobiologii sugerează folosirea unor modele similare pentru predicția bolilor. Pe baza cunoașterii particularităților fluctuațiilor ritmurilor circadiane ale unei persoane pe parcursul unei vieți, este teoretic posibil să se construiască un anumit grafic care să reflecte rezerva de sănătate, maximele și minimele sale în timp. O astfel de testare este o chestiune de viitor, potrivit majorității oamenilor de știință. Cu toate acestea, există teorii care vă permit să construiți ceva similar cu acest program acum.

Trei ritmuri

Să deschidem puțin voalul secretului și să vă spunem cum să vă determinați bioritmii. Calculul în ele se bazează pe teoria psihologului Herman Svoboda, a medicului Wilhelm Fiss și a inginerului Alfred Telcher, creat de aceștia la începutul secolelor XIX și XX. Esența conceptului este că există trei ritmuri: fizice, emoționale și intelectuale. Ele apar la momentul nașterii și pe tot parcursul vieții nu își schimbă frecvența:

• fizic - 23 de zile;

• emoțional - 28 de zile;

• intelectual - 33 de zile.

Dacă schițezi schimbările în timp, va lua forma unei curbe sinusoidale. Pentru toți cei trei parametri, o parte a undelor deasupra axei Ox corespunde unei creșteri a indicilor, sub care există o zonă de destrămare a capacităților fizice, emoționale și mentale. Bioritmii, al căror calcul poate fi realizat pe o schemă similară, la punctul de intersecție cu axa semnalează începutul unei perioade de incertitudine, când rezistența organismului la influențele mediului extern este mult redusă.

Definiția indicatorilor

Calculul ritmurilor biologice pe baza acestei teorii poate fi făcut independent. Pentru a face acest lucru, trebuie să calculați cât ați trăit deja: multiplicați vârsta cu numărul de zile într-un an (nu uitați că există 366 dintre ei într-un an bisect). Cifra rezultată trebuie împărțită în frecvența bioritmului, pe care îl construiți (23, 28 sau 33). Avem un întreg și restul. Întreaga parte se înmulțește din nou după durata unui bioritm specific? f scade de la numărul de zile trăite. Restul este numărul de zile ale perioadei în acest moment.

Dacă valoarea obținută nu depășește un sfert din timpul ciclului, acesta este timpul de creștere. În funcție de bioritm, aceasta implică veselie și activitate fizică, bună dispoziție și stabilitate emoțională, inspirație creatoare și ascensiune intelectuală. O valoare egală cu jumătate din lungimea perioadei simbolizează timpul de incertitudine. Dacă te afli în ultima treime din durata oricărui bioritm înseamnă să fii în zona de activitate a recesiunii. În acest moment, oamenii tind să se obosească mai repede, pericolul creșterii bolii, dacă vine vorba de ciclul fizic. În termeni emoționali, există o scădere a dispoziției până la depresie, o deteriorare a capacității de a împiedica impulsurile interne puternice. La nivelul intelectului, perioada de declin se caracterizează prin dificultate în luarea deciziilor, o anumită inhibiție a gândirii.

Relația cu teoria

În lumea științifică, conceptul de trei bioritmuri în acest format este, de regulă, criticat. Nu există dovezi suficiente care să sugereze că în corpul uman ceva poate fi atât de neschimbat. Acest lucru este evidențiat de toate regulile observate, care sunt supuse ritmului în biologie, caracteristicile proceselor interne inerente diferitelor niveluri ale sistemelor vii. Prin urmare, metodologia de calcul descrisă și întreaga teorie sunt cel mai adesea considerate a fi o varianta interesantă de distracție, dar nu și un concept serios în baza căruia trebuie planificate activitățile.

Ritmul biologic al somnului și al vegherii, prin urmare, nu este singurul care există în corp. Toate sistemele care alcătuiesc corpul nostru sunt supuse fluctuațiilor, nu numai la nivelul unor formații atât de mari ca inima sau plămânii. Procesele ritmice sunt încorporate în celule și, prin urmare, sunt caracteristice materiei vii în general. Știința, care studiază astfel de oscilații, este încă suficient de tânără, dar încearcă deja să explice multe dintre modelele care există în viața umană și în întreaga natură. Datele deja acumulate sugerează că potențialul de cronobiologie este de fapt foarte ridicat. Poate că, în viitorul apropiat, principiile sale vor fi ghidate de medici, numind doze de medicamente în conformitate cu particularitățile fazei unui anumit ritm biologic.