Биологические часы изложение: Что такое биологические часы сочинение

Содержание

Урок № 55. Биологические часы нашего организма

Полная версия разработки уроков « Человек и окружающая Среда» (68час)

Тип урока- комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

Цели:

-осознание жизни как наивысшей ценности, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

-разностороннее развитие личности учащихся: наблюдательности, устойчивого познавательного интереса, стремление к самообразованию и применению полученных знаний на практике;

-формирование санитарно- гигиенической культуры, их экологического мышления и нравственности.

Задачи:

Образовательные: обладать определенными эко­логическими знаниями и гигиеническими знаниями – важную составляющую культуры каждого человека;

Развивающие: развивать познавательно – практическую направленность, свободу и творческую мысль, обще-учебные умения работы с научно- популярной литературойи интернет источниками

Воспитательные: воспитывать учащихся средствами данного урока для развития физически и нравственно здорового человеческого об­щества.

УУД

Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товари­щей по классу; слушать и понимать речь других; работать в малой группе.

Познавательные: ориентироваться в учебнике; находить нужную информацию в тексте учебной статьи.

Планируемые результаты

Предметные

влияние человека на отдельные компоненты природы и влияние природы на все стороны человеческой деятельности;

подготовку школьников к практической деятельности в области биологии, экологии и медицины;

– установление гармоничных отношений с природой, со всем живым, как главной ценностью на Земле.

основную биоэкологическую терминологию и символику

Личностные:

формирование интереса к глобальной проблеме, полу­чившую название: «экологическая проблема», которая связана с ухудшением качественных характеристик окружающей человека.

Межпредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география – будут способствовать более высокому уровню владения навыками по данному курсу и реализации задач предпрофильной подготовки школьников.

Форма урока – традиционная

Технология – проблемного обучения

Изучение нового материала

Биологические часы нашего организма

В последние десятилетия стремительно развивается учение о био­логических ритмах организма. Биологические ритмы — это периоди­чески повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Сейчас исследованием этой про­блемы занимаются ученые разных стран и специальностей. Появи­лись и новые разделы науки: хронофизиология, хроногигиена, хронопатология, хронотерапия, хронофармакология, которые связа­ны с ритмическими колебаниями функций нашего организма от мо­лекулярного и клеточного уровня до целостного организма, от популяций до экологической системы.

Практически все показатели жизнедеятельности организма: биохимические, физиологические, по­веденческие обнаруживают ритмические колебания в различных, диапазонах частоты — от тысячных долей секунды до нескольких лет. При этом одна и та же функция организма (например, частота сердечных сокращений) изменяется одновременно в нескольких диа­пазонах. Различают биологические ритмы высокой частоты (до 0,5 ч), средней частоты (от 0,5 ч до 6 сут.) и низкой частоты (неполные) лунные, годичные и более длительные). Среди биологических рит­мов имеются главенствующие водители и подчиненные — ведо­мые. Многие биологические ритмы сформировались в организме в ходе эволюционного процесса как приспособительные признаки к существованию в определенной среде (вспомните сезонные спячки животных, сезонные изменения в жизни растений, влияние сезон­ных изменений, на жизнь и самочувствие человека и т. д.). Это связа­но с периодичностью; изменений, времен года, интенсивностью солнечной радиации и многих других внутренних факторов, в соот­ветствии с которыми организм меняет свои внутренние ритмы.

В процессе эволюции полезные для организма биологические ритмы генетически закрепились, и в организме развились специ­альные структуры, которые стали отвечать за регуляцию биологи­ческих ритмов. Они получили название «биологические или эндогенные, часы». Это условный термин, указывающий на способ­ность организма ориентироваться во времени. В основе такой ори­ентации лежит строгая периодичность протекающих в клетках физико-химических процессов, т. е. эндогенные биологические рит­мы. Запрограммированные генетически циклические изменения как бы подсказывали организму время суток или время года, подготов­ляя его таким образом к предстоящим изменениям в окружающей среде. Так, еще до пробуждения в организме несколько повышается температура тела, выделяется ряд гормонов, которые подготавли­вают организм к бодрствованию, активизируют деятельность орга­нов пищеварительной системы. У человека функции эндогенных часов выполняет гипоталамус — отдел промежуточного мозга, который отвечает за постоянство внутренней среды организма.

Он тесно свя­зан с другими отделами головного мозга и особенно с гипофизом.

 

Существование внутренних биоритмов человека (т. е. наличие эндогенных часов) можно доказать следующим примером: если че­ловека изолировать от привычной среды, например поместить в пещеру или специальную камеру, то и там будет продолжаться свойственная организму ритмическая деятельность. Эндогенные би­оритмы сохраняются у человека и при перелетах на далекие рассто­яния— через несколько часовых поясов. При этом, несмотря на изменившиеся условия, организм продолжает существовать в пре­жних параметрах. Однако при всей устойчивости биоритмы очень чувствительны к внешним воздействиям. На них оказывает влияние освещённость, температура воздуха, атмосферное Давление, магнит­ные бури, солнечная” активность и другие геофизические факторы нашей планеты. Благодаря тому что эндогенные часы чувствитель­ны к внешним воздействиям, им и удается согласовать функции организма с требованиями окружающей среды.

Большое значение в жизни организма имеет и индивидуальная изменчивость биологических ритмов. По их проявлению людей мож­но разделить на три категории: «жаворонков», «голубей» и «сов»; но существу это — деление по типам индивидуальной биологичес­кой ритмической активности. «Жаворонки» более деятельны в ран­ние утренние часы, «голуби» – в дневные а «совы» — в вечерние и ночные. Как известно, человечество делится по принадлежности к этим типам в соотношении примерно 15:30:35.

В: настоящее время у человека? выделено около 500 функций и процессов в организме, имеющих отношение к биологическим рит­мам. Знание их и учет не только позволяют стимулировать функ­циональную деятельность его организма, но и приспособляться к неблагоприятным геофизическим факторам, которые существуют па нашей планете.

Все возможные варианты предусмотреть невозможно. Очевид­но лишь одно, — нужно стараться приложить максимум усилий к тому, чтобы самые важные дела выполнялись в определенное вре­мя. Еда в определенные часы способствует хорошему усвоению пиши, успешному функционированию пищеварительной системы, нормальной жизнедеятельности всего организма, сохранению его здоровья на будущее. Приготовление уроков в одно и то же вре­мя (когда организм «готов» к началу занятий) помогает быстрее и лучше их выполнить.

Каждому индивидууму присущи специфические черты. И чём лучше человек их знает, тем легче ему «управлять» своим орга­низмом.

Подумайте и ответьте, 1. Что такое биологические ритмы? 2. Где распо­лагаются в организме человека биологические часы? 3. Что такое индивиду­альная ритмическая активность? 4. На какие группы по биологическим ритмам можно, разделить людей?

5. Какое значение, имеет эволюционный процесс в формировании биологических ритмов? 6. Какое практическое зна­чение имеет знание биоритмов человека? 7. Какие разделы науки появились в связи с изучением биологических ритмов человека?

8. Объясните содержа­ние прилагаемого рисунка.

Объясните значение терминов: хронофизиология, хроногёнетика, хро­нопатология, хронотерапия, хронофармакология, эндогенные часы, гипота­ламус, гипофиз, «жаворонки»; «голуби», «совы», биоритмическая система.

Биологические часы нашего организма.

 

 

 

 

Время внутри нас. Биологические часы

 

 

 

 

КАК РАБОТАЮТ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ ЧЕЛОВЕКА?

 

 

 

 

Сбились биологические часы: что делать

 

 

Ресурсы:

Анастасова Л.П. и др. Человек и окружающая среда. Учебник для дифференцированного обучения 9класс. Москва « Просвещение» 1997г.320с

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

– http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html


 

Опубликовано в группе «Учебный фильм – окружающий мир, естествознание, краеведение»

Биологические часы и их проявление в живой природе | Биологические ритмы и сон

Как показали многочисленные исследования различных ученых, растения и животные содержат в себе некий часо­вой механизм измерения времени — так называемые био­логические часы. В чем проявляется действие этих часов, как они показывают время?

С древнейших времен человек наблюдал за периодиче­скими изменениями у окружающих его живых организмов. Со времен Аристотеля (IV в. до н. э.) и до наших дней у исследователей не ослабевает интерес к удивительному и загадочному чувству времени. Некоторые факты, отме­ченные исследователями, настолько поразительны и нео­бычайны, что заставляют серьезно задуматься о природе их происхождения.

Человек с давних пор восхищался умением птиц на­ходить дорогу к дому. Открытие способности птиц ориен­тироваться по Солнцу изумило исследователей. А то об­стоятельство, что во время ночных полетов птицы ориен­тируются по звездам, буквально потрясло ученый мир.

Изучение перелетов птиц позволило сделать важный вывод: многие птицы ежегодно совершают перелеты за сотни и тысячи километров по определенному маршруту. Если птицы сбиваются с пути или их специально удаляют от перелетных путей, то они все же самостоятельно нахо­дят дорогу к тем местам, через которые проходит их пере­лет в дальние края, и продолжают перелет по своему обычному маршруту.

Немецкий ученый из ФРГ Г. Крамер в 1945 г. начал экспериментальное изучение способов ориентации птиц. Он обнаружил, что днем птицы ориентируются, сопостав­ляя положение Солнца со временем, которое показывают их биологические часы. Как доказали исследования, для такой ориентации по Солнцу точность хода их внутрен­них часов очень высока. Ошибка не превышает одной ми­нуты.

Наблюдения Крамера показали, что многие птицы (особенно мелкие) совершают ночные перелеты. Днем они вынуждены пополнять запасы энергии, израсходован­ные во время полета. Птицы совершают перелет в ночное время еще и потому, что ночью меньше отвлекающих фак­торов, и им легче преодолевать большие расстояния.

Исследования дневных и ночных перелетов птиц Кра­мер проводил несколько необычным и оригинальным мето­дом. Он помещал исследуемых птиц в круглую клетку со стеклянным верхом так, чтобы птицы могли видеть лишь участок неба, находящийся под углом зрения примерно 70°. Прозрачный пол клетки позволял наблюдателю сле­дить за птицей.

Важное условие в опытах Крамера было то, с какой стороны попадал свет в клетку. Оказалось, что направле­ние полета птица определяла по Солнцу. Она знала, что для того, чтобы найти восток утром, надо двигаться по направлению к Солнцу, а в конце дня так, чтобы оно оставалось непосредственно сзади.

В одном из своих экспериментов Крамер «остановил» Солнце, поместив источник света в течение всего дня с одной стороны клетки. И что же произошло? Птица «пе­репутала» все стороны света, приняв восток за запад в 6 час. утра и север за запад в полдень.

Аналогичные опыты проводились в условиях искусст­венного ночного неба. В этих экспериментах было нагляд­но показано, что птицы во время перелетов хорошо ориен­тируются по звездам. Когда птице в планетарии показали весеннее небо, она повернулась на северо-восток, как это бывает в естественных условиях; под осенним небом — на юго-запад.

Изменяя положение звезд на небосводе планетария, в котором была установлена клетка, можно было созда­вать у птицы впечатление ее постепенного перемещения па юг. Таким образом, птица, никогда не покидавшая своей клетки и ни разу не летавшая на юг, определяла направление перелета в южные страны.

Понять, как птица определяет широту своего местопо­ложения, вполне возможно. Она, подобно штурману, опре­деляет высоту над горизонтом и направление на какую-то определенную звезду. Что же касается долготы, то опреде­ление ее штурман обычно производит путем сравнения местного времени, которое может быть определено, напри­мер, по восходу или заходу солнца, с показаниями точных часов — хронометра, идущего по гринвичскому времени. Надо полагать, что и у птицы есть точные внутренние часы, которые в отличие от хронометра штурмана показывают местное время того пункта, где она находится.

Для подкрепления этой гипотезы немецкий ученый из ФРГ Ф. Зауэр провел эксперименты, в которых картина ночного неба менялась в соответствии с изменяемой долго­той. Реагируя на изменение долготы, птицы определяли на­правление полета иначе, чем они это делали при измене­нии широты.

Не менее удивительно и загадочно поведение пчел. Свои наблюдения о ритмических танцах пчел, о их особом тон­ком чувстве времени впервые опубликовал немецкий уче­ный К. Фриш еще в 1926 г. Он сделал важное открытие: танцы пчел позволяют им общаться между собой, являют­ся их языком. Аналогичным образом общаются и муравьи.

Впоследствии известный математик К. Шеннон (осно­воположник теории информации) высказал предположе­ние о принципиальной возможности установления контак­тов с обитателями других миров путем применения меж­планетного кода, в основе построения которого должен быть использован принцип языка пчелиных танцев и спо­собы общения муравьев.

Ритмические танцы пчел позволяют им сообщать друг другу о приближающейся опасности, указывать направ­ление и расстояние до найденного источника корма. Чем медленнее исполняемый танец, тем дальше находится корм. Примечательно, что расстояние преуменьшалось при по­путном ветре и преувеличивалось — при встречном. По-видимому, при определении расстояния пчелы учитывают мышечную работу.

В своих сообщениях путем танца пчелы передают основную характеристику корма, точное его местоположе­ние по отношению к Солнцу и расстояние. Нет сомнений, что такую информацию пчелы могут передавать, лишь имея внутренние биологические часы. Интересно отметить, что расположение Солнца в зените сбивает ориентировку пчел во времени и пространстве. Такой случай можно наб­людать лишь на экваторе, где Солнце бывает в зените. Не имея ориентировки во времени и пространстве, пчела в та­кой ситуации оставалась на месте.

Пчелы обладают довольно высоко развитым чувством времени. По наблюдению многих исследователей, они в определенное время вылетают на поиски пищи и возвра­щаются в улей. Безусловно, без внутренних биологических часов они этого сделать не смогли бы.

Биологические часы есть и у растений. Их действие проявляется в периодических движениях листьев вслед за перемещением Солнца, во времени цветения и плодоноше­ния, раскрывания и закрывания цветов, уровне фотосин­теза и т. д.

У растений наиболее интересна суточная периодичность раскрывания цветов в утренние часы и закрывания в ве­черние. Каждое растение «просыпается» в свое время. На рассвете открывает свои лепестки козлобородник. В 4 час. утра расправляет голубые цветки цикорий, а час спустя — мак, к 6 час. расцветает одуванчик, полевая гвоздика, к 7 час.— белая кувшинка, колокольчики, кульбаба копье­листная, огородный картофель и ястребинка зонтичная, в 8 час. утра вспыхивают яркие ноготки, бархатцы, вьюнки, к 10 час.— нежная кислица, и только к 11 час. раскры­ваются цветки торицы.

Соблюдая строгую и точную очередность, растения также и «засыпают» в определенное время. В полдень на­чинает закрывать лепестки осот полевой, около 2 час. дня — картофель и одуванчик, в 3 час. исчезают цвету­щие венчики кульбабы копьелистной и мака, между 3 и 4 час.— торицы, к 4 час. складывают оранжевые лепестки ноготки, а в 5 час.— ястребинка зонтичная. В последую­щий час белая кувшинка смыкает свой венчик и уходит под воду. В это же время «засыпает» кислица и лютик. И, наконец, самыми последними, около 8 час. вечера, зак­рываются цветки шиповника.

Существуют «ночные» цветы, раскрывающие лепест­ки ночью. Ровно в 8 час. вечера раскрывает свои яркие желтые лепестки энотера. Примерно в это же время рас­пускаются цветы душистого табака, а после 9 час. — цве­ты горицвета.

Учитывая такую интересную особенность пробуждения и засыпания различных растений, на садовой клумбе мож­но устроить живые часы. Для этого па клумбе рассажи­вают цветы в таком порядке, в каком они раскрываются и закрываются. По этим живым часам можно довольно точно определить время суток.

Интересно понаблюдать за тем, когда начинают про­буждаться и петь различные птицы. Начало ночи возве­щают петухи, они поют первый раз в полночь, второй раз — до зари, около 2 час. ночи. В это же время пробуж­дается соловей и жаворонок. В 3-м часу ночи оживляются перепела, полевые жаворонки, затем — кукушка, иволга, крапивник. Придерживаясь своего внутреннего расписания, в 4 час.  с гнезд слетают скворцы, трясогузки, зеле­нушки, к 6 час. утра просыпаются воробьи.

Биологические часы определяют суточную периодич­ность жизнедеятельности у многих животных. Она наи­более выражена в смене фаз двигательной активности и относительного покоя.

Период активности в суточном ритме включает в основ­ном короткие движения (бег, перелеты, порхание и т. д.) и более длительный относительный покой. Так, например, у некоторых хищников (щук, пауков, кошачьих) разви­лась способность к «оперативному покою», в котором они находятся, подкарауливая свою жертву. В состоянии по­коя животные обычно находятся без движений, однако не­которые из них ненадолго пробуждаются (обезьяны гамад­рилы просыпаются ночью на 30 мин. через каждые 2— З час).

Активность животных может приходиться на раз­личное время суток (на дневное, ночное и на сумерки). Среди животных, активных в дневное время, наиболее типичные представители — куры, домашние свиньи, а так­же многие виды ящериц. На дневные часы у них прихо­дится 80—90% двигательной активности. Наиболее харак­терные представители животного мира, у которых преоб­ладает активность в ночное время,— летучие мыши, совы, черные хорьки, травяные лягушки, некоторые виды змей. Приблизительно одинаковую активность в дневное и ноч­ное время имеют степной хорек, некоторые виды полевок, степная пеструшка, стерлядь, балтийский лосось.

При однократном чередовании фаз активности и покоя ритм называют монофазным, при многократном — поли­фазным. Как известно, человек спит один раз в сутки — ночью. Он имеет монофазный ритм чередования активно­сти и покоя. Полифазный ритм наблюдается у домашней свиньи. У нее 14 фаз сна за сутки.

Количество фаз активности и покоя у многих живот­ных в зависимости от индивидуального развития и времен года может изменяться, при этом возможно смещение их положения в течение суток. Так, например, полевки в лет­нее время активны ночью, а в зимнее — днем. Весной и осенью у них на протяжении суток происходит чередова­ние нескольких фаз активности и покоя. С наступлением зимы снижается активность в дневное время у желтогор­лой мыши.

При соблюдении постоянства внешней среды (освещен­ности, температуры, влажности и т. д.) время наибольшей активности и покоя остается неизменным на протяжении длительного периода времени. Это обстоятельство впер­вые отметил в 1914 г. польский исследователь И. Шиман­ский. Он обратил внимание на то, что суточные ритмы активности сохраняются в условиях постоянной темноты и температуры. В связи с этим ученый высказал предполо­жение о существовании у животных врожденной способ­ности к измерению времени.

При наступлении летнего времени за Полярным кругом у лесных птиц сохраняется четкий суточный ритм, нес­мотря на круглосуточный день. Летом на севере актив­ность птиц достигает минимума в 22—23 час. и макси­мума — в 14—15 час. Птицы, обитающие летом на севере, несмотря на непрерывное солнечное освещение, имеют ночной сон. Этот же ритм у них сохраняется и в обычные дни.

Многие птицы ведут дневной образ жизни. Днем они добывают корм, а когда приближается вечер — устраи­ваются на ночлег. Интересно, что для одной и той же раз­новидности птиц, это время строго определено. Так, напри­мер, скворцы, заканчивают поиски корма за час до захода Солнца. В течение получаса они собираются группами по нескольку десятков птиц, а затем улетают на ночевку за 13 км. После прилета, на новое место они в течение часа успокаиваются, а уже на рассвете вылетают вновь.

У плодовых мух дрозофил, как и у многих других на­секомых, вылет из куколок происходит на рассвете. Дей­ствия биологических часов отмечено у насекомых. У сверч­ков, например, максимум суточной двигательной актив­ности приходится на 15 час. Личинки поденки проявляют наибольшую активность в период с 19 до 7 час. Этот ритм у них не исчезает в течение четырех месяцев в условиях ускоренного или круглосуточного освещения.

Биологические часы обнаружены почти у всех живых организмов, начиная с одноклеточных и кончая самыми высокоорганизованными — животными и человеком. Одна­ко у человека действие биологических часов зависит от многих факторов, и их экспериментальное изучение более сложное и трудоемкое. В связи с этим процессы, свиде­тельствующие о существовании биологических часов, сна­чала изучаются на животных, а затем уже на человеке.

По этому поводу один из крупнейших ученых в области изучения биологических часов, американский биолог Ю. Ашофф, отмечал, что в организме человека нет ни одного органа и ни одной функции, которые не обнаружи­вали бы суточной ритмичности. Измеряется ли число деля­щихся клеток в той или иной ткани, объем выделяемой мочи, реакция на лекарство или точность и скорость ре­шения арифметических задач — человек обычно обнару­живает, что максимальное значение соответствует одному времени суток, а минимальное — другому.

Установлено, что в организме человека имеется свыше 400 биологических ритмов, отражающих различные фи­зиологические процессы. Это суточные ритмы сна и бодр­ствования, изменения температуры тела, работы сердеч­но-сосудистой системы, состава крови и т. д.

Изучение биологических ритмов организма человека — сложная задача, так как для этого необходимо полностью исключить влияние всех внешних факторов (особенно шу­мов), мешающих ходу внутренних часов человека. Необ­ходимо также располагать совершенными методами иссле­дований и современной аппаратурой для регистрации изменений температуры тела, сердечно-сосудистой систе­мы, циклов сна и бодрствования и т. д. Первоначальные исследования были несовершенны и достаточно примитив­ны. Несмотря на это, они позволили выявить ход внут­ренних биологических часов человека при осуществлении различных физиологических функций. Так, например, изу­чение цикла «сон — бодрствование» исследователи прово­дили в пещерах. Первые эксперименты они выполнили на себе. Находясь в изоляции от внешнего мира, в полной темноте и тишине, они наблюдали за суточными измене­ниями различных физиологических функций. Первооче­редной задачей ученых было изучение природы внутрен­них часов человека.

Известно, что человек обладает хорошо развитым чув­ством времени. Он может утром проснуться в определен­ное время, твердо решив это сделать еще с вечера. Все это мы неоднократно испытали на себе. Биологические часы напоминают о времени сна и о наступлении часа обеда, дают о себе знать в момент подъема и спада рабо­тоспособности в различное время суток.

Для подтверждения существования внутренних биоло­гических часов у человека был проведен ряд научных экспериментов. Одним из первых такие научные экспери­менты выполнил Ашофф.

Сущность экспериментов состояла в том, что испыту­емые (студенты) находились в помещении, изолированном от окружающего мира. Им были предоставлены удобная комната, совмещающая гостиную и спальню, душевая и маленькая кухня для приготовления еды. Испытуемые вели нормальный образ жизни, с обычным для них распо­рядком дня. Все отличие от привычной жизни заключалось в незнании времени суток.

Испытуемые находились в полной изоляции от внешне­го мира на протяжении трех-четырех недель. Они вели нормальную «размеренную» жизнь: три раза в день ели, занимались, читали, готовили себе еду, прослушивали му­зыкальные записи, ложились спать тогда, когда по их чув­ству времени должна была наступать ночь. В изолирован­ное помещение не проникал ни звук, ни свет, поэтому испытуемые не могли узнать время суток.

За испытуемыми велись различные физиологические наблюдения: непрерывно регистрировалась температура тела, записывался характер активности движения во время сна и т. д. Испытуемые проводили психологические опыты. Каждый участник эксперимента проверял чувство време­ни, пытаясь определить промежутки времени в 20 сек., в 1 час и т. д. Свет он гасил сам, когда ложился спать, и зажигал его, когда просыпался и вставал. Однако интен­сивность освещения регулировалась извне с тем, чтобы определить, каким образом она влияет на внутренние био­логические часы испытуемого. Температуру же внутри по­мещения каждый испытуемый регулировал сам, так как ее изменение в небольших пределах не должно было ска­заться на результатах эксперимента.

Регистрация физиологических функций и состояния испытуемого во время эксперимента позволила выявить у него четко выраженные циркадные (суточные) ритмы: сна и бодрствования, изменения температуры тела, выделения мочи (по объему и содержанию кальция и калия). Эти ритмы не всегда совпадали по фазе, но в среднем длитель­ность периода составляла не 24 час, а 25 час. Таким обра­зом, внутренние часы человека отставали на 1 час в сутки.

Наблюдения показали, что на ход внутренних часов че­ловека оказывала влияние интенсивность освещения. При очень сильном освещении (1500 лк) суточный ритм испытуемого уменьшался до 19 час, при слабом — наоборот, увеличивался и составлял 25,6 часа. Таким образом, в экспериментах по наблюдению за длительностью суточной периодичности функций человека установлено, что их те­чение ускоряется при яркой освещенности и уменьшается при слабой. При ярком солнечном свете человек более ра­ботоспособен, поэтому сутки внутренних часов его значи­тельно укорачиваются.

Устойчивость суточного ритма человека при постоянной внешней среде подтвердил французский спелеолог М. Сиффре. Он установил своеобразный рекорд пребывания под землей, проведя в пещере в полном одиночестве и темно­те 205 дней.

В этих экспериментах было обнаружено интересное явление: испытуемый начинал лучше себя чувствовать в тот момент, когда его физиологические функции совпада­ли по фазе. Происходила синхронизация биологических ритмов человека. При их несовпадении его состояние ухуд­шалось. Именно такое состояние человека, когда нару­шается синхронность функций в организме, можно наблю­дать при трансконтинентальных перелетах летчиков и пас­сажиров в восточном или западном направлении. Во вре­мя таких перелетов и позже в течение некоторого проме­жутка времени у летчиков и пассажиров отмечается ухуд­шение общего самочувствия: усталость, сильное недомо­гание, появляется желание спать днем и бодрствовать ночью. Наиболее выражено недомогание при перелете с запада на восток. Это происходит потому, что при пере­лете через многие меридианы нарушается соответствие внутренних биологических часов организма человека с местным временем, чего не бывает при перелете на юг в пределах одного часового пояса. Перелеты с севера на юг и обратно при тех же скоростях самолета воздействия на организм не оказывают и не вызывают в нем каких-либо изменений.

Нарушение синхронности физиологических функций при трансконтинентальных перелетах, получившее назва­ние десинхроноза, изучается медициной. При десинхронозе организм в новых условиях некоторое время про­должает функционировать по-старому, а затем постепенно начинает привыкать к новому распорядку дня. Происхо­дит синхронизация биологического времени с местным, астрономическим. Оно длится обычно от двух дней до двух недель. Таким образом, спортсмены и артисты, пере­летевшие из Западного полушария в Восточное, должны выждать две недели, пока не наступит синхронизация их биологических ритмов с местным временем. Период, не­обходимый для привыкания к местному времени, небла­гоприятен для выступлений.

Десинхррноз после дальних перелетов учитывается при проведении международных совещаний, где должны решаться важные вопросы. На таких совещаниях амери­канские ученые рекомендуют принимать решения в пер­вые дни после полета: для тех, кто летел в восточном направлении,— в утренние часы, а для летевших в запад­ном направлении — вечером.

Однако есть и другой путь. Организм человека может быть подготовлен к новому местному времени до полета, либо после полета. Приспособление к новым условиям после полета, по предложению Ашоффа, можно произво­дить путем использования искусственных указателей вре­мени. С этой целью пассажиров сразу же после полета следует подвергать воздействию укороченных периодов света и темноты. Однако такие способы уменьшения десинхроноза находятся в стадии изучения.

Надо полагать, что ослабить десинхроноз можно и с помощью других, более современных научных методов, например путем ритмического воздействия световыми, звуковыми, тепловыми или электромагнитными сигналами по специально подобранной программе их изменения в процессе воздействия.

Десинхроноз может возникнуть и при космических по­летах, поэтому меры борьбы с ним имеют большое значе­ние и в космонавтике. При подготовке к космическим по­летам в настоящее время используются более современные методы изучения внутренних часов организма человека по сравнению с теми, которые использовал Ашофф.

Эксперименты по изучению внутренних ритмов орга­низма, впервые проведенные Ашоффом, показали дина­мику взаимодействия физиологических ритмов организма в суточном цикле. В этом плане интересно проследить, как изменяется интенсивность различных физиологиче­ских функций в организме человека в зависимости от времени суток.

Проблема суточных периодических изменений физио­логических функций в организме человека с давних пор привлекает внимание ученых различных специальностей и прежде всего физиологов, врачей, биологов. Знание ди­намики изменения физиологических функций организма человека позволяет правильно понять состояние организ­ма в определенный момент времени и применить более целесообразный и эффективный метод лечения при забо­левании. Суточный ритм организма человека определяет­ся различными физиологическими функциями (а их, как мы знаем, в настоящее время насчитывается более сотни). Физиологические функции постоянно изменяются на фоне бодрствования и сна, активной деятельности и покоя. Ин­тенсивность их проявления различна в разное время суток (рис. 1). В одно время она максимальна, в другое — имеет минимальное значение.

Диаграмма распределения некоторых физиологических функций в суточном цикле…

Почти все функции организма связаны с расходова­нием энергии. В связи с этим физиологический ритм орга­низма отражает уровень обмена веществ. Суточный ритм интенсивности обмена веществ, определяемый по харак­теру изменения температуры тела и дыхания, может быть обнаружен у людей, находящихся длительное время в по­кое или при малоподвижном образе жизни.

Еще в 1889 г. французский ученый Р. Рише дал фи­зиологическое истолкование биологических ритмов. По его мнению, основной причиной суточных колебаний фи­зиологических функций в организме человека являются периодические изменения возбудимости нервной системы, угнетающей или стимулирующей обмен веществ. В ре­зультате изменения обмена веществ и возникают измене­ния различных физиологических функций.

Как показали экспериментальные исследования, для суточной периодичности физиологических процессов ха­рактерно постепенное повышение интенсивности в днев­ное время и уменьшение ночью (рис. 1). Так, например, частота дыхания днем выше, чем ночью. В ночное время понижена функция пищеварительного аппарата.

Экспериментально установлено, что суточная динами­ка температуры тела имеет волнообразный характер. При­мерно к 18 час. температура достигает максимума, а к полуночи снижается: минимальное ее значение между часом ночи и 5 час. утра. Таким образом, температура тела днем и ночью отличается на 0,6—1,3° С. Интересно, что интенсивность физиологических процессов ночью из­меняется по сравнению с дневным временем независимо от того, спит человек в ночное время или занимается на­пряженной работой.

Работоспособность органов кровообращения в различ­ное время суток тоже неодинакова: два раза в сутки (в 13 час. и в 21 час.) она резко снижается. Принимая во внимание то обстоятельство, что работоспособность сер­дечной мышцы в определенное время суток уменьшается, нецелесообразно в эти часы подвергать человека большим физическим нагрузкам, действию высоких температур, ускорений, кислородной недостаточности и т. д.

Суточная периодичность работы сердца проявляется в изменении числа сердечных сокращений в различное вре­мя суток. Так, во время сна сердце бьется медленнее, уменьшается его минутный объем, понижается давление артериальной и венозной крови. Наибольшее число сер­дечных сокращений приходится на 18 час. В это же вре­мя наблюдаются более высокие показатели максимально­го и минимального кровяного давления. Примерно к 4 час. утра отмечена наименьшая частота пульса. К 9 час. утра снижается до минимума кровяное давление. Капилляры кровеносных сосудов максимально расширены в 18 час. и наиболее сужены к 2 час. ночи.

Происходит изменение и внутриглазного давления. Утром оно повышается, а к вечеру падает.

Суточную периодичность работы сердца можно зафик­сировать на электрокардиограмме, так как биоэлектриче­ская активность изменяется на протяжении суток. В слу­чае повреждения миокарда (особенно при инфаркте) суточная периодичность работы сердца становится мало заметной или же полностью исчезает.

Кровь вместе с лимфой и тканевой жидкостью, окру­жающей клетки, является внутренней средой организма. Она достаточно полно отражает многие физиологические процессы, происходящие в организме человека. Поэтому наблюдение суточной периодичности физиологических функций можно производить, изучая деятельность крове­творных органов и состав крови.

Костный мозг наиболее активен ранним утром (в 4— 5 час), а селезенка и лимфатические узлы — в 17—20час. В утреннее время в кровоток поступает наибольшее чис­ло молодых эритроцитов. Самое высокое содержание гемо­глобина в крови можно наблюдать от 16 до 18 час. Мак­симальное количество сахара в крови приходится на 9—10 час. утра, а минимальное — на ночное время. От­мечен четко выраженный суточный ритм процентного содержания в крови форменных элементов — эозинофилов.

В ночное время содержание хлора в крови снижается, а в полночь достигает минимума. Уже с вечера в крови начинает уменьшаться количество белков и увеличивать­ся содержание серы. Максимум азота отмечен в крови примерно в 16 час, а минимум — в 20 час. Суточный ритм проявляется в изменении содержания в крови натрия, калия, кальция и фосфора.

Суточная периодичность наблюдается также в изме­нении скорости реакции оседания эритроцитов (РОЭ): наибольшая скорость отмечена вечером между 21 и 22 час, наименьшая — утром.

С суточной цикличностью кровообращения имеет не­посредственную связь периодичность работы желез внут­ренней секреции. Отмечена четкая суточная периодич­ность содержания адреналина в крови. Максимальное его количество в 9 час. утра, минимальное — в 18 час. Адре­налин учащает пульс, повышает артериальное давление, активирует весь организм. Накопление адреналина в кро­ви происходит еще до начала активной деятельности, что способствует заблаговременному подготовлению к дея­тельности всего организма.

Обнаружен суточный ритм и в содержании гормона серотонина в шишковидной железе.

В организме постоянно происходит самообновление клеток. Причем скорость их деления ритмически изме­няется на протяжении суток. В течение суток в крове­творных органах изменяется количество форменных эле­ментов. Наибольшее количество делений клеток роговицы глаза приходится на утреннее время и наименьшее — на ночное. На протяжении суток периодически изменяется Количество делений клеток в костном мозгу.

Суточную периодичность можно наблюдать в измене­нии биоэлектрической активности мозга в дневное и ноч­ное время. Ночью в электроэнцефалограмме человека по­являются медленные волны с увеличенной амплитудой, в дневное, наоборот, преобладают быстрые волны с не­большими амплитудами.

Можно было бы привести множество других примеров изменения физиологических функций в организме челове­ка на протяжении суток. Однако и перечисленных при­меров достаточно, чтобы понять, что суточным ритмом охвачен весь организм человека, представляющий собой единую систему взаимодействия всех органов, тканей и клеток. Ритмичность физиологических процессов, отра­жающая единство организма и среды, их взаимодействие, проявляется в организме человека в том, что их макси­мумы и минимумы приурочены к определенным часам суток. А объясняется это тем, что характер проявления физиологических реакций организма в разное время су­ток различен и в основном зависит от факторов внешней среды. Они-то в дальнейшем и приобретают сигнальное значение в процессе индивидуальной жизни человека. Благодаря приспособлению к ритмически изменяющимся условиям внешней среды в организме человека происхо­дит физиологическая подготовка к активной деятельности даже тогда, когда организм находится в состоянии сна, И, наоборот, организм человека готовится ко сну задолго до засыпания.

Подготовка организма человека к состояниям бодрст­вования и покоя сопровождается сдвигом реакции организма на физические нагрузки, что выражается в изме­нении его работоспособности (рис. 2). Большинство лю­дей в течение суток имеет два пика, повышенной работо­способности. Первый подъем наблюдается утром с 8 до 12 час, второй вечером — между 17 и 19 час. В это время человек становится наиболее «сильным», у него повы­шается острота органов чувств: в утренние часы он лучше слышит и лучше различает цвета. Наиболее «слабым» человек оказывается в 2—5 час.и в 13—15 час. Однако в разные дни могут быть небольшие отклонения, связан­ные с изменением работоспособности в любое время суток, а также с воздействием на вторую сигнальную систему самовнушением или убеждением.

Изменение работоспособности у человека на протяжении суточного цикла

Исходя из сказанного, возможно, следовало бы самую трудную и ответственную работу выполнять в. периоды естественного подъема работоспособности, оставляя для других, менее важных дел, остальное время относительно низкой работоспособности. Но из правил есть исключе­ния. Бывают случаи, когда время наибольшей продуктив­ности в труде (особенно это относится к умственному труду) приходится на ночные или вечерние часы. Таких людей принято называть «совами», в отличие от «жаво­ронков» — людей, имеющих наибольшую работоспособ­ность в утренние и дневные часы. «Жаворонки», как пра­вило, просыпаются рано, чувствуют себя бодрыми и рабо­тоспособными в первой половине дня. Вечером же у них появляется сонливость, и они рано ложатся спать. «Совы» засыпают поздно ночью, встают также поздно утром и работоспособны бывают во второй половине дня (рис. 3).

Распределение работоспособности у “жаворонков” и “сов”

В результате экспериментальных исследований немец­кий физиолог Р.  Хампп установил, что 1/6 часть людей от­носится к лицам утреннего типа, 1/3 — вечернего типа, а половина людей легко приспосабливается и к утренне­му, и к вечернему режиму труда. Последних называют «аритмиками». Это преимущественно люди, занятые физи­ческим трудом. К лицам вечернего типа в основном отно­сятся работники умственного труда.

Биологические часы человека отражают не только суточные природные ритмы, но и имеющие большую про­должительность, например сезонные. Сезонные изменения физиологических процессов подтверждаются многочисленными исследованиями ученых. Они проявляются в орга­низме человека в повышении обмена веществ весной и в снижении его осенью и зимой, в увеличении процента гемоглобина в крови и в изменении возбудимости дыха­тельного центра в весеннее и летнее время.

Некоторые исследователи замечают, что сезонная из­менчивость физиологических процессов, наблюдаемая на протяжении года, по своему характеру напоминает суточ­ную периодичность. Состояние организма в летнее и зим­нее время в какой-то степени соответствует его состоянию днем и ночью. Так, зимой по сравнению с летом снижа­лось в крови содержание сахара (аналогичное явление происходит и ночью), увеличивалось количество аденози­нтрифосфорной кислоты и холестерина.

В качестве примера сезонных влияний на организм человека можно привести изменения количества эритро­цитов и гемоглобина, кровяного давления, частоты пульса, РОЭ и т. д. в зависимости от времени года.

В организме человека биологические часы проявля­ются не только в изменении физиологических процессов, имеющих суточную и сезонную периодичность, но и в регулировании функционального состояния человека с околомесячной периодичностью.

С давних пор было замечено, что в различные периоды времени люди чувствуют себя неодинаково. В некоторые дни у них прилив сил и бодрости, хорошее настроение, они внимательны и работоспособны. В другие же — на­оборот, упадок сил, вялость, рассеянность — все валится из рук. В данном случае необходимо принимать меры предосторожности. В такие «плохие» дни не следует пла­нировать важных дел.

Японская транспортная фирма «Оми рэйлвей компа­ни» призывает водителей автобусов быть особенно внима­тельными в их «плохие» дни. Водители, получившие такое предупреждение, стараются быть предельно осто­рожными на опасных и напряженных участках марш­рута. С 1969 г., когда фирма начала применять эту си­стему, число дорожных происшествий значительно снизилось. В первый же год оно уменьшилось сразу вдвое.

В основе этой системы лежит теория биоритмов, пред­ложенная еще в конце прошлого века венским психоло­гом Г. Свободой и берлинским врачом В. Флейсом. Со­гласно этой теории, жизнь каждого человека, начиная с момента рождения, протекает в соответствии с тремя от­дельными циклами: физическим циклом, продолжитель­ностью 23 дня, эмоциональным (или, как его еще назы­вают, чувствительным) циклом, длящимся 28 дней, и интеллектуальным циклом — 33 дня (рис. 4). Каждый цикл имеет положительную и отрицательную полуволну, составляющую соответственно положительный и отрица­тельный периоды. Для положительного периода характе­рен подъем работоспособности, улучшение физического, эмоционального и интеллектуального состояния человека; для отрицательного, наоборот,— спад, ухудшение состоя­ния. Так, например, в физическом цикле 11,5 дней поло­жительного периода представляют собой хорошее время для интенсивных занятий спортом, а также для любой другой деятельности, требующей физических сил. В ос­тальные 11,5 дней отрицательного периода физического цикла возникает снижение тонуса и выносливости орга­низма. Иначе говоря, в эти дни человек легче устает.

Графическое изображение физического, эмоционального и интеллектуального циклов человека

Положительный период эмоционального цикла, как правило, проявляется в хорошем настроении, бодрости, оптимизме и общительности людей. Наоборот, оставшиеся 14 дней отрицательного периода эмоционального цикла сопровождаются плохим настроением и пессимизмом.

Для интеллектуального цикла характерна интенсивность работы мозга. При его положительном 16,5-дневноv периоде человеку легче дается учеба, решение математи­ческих задач и вообще любое интеллектуальное занятие.

Все три цикла имеют переход от положительной полу­волны к отрицательной. День, совпадающий с таким пе­реходом, назван критическим, или нулевым днем. Этот день считается «плохим». Именно в такой критический день при физическом цикле, как показали наблюдения, с людьми чаще всего происходят несчастные случаи. Критический день для эмоционального цикла характери­зуется различными эмоциональными срывами, а крити­ческий день интеллектуального цикла — ухудшением умственной работы.

В связи с этим администрация фирмы дает информа­цию водителям не об отрицательных, а о нулевых, кри­тических днях. Подсчет жизненных ритмов водителей производился на электронно-вычислительной машине. Было определено, что в среднем нулевые дни одного из циклов случаются один раз в шесть дней, а двойные ну­левые дни — примерно шесть раз в году. Совпадение же критических дней всех трех циклов бывает лишь один раз в год (это самый опасный день).

Для того, чтобы каждый мог определить свои биоцик­лы, американский журнал «Стрэнгс энд хэлс» приводит довольно несложные расчеты. Они основаны на предпо­ложении, что биологические циклы имеют с момента рож­дения стабильную длительность. Отсюда вычислительная операция сводится к подсчету общего числа дней, прожи­тых со дня рождения до определяемой даты, и деления полученной суммы на число дней, составляющих длитель­ность циклов (23, 28, 33). Количество дней, оставшихся сверх целого числа циклов, полученных в результате де­ления, и будет указывать, в какой фазе физического, эмоционального и интеллектуального циклов находится человек в определяемый день (рис. 5).

Совместное проявление физического, эмоционального и интеллектуального циклов человека

Например, для 40-летнего человека общее число про­житых со дня рождения дней будет 14600 (365X40) плюс 10 дней за счет високосных лет. Итого получится 14 610 дней. Для физического биоцикла останется 5 дней, для эмоционального — 22, а для интеллектуального — 24 дня. Следовательно, у этого человека будет положи­тельный физический цикл и отрицательные эмоциональ­ный и интеллектуальный.

Гипотеза околомесячных биологических циклов чело­века, определяющих его функциональное состояние, ис­пользуется не только японской фирмой «Оми рэйлвей ком-пани», но и многими другими фирмами и учреждениями как в нашей стране, так и за рубежом. Она опирается на некоторые факты и в принципе не противоречит основам наших знаний. Эту гипотезу следует осмысливать с пози­ций фактов и теорий науки, которые свидетельствуют, что хотя биологические ритмы важны для жизнедеятельности, они вовсе не определяют роковым образом физические и психические возможности человека, а тем более поведение личности в целом. В организме человека имеются беспре­дельные возможности для компенсации временного сни­жения тех или иных функций.

Следует иметь в виду, что естественный ритм жизне­деятельности организма обусловлен не только его внут­ренними факторами, но и внешними условиями. Для спортсмена одним из условий компенсации снижения фи­зических возможностей во время отрицательного периода физического цикла является тренировка, распределение ее во времени и чередование с отдыхом. Это же относится не только к спортсменам, но и к людям любой специально­сти, занятым физическим или умственным трудом. Однако вопросы, связанные с использованием околомесячных биологических циклов для получения лучших результатов в деятельности человека, наиболее подробно изучены на спортсменах.

В исследованиях, проведенных на спортсменах, была замечена неожиданная закономерность. В большинстве случаев высокие спортивные результаты у мужчин отме­чались через два года на третий, у женщин — через год. Было установлено также, что через два и двенадцать месяцев после дня рождения у человека наступает неко­торое ослабление организма. Как показал анализ, период времени между этими месяцами благоприятен (наиболее благополучный первый месяц после дня рождения). Эти данные подтвердились на спортивных достижениях при исследовании 8000 случаев.

В результате исследований был выявлен волновой ха­рактер изменения нагрузок в спортивной тренировке. Прежние представления о неуклонном и прямолинейном наращивании тренировочных нагрузок оказались несо­стоятельными. Волнообразный характер изменения нагру­зок в процессе тренировок связан с внутренними биологи­ческими ритмами человека. Различают три категории «волн» тренировок: «малые», охватывающие от 3 до 7 дней (или несколько более), «средние» — чаще всего 4—6 дней (недельные тренировочные процессы) и «большие», про­должающиеся несколько месяцев.

Основная задача при определении «волн» трениров­ки — правильный подбор соразмерности оптимальных па­раметров «волн» с возможностями спортсмена. Иначе говоря, необходимо так планировать физические нагрузки, чтобы они не превышали определенный уровень и в то же время были стимулом для роста спортивных показа­телей. В этом случае учитываются два основных фактора, взаимодействующих между собой,— тренировочная на­грузка (воздействие) и конкретное функциональное со­стояние спортсмена в этот момент. Ритм же тренировки определяется как внутренними биологическими ритмами, так и внешними факторами (нагрузкой). Словом, при определении оптимального режима тренировки спортсме­на, а также любого человека, занятого физическим или умственным трудом, важно учитывать взаимодействие внутренних ритмов (биологических часов) с внешними факторами воздействия. Таким образом, биологические ритмы человека необходимо учитывать в определении оптимальных режимов его трудовой деятельности.

Как мы могли убедиться, биологические часы живых организмов, в том числе и человека, проявляются во всех жизненных процессах. Без них невозможна была бы жизнь. Поэтому при изучении биологических часов важно не только знать об их существовании, но и учитывать их локализацию и роль в жизни. Этот этап изучения биологи­ческих часов необходим при исследовании их природы и механизма работы.

  • ← Биологические ритмы и их классификация
  • Местоположение биологических часов в живых организмах →

Открыт альтернативный принцип работы биологических часов • Елена Наймарк • Новости науки на «Элементах» • Биохимия, Генетика, Циркадные ритмы

Известно, что биохимические процессы в клетке синхронизируются и упорядочиваются, сверяясь с генными часами: специальные «часовые гены» задают ритмичность процессов жизнедеятельности с периодом в 24 часа. Но оказалось, что и без таких генных механизмов в клетке поддерживается циклическая динамика биохимических процессов. И период этих циклов также составляет 24 часа. Биохимические часы обнаружены и у одноклеточных животных, и в клетках человеческих тканей. Вероятно, биохимические осцилляции сами по себе способны поддерживать организующую ритмичность. Открытый тип внутренних биологических часов является совершенно новой страницей в исследовании эволюции циркадных механизмов.

Мы понимаем, что любой динамический процесс обладает протяженностью, то есть отсчитывает свое внутреннее время. Я не буду заниматься спекуляциями относительно определения понятия «времени», но отмечу, что наше биологические время определяется несколькими способами. Мы пользуемся эволюционным временем, измеряемым относительно геологических процессов нашей планеты, мы пользуемся историческим временем — это столетия и годы, то есть время астрономическое, время вращения Земли вокруг Солнца; в повседневности нас устраивают часы, минуты и секунды — доли астрономического времени, приведенные в соответствие с электрическими ритмами, например, кварца, или даже атомные часы, задающие миллионные доли секунд за счет собственных молекулярных колебаний.

Наше тело живет в согласии со своим биологическим временем, которое зависит от числа клеточных делений и дупликаций хромосом в клетках; биологическое время поделено на свои «часы и минуты», определяемые внешними ритмами: сменой дня и ночи или температурными ритмами и т. д. Имеются специальные механизмы синхронизации биологического времени с внешними ритмами, записанные для удобства в генах. Но, кроме того, есть еще и «биохимическое время» — время, определяемое течением биохимических процессов. Оно имеет весьма высокое разрешение по сравнению с биологическими часами и минутами. Соответственно, необходим некий дирижер, который бы этот биохимический хаос организовал в слаженный оркестр, удовлетворяющий запросам «медленного» тела. Ясно, что требования к дирижеру предъявляются высокие — он должен уметь уследить и за биохимическим временем (собственно, всё определяется биохимией, но здесь я употребляю это наименование в смысле процессов, происходящих в цитоплазме клетки, а не в ядре, то есть не связанных с генами), и за телесным.

Считалось, что роль такого дирижера выполняет набор часовых генов. Для организации генных часов необходимо отладить петлю обратной связи: экспрессия гена приводит к выработке фермента, ингибирующего его работу. В результате производство этого фермента прекращается, накопленный его запас распадается, запрет на работу гена снимается и ген снова начинает производство ингибитора. В действительности, таких часовых генов не один, а много, и их задача — синхронизировать работу биохимического аппарата внутри себя и в согласии с внешними ритмам. Здесь отмечу, что гены, задействованные в организации внутренних часов, не гомологичны у разных групп живых организмов.

Однако генный метроном не обладает достаточным разрешением для организации ансамблей биохимических реакций: его временной масштаб — часы и сутки. Тут нужен кандидат из мира биохимии. До настоящего времени таких кандидатов не было известно, расшифровке поддавались в основном генные механизмы поддержания синхронности и ритмичности процессов жизнедеятельности. Но кое-какие данные говорили о том, что невидимый биохимический дирижер (или несколько) в клетке всё же работает, суточные ритмы поддерживаются и в том случае, если гены не считываются и не транслируются. Это показало, например, недавнее исследование выделенных цианобактериальных белков, поддерживающих ритмичную работу в пробирке (см. M. Nakajima, et al. Reconstitution of Circadian Oscillation of Cyanobacterial KaiC Phosphorylation in Vitro // Science. V. 308. P. 414-415. 15 April 2005). Так что это за биохимический метроном?

Его исследованию посвящены две новые работы, выполненные английскими и французскими учеными под руководством Джона О’Нила, представляющего Кембриджский университет и эдинбургский Центр системной биологии. В обеих показано поддержание суточных ритмов без внешней стимуляции и при остановке транскрипции ядерных генов. Второе условие призвано доказать наличие естественного ритма, не зависящего от генетического содержания.

Создать в лаборатории условия, в которых отсутствуют внешние стимулы, несложно: задать постоянную температуру и освещение — вот и вся хитрость. Труднее остановить транскрипцию часовых генов. Но и тут ученые нашли выход. В первом случае, работая с одноклеточной зеленой водорослью Ostreococcus tauri, они остановили транскрипцию с помощью специальных фармакологических ингибиторов. Во втором случае они выбрали такой объект для исследований, в котором никакой транскрипции и не предполагалось, — зрелые эритроциты человека. Как известно, в эритроцитах человека клеточного ядра нет вообще, а значит, и транскрипции ядерных генов тоже нет.

Первая серия экспериментов базировалась на изучении искусственной (генно-инженерного происхождения) биолюминесценции зеленой водоросли Ostreococcus. Выработка биолюминесцентных белков у этой водоросли была увязана с экспрессией циркадного гена CCA1 (этот ген у водоросли во многом общий с высшими растениями, а активные центры у них вообще идентичны). Это означает, что интенсивность свечения клеток укажет на активность гена CCA1. Такая генно-инженерная клетка чрезвычайно удобна для изучения циркадных механизмов — нет нужды делать множественные серии культур и убивать часть из них по ходу эксперимента; помимо того, отслеживать работу гена гораздо легче — это можно делать буквально на глаз.

Если подготовленную биолюминесцентную водоросль выдерживать на постоянном свету, то ритмичное свечение через 36 часов останавливается. Естественно, то же самое получается и при выдерживании клеток в темноте: клетки перестают светиться тоже через 36 часов. А теперь клетки из темноты снова вынесли на свет — ритмичная биолюминесценция возобновляется. Но важная особенность новых ритмов в том, что они имеют собственную фазу колебаний. Когда бы ни выставили на свет водорослевую культуру, свечение стартует будто бы с учетом прежней ритмики. Похоже, что внутренний ритм поддерживался и тогда, когда часовые гены CCA1 прекратили работать. Также элементы внутренней активности часов обнаружились и при остановке транскрипции и трансляции специальными химикатами: транскрипция останавливалась кордицепином (cordycepin), трансляция — циклогексимидом (cycloheximide). Если ввести в культуру эти химикаты, а потом отмыть клетки от них (клетки удобно прилипают к дну чашки Петри, так что химикаты удаляются, а клетки остаются), то свечение будет восстанавливаться. Но фаза ритмов снова ненапрямую зависит от времени прекращения действия химикатов, указывая на существования биохимических ритмов.

Наличие внутренних циркадных ритмов, не зависящих от ядерных генов, удалось подтвердить напрямую. Для этого в эксперименте с подавлением транскрипции и трансляции отслеживали динамику других цитоплазматических маркеров. Ясно, что биолюминесценция, связанная с генами, остановилась. Зато нашлись другие вещества, которые в этих условиях сохраняли ритмическую динамику биохимических переходов одних своих форм в другие. Речь идет о пероксиредоксинах (peroxiredoxin). Это очень широко распространенные ферменты, которые участвуют в восстановлении перекисных остатков. В результате реакций восстановления сами пероксиредоксины образуют димеры — именно их и отслеживали в ходе эксперимента с Ostreococcus, оценивая уровень активности пероксиредоксинов. Оказалось, что активность пероксиредоксинов в постоянных условиях и при неработающих генах сохраняет цикличность с периодом в 24 часа.

Другая серия экспериментов была связана с изучением динамики биохимических процессов в эритроцитах. Эритроциты, красные клетки крови человека, очевидно, функционируют вне прямой зависимости от освещенности. Поэтому для установления клеточных ритмов препараты выдерживали в постоянных температурных условиях и в темноте. У этих клеток нет ядра, следовательно нет генетической регуляции циркадных ритмов. Если при этом учесть, что клетки культивировали в искусственной химической среде, то любая обнаруженная биохимическая ритмичность может быть отнесена только на счет негенетических, или биохимических, механизмов.

Английские ученые (а в этом исследовании принимали участие только специалисты из Кембриджа) отследили периодичность окисленных и восстановленных формах пероксиредоксинов. Ритм изменений составил 24 часа. Если в эксперименте задать циклическую смену температуры (считалось, что для эритроцитов циркадными стимулами являются утренне-вечерние колебания температуры тела), то ритмы пероксиредоксинов сдвигаются в соответствии с заданной температурной ритмичностью. Суточная ритмика прослеживается и для других компонентов эритроцитов — НАДФН/НАДН, ди- и тетрамеров гемоглобина.

Таким образом, пероксиредоксины демонстрируют суточную ритмичность окислительной и восстановительной активности и у одноклеточных зеленых водорослей, и в человеческих клетках. Возможно, что негенные механизмы поддержания суточной ритмики вообще более единообразны, чем генные — ведь пероксиредоксины имеются и у растений, и у животных, и у одноклеточных водорослей, и у бактерий. И эти ферменты весьма консервативны по сравнению с часовыми генами.

Пока нельзя сказать, являются ли пероксиредоксины ключевым звеном биохимических часов или одним из зависимых ферментов «часовых» реакций, но так или иначе, они напрямую указывают на работу таких реакций. Авторы исследования предполагают, что именно подобные им вещества и были самым первым хронометром для живых организмов на нашей планете. Они могли организовывать слаженную работу многих биохимических путей, а генные механизмы постепенно подлаживались к заданной биохимической ритмике, в каждой группе животных с учетом собственных нужд и жизненных циклов.

Источники:
1) John S. O’Neill, Gerben van Ooijen, Laura E. Dixon, Carl Troein, Florence Corellou, François-Yves Bouget, Akhilesh B. Reddy, Andrew J. Millar. Circadian rhythms persist without transcription in a eukaryote // Nature. V. 469. P. 554–558. 27 January 2011. DOI: doi:10.1038/nature09654.
2) John S. O’Neill, Akhilesh B. Reddy. Circadian clocks in human red blood cells // Nature. V. 469. P. 498–503. 27 January 2011. DOI: doi:10.1038/nature09702.
3) Gretchen Vogel. Telling Time Without Turning On Genes // Science. V. 331. P. 391. 28 January 2011. DOI: 10.1126/science.331.6016.391.
4) Суточные ритмы — превосходный и краткий обзор регуляции суточных ритмов у разных царств (и типов соответственно) живых организмов, выполненный в Институте цитологии и генетики СО РАН.

Елена Наймарк

В.М.Дильман. Большие биологические часы (введение в интегральную медицину)

Природасфинкс. И тем она верней cвоим искусом губит человека, Что,

может статься, никакой от века Загадки нет и не было у ней.

Ф. Тютчев

Сейчас еще нельзя утверждать, что науке известны истинные причины

старения человека. Между тем ответ на этот вопрос ищут с незапамятных

времен: ведь в сущности каждый рано или поздно задумывается над этой

проблемой.

На протяжении многих десятков лет геронтологи — специалисты,

занимающиеся проблемой старения, выдвигали ряд концепций и теорий для

объяснения механизмов старения. Но эти теории остаются доступными лишь

определенному кругу специалистов, тогда как результаты подобных научных

разработок представляют интерес для каждого. Это обстоятельство прежде всего

и послужило основанием для написания данной книги.

Научные материалы, положенные в ее основу, разрабатывались автором

более тридцати лет. Однако их главный результат может быть сформулирован

весьма кратко: у высших организмов, включая человека, старение

непосредственно связано с механизмом развития, а именно те же самые факторы,

которые обеспечивают развитие организма, продолжают действовать и после его

завершения, являясь одновременно и причиной, приводящей к старению. Так как

механизмы развития реализуются по жесткой генетической программе, то

соответственно и признаки нормального старения исключительно единообразны у

всех особей каждого вида, включая человека.

В естественных условиях из многих сотен известных болезней лишь 8-10

служат причиной смерти каждых 85 человек из 100 в пожилом возрасте. Но то,

что эти болезни возникают обязательно, как бы по определенному плану,

начертанному механизмом развития, является источником оптимизма.

Действительно, если бы старение и болезни, сцепленные с ним, возникали

вследствие действия множества разнообразных и случайных

причин, то это крайне затруднило бы поиски противодействия их развитию.

Однако для того чтобы оптимизм вышел за пределы теории, необходимо

познание тех механизмов, которые, с одной стороны, определяют развитие

организма, а с другой — приводят к трансформации программы развития в

программу старения. Поэтому второй задачей книги явилось популярное

изложение существующих представлений о сущности данных механизмов. Эти же

механизмы определяют и видовой лимит длительности жизни — вот почему книга

названа “Большие биологические часы”.

В то же время глубокому проникновению во все эти сложные проблемы

мешает строгая специализация знаний, которая порождена бурным развитием

современной науки. Конечно, без специализации невозможно понять сущность

отдельных явлений; но одновременно специализация разъединяет и их единую

ткань, представляя их изолированными и обособленными, тогда как диалектика

всегда учит искать взаимосвязь и взаимодействие между процессами в природе.

В книге сделана попытка преодолеть разделение, вызванное узкой

специализацией,– отсюда ее подзаголовок “Введение в интегральную медицину”.

Сразу оговорюсь, что речь в этом случае идет не о собственно медицине,

а о биологических явлениях, часть которых вследствие современной

специализации изучается медициной. Поэтому, вполне осознавая существование

многих различий в развитии и болезнях таких далеких видов, как, например,

горбуша, крыса и человек, в книге рассматривается то, что преимущественно

объединяет их на единой эволюционной лестнице живой природы.

Все перечисленные причины и побудили меня взяться за не совсем обычную

для себя работу — написать книгу научно-популярную, рассчитанную, как это

было бы для меня привычней, не на коллег, а на гораздо более широкий круг

читателей.

Эта книга адресуется всем тем, кто заинтересован в понимании

общебиологических законов развития живых организмов. Прежде всего —

биологам и медикам различных специальностей, которые стремятся все глубже

попять, каким образом взаимосвязаны развитие, старение и болезни старения, а

также физиологам, которые изучают конкретные механизмы деятельности

нормального организма. Кроме того, возможно, мою работу прочтут специалисты

в области точных наук, и в особенности математики, которые ищут объекты для

математического моделирования биологических процессов; кибернетики, которых

интересуют аналогии и общность законов управления в живой и неживой природе;

физики и химики, которые в течение многих лет стремились разгадать, каким

образом живые организмы противодействуют закону возрастания энтропии.

Но более всего эта книга направлена в адрес просто думающего читателя,

как бы ни был он далек по роду своей деятельности от рассматриваемых здесь

проблем. Ибо история науки показывает, что так называемые дилетанты, то есть

те, кто ищет ответ на вопросы, лежащие за пределами их специальности, часто

благодаря непредвзятости подхода вносят очень весомый вклад в развитие

науки. Наконец, я хотел бы адресовать эту книгу школьникам, от которых после

публикации своих очерков в журнале “Наука и жизнь” в 1972–1973 и 1979–1980

гг. получал много писем с раздумьями о загадках жизни. Быть может, книга

поможет моим юным читателям в выборе их трудового пути.

Ничто так не способствовало изучению природы, как специализация наук, и

ничто так не препятствует пониманию природы, кап разделение целостного

представления о ней, основанное па принципах специализации.

Почему нам бывает так сложно проснуться по утрам и как это изменить

Свои циркадные ритмы есть не только у людей, но и у животных, насекомых, и даже цветов, которые распускаются утром и поникают вечером. Раньше считалось, что такие циклы связаны с внешними факторами — например, зимой, когда светает поздно, становится тяжелее проснуться по утрам. Однако, глобальная настройка внутренних часов происходит на клеточном уровне.

В 2017 году исследователи Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг (США) разделили Нобелевскую премию по медицине за то, что обнаружили участок ДНК, который отвечает за биологические часы. Ген определяет выработку специального белка, который накапливается в клетках ночью и расходуется днем. Эти колебания и соответствуют циркадным ритмам.

Лишний час в сутках

Если «генетические часы» отстают или спешат, то человек (или даже муха дрозофила, на которой ставили эксперимент ученые) живет соответственно в режиме совы или жаворонка.

Но есть и более редкие мутации, когда в биологических сутках оказывается не 24 часа, а больше или меньше. Например, если циркадный ритм человека рассчитан на 23 часа, то у него появляется дополнительный час для сна. А если 25 — то час недосыпа.

— Циркадная система — это механизм предварительной адаптации к изменениям среды, — рассказывает директор Центра когнитивной терапии Яков Кочетков, кандидат биологических наук. — Например, благодаря ей незадолго до рассвета у нас ускоряется кровообращение и обмен веществ — это организм готовится к пробуждению. А вечером циркадная система дает сигнал к выработке гормона мелатонина, который помогает нам уснуть.

За синхронизацию и обработку сигналов от клеток отвечает особый участок мозга — супрахиазматическое ядро. От сетчатки глаза оно получает информацию о том, темно или светло вокруг, то есть, о времени суток. Поэтому во время перелетов через несколько часовых поясов биологические часы оказываются сбиты и возникает джетлаг.

От «совы» до депрессии

Подобные сбои в настройках могут возникнуть и по другой причине — например, у тех людей, кто активно работает по ночам, до утра засиживается за компьютером или тусит в клубах.

Исследователи из университета Глазго (Великобритания) изучили более 90 тысяч человек и пришли к выводу, что у людей со сбитым режимом дня выше риски депрессии и психических заболеваний.

— Люди, которые живут наперекор собственным циркадным ритмам, чаще жалуются на одиночество, ощущают себя несчастными, у них снижена скорость реакции, — отмечает доктор Лора Лайалл, ведущий автор исследования. — Часто это связано ещё и с плохой гигиеной сна, которая тоже провоцирует нарушения циркадных ритмов. То же использование смартфонов и ноутбуков перед сном снижает выработку мелатонина и мешает нам уснуть.

Настройка часов

Впрочем, чтобы настроить свои биологические часы и превратиться из совы или жаворонка в нормального человека, генная инженерия не понадобится. Достаточно приучиться ловить периоды активности и правильно их использовать.

Например, утро у обычного человека — не самый продуктивный период. С 7 до 10 утра наш организм только раскачивается, и все когнитивные процессы протекают медленно. Чтобы разогнать его побыстрее, полезнее заниматься спортом именно по утрам. Правда, гипертоникам с этим следует быть аккуратнее: утром уровень кровяного давления повышается. Поэтому инсульты и инфаркты чаще всего происходят именно в это время.

Днем уровень продуктивности постепенно растет, за исключением так называемого «post-lunch dip» — это период с 14 до 16 часов, когда хочется вздремнуть после обеда. Так что важные встречи и мероприятия лучше отложить на вторую половину дня — с 16 до 20 часов мозг разгоняется и достигает наивысшей работоспособности.

А вот после 10 вечера организм начинает постепенно готовиться ко сну. Это значит, что поздние ужины и ночные перекусы не пойдут ему на пользу. Кроме того, яркий искусственный свет в это время лишь сбивает циркадную систему с толку, так что лучше свет приглушить. Еще ученые советуют прогуляться на свежем воздухе вместо вылазки к холодильнику, чтобы синхронизировать внутренние часы и световой день. Так мозг отреагирует на наступившую темноту и уснуть будет проще.

Периоды активности человека

6:00 — 12:00 происходит быстрый скачок кровяного давления, начинает вырабатываться гормон стресса кортизол. Человек достигает наивысшей боевой готовности и бдительности за весь день.

12:00 — 18:00 повышается температура тела, растет скорость реакции. Это время наибольшей координации и собранности.

18:00 — 24:00 начинается выработка гормона сна мелатонина, организм готовится ко сну, продуктивность постепенно снижается.

24:00 — 6:00 температура тела снижается, наступает время самого глубокого сна.

Комментарий специалиста

– Не стоит забывать, что многое в нашей жизни связано не только с внутренними, но и внешними факторами: культурой, традициями, в том числе семейными, воспитанием, – говорит врач-психиатр высшей категории, психотерапевт Глеб Поспелов. – Родители воспитывают детей, стараясь придерживаться определенного режима. Взрослые люди, в свою очередь, могут адаптироваться к условиям окружающей среды в зависимости от возникшей необходимости.

В свое время было много шума вокруг мелатонинэргических препаратов, шла их активная раскрутка в качестве снотворных, однако на практике они показали себя крайне слабо. Из чего следует, что взаимосвязь биохимических процессов с человеческим функционалом не всегда так доминантна. Когда человек жалуется на бессонницу или, напротив, сонливость – для этого есть масса других причин, нежели только генетические сбои и вариации. С каждым случаем нужно разбираться отдельно, прежде чем списать проблему на циркадные сбои. Физические болезни, утомление, неврозы, депрессии – причин может быть очень много. Равно как и обратное: в развития невроза или психоза, депрессии – недосып не играет большой роли.

Снотворное сейчас можно купить в любой аптеке без рецепта, и это могут быть достаточно мягкие, но действенные средства. Так же, как и общетонизирующие и адаптогенные средства с незначительным психостимулирующим эффектом. Рецепт, выписанный врачом, даст возможность приобрести препарат посильнее. Однако любая бессонница или выраженная непроходящая сонливость в течение длительного периода – это, прежде всего, повод для визита к врачу, а не похода в аптеку. Сначала нужно выяснить причину недомогания, от чего будет зависеть последующая терапия. Нет смысла пить снотворные в то время, когда у тебя, допустим, развивается гипертиреоз или нарушения сердечной деятельности: легче не станет. А вот кардиолог или эндокринолог смогут помочь решить проблему. К организму стоит прислушиваться и внимательно отслеживать каждые изменения, которые начинают приносить дискомфорт, а не только ссылаться на нарушение циркадного ритма.

В Дильман – Большие биологические часы читать онлайн

12 3 4 5 6 7 …62

Дильман В М

Большие биологические часы

В.М.Дильман

Большие биологические часы (введение в интегральную медицину)

Автор – В.М. Дильман, доктор медицинских наук, профессор. Научные и врачебные исследования посвящены проблемам эндокринологии, онкологии, теоретической гинекологии, геронтологии. Основные монографии: Клиническое применение основных гормонов и их аналогов. Вильнюс, 1961; Старение, климакс и рак. Медицина, 1968; Эндокринологическая онкология. Медицина, 1974; Закон отклонения гомеостаза и болезни старения. P.S.G. Published Company, 1981, США.

Природа — сфинкс. И тем она верней cвоим искусом губит человека, Что, может статься, никакой от века Загадки нет и не было у ней.

Ф. Тютчев Предисловие.

Сейчас еще нельзя утверждать, что науке известны истинные причины старения человека. Между тем ответ на этот вопрос ищут с незапамятных времен: ведь в сущности каждый рано или поздно задумывается над этой проблемой.

На протяжении многих десятков лет геронтологи — специалисты, занимающиеся проблемой старения, выдвигали ряд концепций и теорий для объяснения механизмов старения. Но эти теории остаются доступными лишь определенному кругу специалистов, тогда как результаты подобных научных разработок представляют интерес для каждого. Это обстоятельство прежде всего и послужило основанием для написания данной книги.

Научные материалы, положенные в ее основу, разрабатывались автором более тридцати лет. Однако их главный результат может быть сформулирован весьма кратко: у высших организмов, включая человека, старение непосредственно связано с механизмом развития, а именно те же самые факторы, которые обеспечивают развитие организма, продолжают действовать и после его завершения, являясь одновременно и причиной, приводящей к старению. Так как механизмы развития реализуются по жесткой генетической программе, то соответственно и признаки нормального старения исключительно единообразны у всех особей каждого вида, включая человека.

В естественных условиях из многих сотен известных болезней лишь 8-10 служат причиной смерти каждых 85 человек из 100 в пожилом возрасте. Но то, что эти болезни возникают обязательно, как бы по определенному плану, начертанному механизмом развития, является источником оптимизма. Действительно, если бы старение и болезни, сцепленные с ним, возникали вследствие действия множества разнообразных и случайных

причин, то это крайне затруднило бы поиски противодействия их развитию.

Однако для того чтобы оптимизм вышел за пределы теории, необходимо познание тех механизмов, которые, с одной стороны, определяют развитие организма, а с другой — приводят к трансформации программы развития в программу старения. Поэтому второй задачей книги явилось популярное изложение существующих представлений о сущности данных механизмов. Эти же механизмы определяют и видовой лимит длительности жизни — вот почему книга названа “Большие биологические часы”.

В то же время глубокому проникновению во все эти сложные проблемы мешает строгая специализация знаний, которая порождена бурным развитием современной науки. Конечно, без специализации невозможно понять сущность отдельных явлений; но одновременно специализация разъединяет и их единую ткань, представляя их изолированными и обособленными, тогда как диалектика всегда учит искать взаимосвязь и взаимодействие между процессами в природе. В книге сделана попытка преодолеть разделение, вызванное узкой специализацией,– отсюда ее подзаголовок “Введение в интегральную медицину”.

Сразу оговорюсь, что речь в этом случае идет не о собственно медицине, а о биологических явлениях, часть которых вследствие современной специализации изучается медициной. Поэтому, вполне осознавая существование многих различий в развитии и болезнях таких далеких видов, как, например, горбуша, крыса и человек, в книге рассматривается то, что преимущественно объединяет их на единой эволюционной лестнице живой природы.

Все перечисленные причины и побудили меня взяться за не совсем обычную для себя работу — написать книгу научно-популярную, рассчитанную, как это было бы для меня привычней, не на коллег, а на гораздо более широкий круг читателей.

Эта книга адресуется всем тем, кто заинтересован в понимании общебиологических законов развития живых организмов. Прежде всего -биологам и медикам различных специальностей, которые стремятся все глубже попять, каким образом взаимосвязаны развитие, старение и болезни старения, а также физиологам, которые изучают конкретные механизмы деятельности нормального организма. Кроме того, возможно, мою работу прочтут специалисты в области точных наук, и в особенности математики, которые ищут объекты для математического моделирования биологических процессов; кибернетики, которых интересуют аналогии и общность законов управления в живой и неживой природе; физики и химики, которые в течение многих лет стремились разгадать, каким образом живые организмы противодействуют закону возрастания энтропии.

Но более всего эта книга направлена в адрес просто думающего читателя, как бы ни был он далек по роду своей деятельности от рассматриваемых здесь проблем. Ибо история науки показывает, что так называемые дилетанты, то есть те, кто ищет ответ на вопросы, лежащие за пределами их специальности, часто благодаря непредвзятости подхода вносят очень весомый вклад в развитие науки. Наконец, я хотел бы адресовать эту книгу школьникам, от которых после публикации своих очерков в журнале “Наука и жизнь” в 1972–1973 и 1979–1980 гг. получал много писем с раздумьями о загадках жизни. Быть может, книга поможет моим юным читателям в выборе их трудового пути.

Ничто так не способствовало изучению природы, как специализация наук, и ничто так не препятствует пониманию природы, кап разделение целостного представления о ней, основанное па принципах специализации.

Глава 1. Из истории геронтологии

Как заметил ведущий английский геронтолог А. Комфорт, две мечты человечества на протяжении веков влекли к себе поколения исследователей. Одна из них — это мечта о философском камне, превращающем металлы в золото. Вторая, еще более древняя мечта — об эликсире молодости. Сейчас фантазии алхимиков стали реальностью, хотя, конечно, не золото предмет исканий в ядерных превращениях элементов. Мечта же о вечной молодости остается все еще не осуществленной. Но означает ли это, что разгадка законов живой природы не даст в руки человека каких-то новых, принципиальных способов расширения видовых пределов жизни? Ведь мысль о превращении металлов в золото столетиями казалась серьезным ученым абсурдной, как идея о вечной молодости кажется многим абсурдной сегодня.

Читать дальше

12 3 4 5 6 7 …62

Циркадные ритмы

на испанском языке Другие информационные бюллетени PDF-версия

Что такое циркадные ритмы?

Циркадные ритмы — это физические, умственные и поведенческие изменения, которые следуют 24-часовому циклу. Эти естественные процессы в первую очередь реагируют на свет и темноту и влияют на большинство живых существ, включая животных, растения и микробы. Хронобиология изучает циркадные ритмы. Одним из примеров связанных со светом циркадных ритмов является сон ночью и бодрствование днем. Изображение среднего циркадного цикла подростка показывает цикл циркадного ритма типичного подростка.

Что такое биологические часы?

Биологические часы — это естественные устройства измерения времени организмов, регулирующие цикл циркадных ритмов. Они состоят из определенных молекулы (белки), которые взаимодействуют с клетками по всему телу. Почти каждый ткань и орган содержит биологические часы. Исследователи выявили похожие гены у людей, плодовых мушек, мышей, растений, грибов и некоторых других организмов, из которых состоят часы. молекулярные компоненты.

Что такое главные часы?

Главные часы в мозгу координируют все биологические часы живого существа, синхронизируя их. В позвоночных животных, в том числе человека, главными часами является группа около 20 000 нервные клетки (нейроны), образующие структуру, называемую супрахиазматическим ядром или СХЯ. SCN находится в части мозга, называемой гипоталамусом, и получает непосредственную информацию от глаз.

Цикл циркадных ритмов типичного подростка. Кредит: НИГМС.

Главные часы координируют биологические часы по полученному свету. Кредит: NIGMS

Организм создает и поддерживает свои собственные циркадные ритмы?

Да, естественные факторы в организме создают циркадные ритмы. Для человека одними из наиболее важных генов в этом процессе являются Период и гена криптохрома . Эти гены кодируют белки, которые накапливаются в клетках. ядра ночью и уменьшаются в течение дня. Исследования на плодовых мушках показывают, что эти белки помогают активировать чувства бодрствования, бдительности и сонливости. Однако сигналы из окружающей среды также влияют на циркадные ритмы. Например, воздействие света в разное время суток может сбрасываться, когда тело включается. Период и гена криптохрома .

Как циркадные ритмы влияют на здоровье?

Циркадные ритмы могут влиять на важные функции нашего организма, например:

  • Выброс гормонов
  • Пищевые привычки и пищеварение
  • Температура тела

Однако большинство людей замечают влияние циркадных ритмов на свой сон. SCN контролирует выработку мелатонина, гормона, вызывающего сонливость. Он получает информацию о входящем свете от зрительных нервов, которые передают информацию от глаз к мозгу. Когда света меньше — например, ночью — СХЯ приказывает мозгу вырабатывать больше мелатонина, чтобы вы почувствовали сонливость.

Нобелевская премия

В 2017 году исследователи Джеффри С. Холл, Майкл Росбаш и Майкл У. Янг получили престижную Нобелевскую премию за свои исследования циркадных ритмов. Изучая плодовых мушек, чей генетический состав очень похож на человеческий, они выделили ген, который помогает контролировать биологические часы. Ученые показали, что этот ген производит белок, который накапливается в клетках в течение ночи, а затем разрушается в течение дня. Этот процесс может повлиять на то, когда вы спите, насколько резко работает ваш мозг и многое другое. Все три исследователя финансировались NIGMS, когда были сделаны эти важные открытия.

Нейроны циркадного ритма в мозгу плодовой мушки. Предоставлено: Матье Кейви и Джастин Блау, Нью-Йоркский университет

Мелатонин — это гормон, вызывающий сонливость. Авторы и права: iStock

Какие факторы могут изменить циркадные ритмы?

Изменения в нашем теле и факторы окружающей среды могут привести к рассинхронизации наших циркадных ритмов и естественного цикла свет-темнота. Например:

  • Мутации или изменения в определенных генах могут повлиять на наши биологические часы.
  • Смена часовых поясов или сменная работа вызывают изменения в цикле свет-темнота.
  • Свет от электронных устройств ночью может сбить наши биологические часы.

Эти изменения могут вызывать нарушения сна и другие хронические заболевания, такие как ожирение, диабет, депрессия, биполярное расстройство и сезонное аффективное расстройство.

Как циркадные ритмы связаны со сменой часовых поясов?

Когда вы проходите через разные часовые пояса, ваши биологические часы будут отличаться от местного времени. Например, если вы летите на восток из Калифорнии в Нью-Йорк, вы «теряете» 3 часа. Когда вы просыпаетесь в 7:00 утра на Восточном побережье, ваши биологические часы все еще идут по времени Западного побережья, поэтому вы чувствуете себя так же, как и в 4:00 утра. разная ставка. Часто вашим биологическим часам требуется несколько дней, чтобы настроиться на новый часовой пояс. Приспособиться после «выигрыша» времени может быть немного легче, чем после «проигрыша», потому что мозг приспосабливается по-разному в этих двух ситуациях.

Как исследователи изучают циркадные ритмы?

Ученые узнают о циркадных ритмах, изучая людей и используя организмы с похожими генами биологических часов, такие как плодовые мушки и мыши. Исследователи, проводящие эти эксперименты, контролируют окружающую среду субъекта, изменяя световые и темные периоды. Затем они ищут изменения в активности генов или другие молекулярные сигналы. Ученые также изучают организмы с нерегулярными циркадными ритмами, чтобы определить, какие генетические компоненты биологических часов могут быть нарушены.

Понимание того, что заставляет тикать биологические часы, может помочь в лечении смены часовых поясов, нарушений сна, ожирения, психических расстройств и других проблем со здоровьем. Это также может помочь людям приспособиться к работе в ночную смену. Узнав больше о генах, ответственных за циркадные ритмы, мы также сможем лучше понять человеческое тело.

Путешествие через часовые пояса нарушает ваши циркадные ритмы. Кредит: iStock

Узнать больше

Ресурсы NIGMS
  • Биологические часы ( Biomedical Beat сообщения в блоге)
  • Циркадные ритмы ( Пути )
  • Информационный бюллетень «Изучение генов»
  • BiblioTech CityHacks: In Search of Sleep (интерактивное чтение для 4–6 классов)
  • Глоссарий (Произношение и понятные определения)
Прочие ресурсы
  • Основы мозга: понимание сна (NINDS, NIH)
  • Циркадный ритм и подкаст о вашем здоровье (NIEHS, NIH)
  • Гены, контролирующие сон и циркадные ритмы (видеотрансляция NIH)
  • Нарушения сна (MedlinePlus, NIH)
  • Здоровье сна (NHLBI, NIH)
  • Эксперимент с циркадными ритмами Международной космической станции (НАСА)
  • Учебная программа по сну (Партнерство в сфере образования)


NIGMS является частью Национальной Институты здоровья, поддерживающие основные исследования, чтобы улучшить наше понимание биологические процессы и закладывают основу для достижения в диагностике, лечении и профилактика. Для получения дополнительной информации о исследовательские и учебные программы института, посещать https://www.nigms.nih.gov.

Последнее обновление этой страницы: 04.05.2022 17:01

Биологические ритмы: типы, нарушения и лечение

Обзор

Биологические ритмы — это естественный цикл изменений химических веществ или функций нашего организма. Это как внутренние главные «часы», которые координируют другие часы в вашем теле. «Часы» расположены в мозгу, прямо над нервами, где пересекаются глаза. Он состоит из тысяч нервных клеток, которые помогают синхронизировать функции и действия вашего тела.

Существует четыре биологических ритма:

  • циркадные ритмы : 24-часовой цикл, включающий физиологические и поведенческие ритмы, такие как сон : биологические ритмы с более коротким периодом и более высокой частотой, чем циркадные ритмы
  • инфрадианные ритмы : биологические ритмы, длящиеся более 24 часов, такие как менструальный цикл

Циркадные часы играют физическую, умственную и поведенческую роль, реагируя на свет и темноту.

Эта часы помогают регулировать функции, которые включают в себя:

  • График сна
  • Аппетит
  • Температура тела
  • Уровни гормонов
  • Блюдо
  • ДЕЙСТВЕННАЯ ДЕЙСТВИЯ
  • КРИКИ ритмы. Например, воздействие солнечного света, наркотиков и кофеина может повлиять на график сна.

    Улучшите свой сон с помощью этих советов »

    При нарушении естественных биологических ритмов могут развиться расстройства. Эти расстройства включают:

    • расстройства сна : Тело «запрограммировано» спать ночью. Нарушения естественных ритмов организма могут привести к нарушению сна, в том числе к бессоннице.
    • биоритм : Нарушение циркадных ритмов при путешествии через часовые пояса или ночью.
    • расстройства настроения : Недостаток солнечного света может привести к таким состояниям, как депрессия, биполярное расстройство и сезонное аффективное расстройство (САР).
    • Нарушения сменной работы : Когда человек работает вне обычного рабочего дня, это вызывает изменения в типичных циркадных ритмах.

    Нарушения биологического ритма могут повлиять на здоровье и самочувствие человека. Некоторые из эффектов включают:

    • тревогу
    • дневную сонливость
    • депрессию
    • низкая производительность на работе
    • повышенная склонность к несчастным случаям
    • отсутствие умственной активности
    • повышенный риск диабета и ожирения

    Зачем вам нужно семь-восемь часов сна? »

    Некоторые из самых серьезных человеческих ошибок в мире произошли во время работы в ночную смену. К ним относятся Чернобыльская катастрофа и авария на Три-Майл-Айленде. Кроме того, по данным Корнельского университета, большинство аварий с участием одного водителя происходит перед рассветом.

    С точки зрения мозга и тела наши тела созданы для того, чтобы спать по ночам. Вот почему у нас нет таких приспособлений, как ночное зрение, обострённое обоняние и слух, как у ночных животных.

    По оценкам, 15 процентов штатных работников в США работают посменно. Посменные рабочие обычно работают в сфере услуг, которые имеют жизненно важное значение для здоровья и движения общества. Они также с большей вероятностью спят менее шести часов в сутки.

    Лица, работающие посменно или работающие не по обычному графику 9до 17:00 график рабочего дня, особенно подвержены риску нарушения биологического ритма. Примеры профессий, предполагающих посменную работу, включают:

    • медицинские работники
    • водители, пилоты и другие лица, предоставляющие транспортные услуги
    • кулинары и официанты
    • полицейские
    • пожарные

    Опрос NSF показал, что 63 процента работников чувствовали, что их работа позволяет им высыпаться. Тот же опрос также показал, что от 25 до 30 процентов посменных рабочих имеют эпизоды чрезмерной сонливости или бессонницы.

    К другим группам людей, подверженным риску биологического расстройства ритма, относятся люди, которые часто путешествуют из одного часового пояса в другой или живут в местах с меньшим количеством часов дневного света, например на Аляске.

    Диагностика биологических нарушений ритма обычно требует тщательного изучения анамнеза. Врач задаст вам вопросы, которые могут включать:

    • Когда вы впервые заметили симптомы?
    • Есть ли действия, которые ухудшают ваши симптомы? Лучше?
    • Как ваши симптомы влияют на вас?
    • Какие лекарства вы принимаете?

    Врач может также пожелать исключить другие состояния, такие как нарушения уровня сахара в крови, которые могут вызывать аналогичные симптомы расстройства настроения.

    Методы лечения биологических нарушений ритма различаются и зависят от основной причины. Например, симптомы смены часовых поясов обычно носят временный характер и не требуют лечения. В случаях нарушения сменной работы или расстройств настроения может помочь изменение образа жизни.

    Поговорите со своим врачом о более серьезных симптомах, таких как усталость, снижение остроты ума или депрессия. Ваш врач сможет назначить правильное лечение и дать рекомендации по образу жизни.

    Людям с сезонным аффективным расстройством (САР) может помочь световой короб. Эти световые короба имитируют дневной свет и могут вызвать выделение химических веществ, вызывающих хорошее самочувствие. Эти химические вещества способствуют бодрствованию в организме.

    Если изменение образа жизни и соблюдение правил гигиены сна не помогают, врач может прописать лекарства. Модафинил (Provigil) предназначен для людей, которые испытывают трудности с дневным бодрствованием.

    В качестве опции врач может также прописать снотворные. Но снотворные следует принимать только на краткосрочной основе. Снотворное может вызвать зависимость и вождение во сне.

    Понимание биологических нарушений ритма может помочь вам определить моменты, когда вам может понадобиться справиться с упадком энергии и чувством дневной сонливости. Примеры шагов, которые вы можете предпринять дома для борьбы с изменениями биологических ритмов, включают:

    • Избегайте веществ, которые, как известно, влияют на сон, непосредственно перед сном. Это может быть кофеин, алкоголь и никотин.
    • Пейте очень холодные напитки, такие как чай со льдом или воду.
    • По возможности придерживайтесь регулярного графика сна.
    • Совершите быструю прогулку на свежем воздухе в светлое время суток.
    • Сделайте короткий 10-15-минутный «энергетический» сон.
    • Включите больше света в доме в течение дня. И наоборот, приглушение или выключение света ночью может усилить сонливость.

    Для ночных смен вашему организму требуется около трех-четырех ночей, чтобы приспособиться. Старайтесь планировать свои смены подряд, если это возможно. Это сократит время на «обучение» организма ночным сменам. Но, по данным клиники Кливленда, работа более четырех ночных смен по 12 часов подряд может иметь вредные последствия.

    Важно помнить, что ваши биологические ритмы предназначены для вашей защиты. Они сигнализируют, когда пора отдыхать. И они помогают вам утром и ранним вечером быть максимально продуктивным. Вы получите наибольшую пользу в своей повседневной жизни, когда ваши биологические ритмы будут синхронизированы.

    Чтение биологических часов в темноте

    Правильная координация между нашими кишечными бактериями и нашими биологическими часами может иметь решающее значение для предотвращения ожирения и непереносимости глюкозы.

    Циклы бодрствования и сна нашего вида, сформированные миллионами лет эволюции, за одно столетие перевернулись с ног на голову с появлением электрического освещения и самолетов. В результате миллионы людей регулярно сбивают свои биологические часы — например, сменные рабочие и часто летающие пассажиры, — и известно, что они подвержены высокому риску таких распространенных метаболических заболеваний, как ожирение, диабет и сердечные заболевания. Новое исследование, опубликованное в Cell под руководством ученых Института Вейцмана, впервые показывает, что наши биологические часы работают в тандеме с популяциями бактерий, обитающих в нашем кишечнике, и что эти микроорганизмы меняют свою активность в течение дня. . Полученные данные показывают, что мыши и люди с нарушенным режимом сна и бодрствования демонстрируют изменения в составе и функции их кишечных бактерий, тем самым увеличивая риск ожирения и непереносимости глюкозы.

    В последние годы растет консенсус в отношении того, что популяции микробов, живущих в нашем теле и на нем, функционируют как дополнительный «орган», оказывающий широкое влияние на наше здоровье. Кристоф Тайсс, студент-исследователь в лаборатории доктора Эрана Элинава из отдела иммунологии Института Вейцмана, руководил этим исследованием суточных циклов кишечных бактерий. Работая вместе с Дэвидом Зееви в лаборатории профессора Эрана Сигала с факультета компьютерных наук и прикладной математики и Мааяна Леви из лаборатории Элинава, он обнаружил регулярный цикл дня и ночи как в составе, так и в функции определенных популяций кишечных бактерий. у мышей. Несмотря на то, что они жили в полной темноте пищеварительной системы, кишечные микробы смогли синхронизировать свою активность с циклами кормления мыши, координируя повседневную микробную активность с активностью своего хозяина.

    Исследователи сообщают, что наши биологические часы работают в тандеме с популяциями бактерий, обитающих в нашем кишечнике, и что эти микроорганизмы меняют свою активность в течение дня. Кредит Институт науки Вейцмана.

    Имеет ли это открытие какое-либо медицинское значение? Для дальнейшего исследования исследователи посмотрели на мышей с «джетлагом», чьи дневные и ночные ритмы были изменены, подвергая их воздействию света и темноты через разные промежутки времени. Мыши, страдающие от смены часовых поясов, перестали есть в обычное время, и это нарушило циклические ритмы их внутренних бактерий, что привело к увеличению веса и повышению уровня сахара в крови. Чтобы проверить эти результаты, ученые пересадили бактерии от мышей с реактивной задержкой к стерильным мышам; те, кто получил «микробов с временной задержкой», также набрали вес и у них развился высокий уровень сахара в крови.

    Затем исследовательская группа обратилась к бактериям кишечника человека, выявив аналогичные ежедневные изменения в их микробных популяциях и функциях. Чтобы провести эксперимент с биоритмом на людях, исследователи собрали образцы бактерий у двух человек, летевших из США в Израиль: один раз перед полетом, один раз в день после приземления, когда биоритм был в самом разгаре, и один раз через две недели, когда джетлаг прошел. Затем исследователи имплантировали эти бактерии стерильным мышам. У мышей, получавших бактерии людей, страдающих от смены часовых поясов, наблюдалось значительное увеличение веса и высокий уровень сахара в крови, в то время как у мышей, получавших бактерии до или после того, как отошла от смены часовых поясов, этого не произошло. Эти результаты показывают, что долгосрочное нарушение биологических часов приводит к нарушению функции их бактерий, что, в свою очередь, может увеличить риск таких распространенных состояний, как ожирение и дисбаланс уровня сахара в крови.

    Сигал: «Способность наших кишечных бактерий координировать свои функции с нашими биологическими часами еще раз демонстрирует связи, которые связывают нас с нашей бактериальной популяцией, и тот факт, что нарушения этих связей могут иметь последствия для нашего здоровья».

    Элинав: «Наш внутренний микробный ритм представляет собой новую терапевтическую мишень, которую можно будет использовать в будущих исследованиях для нормализации микробиоты у людей, чей образ жизни включает частые изменения режима сна, чтобы уменьшить или даже предотвратить риск развития ожирения и его последствий». осложнения».

    Заметки об этом нейробиологическом исследовании

    В этом исследовании также участвовали Гили Зильберман-Шапира, Джотам Суэз, Анук Тенгелер, Лиор Абрамсон, Мейрав Кац и доктор Хагит Шапиро в лаборатории Элинав; Тал Корем в лаборатории Сигала; проф. Алон Хармелин, д-р Яэль Куперман и д-р Инбал Битон из Департамента ветеринарных ресурсов, д-р Шломит Гилад из Израильского национального центра персонализированной медицины Нэнси и Стивена Гранд; и профессор Замир Халперн и доктор Нив Змора из Медицинского центра Сураски и Тель-Авивского университета.

    См. также

    Исследования доктора Эрана Элинава поддерживаются Фондом Абиша Френкеля по развитию наук о жизни; Благотворительный фонд Бенозийо для развития науки; Фонд семьи Гурвин для научных исследований; Благотворительный фонд Леоны М. и Гарри Б. Хелмсли; Фонд Аделис; Яэль и Рами Унгар, Израиль; Королевский благотворительный фонд для иммунологических исследований; Джон Л. и Вера Шварц, Пасифик Палисейдс, Калифорния; Фонд «Восходящий прилив»; Алан Марковиц, Канада; Синтия Адельсон, Канада; поместье Джека Гитлица; поместье Лидии Гершкович; Европейский исследовательский совет; CNRS – Национальный центр научных исследований; поместье Сэмюэля и Алвина Дж. Вебер; и г-н и г-жа Дональд Л. Шварц, Шерман-Оукс, Калифорния. Доктор Элинав является заведующей кафедрой развития карьеры Рины Гудински.

    Исследование профессора Эрана Сигала проводится при поддержке Семейного исследовательского центра системной биологии человеческой клетки Кана; Благотворительный фонд Сесила и Хильды Льюис; Европейский исследовательский совет; и г-н и г-жа Дональд Л. Шварц, Шерман-Оукс, Калифорния.

    Контактное лицо: Йивсам Азгад – Институт науки Вейцмана
    Источник: Пресс-релиз Института науки Вейцмана
    Источник изображения: Изображение взято из пресс-релиза Института науки Вейцмана
    Оригинальное исследование: Исследование с полным открытым доступом на тему «Контроль суточных колебаний микробиоты в Транскоролевстве способствует метаболическому гомеостазу», авторы Кристоф А. Тайсс, Дэвид Зееви, Мааян Леви, Гили Зильберман-Шапира, Джотам Суэз, Анук С. Тенгелер, Лиор Абрамсон, Мейрав Н. Кац, Тал Корем, Нив Змора, Яэль Куперман, Инбал Битон, Шломит Гилад, Алон Хармелин, Хагит Шапиро, Замир Халперн, Эран Сегал и Эран Элинав в ячейке . Опубликовано в сети 16 октября 2014 г. doi:10.1016/j.cell.2014.09.048

    Поделись новостями нейронауки

    MEDSCI 738 Биологические часы – Краткое содержание курса

    https://courseoutline. auckland.ac.nz/dco/course/MEDSCI/738/1225

    Второй семестр 2022 г. (1225) (15 БАЛЛОВ)

    Рецепт курса

    Хронобиология – изучение биологических ритмов и часов, которые их контролируют. Будут рассмотрены теория, анатомическое расположение и молекулярный механизм биологических часов, а также контроль ритмов различных временных масштабов от дней (циркадные ритмы) до лет (циркадные ритмы). Особое внимание будет уделено влиянию циркадных часов человека на физиологию и эффективность лекарств, а также влиянию госпитализации на контроль циклов сна.

    Беглый взгляд на курс

    Это статья уровня магистра, предназначенная для введения в хронобиологию — изучение биологических ритмов и часов, которые их контролируют. Будут рассмотрены теория, анатомическое расположение и молекулярный механизм биологических часов, а также контроль ритмов различных временных масштабов от дней (циркадные ритмы) до лет (циркадные ритмы). Особое внимание будет уделено влиянию циркадных часов человека на физиологию и эффективность лекарств, а также влиянию госпитализации на контроль циклов сна. За каждой еженедельной сессией под руководством сотрудников будет следовать сессия под руководством студентов, на которой студенты представят критический анализ статей, расширяющих знания, преподаваемые на сессии под руководством сотрудников. Каждый студент должен будет выступить в двух разных случаях (с оценками за два занятия в сумме 30% от окончательной оценки за курс).

    Требования к курсу

    Без предварительных условий или ограничений

    Контакты курса

    Гай Уорман и Джеймс Чизман

    Возможности, развитые в этом курсе

    Возможность 1: Дисциплинарные знания и практика

    Профиль выпускника: Магистр медицинских наук

    Результаты обучения

    К концу этого курса студенты смогут:

    1. Распознавать и описывать вездесущность и важность биологических часов и их значение для здоровья человека и поведения животных. (Возможность 1)
    2. Понимать, распознавать и объяснять анатомическое расположение и молекулярную основу генерации ритма
    3. Определить значение часов для здоровья человека. (Возможность 1)
    4. Определите, объясните и оцените, как нарушение работы часов может привести к заболеванию
    5. Сообщите классу о теме, связанной с часами, которая представляет интерес и / или имеет отношение к будущим исследованиям.
    6. Анализируйте ритмы в данных, используя соответствующие подходы к временным рядам
    7. Распознавать и описывать важность внециркадных ритмов в определении времени сложного поведения и физиологии в различных временных масштабах от приливов до годовых.

    Оценки

    Тип оценки Процент Классификация
    Сочинение 30% Индивидуальная курсовая работа
    Заключительный экзамен 40% Индивидуальный осмотр
    Презентация 30% Групповая и индивидуальная курсовая работа

    Тип оценки Результат обучения адресован
    1 2 3 4 5 6 7
    Эссе
    Выпускной экзамен
    Презентация

    Ожидания рабочей нагрузки

    Этот курс является стандартным [15] курсом, и ожидается, что студенты будут проводить 10 часов в неделю, участвуя в каждом 15-балльном курсе, на который они зачислены.

    Для этого курса вы можете ожидать [2] часа лекций,  [4–5] часов чтения и размышлений о содержании и [3–4] часов работы над заданиями и/или подготовкой к экзаменам.

    Режим доставки

    Опыт кампуса

    Посещение [требуется/ожидается] запланированных мероприятий, включая [лаборатории/учебники/студии/клиники] для [завершения/получения зачета] компонентов курса.
    Лекции будут доступны в записи. Другие учебные мероприятия, включая [семинары/уроки/лаборатории/студии], будут [доступны/недоступны] в виде записей.
    Курс [будет/не будет] включать живые онлайн-мероприятия, включая [групповые обсуждения/учебники].
    Явка в кампусе [требуется/не требуется] для [теста/экзамена].
    Занятия по курсу запланированы как [стандартное еженедельное расписание/блочная поставка].

    Образовательные ресурсы

    Руководство по курсу

    Рекомендуемая литература (бумаги и учебники доступны в библиотеке Филсона или в Интернете)

    Отзывы студентов

    В конце каждого семестра студентам будет предложено оставить отзыв о курсе и преподавании с помощью инструмента под названием SET или Qualtrics. Лекторы и координаторы курса рассмотрят все отзывы и ответят резюме и действиями.

    Ваш отзыв поможет учителям улучшить курс и его подачу для будущих студентов.

    Представители класса в каждом классе могут отправлять отзывы в консультативные комитеты факультета и преподавателей.

    Опыт иностранных студентов не был положительным. Мы не верим, что этот курс может хорошо донести содержание до иностранных студентов (особенно с текущими проблемами с LTMU, связанными с расписанием занятий и записями лекций). Таким образом, мы не будем набирать иностранных студентов на курс в 2022 году9.0003

    Мы изменили оценки и участие учащихся в 2022 году в соответствии с отзывами учащихся в 2020 и 2021 годах, а также в соответствии с тем фактом, что с 2021 года мы преподаем содержание биологических часов на этапе 3 (MEDSCI317), и, таким образом, учащиеся будут иметь Foundation for 738.

    За каждой еженедельной сессией, проводимой персоналом, будет следовать сессия, проводимая студентом, на которой каждый студент представит документ, расширяющий знания, полученные на сессии, проводимой персоналом. Ожидается, что каждый студент представит доклад в двух разных случаях (с оценками за два занятия в сумме 30% от окончательной оценки за курс).

    Учитывая эту модификацию контента, проводимого студентами, «опыт в кампусе» становится необходимым для проведения этого курса.

    Академическая честность

    Университет Окленда не потерпит списывания или помощи другим в списывании и рассматривает списывание в курсовых работах как серьезное академическое нарушение. Работа, которую учащийся отправляет на оценку, должна быть его собственной работой, отражающей его обучение. Если используется работа из других источников, она должна быть должным образом подтверждена и на нее должна быть сделана ссылка. Это требование также распространяется на источники в Интернете. Оцениваемая работа учащегося может быть проверена на фоне исходного онлайн-материала с использованием компьютеризированных механизмов обнаружения.

    Представители класса

    Представители класса — это учащиеся, которым поручено представлять студенческие проблемы на кафедрах, факультетах и ​​в университете в целом. Если у вас есть жалоба на этот курс, обратитесь к представителю своего класса, который знает, как поднять ее в нужных каналах. Обратитесь к доске объявлений своего отдела, чтобы узнать контактную информацию представителей вашего класса.

    Инклюзивное обучение

    Всем учащимся предлагается обсудить любые требования, связанные с инвалидностью, в частном порядке, лицом к лицу и/или в письменной форме с координатором курса, лектором или наставником.

    Служба помощи учащимся с ограниченными возможностями также оказывает поддержку учащимся с широким спектром нарушений, как видимых, так и невидимых, чтобы добиться успеха и преуспеть в университете. Для получения дополнительной информации и контактных данных посетите веб-сайт Службы помощи учащимся с ограниченными возможностями http://disability.auckland.ac.nz

    Особые обстоятельства

    Если на вашу способность выполнить оцениваемую курсовую работу повлияла болезнь или другие личные обстоятельства, не зависящие от вас, свяжитесь с преподавателем как можно скорее до наступления срока проведения оценки.

    Если ваши личные обстоятельства существенно влияют на вашу успеваемость или подготовку к экзамену или правомочному письменному тесту, обратитесь на веб-сайт университета или на страницу сострадательного рассмотрения https://www.auckland.ac.nz/en/students/academic-information. /exams-and-final-results/during-exams/aegrotat-and-compassionate-consideration.html.

    Это следует сделать как можно скорее, но не позднее, чем через семь дней после даты соответствующего теста или экзамена.

    Непрерывность обучения

    В случае неожиданного сбоя мы обязуемся поддерживать непрерывность и стандарты преподавания и обучения на всех ваших курсах в течение года. На случай непредвиденных сбоев у Университета есть планы на случай непредвиденных обстоятельств, чтобы гарантировать, что доступ к вашему курсу будет продолжен, а оценка курса продолжит соответствовать принципам политики оценивания Университета. В экстренных случаях может потребоваться внести некоторые коррективы. Вы будете в полной мере проинформированы вашим координатором/директором курса, и если возникнет сбой, вам следует обратиться к веб-сайту университета за информацией о том, как действовать дальше.

    Режим доставки может меняться в зависимости от ограничений COVID. О любых изменениях будет сообщаться через Canvas.

    Студенческий устав и обязанности

    Студенческая хартия предполагает и признает, что студенты являются активными участниками учебного процесса и что они несут ответственность перед учебным заведением и международным сообществом ученых. Университет ожидает, что студенты всегда будут действовать таким образом, чтобы продемонстрировать уважение прав других студентов и сотрудников, чтобы среда обучения была одновременно безопасной и продуктивной. Для получения дополнительной информации посетите Студенческую хартию https://www.auckland.ac.nz/en/students/forms-policies-and-guidelines/student-policies-and-guidelines/student-charter.html.

    Отказ от ответственности

    Элементы этой схемы могут быть изменены. Последняя информация о курсе будет доступна зачисленным студентам в Canvas.

    В рамках этого курса учащимся может быть предложено представить оценки курсовой работы в цифровом виде. Университет оставляет за собой право проводить запланированные тесты и экзамены по этому курсу онлайн или с использованием компьютеров или других электронных устройств. Если тесты или экзамены проводятся в режиме онлайн, могут использоваться механизмы удаленного наблюдения. В исключительных обстоятельствах изменения в элементах этого курса могут быть необходимы в короткие сроки. Студенты, зачисленные на этот курс, будут проинформированы о любых таких изменениях и их причинах как можно скорее через Canvas.

    Опубликовано 24.02.2022 11:12


    Что такое циркадный ритм или циклы биологических часов?

    Отказ от ответственности. Ничто на этом веб-сайте не предназначено для замены профессиональной медицинской консультации, диагностики или лечения… Подробнее здесь .

    Циркадный — странное слово, не так ли? Вы когда-нибудь задумывались, откуда оно взялось?

    Это латинский термин, сочетающий в себе «circa», что означает «вокруг», и «diem», что означает «день». Вот почему мы обычно слышим о циркадных ритмах , существующих в природе ежедневно.

    Их также называют эндогенными, что означает встроенные. Таким образом, наши биологические часы — это встроенный механизм, который сигнализирует нам, когда пора заняться чем-то, например, спать. На эти часы могут влиять внешние сигналы, называемые zeitgebers. Слово zeitgeber имеет немецкое происхождение и буквально означает «дающий время».

    Навигация

    Что такое циркадный ритм?


    Что такое биологические часы?


    Что такое главные часы?


    Нарушения циркадных ритмов


    Поддержание здорового циркадного цикла


    Часто задаваемые вопросы


    Заключение

    Итак, хватит уроков лексики.

    Вместо этого давайте поговорим обо всех способах, которыми наше тело врожденно отслеживает время, как это влияет на наше здоровье и что мы можем сделать, если выбиваем из нашего естественного цикла.

    Навигация

    Что такое циркадный ритм?


    Что такое биологические часы?


    Что такое главные часы?



    Поддержание здорового циркадного цикла


    Часто задаваемые вопросы


    Заключение

    Что такое циркадный ритм?

    Циркадный ритм относится к биологической тенденции действовать в рамках 24-часовых циклов сна и бодрствования. Их также называют биологическими или внутренними часами, хотя это не совсем одно и то же (мы обсудим это чуть позже).

    Циркадный ритм нашего тела подсказывает нам, когда пора ложиться спать и пора просыпаться. В зависимости от нашего возраста и привычек образа жизни наш естественный ритм может меняться, но обычно мы наблюдаем постоянные пики и спады энергии, а самый низкий уровень энергии приходится на период с 2:00 до 4:00. Мы также склонны ощущать упадок сил во второй половине дня, обычно между 13:00 и 15:00, поэтому в некоторых культурах после обеда устраивают сиесту (дремоту).

    Свет и темнота влияют на циркадный ритм, но мы все равно будем циклически проходить через эти 24-часовые периоды даже без визуальных сигналов.

    Интересно отметить, что циркадные циклы существуют не только у людей и даже у млекопитающих. Они также присутствуют у других животных, грибов и бактерий.

    Что такое биологические часы?

    Наши биологические часы задают циркадный ритм. Таким образом, вы можете думать о циркадном ритме как об одном из графиков, которые он отслеживает. В дополнение к суточным циклам биологические часы также контролируют другие циклы, например сезонные и годовые.

    Вы слышали о том, что биологические часы женщины тикают, когда она находится в разгар детородного возраста. Эти часы сигнализируют женщине, что время «на исходе», и это может повлиять на ее мысли и поведение.

    Биологические часы также ответственны за кризис среднего возраста, а теперь еще и за тысячелетний кризис четверти жизни, который заставляет людей сомневаться в своем существовании. Те, кто в среднем возрасте, как правило, покупают кабриолеты и делают сомнительный жизненный выбор, в то время как их коллеги на четверть жизни могут спонтанно бросить свою работу, чтобы путешествовать по миру.

    Что такое главные часы?

    Главные часы управляют всеми биологическими часами вашего тела. Он состоит из 20 000 нервных клеток, образующих структуру, называемую супрахиазматическим ядром (СХЯ). Основные часы синхронизируют все внутренние часы.

    Он расположен в гипоталамусе, части мозга, которая контролирует многие наши биологические функции, включая температуру тела, жажду и чувство голода. Он получает информацию от наших глаз, поэтому искусственная регулировка циклов света и темноты может повлиять на основные часы.

    Нарушения циркадных ритмов

    Если ваш циркадный ритм нарушен и работает либо слишком быстро, либо слишком медленно, это может вызвать различные проблемы со здоровьем. Наиболее очевидной и непосредственной проблемой является нарушение сна, но рассинхронизация часов также связана с ожирением, депрессией, диабетом и сезонным аффективным расстройством (САР).

    Когда ваши внутренние часы отключены, результатом являются нерегулярные циклы сна или фазы сна-бодрствования, о которых мы расскажем более подробно ниже.

    Отсроченная фаза сна-бодрствования

    Расстройство задержки фазы сна-бодрствования характерно для людей, которые называют себя «полуночниками». Вместо 24-часового распорядка их цикл задерживается примерно на два часа. В результате вместо того, чтобы чувствовать сонливость в 10 часов вечера, они могут не заснуть до полуночи. Это может быть проблемой для студентов и специалистов, которым необходимо рано вставать, чтобы начать рабочий день в 8:00 (или раньше).

    Чтобы функционировать, многим людям с задержкой фазы сна-бодрствования приходится меньше спать в течение недели, а затем они спят по выходным. Это вечный цикл безуспешных попыток «наверстать упущенное» во сне.

    Продвинутая фаза сна-бодрствования

    Говорят, что ранняя пташка заражается червем, и те, у кого прогрессирующее расстройство фазы сна-бодрствования, могут это подтвердить. Единственная проблема заключается в том, что люди с прогрессирующим расстройством фазы сна-бодрствования устают рано вечером, и они часто просыпаются и смотрят в потолок до утра.

    В таком графике есть свои плюсы. За завтраком вы можете сделать больше, чем большинство людей за весь день, но если на вечер у вас запланировано какое-то социальное мероприятие, вы, скорее всего, почувствуете усталость, а зевоту можно принять за скуку.

    Если у вас такой график, избегайте соблазна принимать стимуляторы на ночь или снотворное в три часа ночи. Вместо этого подумайте, как вы можете использовать это в своих интересах, возможно, даже изучая профессию, которая соответствует такому графику, например, уход за больными или выпечку.

    Нерегулярный ритм сна-бодрствования

    К нерегулярному ритму сна-бодрствования приспособиться гораздо труднее, чем к задержанному или ускоренному ритму. Это потому, что в нем нет реального шаблона. Скорее всего, у больного слабые внутренние часы, и поэтому он получает смешанные сигналы от своего тела о том, когда пора чувствовать сонливость или бодрствование.

    В результате человек чувствует потребность вздремнуть в течение дня и часто чувствует себя уставшим, независимо от того, сколько он спит. Как вы понимаете, это затрудняет работу, учебу, отношения и семейную жизнь.

    Сменная работа

    Любое рабочее время за пределами обычных часов с 9:00 до 17:00 считается сменной работой. Это может быть что-то вроде 11:00–19:00, но его часто называют «кладбищной сменой», когда люди работают с 22:00 до 6:00 или около того.

    Проблемы со здоровьем, о которых сообщают сменные рабочие, многочисленны. Поддерживая график бодрствования среди ночи и сна днем, вы переводите свои биологические часы в тупик и отвергаете все сигналы Матери-природы о том, когда пора бодрствовать и спать.

    Ученые активно работают над тем, чтобы сделать это менее вредным для нашего здоровья, но в то же время, если вы вынуждены жить по такому графику, постарайтесь сделать все возможное, чтобы поддерживать тот же график даже в ваши выходные.

    Джетлаг

    Полеты на большие расстояния через несколько часовых поясов могут нанести ущерб внутренним часам вашего тела. Даже разницы всего в пару часов достаточно, чтобы полностью сбить ваш график. В зависимости от того, в каком направлении вы едете, вы можете быть очень уставшими или совсем не уставшими, когда прибудете в пункт назначения. И когда наступает утро, вы либо рано встаете, либо изо всех сил пытаетесь встать вовремя.

    К счастью, через несколько дней вы адаптируетесь к своему новому расписанию — как раз вовремя, чтобы улететь домой и снова привыкнуть к своему старому распорядку!

    Поддержание здорового циркадного цикла

    Поддержание здорового циркадного цикла

    Самый простой способ поддерживать свой циркадный цикл в нужном русле — ежедневно следовать последовательному плану. Это потребует обязательств, и лучше всего составить график, которого вы сможете придерживаться. Например, вы должны стараться ложиться спать в одно и то же время каждую ночь и просыпаться в одно и то же время каждое утро.

    И да, сюда входят и выходные, но редкие ленивые воскресенья не помешают. Только не делай это привычкой.

    Узнайте больше: 9 советов по хорошей гигиене сна, которые помогут изменить ваши вредные привычки перед сном

    Высыпайся

    Обычно нам требуется от семи до девяти часов сна в сутки. Выясните, какое ваше идеальное число, и планируйте получать это количество каждую ночь. Если вы не получите достаточно, вы, скорее всего, вздремнете ближе к вечеру или вечером, что полностью нарушит ваш график.

    Выключите все гаджеты

    Ночью свет вашего телефона и телевизора нарушит выработку мелатонина. Мелатонин — это гормон, который вызывает сон, поэтому, если в вашем организме его недостаточно, вам потребуется больше времени, чтобы заснуть.

    Мы не призываем избегать использования этих устройств ночью, хотя в идеале их следует выключать примерно за час до сна. Однако мы предлагаем вам выключить их в спальне, когда пора ложиться спать.

    Избегайте кофеина

    Чашка кофе после обеда может нарушить ваши биологические часы. Кофеин может оставаться в вашем организме до двенадцати часов, и хотя он не будет таким сильным, как при первом глотке, вы должны планировать прекратить пить кофе к полудню каждого дня. Если вам действительно нужен латте с миндальным молоком, чтобы пережить день, подумайте о полкафе.

    Избегайте алкоголя

    Хотя алкоголь вызывает сонливость, его действие длится недолго. Если вы выпьете на ночь, вы почувствуете сонливость раньше, что повысит вероятность того, что вы проснетесь посреди ночи.

    Отправляйтесь на утреннюю прогулку

    Свет — самый мощный внешний триггер для синхронизации наших биологических часов. Сочетание солнечного света, свежего воздуха и физических упражнений — мощная комбинация, которая разбудит вас и зарядит энергией на предстоящий день.

    Держите комнату в темноте

    Как мы упоминали ранее, свет нарушает выработку мелатонина. Даже включение света в ванной посреди ночи может нарушить ваш циркадный ритм. Если вы живете в районе, где есть яркие уличные фонари или огни близлежащих зданий, убедитесь, что вы закрыли шторы и не поддаетесь желанию включить свет, если вам нужно вставать посреди ночи.

    Часто задаваемые вопросы

    Влияет ли это на функцию организма и здоровье?

    Да, наши циркадные ритмы связаны с несколькими биологическими функциями нашего организма, а не только со сном. Он также участвует в заживлении ран, выработке гормонов, аппетите и температуре тела.

    Наличие несинхронизированного циркадного ритма может вызвать различные проблемы со здоровьем, включая увеличение веса, диабет и депрессию.

    Влияют ли гормоны на мои биологические часы?

    Да, несколько гормонов изменяют свои уровни продукта в разное время дня, чтобы сигнализировать вашим биологическим часам. Мы уже обсуждали, как гормон мелатонин увеличивает выработку ночью, сигнализируя о том, что пора спать. Этот гормон вырабатывается по графику, противоположному кортизолу, гормону стресса, уровень которого выше в течение дня.

    Наши биологические часы также сигнализируют, когда пора высвобождать гормоны роста, пик активности которых приходится на время сна, когда мы наращиваем и восстанавливаем ткани. Существует даже антидиуретический гормон, который не дает нам вставать ночью, чтобы сходить в туалет.

    Заключение

    Наше тело выполняет бесчисленное множество функций, о которых мы даже не задумываемся. Он контролирует наше сердцебиение, дыхание и пищеварение без нашего сознательного вмешательства. Наш циркадный ритм также является одной из тех функций, которые мы не учитываем, но, поскольку мы можем контролировать, насколько хорошо он функционирует, мы должны сделать все возможное, чтобы он был как можно ближе к идеальному 24-часовому циклу.

    Источники:

    1. Циркадный ритм и ваши биологические часы – sleep.org
    2. Циркадные ритмы – nigms.nih.gov

    Советник по сну

    Веб-сайт

    Наша команда охватывает столько же областей знаний, сколько и часовых поясов, но никто из нас не начинал здесь как так называемый эксперт по сну. Что нас действительно объединяет, так это готовность задавать вопросы (их много), искать экспертов и углубляться в общепринятые мнения, чтобы увидеть, может ли быть лучший путь к здоровому образу жизни. Мы применяем полученные знания не только к культуре нашей компании, но и к тому, как мы доносим информацию до наших более чем 12,7 миллионов читателей.

    Исследования в области сна постоянно меняются, и мы на 100% стремимся идти в ногу с прорывами и инновациями. Вы живете лучше, если вы лучше спите. Что бы ни привело вас сюда, мы желаем вам удачи на пути к лучшему отдыху.

    Может ли сброс наших внутренних часов помочь контролировать диабет? — ScienceDaily

    Система циркадных часов позволяет организмам приспосабливаться к периодическим изменениям геофизического времени. Сегодня появляется все больше доказательств того, что нарушения наших внутренних часов, вызванные частой сменой часовых поясов, нерегулярным рабочим графиком или старением, оказывают значительное влияние на развитие метаболических заболеваний, включая диабет 2 типа. Используя молекулу, извлеченную из кожуры лимона, исследователям удалось «починить» нарушенные клеточные часы.

    Система циркадных часов (от латинского «circa diem», около суток) позволяет организмам предвидеть периодические изменения геофизического времени и приспосабливаться к этим изменениям. Почти все клетки нашего тела содержат молекулярные часы, которые регулируют и синхронизируют метаболические функции с 24-часовым циклом смены дня и ночи. Сегодня появляется все больше доказательств того, что нарушения наших внутренних часов, вызванные частой сменой часовых поясов, нерегулярным рабочим графиком или старением, оказывают значительное влияние на развитие метаболических заболеваний у людей, включая диабет 2 типа. Такие нарушения, по-видимому, препятствуют нормальному функционированию клеток островка поджелудочной железы, секретирующих инсулин и глюкагон — гормоны, регулирующие уровень сахара в крови. Сравнивая клетки поджелудочной железы доноров с диабетом 2 типа с клетками здоровых людей, исследователи из Женевского университета (UNIGE) и Университетской больницы Женевы (HUG), Швейцария, впервые смогли продемонстрировать, что островковые клетки поджелудочной железы, полученные от доноров-людей с диабетом 2 типа, несут нарушенные циркадные осцилляторы. Нарушение циркадных часов сопровождалось нарушением секреции гормонов. Более того, с помощью молекулы модулятора часов, получившей название нобилетин, извлеченной из кожуры лимона, исследователям удалось «починить» нарушенные клеточные часы и частично восстановить функцию островковых клеток. Эти результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences Соединенных Штатов, дает первое представление об инновационном подходе к лечению диабета.

    Два года назад группа под руководством Чарны Дибнер, главного исследователя кафедр медицины и клеточной физиологии и метаболизма, а также Центра диабета медицинского факультета UNIGE и HUG, уже показала, что у грызунов нарушения функции поджелудочной железы клеточные часы привели к нарушению секреции инсулина и глюкагона, что способствовало возникновению диабета. Но как обстоит дело с людьми? «Ранее мы также наблюдали, что, если часы клеток поджелудочной железы человека были искусственно нарушены в клеточной культуре in vitro, секреция ключевых островковых гормонов — инсулина и глюкагона — была нарушена», — говорит Владимир Петренко, научный сотрудник Dr. Дибнера и первого автора этих публикаций. Следовательно, наш следующий шаг, о котором мы сообщаем здесь, заключался в том, чтобы выяснить, были ли нарушены циркадные ритмы в островках поджелудочной железы человека при диабете 2 типа, и если да, то как это нарушение повлияет на функцию островков».0003

    Используя комбинированную биолюминесцентно-флуоресцентную покадровую микроскопию, технологию, которая позволяет очень точно отслеживать активность молекулярных часов в живых клетках во времени, ученые сравнили поведение клеток поджелудочной железы доноров с диабетом 2 типа и здоровых людей на протяжении всего периода наблюдения. день. «Вердикт неоспорим», — говорит Чарна Дибнер. Биологические ритмы островковых клеток при диабете 2-го типа демонстрируют как сниженную амплитуду циркадианных колебаний, так и плохую способность к синхронизации. «В результате секреция гормонов больше не координируется. Более того, дефекты временной координации секреции инсулина и глюкагона, наблюдаемые у пациентов с диабетом 2 типа, были сравнимы с дефектами, измеренными в здоровых островковых клетках с искусственно нарушенными суточными часами».

    Все вовремя!

    Циркадные часы представляют суточные циклы, управляющие различными клеточными функциями. Существует несколько взаимосвязанных уровней синхронизации этих часов, основной из которых — световой, регулирующий, в частности, центральные часы, расположенные в гипоталамусе головного мозга. Подобно дирижеру в оркестре, он регулирует периферические часы, присутствующие в органах и клетках. Таким образом, последние частично регулируются централизованно, но функционируют по-разному в каждом органе и даже в каждой клетке в зависимости от их функций. «Клетки поджелудочной железы также подвержены ритму голодания и приема пищи, а также жесткой гормональной регуляции», — говорит Чарна Дибнер. Таким образом, координация всех уровней регуляции позволяет оптимизировать метаболические функции. Нарушение регуляции часов в островке поджелудочной железы приводит к нарушению функции: они больше не предвосхищают сигналы, полученные от пищи. Действительно, если вы едите ту же пищу, но ночью, а не во время день вы можете набирать вес гораздо быстрее из-за неоптимальной реакции вашего метаболизма».

    Снова установить правильное время

    Второй этап своего исследования: женевские ученые использовали нобилетин, небольшую молекулу модулятора часов — натуральный ингредиент лимонной цедры, чье влияние на циркадные часы было недавно обнаружено — для того, чтобы пересинхронизируйте часы. «Воздействуя на один из компонентов основных часов, он эффективно сбрасывает амплитуду колебаний в островках человека», — говорит Владимир Петренко. «И как только мы синхронизировали часы, мы также заметили улучшение секреции инсулина».

    «Это первое доказательство того, что восстановление нарушенных циркадных часов может помочь улучшить функцию секреции гормонов островков поджелудочной железы», — говорит Чарна Дибнер. «Мы продолжим изучение этого механизма восстановления в естественных условиях, сначала на животных моделях. В нашем обществе наблюдается эпидемический рост метаболических заболеваний, сопровождающийся смещением графиков работы и приема пищи и недостатком сна.

Оставить комментарий