Биологические ритмы и физическая деятельность

   Иногда  функциональные  ритмы   сочетаются  с  суточными   ритмами.   Так,

например, в сердце, кишечнике и других  органах  животных  амплитуда  ритмов меняется в течение суток.

   По степени зависимости от  внешних  условий  биоритмы  подразделяются  на экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние). Экзогенные  ритмы  полностью зависят от изменения внешней среды. Это биохимические  процессы.  Эндогенные ритмы протекают при постоянных оптимальных условиях внешней  среды  и  имеют широкий диапазон частот: от двух тысяч циклов в секунду до  одного  цикла  в год. К эндогенным относятся ритмы сердцебиения, пульса,  дыхания,  кровяного давления, умственной активности, изменения глубины сна и другое.

   Существуют  ритмы  промежуточного  характера.  К  ним   можно   отнести,

например, серию постепенно затухающих  мышечных  сокращений,  возникающих  в результате одиночного внешнего раздражения.

   Отличить эндогенные ритмы от  экзогенных можно  экспериментальным   путем. Для  этого  проводят  опыты  при   постоянных   условиях   внешней   среды — температуры, освещенности, влажности,  атмосферном  давлении  и  т.д.  Важно отметить, что основной признак эндогенных  ритмов  состоит  в  том,  что  их периодичность близка к суточной, но несколько от нее отличается.    Опыты по выявлению эндогенных ритмов проводились как на растениях, так и на  животных  (в  том  числе  на  человеке).  Впервые  эндогенные  ритмы  на растениях наблюдал более  200  лет  назад  французский  астроном  де  Мэран.

Примечательно то, что суточная периодичность  движения  листьев  у  растений была открыта не биологом, а астрономом. Изучая  вращение  Земли,  он  сделал открытие о приспособлении живых организмов к вращению Земли.

   Эксперименты по изучению внутренних ритмов человека, 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 изменение физиологических функций организма в  определенный  момент 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. В одно время она максимальна,  в другое — имеет минимальное значение.

   Из всех перечисленных примеров  можно  сделать  вывод:  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. 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.

   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 приходится  на  ночные и 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.

   В результате экспериментальных  исследований  немецкий  физиолог  Р.Хашпп установил, что 1/6 часть людей  относятся  к  людям  утреннего  типа,  1/3 —вечернего типа, а половина людей легко приспосабливается и к утреннему, и  к вечернему режиму труда. Последних называют «голубями».  Это  преимущественно люди, занятые физическим трудом.

   Но, хотя биологические ритмы  важны для жизнедеятельности,  они  вовсе  не определяют роковым образом физические, 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 (экзогенными ритмами).  Например,   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, а также к школьникам,  занимающимся  физкультурой

и спортом.

     Функциональное состояние биологических ритмов человека

 

   На основании многочисленных  исследований,  проведенных  учеными   разных стран,  о  существовании  биологических   часов   в   многоклеточных   живых организмах, можно  считать,  что  в  живых  организмах  существует  иерархия ритмов, при этом биологические  часы  отдельных  клеток  синхронизируются  с суточными ритмами  «ведущих  клеток».  В  настоящее  время  основная  задача ученых — обнаружить  клетки,  управляющие  ритмом  всего  организма.

   Что же касается высших позвоночных  животных и человека, то у них  поиски центром управления биологическими часами продолжаются.  В  этом  направлении сделано много. Так, американский  ученый  К.Рихтер  еще  в  1960г.  Высказал предположение о существовании у человека  трех  типов  биологических  часов: центральных,   гомеостатических   и   периферических.    Центральные    часы

расположены в таламусе, гипоталамусе, ретикулярной формации и в задней  долегипофиза. 

Гомеостатические  часы   имеют   непосредственное   отношение   к

гипоталамусу  и  связаны  с   различными   железами   внутренней   секреции.

Периферические  часы находятся в разных тканях и  независимы  от  центральных часов.

   Согласно Рихтеру, центр  управления  биологическими  часами  у   человека

расположен  не в коре головного мозга. Это  обстоятельство он  объясняет  тем,что зависимость от коры мозга придавала бы суточным  ритмам  физиологических процессов все основные  черты  условных  рефлексов.  Действительно,  влияние коры головного  мозга  на  суточные  ритмы  человека  ограничено.  Даже  при отсутствии обоих полушарий суточная периодичность различных  физиологических процессов, в частности  ритма  сна  и  бодрствования,  сохраняется.  Поэтому центр управления биологическими часами человека,  надо  полагать,  находится под  полушариями.  Биологические часы  наиболее   устойчивы   к   случайным

изменениям  во внешней среде, что  важно  для  сохранения  суточного  режима. Кроме того, разделение функций между корой и  нижележащими  участками  мозга имеет большое приспособительное значение, позволяющее освободить  кору  от управления множеством внутренних процессов и создать тем самым  условия  для приспособления организма к изменениям внешней среды.

   Гипоталамус  имеет  непосредственное  отношение  к  управлению  суточным ритмом. В нем  находятся  центры,  управляющие  температурой  тела,  работой желез внутренней секреции,  а  также  углеводным,  водно-солевым  и  жировым обменом. Управление суточной периодичностью  наиболее  четко  проявляется  в деятельности   температурного   и   водно-солевого    центров.    Об    этом свидетельствуют многочисленные исследования, проведенные  на  людях.  Работа этих центров осуществляется так называемыми субцентрами с помощью  различных способов.

   С помощью гипоталамуса в организме  человека  регулируются  ритмы  многихпроцессов, например, ритм содержания эозинофилов и других клеток крови.   Гомеостатические часы связаны  с  работой  гипоталамуса.  Они  управляют нервными центрами гипоталамуса через гипофиз, и в их  деятельности  наиболее полно представлен принцип обратной  связи.  Принцип  работы  соответствующих центров заключается в том, что возбуждение  возникает  в  них  в  результате недостатка специальных веществ в  крови,  а  торможение —  при  их  избытке.

Возбуждение  одного   из   центров  гипоталамуса   приводит   к   выработке

нейросекрета, который заставляет клетки гипофиз  вырабатывать  гормоны.  Под его  влиянием  кора  надпочечников  выделяет  вещество,  тормозящее  деление клеток костного мозга.

   Периферические часы позволяют  длительное время сохранять  положение  фаз какого-либо физиологического ритма  при  нарушении  нормального  чередования света и темноты. Изменение фаз ритма в этом случае  будут  свидетельствовать о прямом или косвенном влиянии гипоталамуса на периферические часы. В организме человека нет таких физиологических процессов,  которые не зависели бы полностью от ЦНС и  от  общего  состояния  организма.  В  работе периферических часов время от времени могут участвовать и центральные  часы, которые  по  нервным   путям   будут   осуществлять   регуляцию   ритма   из гипоталамуса. В  этом  случае  может  происходить  изменение  местоположения центра биологических часов человека. Оно непосредственно связано с  системой регуляции, с механизмом работы и природой биологических часов.

   Тот  факт,  что  в  другом  часовом  поясе   ход   биологических   часов

перенастраивается, свидетельствует об их условно-рефлекторной регуляции.

Список литературы

1. http://www.antonovayu.ru/page23/page28/index.html
2. Агаджанян Н.А. Зерно жизни (Ритмы биосферы). –  М.:  Сов.  Россия,
3. Агаджанян Н.А., Шабатура Н.Н. Биоритмы,  спорт,  здоровье.