Суточные (циркадные) ритмы

В живых организмах установлены внутренние часы.

Поведение практически всего живого, от водоросли до человека, привязано к временным циклам, которые обычно соотносятся с продолжительностью дня. Например, листья многих растений раскрываются на рассвете и складываются на закате, и любому, кто совершал дальний авиаперелет, известно о феномене «смещения времени», когда человек плохо себя чувствует, резко оказавшись в другом часовом поясе. В середине XX века ученые спорили, является ли такое поведение реакцией на внешние раздражители или формируется под влиянием внутреннего механизма. Сегодня мы знаем, что оно обусловлено внутренними механизмами, получившими название «биологических часов».

Исследования, которые позволят узнать, как именно работают эти биологические часы в организме человека и других животных, пока еще не закончены, но то, что такие часы существуют, уже не вызывает сомнения. В частности, эксперименты на плодовой мушке показали, что, изменяя всего один ген, можно получить мушек, лишенных внутренних часов, мушек, страдающих бессонницей, и мушек, у которых продолжительность циклов сна и бодрствования отлична от 24 часов.

Хорошо известно, что у человека упадок жизненных сил приходится на 3-4 часа утра (один поэт назвал это «кромешной полночью души»), и действительно, смерть в эти часы наступает чаще, чем в любое другое время суток. Все физиологические функции, от дыхания до сердцебиения, подчиняются этим циклам. Плохое самочувствие при перелете через несколько часовых поясов возникает из-за нарушения этих циклов, так как организм пытается синхронизировать внутренние часы со светлым временем суток на новом месте. Но время реакции, необходимое для восстановления равновесия, неодинаково для всех наших физиологических и психических функций, поэтому мы чувствуем себя неважно в течение нескольких дней, пока не будет восстановлена синхронизация.

Опытные путешественники хорошо знакомы с влиянием дальних перелетов на суточные ритмы. При пересечении нескольких часовых поясов нарушается синхронизация всех суточных ритмов человека. И это нарушение биоритмов сохраняется до тех пор, пока в новом часовом поясе циклы не придут в соответствие со светлым временем суток. Обычно на это требуется несколько дней. Путешественники часто берут с собой препарат мелатонин, чтобы быстрее перевести цикл сна в новый режим, поскольку мелатонин вызывает засыпание в любом цикле.


7
Показать комментарии (7)
Свернуть комментарии (7)

  • Сергей Архипов  | 15.03.2007 | 23:15 Ответить
    Тема очень интересная.

    С моей точки зрения суточные ритмы у человека и животных синхронизированы с колебанием гравитации в конкретной точке земного шара. Данные колебания обусловлены вращением Земли, влиянием Луны и Солнца и практически постоянны на протяжении тысячелетий.
    Естественно амплитуда колебаний не велика, но существенна для клеток. Их биохимический аппарат и мембраны способны реагировать на изменения гравитации. Периодическое изменение гравитации является своего рода вводителем ритма каскадов биологических процессов в живых системах.
    Да, 'биологические часы' внутри нас, но их 'маятником' является суточные гравитационные колебания, с которыми синхронизированы значительное число биологических процессов. Их совокупность обуславливает существование биоритмов. Перемещение живой системы в иную точку на земной поверхности приводит к диссинхронизации колебания гравитационного поля и ритмичности биологических процессов. Применительно к человеку физиологические, биохимические и субъективные проявления этого общеизвестны. Подробнее см. http://www.enet.ru/~archipov

    Известны ли кому близкие точки зрения?
    Ответить
    • Labas > Сергей Архипов | 02.10.2010 | 22:27 Ответить
      А у Вас есть хоть малейшее доказательство Ваших предположений? Если бы это было так и колебания гравитации могли захватывать ритмы, тогда феномен свободнотекущего ритма, наблюдаемый в отсутствии таких известных цайтгеберов как свет, пища и температута, вообще бы не наблюдался. Ведь гравитация всепроникающа и избавиться от нее можно лишь вне планеты. Так что высказанная выше идея - чушь
      Ответить
      • Сергей Архипов > Labas | 19.12.2010 | 11:36 Ответить
        Спасибо за высказанные мысли, извиняюсь, что не было времени ответить раньше, попробую пояснить свою позицию:

        1. Имеется множество видов животных внутренние ритмы, которых не зависят от освещенности (животные глубоких пещер, внутрипочвенные животные (черви), эндопаразиты животных, животные океанического дна, глубоководные рыбы, животные арктических и антарктических широт (за полярным кругом) где ½ года свет, ½ года ночь…). Нельзя забывать и о слепых но в остальном вполне здоровых субъектах (муж. и жен.) у которых циклические процессы не нарушены, а пределы жизни не ограничены. Т.о. свет не может быть «всеобщим» цайтгебером.

        2. Температура среды обитания многочисленных видов живых существ стабильна (животные глубоких пещер, эндопаразиты животных, животные океанического дна, глубоководные организмы…). Т.о. температура окружающей среды т.ж. не может быть «всеобщим» цайтгебером. Более того каждый организм стремиться поддержать постоянство температуры своей внутренней среды. Известно, что составные части живого организма: клетки, органы и системы органов эффективно функционируют только в очень узком интервале оптимальных температур.

        3. Пищевой фактор один из важнейших факторов существования, и может запускать отдельные ритмические процессы. Однако известны немало видов, которые способны длительно сохранять жизнеспособность, равно как и поддерживать внутренние ритмические процессы без приема пищи: животные находящиеся в спячке (при низкой либо высокой температуре окружающей среды), вынужденное (напр. клещи) либо целенаправленное голодание (напр. человек), «отказ» от приема пищи в брачные периоды (напр. нерестовые виды рыб), миграции - длительные переходы (верблюды) примеров много. Т.о. пища думается т.ж. не может быть «всеобщим» цайтгебером.

        Гравитация не ведущий, но один из важнейших факторов внешней среды. К ней однозначно живые системы приспособлены и «настроены» на ее колебания. Колебания величины гравитации зависят от сил притяжения Земли, Луны, Солнца и ближайших планет. В невесомости (на околоземной орбите) сила притяжения земли мало влияет на человека, равно как и другую живую систему. Однако циклическое влияние луны, солнца и ближайших планет сохраняется. В своей работе посвященной морфомеханике, я гравитацию рассматриваю как одну из составляющих механического фактора, под которым подразумеваю сумму всех механических воздействий на живую систему. Я говорю, что живая система способна приспосабливаться к механическому фактору и он может влиять на биологические процессы. Гравитационные колебания это одно из глобальных ритмических воздействий, оно сохраняет стабильность на протяжении тысячелетий и соизмеримо со временем формирования и существования видов. Живые системы (разных видов) однозначно к нему приспособлены. Мне видится, что суточные колебания гравитационного фона выступают в виде синхронизатора значительного числа биологических процессов, являются внешним «камертоном» для них, что важно при непостоянстве освещения, температуры, влажности, пищи….

        До сих пор циклические гравитационные колебания мало учитываются при изучении течения биологических процессов в живых системах. Интересна работа которая дает пищу для размышлений: http://elementy.ru/news/431454 Думается, что дорсомедиальная часть супрахиазматического ядра (СХЯ) способна отслеживать колебания гравитации и/или механического фактора внешней среды, с которыми согласуются внутренние циклические процессы у человека…

        В своей работе «Рассуждение о морфомеханике», я более подробно рассмотрел влияние механического фактора (включающего и «гравитационную» составляющую), на биологические процессы, в том числе циклические, подробнее см.: http://archipov-sergey.livejournal.com/ Может там, Вы сможете лучше понять мою позицию.

        Прошу прощения за мнослов
        С уважением Сергей Архипов
        Ответить
        • Капик > Сергей Архипов | 04.01.2011 | 21:56 Ответить
          Улыбнула логика автора. В своем последнем посте автор приводит доказательства того, что суточные ритмы не зависят от освещенности, температуры и т.п. (хотя даже не доказательства, а примеры, которые больше походят на исключения), но не приводит ни одного доказательства того (или хотя бы просто проявления), что суточный ритмы зависят от гравитационных колебаний.
          Я не переходил по ссылкам, указанным автором, ибо думаю, что ничего нового они не откроют, однако могу в ответ также привести три аргумента:
          1. Гравитационные колебания, или выражаясь научным языком, гравитационные волны, хоть и были предсказаны Эйнштейном, но почти за сто лет поиска так и не были найдены. Что уж говорить - если сверхточные приборы не могут их найти в масштабах вселенной, то вряд ли организмы могут их улавливать в масштабах земли, даже если они и есть
          2. Не помню в каком классе это проходят, возможно у автора все еще впереди, однако до сих пор еще не обнаружено различие между гравитационной и инерциальной массами, а также то, что организм не может отличить действие силы гравитации от любой другой силы, вызывающей движение с ускорением (ну и законы Ньютона никто не отменял). К чему я это? Да к тому что при человек испытывает "перегрузки" больше, чем от движения луны вокруг земли, и при поднимании на лифте хотя бы на один этаж, сила гравитации земли изменяется больше, чем амплитуда этих гипотетических "гравитационных колебаний". Я это к тому, что на любой организм непрерывно воздействуют такие силы, которые напрямую или косвенно (движение с ускорением) изменяют действующую на него силу гравитации намного сильнее, чем эти гравитационные колебания (это примерно то же самое, что встать рядом с ниагарским водопадом, мимо которого пролетает эскадрилья реактивных самолетов, и пытаться перекричать весь этот шум).
          3. Ну и опять же, в старших классах изучают такие понятия как пределы и бесконечно малые величины. Т.е. даже если колебания гравитационного поля земли и существуют, то они настолько малы по сравнению с самой силой гравитационного поля, что просто не могут быть уловлены ни каким-либо живым организмом, ни прибором.

          И в заключение вопрос к автору - приведите пример (желательно подтвержденный обоснованием) - какая сила может вызвать эти гравитационные колебания и почему их период совпадает с астрономическими сутками? Гравитационное воздействие Солнца сразу отметаем за счет того, что оно компенсируется центростремительным ускорением земли. Может быть направление потока нейтрино? :)))
          Ответить
          • Сергей Архипов > Капик | 06.01.2011 | 19:48 Ответить
            Под «гравитацией» я подразумевал «гравитационное притяжение Земли». Известно, что на его величину влияют окружающие Землю космические тела, прежде всего Луна и Солнце. Последние вызывают на Земле приливные явления (суточные приливы). Главные из них – лунная волна O1 с периодом 25,8 ч и лунно-солнечная волна K1 с периодом в 23,9 ч [1] (заметьте, их продолжительность «околосуточная»). Гравитационное взаимодействие Земли с Луной и Солнцем приводит к периодическим вариациями ускорения силы тяжести [2], а, следовательно, и силы гравитационного притяжения Земли. Последнее в свою очередь закономерно обуславливает циклические колебания механических напряжений в клетках, тканях и органах живой системы, создавая своего рода ритмический фон. Приливные силы Солнца и Луны исключительно значимы для живых систем и составляют ~85% общего гравитационного возмущения на Земле от всех тел солнечной системы [3]. С моей точки зрения изменение механических напряжений в отдельных органах нейроэндокринной системы (например супрахиазматическое ядро) инициирует выработку периодических сигналов (гормоны, нервные импульсы), посредством которых происходит регулировка и согласование между собой циклических биологических процессов. Исходя из этого я и высказывают точку зрения о том, что колебания гравитационного притяжения Земли более обоснованно считать «всеобщим» цайтгебером, чем температуру и освещенность. По своему влиянию на живую систему (ее автоколебательные биологические процессы), суточные изменения гравитационного притяжения Земли подобны маятнику, поддерживающему равномерный ход часов.

            О «примерах и исключениях»… Вы не задумались, что их слишком много, чтобы считать их исключениями «подтверждающими правило» о «всеобщих» цайтгеберах - освещенности и температуре.

            Вы считаете, что «…колебания гравитационного поля земли … не могут быть уловлены ни каким-либо живым организмом, ни прибором». Само гравитационное поле – естественно, но организм способен отслеживать изменение ускорения силы тяжести и интенсивность внутренних сил (механических напряжений) порождаемых, в том числе гравитационным притяжением Земли. Известно, что львиная доля рецепторов в нашем организме – различного рода механорецепторы. Посредством их мы можем ощущать изменение «механических напряжений» внутри тела в тканях и органах (путешествие на самолете, скоростном лифте). Более того, человеку даже доступно приблизительно измерять величину гравитационного притяжения. Не верите, спросите у Нила Армстронга . Колебания гравитационного притяжения Земли общеизвестный факт и регистрируются приборами «гравиметрами» [4]. Кстати посредством подобных приборов установлено, что амплитуда ускорения силы тяжести лунного приливного действия доходит до 0,249 мГал, а солнечного – до 0,096 мГал [5]. Логично предположить, что механорецепторы живых систем, а также отдельные клетки способны регистрировать изменения ускорения силы тяжести и внутритканевых механических напряжений на бессознательном уровне. Ориентируясь на них как на импульсы внешнего «задающего» устройства, организм регулирует продолжительность различных «циркадных биоритмов», согласовывает их между собой в соответствии с генетической программой и исходя из принципа оптимальности.

            1. Антонов Ю. В., Антонова И. Ю., Волкова Е. Н. Результаты синхронных наблюдений лунно-солнечных вариаций силы тяжести в различных широтах (Саратов и Бишкек) // Вестник ВГУ, серия: геология, 2010, №1, январь-июнь, С.213 -217.
            2. Способ выявления предвестников землетрясений // Патент Российской Федерации № 2179326.
            3. Диденко А.Н. О временной связи процессов в ядре и литосфере. Российский журнал наук о Земле. Т.1, N3.1999 г.
            4. Устройство и способ измерения гравитации // Патент Российской Федерации № 2144686.
            5. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. И.К.Кикоина. – М.:Атомиздат, 1976, 995 с.
            Ответить
        • Labas > Сергей Архипов | 14.09.2013 | 22:28 Ответить
          продолжаем разговор :)
          1. О множестве видов животных, якобы не зависящих от освещенности. Зависят, и еще как! уже году так в 2000 или чуть позже-раньше, было показано, что у человека, как впрочем и у других млеков, помимо колбочек и палочек, в сетчатке есть фоторецепторы с другим, отличным от родопсина, пигментом - меланопсином. Так вот, эти фоторецепторные ганглиозные клетки имеют проекцию посредством ретиногипоталамического пути непосредственно в супрахиазматические ядра! и это позволяет полностью слепым и людям и каким-нибудь голым слепышам прекрасно подстраиваться под 24х часовой цикл свет-темнота. То есть они действительно слепы и неспособны воспринимать зрительную информацию и стоить в мозгу визуальные образы на ее основе, но информация о цикле свет-тень все равно достигает мозга и захватывает ритмы.
          Про заполярье я даже отвечать не буду, настолько это неправда. Что касается обитателей глубин, то информации по их ритмам очень мало, буду рад любой ссылке на адекватные работы. Эндопаразиты прекрасно подстраиваются под внешний для них суточный ритм человека. Если сместить суточный ритм человека на несколько часов, то на это же значение изменится и суточный ритм выхода тех же кокцидий. Так что не аргумент.
          2. Вы так и не ответили, каким же образом, согласно вашей гипотезе, можно объяснить существование свободнотекущего ритма у животных в изоляции от всех доступных стимулов (акустических, визуальных, магнитных)? ведь это явление полностью опровергает вашу гипотезу.
          А вообще, просто почитайте про исследования Мишеля Сифра (еще в 60-70хх), благо на русском про него публиковали и в советское время и сейчас в сети найти не проблема, думаю, Вы сами поймете несостоятельность вашей идеи.
          Ответить
  • doctorgoodwin  | 31.10.2014 | 15:03 Ответить
    Здесь правильная модель циркадианных ритмов, вызванных допплеровским смещением от вращения Земли:
    https://www.dropbox.com/s/rfy51up52gtmsq2/LifeMechanicsRU.pdf?dl=0
    Ответить
Написать комментарий

1729, сер. XX в.
Суточные (циркадные) ритмы
XIX-XX вв.
1937
сер. 1960-х
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»