Проявления биологических часов в человеческом организме

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 100 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 часа, а 25 часов. 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.