ЧЕЛОВЕК И ЕГО "БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ"
Кандидаты медицинских наук В. Доскин, и Н. Лаврентьева
Человек чаще всего и появляется на свет и умирает ночью. Больной, дождавшийся утра, обычно уверен, что доживет до следующей ночи. Аварии и несчастные случаи на производстве - их тоже больше ночью. Случайность это иди закономерность!
Ответы на эти и многие другие вопросы пытается найти молодая наука - биоритмология. Последние тридцать лет были годами наивысшего развития этой науки, изучающей ритмические процессы живого организма, или, как их еще называют, биоритмы.
Биоритмы - это отражение цикличности явлений, идущих в природе.
Вращение Земли вокруг Солнца, вращение Луны вокруг Земли, периодические изменения солнечной активности - вот наиболее известные всем ритмические природные процессы, которые были восприняты и усвоены в процессе эволюции обитателями нашей планеты. И в этом факте нет ничего сверхъестественного многочисленные изменения окружающей среды, вызываемые ритмом того или иного явления природы - изменение освещенности, температуры, радиации, и т. д., - прямым образом воздействуют на живое, порождая в нем ответные ритмы.
Еще в 1729 году французский астроном де Мэран обнаружил, что растения способны «отсчитывать» время - их листья совершают определенные движения в течение суток. Птицы, рыбы и насекомые выработали у себя удивительное чувство времени. Они могут ошибиться лишь на несколько минут. В борьбе за существование, видимо, выживали лишь те организмы, которые могли чувствовать и измерять время. Интересен такой пример с наступлением зимы многие животные мигрируют в другие климатические зоны или укладываются в спячку. Зимняя спячка помогает им пережить неблагоприятный период. Животные удивительно точно определяют время для спячки. Медведь-шатун, не улегшийся по, каким-либо причинам в спячку или потревоженный во время спячки, не доживает до весны. Яблоня, расцветшая вдруг поздней осенью, как правило, засыхает.
В процессе многовекового развития организм человека также усвоил ритм внешних явлений. Устойчивость этого ритма доказана французским ученым-спелеологом Мишелем Сиффре, установившим недавно своеобразный рекорд пребывания под землей. Исследователь провел 205 дней в полном одиночестве, без естественного освещения в пещере «Полночь» близ городка Дель-Рио (штат Техас). За это время его обычный, нормальный для человека 24-часовой ритм практически не изменился.
Что же служит механизмом биоритма человека - его «биологическими часами»? Как они работают в организме? Кто их заводит?
Наиболее важен для человека суточный ритм - в этом ритме изменяется почти 50 физиологических функций. Часы заводятся регулярной сменой света и темноты. Свет, падая на сетчатку глаза через зрительные нервы, попадает в отдел головного мозга, называемый гипоталамусом. Гипоталамус - это высший вегетативный центр, осуществляющий сложную интеграцию и приспособление функций внутренних органов и систем в целостную деятельность организма. Он связан с одной из важнейших желез внутренней секреции - гипофизом, который регулирует деятельность других желез внутренней секреции, вырабатывающих гормоны. Так, в результате этой цепочки количество гормонов в крови колеблется в ритме «свет - темнота». Эти колебания и определяют высокий уровень функций организма днем и низкий - ночью.
Ночью самая низкая температура тела человека. К утру она повышается и достигает максимума к 18 часам. Этот ритм - отзвук далекого прошлого, когда резкие колебания температуры окружающей среды усвоили все живые организмы. По мнению английского нейрофизиолога Уолтера, появление этого ритма, позволяющего чередовать степень активности в зависимости от температурных колебаний среды, было одним из важнейших этапов в эволюции живого мира.
Человек давно уже не испытывает этих колебаний, он создал себе искусственную температурную среду (одежда, жилище), но температура его тела колеблется, как и миллион лет назад. И колебания эти имеют сегодня ничуть не меньшее значение для организма. Дело в том, что температура определяет скорость протекания биохимических реакций. Днем наиболее интенсивно идет обмен веществ и это определяет большую активность человека.
Ритм температуры тела повторяют показатели многих систем организма это прежде всего пульс, артериальное давление, дыхание.
В синхронизации ритмов природа достигла удивительного совершенства так, к моменту пробуждения человека, как бы предвосхищая возрастающую с каждой минутой потребность организма, в крови накапливается адреналин, вещество, которое учащает пульс, повышает артериальное давление, то есть активизирует организм. К этому времени в крови появляется и ряд других биологически активных веществ. Их нарастающий уровень облегчает пробуждение и приводит в готовность аппараты бодрствования.
У большинства людей в течение суток имеются два пика повышенной работоспособности, так называемая двугорбая кривая. Первый подъем наблюдается от 9 до 12 - 13 часов, второй - между 16, и 18 часами.
В периоды максимальной активности, повышается и острота наших органов чувств. Утром и днем человек лучше слышит, и лучше различает цвета. Исходя из этого, возможно, следовало бы самую трудную и ответственную работу приурочивать к периодам естественного подъема работоспособности, оставляя для перерывов время относительно низкой работоспособности.
Ну, а если человеку приходится работать ночью? В ночные часы наша работоспособность гораздо ниже, чем в дневные, поскольку функциональный уровень организма значительно снижен. Особенно неблагоприятным периодом считается промежуток с 1 до 3 часов ночи. Вот почему в это время резко возрастает количество несчастных случаев, производственных травм и ошибок, наиболее ярко выражено утомление.
Английские исследователи обнаружили, что у медицинских сестер, десятилетиями работающих в ночную смену, сохраняется ночной спад уровня физиологических функций, несмотря на активное бодрствование в это время. Это связано с устойчивостью ритма физиологических функций, а также с неполноценностью дневного сна.
Ночной сон состоит из 4-5 циклов, каждый из которых начинается с «медленного», и кончается «быстрым» сном. «Медленный» и «быстрый» сон - различные по характеру процессы и поэтому имеют неодинаковое функциональное значение. Длительность каждого цикла в норме около 90 минут. Процентное соотношение стадий в ночном сне и их распределение по времени ночи у здоровых людей относительно стабильно и искусственное подавление «быстрого» или глубокого «медленного» сна ведет к неприятным субъективным ощущениям и даже к изменению поведения.
Дневной сон отличается от ночного по соотношению фаз сна и ритму их чередования. Однако если человек спит днем в условиях, имитирующих ночь, его организм способен выработать новый ритм физиологических функций, обратный прежнему. Советские гигиенисты показали, что при этом человек легче приспосабливается к ночной работе. (Кстати, нужно сказать, что многонедельная работа в ночную смену менее вредна, чем периодическая, когда организм не успевает приспосабливаться к меняющемуся режиму труда и отдыха.)
Не все люди одинаково приспосабливаются к сменной работе - одни лучше работают в первой половине дня (это у них «утро вечера мудренее»), другие - вечером. Про последних существует такая немецкая пословица «К вечеру лентяи становятся прилежными»
Люди, называемые «жаворонками», рано просыпаются, чувствуют себя бодрыми и работоспособными в первой половине дня. Вечером они испытывают сонливость и рано ложатся спать. Другие - «совы» - засыпают далеко за полночь, просыпаются поздно и встают с трудом, так, как наиболее глубокий период сна у них утром.
Немецкий физиолог Хампп при обследовании большого количества людей обнаружил, что 1/6 часть людей относится к лицам утреннего типа, 1/3 - к вечерним, а почти половина людей легко приспосабливается к любому режиму труда - это так называемые «аритмики». Среди работников умственного труда преобладают лица вечернего типа, тогда, как почти половина лиц, занятых физическим трудом, относится к аритмикам.
Авторами этой статьи при обследовании значительной группы студентов одного из московских вузов было обнаружено, что большая часть студентов испытывает ритмические колебания работоспособности, а именно 25% предпочитают для работы утренние часы, а более 30% - вечерние и ночные.
Ученые предлагают при распределении людей по рабочим сменам учитывать индивидуальные особенности ритма работоспособности. Важность такого индивидуального подхода к человеку подтверждают, например, исследования, проведенные на 31 промышленном предприятии Западного Берлина, показавшие, что только 19% из 103 435 рабочих соответствуют требованиям, предъявляемым к работникам ночных смен. Любопытно предложение американских исследователей вести обучение студентов в разные часы суток, с учетом индивидуальных особенностей их биологических ритмов.
Ритм работоспособности у разных людей тесно связан с особенностями организма. Немецкий бальнеолог и физиотерапевт Ламперт придавал основное значение реактивности организма, то есть силе и быстроте его реакции на внешние воздействия. Не со всем в рассуждениях Ламперта можно согласиться сегодня, но его подразделение людей на две группы заслуживает внимания.
К первой группе он относит лиц с медленной и слабой реакцией на раздражители. Это спокойные, рассудительные люди, которые не спешат делать выводы и стараются достаточно их обосновать, иногда педанты, систематики, они склонны к логическим размышлениям, к математике, к абстрактным обобщениям, инертны, выжидательны, замкнуты. Их отличает хорошее самообладание. Они расчетливы, излишне строги и деспотичны. К их числу Ламперт относит Цезаря, Карла XII, Канта, Шопенгауэра. Работоспособность таких людей часто с утра невелика и достигает максимума во второй половине дня. Удалось отметить, что у этих людей при острых инфекционных заболеваниях температура резко не повышается и выздоровление идет замедленно.
Вторая группа объединяет людей, сильно и быстро реагирующих на внешние воздействия, склонных к увлечениям. Эти люди большие энтузиасты. В науке это творцы новых идей. Они указывают новые пути, предоставляя разработку деталей людям, относящимся к первой группе. На все раздражители они реагируют быстрее и острее, чем представители первой группы. Быстро восстанавливают силы и быстро устают, поэтому максимально работоспособны с утра. Они сильно и быстро реагируют на инфекции повышением температуры, у них резко меняется общее состояние. Этот тип людей особенно склонен к ревматизму, подагре и диабету, ожирению, заболеваниям органов кровообращения. Они более чувствительны к изменению погоды.
Циклические изменения, свойственные здоровому организму, часто извращаются в состоянии болезни. Кроме того, существуют заболевания, которые отличаются ярко выраженной периодичностью. Еще в 17-м веке были известны 48-часовые ритмы при психозах. Английский психиатр Ф. Дженнер на протяжении десятилетий наблюдал необычайную точность смены настроения у больных обычно между двумя и тремя часами дня в 24-часовом ритме.
Некоторым изменениям ритма врачи придают диагностическое значение. Например, у ослабленных или часто болеющих школьников педиатры наблюдают подъем температуры и снижение работоспособности в часы, когда эти показатели у здоровых детей находятся на ином уровне.
Давно отмечено, что ночью утяжеляется состояние больных, учащаются приступы бронхиальной астмы, стенокардии, чаще возникает инфаркт миокарда, инсульт. Немецкие врачи Цюльх и Хоссман даже выделяют среди инсультов так называемый «полуночный» инсульт, который обнаруживается утром у просыпающихся больных. Это связано с суточными изменениями кровяного давления, с состоянием свертывающей системы крови и многих других функций организма.
Врачи изучают биологические ритмы человека и для того, чтобы правильно вести лечение. Так, например, гормональные препараты назначаются строго по часам и в тех соотношениях, в которых подобные им вещества вырабатываются в организме человека. Врачи учитывают, что в полночь организм человека почти в два раза чувствительнее к гистамину (высокоактивному биологическому веществу, принимающему участие в развитии болезненного процесса), чем в утренние часы, и т. д.
Интересно, что лабораторные животные в темное время суток менее устойчивы к рентгеновскому облучению, и к возбудителям инфекционных заболеваний. Более того, •заживление ран у лабораторных животных идет быстрее, если эти раны они получили в утреннее и дневное время в период бодрствования и двигательной активности зарегистрирован наиболее высокий уровень защитных сил организма. Именно, в частности и поэтому почти все хирургические операции, за исключением экстренных, проводятся в утренние часы. Не случайно и лабораторные и рентгенологические исследования делают преимущественно в утреннее время. Это позволяет достигнуть лучших результатов и избежать нежелательных осложнений.
Чувствительность зубов к боли максимальная в 18 часов, минимальна - вскоре после полуночи. Поэтому было бы лучше выполнять наиболее болезненные процедуры утром.
Накопленные биоритмологией факты объясняют и аргументируют многие общие рекомендации врачей. В первую очередь это относится к режиму питания. Секреторная активность желудка и пищеварительных желез ночью равна нулю, а в вечерние часы минимальна. Вот почему на ночь не следует есть мясные и острые блюда, которые требуют значительной активности пищеварительного аппарата. Для ужина более приемлемы молочные продукты. По этой же причине было бы целесообразно отказаться от вечернего стакана чая, заменив его кефиром. С пробуждением секреция пищеварительных желез возрастает, достигая максимума к середине дня, поэтому наибольшее количество пищи (40 - 5О% суточного рациона) должно поступать в желудок именно в этот момент.
В последнее время внимание ученых привлекли изменения в организме человека, наблюдаемые при нарушении биологических ритмов, - так называемый десинхроноз, или дизритмия.
Десинхроноз - это болезненное состояние, возникающее у человека при изменении привычного режима сна и бодрствования. Оно проявляется бессонницей, усталостью, плохим самочувствием. Целый ряд новых явлений, связанных с модернизацией жизни, приводит к нарушению распорядка дня. И в первую очередь от этого страдает ритм сна и бодрствования. Так, каждый четвертый англичанин регулярно принимает снотворное, каждый десятый рецепт, выписанный английскими врачами, - это рецепт на снотворное. Быстрый перелет через несколько временных поясов, как правило, выбивает человека из ритма. Среди зарубежных врачей укоренился даже такой термин - «болезнь бизнесменов». Она характерна для деловых людей, часто меняющих часовые пояса и поэтому страдающих дизритмией.
Вот один из примеров москвич, вылетающий в 20 часов на самолете ИЛ-62, прилетает в Хабаровск в 4 часа утра по московскому времени, то есть, когда в Хабаровске И часов дня. В 3 - 4 часа ночи самый глубокий сон и поэтому функции организма находятся на наиболее низком уровне, но в Хабаровске уже день и человеку волей-неволей приходится включаться в работу.
По французским данным, у 78% летчиков, часто летающих на большие расстояния, наступают нарушения типа десинхроноза. Впервые некоторые проявления этого состояния отметил американский летчик Вилли Пост, совершивший в 1931 году облет земного шара за 8 дней. Появление реактивных самолетов придало этой проблеме еще большее значение. Исследования, проведенные в СССР, США, Франции, Швеции, Японии и других странах, показали, что наиболее легко переносят полетный стресс 20 - 30-летние люди (очень ценными оказались исследования, проведенные в СССР, - наши летчики даже внутри страны пересекают 11 часовых поясов).
На основании многочисленных исследований Международная организация гражданской авиации, объединяющая 116 стран, утвердила ряд правил, ограничивающих длительность полетов и устанавливающих для летчиков определенный период отдыха после полетов. Была предложена специальная формула, по которой определяется продолжительность послеполетного отдыха (Рис 5).
Чем больше интервал между временем отлета и временем наилучшего самочувствия человека, тем сложнее условия работы пилота, тем ощутимее полетный стресс. Смысл предложенной формулы заключается в том, чтобы вовремя компенсировать стресс. И практика показала, что эта формула себя оправдывает.
Какое направление полета переносится менее тяжело западное или восточное? Мнение ученых по этому вопросу разделилось. Однако специалисты рекомендуют в первые дни после перелета не принимать ответственных решений утром, если вы попали во временной пояс со значительным опережением времени и в вечерние часы - после перелета в часовые пояса с запаздыванием времени. Период перестройки на новый режим длится от двух дней до двух недель.
Совершенно меняется представление о земных сутках в космосе. Проблемы космической медицины тесно связаны с вопросами возможности произвольного изменения продолжительности суток (космонавты наблюдают восход солнца за земные сутки 20 раз).
Не постоянны, не ритмичны в космосе нагрузка и энергозатраты человека. Они будут меняться. В полете они минимальны и максимальны при высадке на планеты. Появится необходимость искусственно менять продолжительность суток. В связи с этим С. И. Степановой выдвинута интересная гипотеза о том, что пределы суток (имеются в виду временные пределы) могут меняться в зависимости от «информационно-энергетической стоимости» суточного цикла каждого человека. Известно, что энергозатраты человека - величина сравнительно постоянная. Она определяется его конституцией, особенностью питания и, главное, образом жизни. Чем больше энергии будет тратить человек в единицу времени, тем короче окажется период его бодрствования и наоборот. В зависимости от энергетических затрат человека искусственные сутки могут вобрать в себя от 12 до 52 часов. И это без перенапряжения организма (видимо эти рамки будут сужены, если в подсчет включить, помимо энергозатрат и количество воспринимаемой человеком информации).
Итак, социальный ритм, по-видимому, существенно изменит ход биологических часов. И это не только в далеком будущем. Примеры изменения биологических ритмов есть уже и сейчас. Человек искусственно меняет продолжительность светлой части суток. Особенно это заметно у жителей Крайнего Севера. Не случайно с развитием производства и повышением культурного уровня народов Крайнего Севера у них появился единый ритм сна и бодрствования на протяжении полярного дня и полярной ночи, тогда, как в прежние времена в период полярной ночи удельный вес сна был гораздо выше.
Значительное влияние оказало развитие квалифицированной акушерской помощи на суточную периодику рождаемости. Во всех развитых странах наблюдается перенос рождаемости на дневные часы. Вмешательство акушеров позволяет, не дожидаясь естественной активности механизмов родовой деятельности, приходящейся на темное время суток, сокращать продолжительность длительного и мучительного процесса родов.
Доступность и оперативность медицинской помощи почти сгладили ночной подъем смертности. Это особенно четко проявляется в городах с хорошо организованной службой скорой и неотложной помощи.
Биоритмология - молодая наука. К настоящему моменту известно, что биологические ритмы меняются под «нажимом» социальных. Но где те пределы, в которых могут меняться биологические ритмы? Это ведущая проблема современной биоритмологии. Есть много и других нерешенных вопросов, что представляют собой биологические часы? Каков механизм их хода?
Проведено много исследований, но еще больше предстоит сделать. Несомненно, результаты научного поиска откроют перед человеком возможности физического и психического его совершенствования. Это благоприятно скажется на здоровье, социальной адаптации человека и в конечном счете принесет ощутимый экономический эффект.
ЛИТЕРАТУРА
Агаджанян Н. А. Биологические ритмы. М., 1967.
Биологические часы (материалы симпозиума). М._ 1964.
Бюннинг Э. Ритмы физиологических процессов. М., 1961.
Вейн А. М. Сон, и бодрствование. М., 1970.
Читайте в любое время
