Циркадные ритмы

Все вы слышали о таком понятии, как биологические часы. Именно он говорит когда просыпаться и когда идти спать. Именно он отвечает за вашу активность и производительность в течение дня. Этот механизм научно называют – циркадные ритмы.

Что такое циркадные ритмы

Циркадные ритмы – это физиологические, психологические и поведенческие изменения, которые повторяются примерно каждые 24 часа и регулируются внутренними биологическими часами, такими как сон, пробуждение, температурные колебания тела, гормональные уровни и другие функции организма. Эти ритмы возникают вследствие взаимодействия внутренних биологических процессов с изменениями во внешней среде, в частности, световым циклом.

Одним из основных регуляторов циркадных ритмов является гипоталамус, взаимодействующий с желудочковой железой и различными частями мозга для координации этих физиологических процессов. В частности, циркадные ритмы сильно связаны с регулированием циркадных часов сна и пробуждения, выработкой мелатонина (гормона сна) и других гормонов, температурой тела, активностью нервной системы и другими биологическими процессами.

Самый известный циркадный ритм – это циркадный ритм сна и пробуждения, регулирующий наш естественный цикл сна и пробуждения в течение 24 часов. С нарушением этих ритмов могут связываться разные проблемы со сном, депрессия и другие нарушения физиологического баланса организма.

Британский нейробиолог Рассел Фостер говорит следующее: «Циркадные ритмы – это внутренние биологические ритмы организма с периодом около 24 часов. Они настраивают все физиологические процессы организма согласно суточному вращению Земли.»

Главный циркадный ритм – это цикл сна и бодрствования. Он существует практически у всех живых организмов на планете, включая бактерии.

Но у человека биологические часы и циркадные ритмы не совсем одно и то же. Биологические часы — главный регулятор, контролирующий циркадные ритмы. Они состоят из примерно 20 000 нервных клеток в гипоталамусной части головного мозга, называемой супрахиазматическим ядром. От клеток сетчатки глаза супрахиазматическое ядро получает информацию о свете, настраивает что в нем находятся нейроны, а они уже посылают сигналы, согласующие работу всех других процессов в организме. Биологические часы, например, могут пострадать от изменений окружающей среды, и именно это будет заставлять циркадные ритмы изменяться.

Чтобы от циркадных часов была польза, они должны быть синхронизированы с биологическими часами, а те, в свою очередь, с сигналами окружающей среды. Самый очевидный пример расхождения между биологическими часами и внешними факторами – десинхроноз (джетлаг).

Десинхроноз – расхождения ритма человека с дневным ритмом, вызванное ночной работой, переходом на зимнее время или быстрой сменой часовых поясов при перелете на самолете.

После длительных перелетов, смены часовых поясов, нам приходится адаптироваться к своим биологическим часам местного времени. Клетки сетчатки глаза улавливают изменения в цикле чередования света и тьмы и посылают сигналы подогнать биологические часы организма согласно внешним изменениям. Такая синхронизация часов и ритма обеспечивает правильную работу всех клеточных процессов.

Воздействие циркадных ритмов на организм не ограничивается только сном и пробуждением, они влияют на работу гормонов, сердца, пищеварения, иммунитет, температуру тела. В темное время суток, при отсутствии солнечного света, повышается мелатонин (известный гормон, регулирующий сон), это приводит к естественному состоянию сонливости. Когда за окном светло, организм производит серотонин, мы бодры и активны.

Как проявляются циркадные ритмы

• Биологические часы человека в течение дня управляют процессами в организме, определяют уровень работоспособности и физической активности. В течение 24 часов изменяются температура тела, обмен веществ, концентрация некоторых гормонов.
• В среднем физическая активность достигает максимума в 11 утра до 7 вечера, а умственная с 9 утра и до 9 вечера.

Совы или жаворонки

С того, как распределяется время активности и спада в течение дня, людей условно делят на три хронотипа. Это известные «жаворонки», «совы» и «голуби». «Жаворонки» легко встают рано утром и активны в первой половине дня. «Совы» самостоятельно просыпаются поздно, в 9-10 часов утра; их пики активности приходятся на вечернее и ночное время. «Голуби» – промежуточный тип между «жаворонками» и «совами».

Основные свойства циркадных ритмов

Циркадные ритмы сохраняются при условиях изоляции света или тьмы. Это было обнаружено в результате эксперимента, проведенного в 1729 году французским учёным Жаном-Жаком де Мераном. Он поместил растение в темное место и заметил, что даже в постоянной темноте листья открываются и закрываются в том же ритме. Это стало первым свидетельством того, что циркадные ритмы обладают внутренним происхождением.

Значение циркадных ритмов

• Вечером, когда мы готовимся ко сну, физиологические процессы в организме начинают замедляться. Во время сна мозг активно работает. Он фиксирует воспоминания, обрабатывает информацию, разрешает проблемы, посылает сигналы о восстановлении поврежденных тканей и регулирует запасы энергии. Некоторые части мозга во время сна более активны, чем во время бодрствования.
• Наличие биологических часов позволяет организму заранее настраивать процессы, учитывая предполагаемые изменения окружающей среды. Например, за три часа до рассвета организм начинает ускорять обмен веществ, повышать температуру, усиливать кровообращение. Все это подготавливает организм к активной деятельности в течение дня.

Понимание принципов работы циркадных ритмов позволит регулировать сон, питание, обмен веществ и улучшить качество жизни.