Циркадианные биоритмы и их механизмы. Система «третьего глаза».

Циркадианные=циркадные

Биологические ритмы или биоритмы - это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов.

Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях.

 

Существует несколько концепций эндогенного регулирования биологических ритмов:

1. генетическая регуляция

2. регуляция с участием клеточных мембран

3. большинство ученых склоняются к мнению о полигенном контроле над ритмами.

Известно, что в регуляции биологических ритмов принимают участие не только ядро, но и цитоплазма клетки.

 

Циркадные (циркадианные) ритмы — циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Несмотря на связь с внешними стимулами, циркадные ритмы имеют эндогенное происхождение, представляя, таким образом, «внутренние часы» организма. Циркадные ритмы присутствуют у таких организмов как цианобактерии, грибы, растения, животные. Период циркадных ритмов обычно близок к 24 часам.

 

Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадный ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Он является видоизменением суточного ритма с периодом 24 часа, протекает в константных условиях и принадлежит к свободно текущим ритмам. Они врожденные, эндогенные, т.е. обусловлены свойствами самого организма. Период циркадианных ритмов длится у растений 23-28 часов, у животных 23-25 часов. Поскольку организмы обычно находятся в среде с циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются этими изменениями и становятся суточными. Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации.

 

В опытах на животных установлено наличие ЦР двигательной активности, температуры тела и кожи, частоты пульса и дыхания, кровяного давления и диуреза. Суточным колебаниям оказались подвержены содержания различных веществ в тканях и органах, например, глюкозы, натрия и калия в крови, плазмы и сыворотки в крови, гормонов роста и др.

 

У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику. У каждого человека в течение суток четко прослеживаются пики и спады важнейших жизненных систем. Важнейшие биоритмы могут быть зафиксированы в хронограммах. Основными показателями в них служат температура тела, пульс, частота дыхания в покое и другие показатели, которые можно определить только при помощи специалистов. Знание нормальной индивидуальной хронограммы позволяет выявить опасности заболевания, организовать свою деятельность в соответствии с возможностями организма, избежать срывов в его работе. Самую напряженную работу надо делать в те часы, когда главнейшие системы организма функционируют с максимальной интенсивностью. ”голубь" – 3 часа дня, "жаворонок" – полдень, "совам" - в 5-6 часов вечера. Периоды сна и бодрствования у человека сменяются с циркадной периодичностью.

 

Теория "трех ритмов" о полной независимости этих многодневных ритмов как от внешних факторов, так и от возрастных изменений самого организма. Пусковым механизмом этих исключительных ритмов является только момент рождения (или зачатия) человека. Родился человек, и возникли ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его физической, эмоциональной и интеллектуальной активности. Графическим изображением этих ритмов является синусоида. Критические дни – однодневные периоды, в которые происходит переключение фаз ("нулевые" точки на графике) и которые якобы отличаются снижением соответствующего уровня активности. Если одну и ту же "нулевую" точку пересекают одновременно две или три синусоиды, то такие "двойные " или "тройные " критические дни особенно опасны. Не подтверждено исследованиями.

 

Механизмы. Большинство ритмических изменений мы не замечаем - таковы, например, гормональные приливы и отливы, циклы быстрой и медленной активности мозга, циклические колебания температуры тела.

 

Группы ритмов:

1.   циркадные ритмы (их период равен примерно суткам) Цикл сна и бодрствования у человека, суточные колебания температуры тела, концентрации гормонов, мочеотделения, спады и подъемы умственной и физической работоспособности - все это примеры циркадианных ритмов.

2.   инфрадианные (больше суток). Впадают в зимнюю спячку - этот годичный цикл относится к инфрадианным ритмам, так же как, например, менструальные циклы у женщин.

3.   ультрадианный ритм (меньше суток, пример-концентрация внимания, вечером болевая чувствительность уменьшается, процессы секреции) Цикличность фаз, чередующихся на протяжении 6-8-часового нормального сна у человека, - один из многих примеров подобных ритмов. О 2 и 3 ритмах мало известно. Внешняя среда не влияет на ритмы. Внутри каждого человека есть биологические часы, которые являются свободноживущими ритмами.

Ритмические процессы - чередование сна и бодрствования.

Биоритмология – наука, которая занимается изучением природы и закономерностей ритмических процесов.

 

Система «третьего глаза»

Секреторные клетки эпифиза выделяют в кровь гормон мелатонин, синтезируемый из серотонина, который участвует в синхронизации циркадных ритмов (биоритмы «сон — бодрствование») и, возможно, влияет на все гипоталамо-гипофизарные гормоны, а также иммунную систему. Эпифиз — главный источник мелатонина в организме. У человека до 80 % общесистемного мелатонина вырабатывается именно в эпифизе. Яркий свет блокирует синтез мелатонина, в то время как в темноте циркадный ритм выбросов мелатонина сохраняется благодаря ритмам супрахиазмального ядра.

Свет не проникает напрямую к эпифизу у млекопитающих, в отличие, например, от земноводных, у которых свет действует непосредственно на теменной глаз. Воздействие света на эпифиз осуществляется посредством нервных путей, входящих в так называемую фотонейроэндокринную систему. Основной световой сигнал идёт через ретиногипоталамический путь, который начинается от особых светочувствительных ганглиозных клеток сетчатки и доходит до супрахиазмального ядра (СХЯ)гипоталамуса. Возбуждение СХЯ, вызванное светом, вызывает не возбуждение, а торможение нейронов верхнего шейного узла, соответственно, они снижают выброс норадреналина, а эпифиз в ответ на это снижает секрецию мелатонина. Таким образом, в темноте секреция мелатонина усиливается, а днём — уменьшается.

 

17. Сон: виды, фазы, функции, физиологические механизмы. Нарушения сна.

Сон – особое функц-е сост-е орг-ма, сост-е активности мозга, хар-ся:

1) снижением уровня сознания;

2) зеванием;

3) понижением чувствительности сенсорных систем;

4) урежением ЧСС, снижением секреторной деятельности желез (слюнных – сухость слизистой рта; слезных – жжение глаз, слипание век). Сон не перерыв в деятельности мозга, это просто иное состояние. Продолжительность сна: 7-8 ч в сутки.

Структура сна. Сон – особое сост-е сознания чела, вкл в себя стадии, фазы активности повторяющиеся ~ с 1,5 часовой цикличностью (4-6 ц-в за ночь). Эти стадии обусл-ны актю разл структур мозга. Весь сон на две фазы: медленный и быстрый сон. (они отлич-ся по ЭЭГ,  по двиг акт-ти глаз (ЭОГ), тонусу мышц и др вегет. показателям (ЧСС, ЧД, ЭАК и т.д.)

 

МС (син.: медленноволновой сон, ортодоксальный). Стадии на основе изменений ЭЭГ и отличаются по глубине:

1. Первая стадия.

· доминирование альфа волн, затем доминирование бета над альфа волнами. не воспринимается как сон.

· Альфа-ритм уменьшается и появляются низко-амплитудные медленные тета- и дельта-волны. Поведение: дремота с полусонными мечтаниями и сноподобными галлюцинациями. В эту стадию могут интуитивно появляться идеи, способствующие успешному решению проблем.

2. Вторая стадия (поверхностный сон). Появляются т.н. «сонные веретена» – сигма-ритм, кот. представляет собой учащенный альфа-ритм (12-14-20 Гц). С появление «сонных веретен» происходит отключение сознания; в паузы между веретенами (2-5 раз в минуту) человека легко разбудить. Повыш-ся пороги восприятия. Самый чувствительный анализатор – слуховой (мать просыпается на крик ребенка, к. человек просыпается на называние своего имени, будильники именно звенят, а не вспыхивают, например).

3. Третья стадия. Характеризуются всеми чертами второй стадии, в том числе наличием «сонных веретен», к кот. добавляются медл-е высоко-амплитудные дельта-колебания (2 Гц).

4. Четвертая стадия. Самый глубокий сон. Преобладают дельта-колебания (2 Гц). Третью и четвертую стадии часто объединяют под названием дельта-сна. Чела разбудить оч сложно; возникают 80% сновидений, тут приступы лунатизма и ночные кошмары,но мы их не помним (почти всегда). При пробужд человек с трудом ориентируется, в наибольшей степени компрессует время. Дельта-сон преобладает в первую пол. Ночи.: снижается мышечный тонус, стан. рег-ми и урежаются дыхание и пульс, пониж. темп-ра тела на 0,5 градусов, отсутствует движ. глаз, может регистрироваться спонтанная КГР. Первые четыре медленно-волновые стадии сна в норме занимают 75-80% всего периода сна.

характерно:

1. действие гормона роста

2. усиливается выработка антител

3. глубокое сонное дыхание

 

БС (син.: быстроволновой сон, парадоксальный, ст-я быстрых движ глаз, или сокращенно БДГ-сон, REM-сон). Это пятая стадия сна. Была откр в 1953 г. Клейменом и его аспирантом Азеринским.

ЭЭГ: быстрые колебания электр акт-ти, близкие по знач. к бета-волнам. Напоминает сост. бодрствования. Вместе с тем (и это парадоксально!) в эту стадию человек находится в полной неподвижности, вследствие резкого падения мышечного тонуса. Однако глазные яблоки очень часто и периодически совершали быстрые движения под сомкнутыми веками. Существует отчетливая связь между БДГ и сновидениями. Если в это время разбудить спящего, то в 90% случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении. Слепым от рождения снятся звуки и ощущения, БДГ у них нет.

Вегетатика: «вегетативная буря». 1)Усиление секреции гормонов надпочечников, 2)усиление мозгового кровотока, 3)изменение ЧСС, различные формы аритмий, 4)подъемы и падения АД, 5)изменения паттернов дыхания (гипотеза: остановка дыхания во время кошмара при слабой соматической системе – смерть).6) эрекция полового члена и клитора (нет эрекции – или органическое поражение мозга у взрослых, или первый признак нарушения сексуального поведения во взрослом состоянии у детей).

 

Весь ночной сон состоит из 4-6 циклов, каждый их кот. начинается с первых стадий медленного сна и заканчивается быстрым сном. К. цикл ~ 90-100 минут. В 2х первых циклах преобладает дельта-сон, эпизоды быстрого сна относительно коротки. В посл циклах преобладает быстрый сон, а дельта сон резко сокращен и может отсутствовать. В отл от многих животных человек не просыпается после каждого цикла сна.

Структура сна:

1. первая стадия – 5-10 % сна

2. вторая: 40-50 %

3. дельта-сон: 20-25%

4. быстрый сон: 17-25 %.

К. ночь 4-5 раз мы видим сны, и разглядывание сновидений занимает примерно 1-2 часа.

Люди, утверждающие, что они видят сны очень редко, просто не просыпаются в фазе сновидений.

 

Функции сна:

1)  Сон обеспечивает отдых организма. Человека лишали сна в течение 116 ч.: раздражительность → нарушения в поведении → психические расстройства → N.

2)  Сон играет важную роль в процессах метаболизма. Во время медленного сна высвобождается гормон роста. Быстрый сон: восстановление пластичности нейронов, и обогащение их кислородом; биосинтез белков и РНК нейронов. Хартман: мало спящие люди – хорошо адаптированы, игнорируют психологические проблемы; много спящие – конфликтны, но разносторонни в интересах.

3)  Сон способствует переработке и хранению информации. Сон (особенно медленный) облегчает закрепление изученного материала.

4)  Сон – это приспособление организма к изменению освещенности (день-ночь).

+лекции: