Анализ суточной организации психофизиологических функций организма человека и животных Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

"Educational bulletin "Consciousness" /"Образовательный вестник "Сознание"

УДК 591.18:569.323.4

http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6846-2019-21-7-3-7

АНАЛИЗ СУТОЧНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

Срослова Г. А., Постнова М.В., Болкунов А.И.

ФГАОУ ВО «Волгоградский государственный университет», г. Волгоград, Российская Федерация

ANALYSIS OF THE DAILY ORGANIZATION OF PSYCHOPHYSIOLOGICAL FUNCTIONS OF THE HUMAN BODY AND ANIMALS

Sroslova G. A., Postnova M. V., Bolkunov A. I.

Volgograd State University, Volgograd, Russian Federation

Аннотация. В данной статье рассматриваются теоретические вопросы о суточной организации функций организма человека и животных. Хронобиологический подход к анализу физиологических явлений подразумевает признание того, что в организации живых систем существенное значение имеют не только пространственные, но и временные отношения, причем временной фактор является определяющим в реакциях организма на внешнее воздействие. В литературе имеется значительное количество работ, посвященных изучению ритмической организации процессов в организме. Ритмичность является одним из важнейших свойств живых систем и находится под влиянием регулирующих механизмов целостного организма. Основное свойство циркадианных ритмов - исключительная стабильность периода, постоянства фазы.

Ключевые слова: биоритмы, гены, функциональное состояние, осциллятор, десинхроз, ритмичность, психофизиологические особенности

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

[1] Губин Г.Д. Герловин Е.Ш. Суточные ритмы биологических процессов и их адаптивное значение в онто- и филогенезе позвоночных // Новосибирск: Наука, 1980, 278 с.

[2] Губин Д.Г. Роль микрорнк в регуляции циркадианных ритмов у млекопитающих // «Advances in current natural sciences». 2012, №1, с.32-37.

[3] Агаджанян Н.А., Нотова С.В. Стресс, физиологические и экологические аспекты адаптации, пути коррекции // Оренбург: ИПК

Annotation. This article deals with theoretical questions about the daily organization of the functions of the human body and animals. The chronobiological approach to the analysis of physiological phenomena implies the recognition that not only spatial, but also temporal relations are essential in the organization of living systems, and the time factor is decisive in the body's responses to external influences. In the literature there is a significant amount of work devoted to the study of the rhythmic organization of processes in the body. Rhythm is one of the most important properties of living systems and is influenced by the regulatory mechanisms of the whole organism. The main property of circadian rhythms is the exceptional stability of the period, the constancy of the phase.

Keywords: biorhythms, genes, functional state, oscillator, desynchrosis, rhythm, physiological characteristics

REFERENCES

[1] Gubin GD Gerlovin E.Sh. Diurnal rhythms of biological processes and their adaptive value in the vertebrate ontogeny and phylogenesis // Novosibirsk: Nauka, 1980, 278 p.

[2] Gubin D.G. The role of mirnas in the regulation of circadian rhythms in mammals // Advances in current natural sciences. 2012, №1, pp.32-37.

[3] Agadzhanyan N.A., Notova S.V. Stress, physiological and environmental aspects of adaptation, ways of correction // Orenburg: IPK GOU OGU, 2009, 274 p._

"Educational bulletin "Consciousness" /"Образовательный вестник "Сознание"

ГОУ ОГУ, 2009, 274 с.

[4] Комаров Ф. И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.И. Суточные ритмы в клинике внутренних болезней // Клин. Медицина. 2005, №8, С. 812.

[5] Халберг Ф., Сотерн Р. Б., Катинас Д. и др. Почему данные многолетнего хронобиологического мониторинга ритмов сердечно-сосудистой системы являются частью хроносферы? // Вестник РУДН. Серия: Медицина. 2012, №1, С. 27-36.

[6] Czesnikiewicz-Guzik M. Circadian rhythms in human salivary melatonin and its role in oxidative stress related diseases of oral cavity // J. Physiol. Pharmacol. 2007, Vol. 58, Suppl, 3, pp. 5-19.

[7] Арушанян Э.Б. Значение супрахиазматических ядер гипоталамуса и часовых генов для хронотропной активности психотропных средств // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2011, N3, С. 37-44.

[8] Еськов В.М., Живогляд Р.Н., Мишина Е.А. Состояние функциональных систем организма человека в условиях нарушения суточной ритмики // Вестник новых медицинских технологий. 2007, T.XIV, №1, С. 27-29.

[9] Радыш, И.В. Особенности местного иммунитета у студентов из различных климатических регионов/ И.В. Радыш, Ф.Ю. Даурова Г.В. Никулина, // Технол. живых систем. - 2008. - Т.5, №4. - С. 45-49

[10] Ноздрачев А.Д., Чернышева М.П. Гормональный фактор пространства и времени внутренней среды организма. // СПб.: Наука, 2006, 248 с.

[11] Dallmann, R. The human circadian metabolome // PNAS. 2012, N7, pp. 221-229.

[12] Lack L., Bailey M., Lovato N., Wright H. Chronotype differences in circadian rhythms of temperature, melatonin, and sleepiness as measured in a modified constant routine protocol // Nat. Sci. Sleep. 2009, N1, pp. 1-8.

[13] Борисенков, М.Ф. Хронотип человека на Севере // Физиология человека. 2010, N3, С. 117-122.

[14] Masri S, Sassone-Corsi P. Plasticity and specificity of the circadian epigenome. Nat Neurosci 13, pp. 1324-1329, 2011.

[15] Gibson E.M., William W.P., Kriegsfeld L.J. Aging in the circadian system: considerations for health, disease prevention and longevity // Exp Gerontol. 2009, № 44, pp. 51-56.

[16] Froy O., Miskin R. Effect of feeding regimens on circadian rhythms: implications for aging and longevity// Aging (Milano). 2010, no. 2,pp. 7-27.

[17] Мулик А.Б., Постнова М.В., Мулик Ю.А. Уровень_общей_неспецифической

[4] Komarov F. I., Rapoport S.I., Malinovskaya N.I. Daily rhythms in the clinic of internal diseases // Clining. medicine. 2005, No. 8, p. 8-12.

[5] Halberg F., Sautern R. B., Katinas D. and others. Why are the data of the multi-year chronobiological monitoring of the rhythms of the cardiovascular system being part of the chronosphere? // Bulletin of RUDN. Series: Medicine. 2012, №1, p. 27-36.

[6] Czesnikiewicz-Guzik, M. Circulating rhythms of the oral cavity, J. J. Physiol. Pharmacol. 2007 Vol. 58, Suppl, 3pp. 5-19.

[7] Arushanyan E. B. The value of suprachiasmatic nuclei of the hypothalamus and hour genes for chronotropic activity of psychotropic drugs // Experimental and Clinical Pharmacology. 2011, N3, pp. 37-44.

[8] Yeskov V.M., Zhivoglyad R.N., Mishina E.A. The state of the functional systems of the human body in conditions of violation of the daily rhythmics // Bulletin of new medical technologies. 2007, T.XIV, No. 1, P. 27-29.

[9] Radysh, I.V. Features of local immunity of students from different climatic regions / I.V. Radysh, F.Yu. Daurova G.V. Nikulin, // Technol. living systems. - 2008. - Vol.5, №4. - p. 45-49.

[10] Nozdrachev A.D. Chernysheva MP The hormonal factor of space and time of the internal environment of the body. // SPb .: Science, 2006, 248 p.

[11] Dallmann, R. The human circadian metabolome // PNAS. 2012, N7, pp. 221-229.

[12] Lack L., Bailey M., Lovato N., Wright H. Chronotype differences in circadian rhythms of temperature, melatonin, and Natur. Sci. Sleep. 2009, N1, pp. 1-8.

[13] Borisenkov, M.F. Chronotype of a person in the North // Human physiology. 2010, N3, pp. 117122.

[14] Masri S, Sassone-Corsi P. Plasticity. Nat Neurosci 13, pp. 1324-1329, 2011.

[15] Gibson E.M., William W.P., Kriegsfeld L.J. Aging in the circadian system: considerations for health, Exp Gerontol. 2009, No. 44, pp. 5156.

[16] Froy O., Miskin R. Effect of feeding regimens on circadian rhythms: implications for aging and longevity // Aging (Milano). 2010, no. 2, pp. 727.

[17] Mulik AB, Postnova MV, Mulik Yu.A. The level of general non-specific reactivity of the human body: monograph // Volgograd: Volgograd scientific. Publishing house, 2009, 224 p.

[18] Slesareva EV, Slesarev S.M., Arav V.I., Denisova OF.F. The nervous system in the regulation of daily activity of male gonads of white rats // Ulyanovsk medical-biol. Magazine. 2011, No. 2, pp. 144-147.

[19] Abrahamson, E.E., Moore R.Y. Lesions of

"Educational bulletin "Consciousness" / "Образовательный вестник "Сознание"

реактивности организма человека : монография // Волгоград: Волгоградское науч. Изд-во, 2009, 224 с.

[18] Слесарева Е.В., Слесарев С.М., Арав В.И., Денисова О.Ф. Нервная система в регуляции суточной активности мужских гонад белых крыс // Ульяновский мед.-биол. Журнал. 2011, №2, С. 144-147.

[19] Abrahamson, E.E., Moore R.Y. Lesions of suprachiasmatic nucleus efferents selectively affect rest-activity rhythm // Mol. Cell Endocrinol. 2006, Vol. 252, № 1-2, pp. 46-6.

[20] Honma K. Biological clock and sleep //Brain Nerve. 2012,Vol 64(6), pp. 639-46.

[21] Бродский В.Я., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. Околочасовые биоритмы: теоретические аспекты и перспективы клинического применения // Клин. Медицина. 2007, №5, С. 4-10.

[22] Гаркави Л.Х. О частотных характеристиках воздействия с развитием в организме антистрессорной реакции активации // Изв. Таганрогского радиотехнического ун-та. 2006, Сп. Вып., С. 62-65.

[23] Barclay J.L. Interaction of central and peripheral clocks in physiological regulation // Prog Brain Res. 2012, pp. 163-81.

[24] Bray M.S., Young M.E. Regulation of fatty acid metabolism by cell-autonomous circadian clocks: Time to fatten up on information? // J Biol Chem. 2011, vol.1 pp. 286-291.

[25] Радыш И.В. Брюнин В.Д, Семятов С.М. Суточные изменения иммунологического статуса слюны здоровых женщин // Технол. живых систем. 2012, т. 9, №7, С. 18-22.

[26] Водолажская М.Г. Взаимосвязь физиологических и биохимических закономерностей на модели иерархической организации биоритмов. Ч. 2 // Вестник восстановительной медицины. 2006, №4, С. 46-50.

[27] Говорухина А.А., Москалюк Н.С. Хронобиологические аспекты работоспособности спортсменов в условиях Среднего Приобья // Вестник СурГПУ. 2009, №1(4), 12-14.

[28] Еськов В.М., Живогляд Р.Н., Мишина Е.А. Состояние функциональных систем организма человека в условиях нарушения суточной ритмики // Вестник новых медицинских технологий. 2007, T.XIV, №1, С. 27-29.

[29] Сабанцева Е.Г., Козлов В.И., АзизовГ .А., Морозов М.В. Индивидуально-типологические особенности микроциркуляции человека // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2005, №1, С. 77-78.

[30] Erren T. CLight, timing of biological rhythms,

suprachiasmatic nucleus efferents selectively affect rest-activity rhythm // Mol. Cell Endocrinol. 2006 Vol. 252, No. 1-2, pp. 46-6.

[20] Honma K. Biological clock and sleep // Brain Nerve. 2012, Vol 64 (6), pp. 639-46.

[21] Brodsky V.Ya., Komarov F.I., Rapoport S.I. Hour biorhythms: theoretical aspects and prospects for clinical use // Klin. The medicine. 2007, No. 5, p. 4-10.

[22] Garkavi L.Kh. On frequency response characteristics with the development of an antistress activation reaction in the body, Izv. Taganrog Radio Un-ta. 2006, Cn. Issue, pp. 6265.

[23] Barclay J.L. Interaction of central and peripheral clocks in physiological regulation // Prog Brain Res. 2012, pp. 163-81.

[24] Bray M.S., Young M.E. Regulation of fatty acid metabolism by cell-autonomous circadian clocks: Time to fatten up on information? // J Biol Chem. 2011, vol.1 pp. 286-291.

[25] Radysh I.V. Brynin V.D., Semyatov S.M. Daily changes in the immunological status of saliva of healthy women // Technol. living systems. 2012, t. 9, No. 7, p. 18-22.

[26] Vodolazhskaya M.G. The relationship of physiological and biochemical patterns in the model of the hierarchical organization of biorhythms. Part 2 // Bulletin of restorative medicine. 2006, № 4, p. 46-50.

[27] Govorukhin A.A., Moskalyuk N.S. Chronobiological aspects of the performance of athletes in the conditions of the Middle Ob / / Bulletin of SurGPU. 2009, No. 1 (4), 12-14.

[28] Yeskov V.M., Zhivoglyad R.N., Mishina E.A. The state of the functional systems of the human body in conditions of violation of the daily rhythmics // Bulletin of new medical technologies. 2007, T.XIV, No. 1, P. 27-29.

[29] Sabantseva EG, Kozlov V.I., AzizovG. A., Morozov M.V. Individually-typological features of human microcirculation // Regional blood circulation and microcirculation. 2005, No. 1, pp. 77-78.

[30] Erren T. CLight, timing rhythms, and chronodisruption in man review // Naturwissenschaften.2003, Vol. 90, N11, pp. 485-494.

[31] Tarokh L., Carskadon M.A. Developed changes in the human sleep EEG during early adolescence // Sleep. 2010 Vol. 33, N6, pp. 801 -809.

[32] Cherkasov D.V., Malysheva E.V., Gulin A.V. Features of the circadian organization of indicators of variability of a subpopulation of lymphocytes in students - athletes in the process of learning in the university // Bulletin of Tambov University. 2010, T. 15, no. 1, p. 91-93.

[33] Bass J. Circadian integration of metabolism and

"Educationalbulletin "Consciousness"/"Образовательный вестник "Сознание"

and chronodisruption in man Review // Naturwissenschaften.2003, Vol. 90, N11, pp. 485-494.

[31] Tarokh L., Carskadon M.A. Developmental changes in the human sleep EEG during early adolescence // Sleep. 2010, Vol. 33, N6, pp. 801 -809.

[32] Черкасов Д.В., Малышева Е.В., Гулин А.В. Особенности циркадианной организации показателей вариабельности субпопуляции лимфоцитов у студентов - спортсменов в процессе обучения в ВУЗе // Вестник Тамбовского университета. 2010, Т. 15, вып. 1, С. 91 -93.

[33] Bass J. Circadian integration of metabolism and energetics // Science. 2010, N330 (6009), pp. 1349-1354.

[34] Кириллова И.А. Изменение циркадной организации регуляции сердечного ритма в условиях хронического недостатка сна // Вестник ТГУ. 2011, т.16-№1, с.295-299

[35] Комаров Ф. И., Рапопорт С.И., Малиновская Н.И. Суточные ритмы в клинике внутренних болезней // Клин. Медицина. 2005, №8, С. 812.

[36] Huang W. Circadian rhythms, sleep, and metabolism // J. Clin. Invest. 2011, Vol. 121, N6, pp. 2133-2214._

energetics // Science. 2010, N330 (6009), pp. 1349-1354.

[34] Kirillova I.A. Changes in the circadian organization of the regulation of heart rate in conditions of chronic lack of sleep // TSU Bulletin. 2011, t.16-№1, p. 295-299

[35] Komarov F. I., Rapoport S.I., Malinovskaya N.I. Daily rhythms in the clinic of internal diseases // Clinical. medicine. 2005, No. 8, p. 8-12.

[36] Huang W. Circadian rhythms, sleep, and metabolism // J. Clin. Invest. 2011 Vol. 121, N6, pp. 2133-2214.

Одним из основных направлений, разрабатываемых современной хронобиологией, является изучение закономерностей биоритмов в формирования функционального и психофизиологического состояния организма [1;2;3;4]. В настоящее время в хронобиологии сформировалось достаточное количество отдельных направлений исследований: молекулярная хронобиология, хроногеномика, хронопатология, хронопрофилактика, хронофармакология, хронотерапия и т.д. [5;6;7;8].

Живые организмы существуют в среде с условиями, которые имеют циклические изменения (например, продолжительность светового дня, температуры, напряженность магнитного поля), которые могут приводить к психофизиологическим отклонениям. Последние, в свою очередь, вызывают значительные перестройки в жизнедеятельности организма. Это сказывается, в том числе и на психическом состоянии и работоспособности человека. При этом, внутренние ритмы организмов затягиваются внешними изменениями и становятся, в том числе, суточными [9].

Циркадианные биоритмы могут служить как механизмы приспособления к внешней среде, а также могут использоваться в качестве универсального критерия функционального состояния организма, его благополучия [10;11 ;12].

Существует три модели функционирования циркадианной временной организации. Важнейшие свойства циркадианного осциллятора - его собственный, эндогенный период и способность обеспечивать подобный ритм управляемых процессам. Согласно моноосциллятор-ной иерархической модели в организме присутствует один центральный циркадианный осциллятор (пейсмекер), который и задает ритм всем органам и системам органов. На роль центрального осциллятора у млекопитающих предлагаются супрахиазматические ядра ^С^ гипоталамуса. Мультиосцилляторная иерархическая модель допускает, помимо ведущей роли SCN, существование периферических автономных осцилляторов, но в соподчиненности с

I

"Educational bulletin "Consciousness" / "Образовательный вестник "Сознание

центральным. Распределенная модель предполагает скорее ситуативное, адаптивное согласование множества независимых осцилляторов в организме, нежели стройную иерархию цир-кадианной организации [13;14;15]. Несмотря на открытие все большего числа молекулярных периферических осцилляторов [16], большинство ученых считает, что в организме млекопитающих и человека имеется управление суточными ритмами из SCN, то есть придерживаются второй модели [17;18;19;20].

Выделяют шесть основных эфферентных направлений от SCN (каудальное, ростральное, ростро-дорсальное, ростро-каудальное, латеральное и вентральное). Есть сведения, что аф-ферентация от структур ствола головного мозга к SCN поступает от дорсального и срединного ядер шва, области п. coeruleus [21;22;23]. За счет этих связей, SCN синхронизирует внутренние часы клеток в периферических тканях, расположенных в глазу, головном мозге, сердце, легких, желудочно-кишечном тракте, печени, почках и фибробластах опорных тканей [24;25;26;27;28].

Рассогласование фазовых колебаний отдельных биологических процессов с их синхронизаторами называют десинхронозами. Внутренний десинхроноз характеризуется рассогласованием биоритмов внутри организма, при внешнем десинхронозе возникает рассогласование внутренних биоритмов и меняющихся условий среды. Обычно о рассогласовании и перестройке биоритмов судят по объективным показателям (изменению АД, нарушению сна, плохому аппетиту) и субъективным ощущениям раздражительности и повышенной утомляемости [29;30;32].

Суточная десинхронизации, происходящая при особенностях трудовой деятельности и нарушениях сна у людей приводит к метаболической патологии и психофизиологическим расстройствам [33;34;35]. На эпидемиологическом уровне было высказано предположение, что распространение ожирения, сахарного диабета, сердечно-сосудистой патологии и некоторых видов рака в современном мире связано с неэффективной перестройкой жизнедеятельности, вызывающей массовый десинхроноз [35].

Таким образом, общие представления о наличии циркадианной организации жизнедеятельности можно суммировать в трех ключевых положениях.

1. Циркадианные ритмы выявлены на всех уровнях организации живой природы - от одноклеточных до высших растений, животных и человека; от молекулярных и субклеточных структур до биосферы.

2. Циркадианные ритмы в составе биоритмов являются важнейшим механизмом регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, процессы адаптации, и надежность биологических систем.

3. Эндогенные циркадианные осцилляторы закреплены генетически, но, в то же время, пластично взаимосвязаны с изменениями внешней и внутренней среды на основе многочисленных обратных связей. Они в итоге и определяют единство реакций организма на изменения внешней среды.