CC BY
88
© Ю.А. Мулик, Н.А. Белова, 2007
ОСОБЕННОСТИ СТАНОВЛЕНИЯ ЦИРКАДИАННЫХ РИТМОВ ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Ю.А. Мулик, Н.А. Белова
Биологические ритмы - самоподдержи-вающиеся ритмические колебания функциональной активности систем организма, которые сохраняются на протяжении многих лет жизни человека даже в искусственно создаваемых постоянных условиях 1.
Сложные биохимические процессы, лежащие в основе структуры и функции клетки и организма, подвержены одновременно влиянию нескольких ритмов, которые взаимодействуют между собой, формируя текущее состояние функциональных систем. Все эти процессы согласованы между собой во времени таким образом, что возникает некий ритм их чередования повышения и понижения интенсивности каждого из них 2.
Одними из наиболее распространенных биологических ритмов являются циркадианные ритмы. Циркадианные ритмы синхронизованы с вращением Земли вокруг своей оси, со сменой времени суток. Это, в первую очередь, циклы: сон - бодрствование, изменение температуры тела, артериального давления 3.
Поиск путей, участвующих в регуляции циркадианной периодичности, привел к парному ядру, расположенному над перекрестом зрительных нервов и называемому nucleus suprachiasmaticus [супрахиазматическое ядро (СХЯ) гипоталамуса]. Через это ядро проходит путь, ведущий от сетчатки глаза к эпифизу. К числу остальных частей этого пути, по-видимому, принадлежит и шейный узел симпатической нервной системы. Интересно, что с удалением ядра прекращается не только ритм активности эпифиза, но и (по крайней мере, у крыс) ряд других функций в организме, в том числе цикл сон - бодрствование, суточные колебания температуры головного мозга и др. Создается впечатление, что именно в ядре находятся центральные часы, которые, воздействуя на гипоталамус и (или) эпи-
физ, регулируют 24-часовые циклы нервной и гормональной систем 4.
Современное состояние научного знания вопроса формирования циркадианных биоритмов позволяет с уверенностью говорить
о наличии единых механизмов пространственно-временной организации организма человека. Центральная роль интегрирующего начала циркадианного периодизма отводится, как говорилось выше, СХЯ гипоталамуса 5.
К афферентным проекциям СХЯ, прежде всего, относится ретиногипоталамический тракт, передающий к ядрам основной поток зрительной информации. Проведенные эксперименты доказали, что информация из сетчатки поступает в шишковидную желез именно через зрительный путь, по которому сигналы симпатической нервной системы через шейные узлы доходят до органа. Этот путь с помощью одного фермента регулирует производство эпифизом гормона мелатонина. На свету синтез и выделение мелатонина подавляется, а в темноте усиливается. Мелатонин, действующий у низших позвоночных на пигментные клетки, у птиц и млекопитающих тормозит развитие половых желез и секрецию ими гормонов. Ритм выработки мелатонина во многом близок к внешним ритмам. Действие гормона проявляется в торможении деятельности гипофиза.
Наряду с этим СХЯ служат источником целого ряда афферентных проекций, большинство из которых образовано пептидерги-ческими нейронами. Эфференты СХЯ прежде всего направлены к соседним образованиям гипоталамуса, в том числе медиобазально-му ядру, которое играет ключевую роль в эндокринной регуляции и, в частности, служит начальным звеном гипофизарно-адреналовой системы. Посредством коротких путей СХЯ дают также проекции в передний гипоталамус и ретрохиазматическую зону, некоторые тубе-
ральные ядра, в частности, вентральное гипо-таламическое ядро.
Важным моментом является наличие двустороннего характера связей СХЯ с подкорковыми центрами, ответственными за регуляцию эмоционально-мотивационного поведения и моторики. Ядра не только получают от них афферентацию, но, в свою очередь, обеспечивают непосредственный контроль над их деятельностью. В функциональном отношении существенно наличие прямых эфферентных проекций СХЯ в подкорковые экстрапирамид-ные образования, прежде всего, хвостатое ядро и скорлупу, а также прилежащее ядро перегородки, обеспечивающее сопряжение эмоционального поведения и моторики.
Состояние СХЯ гипоталамуса зависит не только от деятельности зрительного аппарата, но и предполагает широкий набор двусторонних связей с мозговыми структурами, участвующими в формировании адекватного поведения. Кроме того, клетки СХЯ располагают рецепторами практически ко всем описанным в мозге биологически активным веществам и гормонам.
Указанные особенности служат ключом к пониманию функциональной значимости СХЯ и предполагают наличие интегративных механизмов организации центральной, периферической и циркадианной компонент гомеостаза организма.
Вопросам методологии изучения циркадианных биоритмов человека в онтогенезе посвящено множество работ отечественных и зарубежных ученых. Наиболее популярна концепция Г.Д. Губина (1980), представляющая весь онтогенез в форме спирали с постепенно возрастающими оборотами (наращивание амплитуд циркадианных биоритмов) и последующим, на поздних этапах онтогенеза, сокращением оборотов (угасание амплитуд биоритмов). Развитие концепции сопровождается поиском нормативных величин биоритмов, отражающих уровень здоровья человека. При этом основными характеристиками, определяющими индивидуальную норму физиологических, морфологических и биохимических параметров организма, является возраст, пол и хронобио-логический тип человека 6.
В отдельных наблюдениях установлено, что индивидуальный размах суточных ко-
лебаний клинических показателей крови среди здоровых людей имеет значительные отличия. Выявленный феномен предлагается учитывать при анализе результатов клинических исследований, что позволит избежать необоснованных заключений о наличии в организме патологий 7.
Таким образом, необходимо констатировать, во-первых, наличие индивидуальной нормы амплитуд циркадианных ритмов; во-вторых, отсутствие научных теорий, объясняющих механизм формирования индивидуальной нормы амплитуд биоритмов.
Гипотезой нашего исследования являлась обусловленность нормы реакции, задающей границы амплитуд биоритмов, индивидуальным УОНРО.
С целью выявления факторов, определяющих индивидуальную норму размаха биоритмологических показателей адаптационного процесса у человека, были выполнены соответствующие эксперименты.
Исследование проводилось на 32 клинически здоровых добровольцах обоего пола (1:1) 18-25-летнего возраста (студенты и аспиранты ВолГУ), предварительно дифференцированных на три группы с учетом УОНРО. Первая группа состояла из индивидов с высоким, вторая - со средним, а третья - с низким УОНРО. В фоновом режиме количественно определили выраженность поведенческой циркадианной активности по тесту Остберга8.
В процессе наблюдения, на протяжении недели, в реальных условиях жизнедеятельности контролировали распорядок дня, уровень экзогенных воздействий, психоэмоциональную реактивность, умственную и физическую работоспособность, общее самочувствие добровольцев. Кроме этого, ретроспективно оценивали стабильность циркадианных поведенческих и психоэмоциональных проявлений за истекший год. В течение трех дней, исключив чрезвычайные воздействия экзогенной природы, в условиях свободного планирования и реализации рабочего распорядка дня, произвели мониторинг клинических показателей крови (с 7 до 19 часов, с интервалом в 3 часа), организовав поперечное исследование.
Приступая к анализу результатов наблюдения, целесообразно выделить два уровня получения информации. Первый уровень -
субъективная оценка человеком своего самочувствия; второй - результаты лабораторного и стандартизированного функционального тестирования добровольцев.
Результаты самооценки позволили выявить несколько принципиальных моментов.
Во-первых, количественная оценка фонового проявления циркадианной активности (тест Остберга) установила четкую дифференциацию анализируемого показателя по группам УОН-РО. У индивидов I группы средняя величина показателя составила 52,3 ± 3,82 балла, у индивидов II группы - 61,2 ± 3,84 балла и у наблюдаемых III группы - 69,1 ± 4,49 балла (рис. 1).
Баллы
Высокий Средний Низкий УОНРО
УОНРО УОНРО
Рис. 1. Выраженность показателя циркадианной активности человека в зависимости от УОНРО
Статистический анализ данных установил достоверность различий выраженности полученных результатов между I и III группами наблюдения (р < 0,05).
Во-вторых, анализ динамических составляющих циркадианного статуса определил зависимость стабильности циркадианных поведенческих проявлений от УОНРО. При этом индивиды с низким УОНРО достоверно чаще (р < 0,05) сохраняют эндогенно закрепленный ритм суточной поведенческой активности, оцененный по тесту Остберга, вне зависимости от случайных чрезвычайных десинхронизирующих воздействий экзогенной природы (смещение времени пробуждения - засыпания, приема пищи, предъявления физической, умственной, эмоциональной нагрузки). Данная закономерность сохраняется и в отношении сезонной устойчивости циркадианных биоритмов у индивидов с низким УОНРО, в отличие от лиц с высоким УОНРО, у которых наблюдается оперативное формирование экзогенно обусловленных биоритмов при изменении продолжительности дня, температуры воздуха, режима труда -
отдыха (достоверность различий выраженности анализируемого показателя межу первой и третьей группами - р < 0,05).
Клинический анализ крови у лиц, дополнительно отобранных среди наблюдаемых в первой и третьей группах по принципу параналогов (пол + соответствие баллов по тесту Остберга), подтвердил правомерность ранее выдвинутой научной гипотезы и, в определенной степени, объяснил результаты самооценки испытуемых. Необходимо обратить внимание на то, что среди показателей общего анализа крови только абсолютное количество лейкоцитов, относительное содержание лимфоцитов и сегментоядерных нейтрофилов имели выраженную циркадианную динамику. Наличие данных составляющих позволило оценить адаптационное состояние испытуемых, используя метод, предложенный Л.Х. Гаркави, Е.Б. Ква-киной, М.А. Уколовой (1990), где отношение % лимфоцитов к % сегментоядерных нейтрофи-лов отражает степень адаптационного напряжения организма9. Динамика искомого коэффициента имела монофазную суточную периодичность, с максимальной выраженностью с 11 до 12 часов (0,63 ед.), а минимальной - с 6 до
7 часов (0,34 ед.). Индивидуальная динамика коэффициента адаптационного напряжения в подавляющем большинстве случаев была сходна с общегрупповой динамикой, однако величины абсолютной амплитуды и мезора показателя имели четкое распределение в зависимости от УОНРО наблюдаемого (рис. 2). При этом половых особенностей распределения изучаемых признаков выявлено не было.
АП
□ Высокий УОНРО
□ Низкий УОНРО
Рис. 2. Особенности проявления амплитуды и мезора АП в зависимости от УОНРО
У индивидов с высоким УОНРО амплитуда ритма изучаемого коэффициента состав-
158
Ю.А. Мулик, Н.А. Белова. Особенности становления ритмов поведенческой активности
ляла 0,38 ед., а мезор - 0,45 ед.; у лиц с низким УОНРО амплитуда равнялась 0,20 ед., а мезор - 0,51 ед. При этом в I группе акрофа-за достигала 0,63 ± 0,029 ед., батифаза - 0,27 ± 0,025 ед. (статистическая достоверность различий - р < 0,01), а в III группе соответственно - 0, 62 ± 0,045 ед. и 0,41 ± 0,0874 ед. (различия недостоверны Р = 88 %).
Обобщая полученные результаты, необходимо выделить следующие моменты.
1. Фоновая поведенческая циркадианная активность человека четко предопределена индивидуальным УОНРО. Люди с высоким УОНРО обладают вечерним типом активности, а по мере снижения УОНРО поведенческая циркадианная активность смещается к утреннему типу.
2. УОНРО является фактором, обусловливающим индивидуальную норму реакции, определяющую мезор и амплитуду циркадианных биоритмов.
3. Повышенная величина мезора при пониженной амплитуде коэффициента адаптационного напряжения у индивидов с низким УОНРО свидетельствует о наличии у них выраженной фоновой резистентности организма, сохраняющей стабильность эндогенных циркадианных биоритмов.
4. Индивиды с высоким УОНРО, характеризуясь относительно меньшим мезором и большей амплитудой коэффициента адаптационного напряжения, обладают повышенной физиологической лабильностью организма, обеспечивающей большую подвижность ритма, сопровождая оперативное приспособление циркадианной системы к факторам внешней среды.
Таким образом, изучение роли уровня общей неспецифической реактивности в формировании циркадианных биоритмов выявило закономерности организации инди-
видуальной нормы реакции, определяющей мезор и амплитуду ритма в зависимости от УОНРО человека. Кроме того, установлена взаимосвязь циркадианного проявления поведенческой активности человека и УОНРО.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Арушанян Э.Б., Батурин В.А. Хрономедицина как прикладной аспект хронобиологии // Материалы первой Международной конференции «Циклические процессы в природе и обществе». Ставрополь, 1993. С. 195-202.
2 Физиология человека: Пер. с англ. / Под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. М.: Мир, 1986. Т. 1. 272 с.
3 Основы физиологии человека: Учебник для вузов / Под. ред. Б.И. Ткаченко. СПб, 1994. Т. 1. 567с.; Т. 2. 411 с.; Питтендрих И. Циркадианные системы: общая перспектива // Там же. С. 22.
4 Физиология человека. Пер. с англ. Т. 4. 312 с.; Питтендрих И. Указ. соч. С. 22.
5 Агаджанян Н.А. Психофизиологические особенности студентов с различными типами вегетативной регуляции физиологических функций при адаптации к измененным условиям среды обитания // Медико-биологические и психолого-педа-гогические аспекты адаптации и социализации человека: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2002. С. 114-115.
6 Березкин М.В. Хронобиологические аспекты чувствительности и резистентности организма (хронотоксокология) // Хронобиология и хрономедицина / Под ред. Ф.И. Комарова. М.: Мед, 1989. С. 105-115.
7 Там же.
8 Horne J.A., Ostberg O. A self assessment questionnaire to determine morning ness - evening ness in human circadian rhythms // Chronobiol. 1976. Vol. 4. №> 2. P 97.
9 Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Уколова М.А. Адаптационные реакции и резистентность организма. Ростов н/Д, 1990. С. 224.
