Вся наша жизнь подчиняется определенным ритмам, многие из которых приспособлены к циклическим изменениям в природе и связаны с ними: на смену ночи приходит день, прибывает и убывает Луна, сменяют друг друга зима, весна, лето и осень.
Некоторые околосуточные ритмы наиболее заметны на фоне других суточных, лунных, месячных или годовых. У человека насчитывается свыше 100 ритмов периодичностью в 24 ч. Основным и самым известным из них является цикл сна и бодрствования. С ним совпадает цикл изменения температуры тела в течение суток на 0,6-1 °С: она достигает максимума во второй половине дня, а затем начинает плавно снижаться до минимума, который приходится на промежуток времени от 2 до 5 ч утра. Однако синхронность этих циклов кажущаяся: температурный цикл не связан с состоянием сна или бодрствования и протекает независимо от него.
Если мы продолжаем сохранять активность в ночное время и не ложимся спать, температурный минимум нашего тела все равно придется на указанные часы. Цикл колебаний температуры тела не изменяется даже при длительной ночной работе. В результате в организме возникает конфликт между требованием тела (отдых) и социальным требованием (работа). Именно по этой причине, даже если человек хорошо отдохнул и выспался, в ночную смену у него снижается работоспособность, возрастает количество ошибок и несчастных случаев.
Длительное время считалось, что суточные ритмы — это просто пассивная реакция организма на изменение условий окружающей среды: ночь заставляет нас ложиться в постель, мы засыпаем, снижается обмен веществ и понижается температура тела; день же, наоборот, возбуждает организм, приводит его в состояние активности и, как следствие, температура тела повышается.
Однако множество проведенных экспериментов доказали, что периодичность околосуточных ритмов сохраняется, даже когда человек лишен возможности наблюдать смену дня и ночи и полностью изолирован от внешнего мира. Такие опыты проводились, на добровольцах, согласившихся длительное время провести в изоляции, например в пещере.
Испытуемые были лишены возможности общаться с кем-либо из людей на поверхности и не получали никаких сигналов, по которым можно было бы судить о времени суток или прошедшем временном промежутке. Эти люди жили в соответствии со своими внутренними ритмами в специально подготовленных пещерах или бункерах, где было все необходимое. Они ели, когда испытывали голод, и спали, если им этого хотелось. Самое удивительное, что через несколько недель пребывания в пещере цикл их жизни устанавливался в пределах 24,8 ч и становился равным не солнечным, а лунным суткам. При этом более изменчивым и непостоянным оказался именно цикл сна и бодрствования: у кого-то в отдельные «дни» он равнялся 19 ч, в другой раз — чуть больше 25 ч; у одного добровольца иные «сутки» растягивались до 33 и даже однажды до 53 (!) ч (из которых на бодрствование пришлось всего 18, а на сон — 35 ч), но температурный цикл оставался неизменным и составлял 24,8 ч.
К концу экспериментов, которые продолжались в среднем от двух до четырех месяцев, цикл сна и бодрствования выравнивался в пределах данного значения. Эти опыты показали, что вовсе не «главный» цикл «сон-бодрствование» служит причиной большинства околосуточных ритмов человека, а скорее он сам является следствием каких-то внутренних процессов, происходящих в организме. В нашем организме есть некий внутренний «хронометр», работа которого не зависит от наличия солнечных лучей и того, спим мы в данный момент или нет. Однако в обычных условиях сон и бодрствование синхронизируются с большинством суточных ритмов, которые воспринимаются нами как следствие этого наиболее ярко выраженного цикла.
Работа большинства органов и систем подчиняется 24-часовому циклу. В течение суток наибольшая частота сокращений сердца обычно отмечается в 15-16.00, а показатели артериального давления достигают максимума в 15-18.00. Самая низкая работоспособность сердца у большинства людей отмечается в 13.00 и 21.00. В ночное время сердце бьется реже, а артериальное давление здорового человека снижается. Исключение составляют гипертоники и язвенники — ночью давление у них не снижается. Более того, у гипертоников понижение приходится на дневные часы, а повышение — на вечернее и ночное время. Вообще, значение давления в разные часы суток настолько индивидуально, что у каждого человека свой график минимумов и максимумов.
Приступы стенокардии возникают чаще с 3.00 до 8.00 утра. В 9.00 вероятность развития инфаркта миокарда в три раза выше, чем в другое время суток.
Процессы кроветворения усиленно протекают утром. Если хотите, чтобы анализ крови показал наилучшее значение гемоглобина, сдавайте кровь с 11.00 до 13.00 (только лаборатории, к сожалению, в это время уже прекращают прием пациентов). Минимальная концентрация гемоглобина наблюдается в ночное время — это на случай, если вы решите симулировать железодефицитную анемию.
Наибольшая частота дыхания наблюдается около 13.00. Печень наиболее работоспособна с 1.00 до 3.00, а почки — с 17.00 до 19.00. Ритмические сокращения пищеварительного тракта при голодании происходят 14 раз в сутки, при обычном режиме питания — 7 раз. Каждые 90 мин повторяются сокращения желудка, длящиеся 20-25 мин и называемые «голодными», поскольку они вызывают ощущение голода. Наблюдения врачей показывают, что утренний (в 7.00) прием пищи, соответствующий 2 тыс. калорий, способствует похудению, тогда как в 17.30 то же количество калорий увеличивает массу тела.
Помните народную мудрость «здоровый сон — лучшее лекарство»? Так вот, максимальное количество одного типа белых кровяных клеток—лимфоцитов, которые вырабатывают антитела, наблюдается с 24.00 до 9.00. Большей частью организм борется с болезнью во сне.
С суточными ритмами связана рекомендация лечить зубы не утром, а после полудня, поскольку именно после 12.00 болевая чувствительность зуба снижается, а действие обезболивающих препаратов, наоборот, усиливается.
Спортивные тренировки будут наиболее эффективными в периоды 8-12.00 и 16-20.00, так как на это время приходится максимальный выброс адреналина в кровь.
Подчиняется суточному ритму и работоспособность, хотя она зависит от множества не только внутренних, но и внешних причин. У многих людей работоспособность наиболее высока утром (10-12.00) и после полудня (16-18.00). В 14.00 наступает спад как физической, так и умственной активности. В ночное время также есть ее подъемы и спады: максимум ночной работоспособности—24-1.00 и 5-6.00, а минимум приходится на промежуток времени 1-3.00.
Есть ритмы, периодичность которых короче околосуточных. Например, выброс гормона роста в кровь происходит каждые 20-30 мин, а период мозговой активности составляет 90-100 мин вне зависимости от того, спим мы или нет. Тесты показывают, что с этими колебаниями связаны внимание и познавательная деятельность человека. Более того, внимание подчиняется еще более коротким ритмам: при монотонной работе в течение 1 ч оно непроизвольно отключается 12-15 раз на 2-5 мин.
Ритмы, амплитуда колебания которых связана с фазами Луны и сменой времен года, мало заметны, хотя ученые насчитывают в организме свыше 50 процессов, подчиняющихся сезонной периодичности. Единственный наиболее ярко выраженный лунный ритм — это женский репродуктивный цикл продолжительностью около 28 дней. В регуляции этого цикла участвуют как минимум шесть гормонов, оказывая влияние на созревание яйцеклетки в яичниках и подготавливая матку к возможному наступлению беременности.
Сезонные колебания касаются умственной и физической активности, интенсивности обмена веществ и состояния внутренних органов. У здоровых людей эти изменения протекают относительно спокойно — мы отмечаем только, что зимой, например, ложимся спать раньше, чем летом, а весной менее работоспособны — развивается так называемая «весенняя усталость». Однако у больных-хроников такие сезонные ритмы проявляются особенно четко. Каждый язвенник знает, что его язва «просыпается» два раза в год — весной и осенью. Приступы стенокардии у сердечников учащаются трижды в год — в январе, апреле и октябре. Врачи отмечают, что вероятность инфаркта миокарда возрастает в осенне-зимний период.
Зимой в крови увеличивается количество гемоглобина. Наибольшая концентрация холестерина также наблюдается в зимнее время — в декабре.
Сезонная периодичность замечена в скорости роста детей, живущих в северных и умеренных широтах, — рост ускоряется весной и в начале лета. Это в первую очередь связано с влиянием солнечного света и более высокой весенней и летней температурой. Если рассматривать рост как суточный ритм, то быстрее всего дети растут в первые часы ночного сна, примерно между первым и вторым часом после засыпания. В это время синтезируется наибольшее количество гормона роста — не зря говорят, что мы растем во сне.
Интересно, что у каждого человека есть собственный годовой ритм, при котором его индивидуальный год начинается от даты рождения. Так, за месяц до дня рождения снижается иммунитет, а первые месяцы после дня рождения отличаются наибольшей иммунной устойчивостью организма. Частота развития опасных осложнений после операций ниже, если операция проводится в первые три месяца после дня рождения. Операции, сделанные в три месяца перед днем рождения, протекают сложнее.
Ученые обнаружили также многолетние биологические ритмы. Например, подъем творческой активности у многих людей происходит каждые 5-6 лет. Спортсмены демонстрируют лучшие достижения через каждые 2 года, а спортсменки — через год. Советский биофизик Александр Чижевский еще в 30-е годы XX века выявил связь отдельных заболеваний с ритмами солнечной активности, называя это явление «эхом солнечных бурь».
Один из наиболее длительных экспериментов по пребыванию в изоляции в пещере состоялся в 1972 году и длился шесть месяцев. «Сутки» французского спелеолога Мишеля Сиффра оказались несколько длиннее 24 ч, и когда закончился последний, 179-й день эксперимента, на календаре Мишеля был только 151-й «день». Успешнее всего имплантация искусственно оплодотворенной яйцеклетки происходит в течение очень краткого промежутка времени — между 22.00 и 24.00.
Есть ли в организме главный орган, ответственный за работу внутренних биологических часов, пока не выяснено.
