Биологические ритмы человека
На протяжении миллионов лет существования планеты Земля все живое развивается в условиях периодических ритмичных изменений окружающей среды. Именно соответствие биологических процессов определенному ритму является обязательным качеством для живых систем.
Биологические ритмы в живой природе
Каждую весну распускается зеленая листва, каждую зиму выпадает снег. С восходом солнца растения раскрывают свои цветы, первый луч падает на зеленый лист и запускает процессы фотосинтеза. Перелетные птицы осенью собираются в теплые края, белка запасает спелые орехи, а медведь и еж ищут укрытие поудобнее, чтобы пережить неблагоприятное холодное и голодное зимнее время.
Изучая поведение животных в природе, внимательный наблюдатель замечает, что птицы начинают готовиться к перелету с первыми признаками приближающейся осени. Хозяин таежных лесов медведь начинает искать место для спячки еще до того, как ударят первые морозы и снегопады заметут лесные тропы.
И горе тому животному, которое не успеет до холодов. Без помощи человека оно обречено на гибель, как Серая шейка в одноименной детской сказке. Медведь, поднятый среди зимы из берлоги, получает прозвище медведь-шатун. Злой, голодный, ходит по лесу, нагоняя страх на охотников, но и он обречен на мучительную гибель от голода. Мясом такого погибшего зверя брезгуют даже падальщики.
Можно заметить, что еще до появления первых признаков смены сезона, поведение животных меняется. И это не зря. Таким образом природа позволяет живым организмам заблаговременно подготовиться к грядущим переменам в природе и предупредить стресс, связанный с перестройкой сложных биохимических процессов и физиологических функций во время действия неблагоприятного фактора с помощью биологических ритмов организма.
Рабочая тетрадь разработана к учебнику «Биология. 6 класс» (авт. И.Н. Пономарева, О.А. Корнилова, В.С. Кучменко), входящему в систему «Алгоритм успеха». Содержит проблемные и тестовые задания, позволяющие учителю организовывать дифференцированную практическую работу шестиклассников, формировать основные биологические понятия, эффективно осуществлять контроль знаний, привлекая учащихся к самооценке учебной деятельности.
Определение понятия биоритмы
Биоритмы — сформированная в ходе эволюции модель приспособления, проявляющаяся в виде повторяющихся изменений характера и степени выраженности биохимических и физиологических реакций, характеризующая способность живых существ выживать в периодически изменяющихся условиях среды.
Способность организма изменять процессы жизнедеятельности под влиянием условий внешней среды генетически обусловлена и характерна всем живущим организмам. Она характерна не только отдельным клеткам, но и целым популяциям.
Биологические ритмы организма человека сформировались за миллионы лет эволюции и определяются движением планеты Земля.
- годовые циклы — обусловленные движением планеты вокруг Солнца;
- месячные — зависящие от движения Луны вокруг Земли и их совместным вращением вокруг Солнца;
- суточные — привязанные к вращению планеты Земля вокруг собственной оси.
Влияние этого ритмического рисунка накладывается на всех обитателей (растения, домашние и дикие животные, многоклеточные и одноклеточные организмы) на нашей удивительной планете. И человек – не исключение. Испокон веков он живет в сложной системе биоритмов, от изменяющихся за несколько секунд молекулярных, происходящих в живой клетке и обеспечивающих процессы энергетического обмена, до длительных годовых, связанных с движением Земли вокруг Солнца.
Хронобиология
Исследование ритмических колебаний биохимических и физиологических процессов в живых организмах в зависимости от суточных, годовых, либо лунных циклов продолжаются со Средневековья до наших дней. Прорывом в исследованиях стали опыты Е.А. Форсгрена, шведского физиолога, который в уникальных опытах на лабораторных кроликах выявил суточные колебания в клетках печени уровня гликогена — сложного полисахарида, участвующего в энергетическом обмене.
Лишь в 1960 году на симпозиуме в Cold Spring Harbor Laboratory, после того, как доклады исследователей, представляющих различные отрасли науки, были заслушаны, выяснилось, что ученые из разных областей физиологии, биологии, генетики, биохимии описывали одни и те же феномены, связанные с изменением активности процессов во времени, и приняли решение выделить хронобиологию как отдельную науку.
Исследование биохимических процессов продолжается. В настоящее время ученые выделяют около 300 различных биохимических и физиологических процессов в организме человека, активность которых изменяется на протяжении времени и регулярно чередуется, имея свои минимумы и максимумы значений.
Классификация биоритмов
Согласно классификации советских ученых-медиков Н.И. Моисеевой и В.Н. Сысуева (1961), в зависимости от периода — промежутка времени между двумя максимальными или минимальными значениями — биологические ритмы делятся на:
- высокочастотные ритмы (длительность от миллисекунды до 30 мин);
- среднечастотные (длительность от получаса до 28 часов). В эту категорию входят ультрадианные ритмы, продолжительностью до 20 часов, и циркадные, продолжительностью около суток;
- низкочастотные ритмы (длительностью от 28 часов). В этой категории дополнительно выделяют:
- мезоритмы (инфрадианные – от 28 часов до шести дней и циркасептанные — длительностью около семи суток);
- макроритмы (длительностью от двадцати дней до одного года);
- мегаритмы (длительностью в десять и более лет).
Высокочастотные ритмы длятся от миллисекунды до получаса. К этой категории относятся сердечные сокращения, дыхательные движения, волны перистальтики в кишечнике. Медицинская аппаратура позволяет зафиксировать ритмы и получить сведения о функции различных систем человеческого организма. Электроэнцефалография регистрирует периодическую активность головного мозга, электромиография — мышечную активность, электрокардиография — сердечные сокращения, и данные используются не только в научных целях, но и для диагностики патологии.
К среднечастотным относятся биоритмы с продолжительностью от 30 минут до 6 дней. В эту группу входят циркадианные или циркадные (суточные) ритмы: повышение температуры тела к восемнадцати часам и снижение до минимума к полуночи, цикл «сон-бодрствование», о котором подробно рассказано на странице 22 учебника «Биология 10 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова. Изменения некоторых показателей можно зафиксировать при суточном исследовании — холтеровском мониторировании ЭКГ или артериального давления. И такие исследования широко применяются в медицине для подбора необходимого лечения.
В группу низкочастотных ритмов относят колебания с периодичностью от 28 часов до десятилетий. В данный раздел входят менструальный цикл у женщин, а также годовые ритмы. Так, зимой по сравнению с летом, снижается в крови содержание сахара, увеличивается количество АТФ и холестерина.
Сборник тестовых заданий по биологии предназначен для учащихся 6 класса и призван помочь школьникам в изучении ботаники. Тестовые задания дают возможность проверить свои знания и облегчают запоминание учебного материала. Книга будет полезной учителям, так как позволяет проконтролировать усвоение материала учащимися. Учителя могут использовать сборник как в текущем обучении, так и для организации проверочных и контрольных работ по курсу биологии 6 класса.
Ранее считали, что как таковых, недельных ритмов у живых организмов нет, а деление на недели пошло от чередований фаз луны еще со времен Древнего Вавилона. И только в последнее время, когда биохимия сделала гигантский шаг вперед, и появилась возможность определить концентрацию биологически активных веществ не только в крови, но и в моче, ученые выявили колебания гормональных показателей, выделяемых надпочечниками, с примерным семидневным циклом.
В ходе астрономических наблюдений установлено, что за время оборота Солнца вокруг своей оси, который составляет двадцать семь суток, регистрируются различные значения магнитного поля между планетами Солнечной системы. Положение Земли изменяется с периодичностью в 6,75 суток. Планета оказывается в разнообразных секторах солнечного магнитного поля, что вызывает изменения планетарного геомагнитного поля, которое влияет на климатические условия, а также жизнедеятельность живых организмов.
В последние десятилетия ритмы современной жизни с ночными клубами, предприятиями, работающими круглосуточно, путешествиями на другую сторону земного шара значительно влияют на биологические ритмы человека. Учитывая влияние социальной жизни на физиологию человека, выделяют:
- физиологические ритмы;
- геофизические ритмы;
- социальные ритмы.
Физиологические биоритмы — непрекращающаяся работа биохимических процессов в каждой клетке организма, для обеспечения чередования циклов вдоха-выдоха, непрерывного сокращения сердца, для бесперебойной работы системы кровообращения и других систем. Они обеспечивают жизнедеятельность организма независимо от условий среды обитания. Способность физиологических ритмов к изменениям обеспечивает адаптационный резерв человека к существованию в экстремальных условиях от архипелагов Арктики до жаркой пустыни Каракум.
Вращение Луны вокруг нашей голубой планеты, и Земли вокруг Солнца приводит к смене сезонов года в окружающей природе и формированию геофизических биоритмов, которые обеспечивают перестройку физиологических биоритмов под сезонные климатические изменения.
Социальные биоритмы формируются под влиянием условий жизни, принятых в обществе, где человек обитает: сменная работа, чередование труда и пассивного отдыха, активная клубная жизнь у молодежи или приверженность ЗОЖ. Через некоторое время стабильных чередований физических нагрузок, труда и отдыха у человека формируются автоматические колебания, близкие к его обычному циклу труд-отдых. Наличие социальных биоритмов подтверждает высокую способность человека адаптироваться к окружающей его среде.
Подводя итоги, отметим, что к сегодняшнему дню хронобиология достигла определенных успехов и позволила сделать ряд выводов, касающихся живой природы:
- Биоритмы характерны не только высокоорганизованным многоклеточным организмам, а всем уровням организации живой природы — от одноклеточных организмов и отдельных клеток многоклеточного организма, до популяций, биогеоценозов и биосферы в целом. Это доказывает, что наличие биоритмов — общее свойство живых систем. О ритмичности, как свойстве биосферы подробно рассказано в учебнике «Биология 11 класс» под редакцией В.И.Сивоглазова.
- Поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза), динамическое равновесие и приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды обеспечиваются благодаря регуляторным механизмам биоритмов.
- Влияние на биоритмы происходит на эндогенном, генетически обусловленном уровне, а также тесно связано с модифицирующим влиянием внешних или социальных факторов. Что подтверждает связь живого организма со средой обитания.
- Выявлены периодические изменения чувствительности организмов к различным химическим и биологическим веществам, а также к физическим воздействиям. Так ученые доказали, что наименьшая болевая чувствительность в период около 18 часов, а прием некоторых препаратов наиболее эффективен в утренние часы. Эти знания дали толчок для развития на стыке медицины, хронобиологии и математики молодой науки хрономедицины, изучающей влияние лекарственных воздействий на организм человека в связи с биоритмами.
- Изменяя условия внешней среды искусственно, человек поставил зависимость биоритмов от внешних условий себе на службу. Искусственно изменяя температуру, влажность и продолжительность освещенности в теплицах, получают урожай тропических плодов круглый год или регулируют яйценоскость птицы на протяжении всего года.
Исследования биоритмов не прекращаются, и в 2017 году группа ученых из США получили Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов, управляющих циркадными ритмами.
Суточные ритмы
циклические повторение (усиление, ослабление) с интервалом в сутки каких-либо биологических явлений или процессов. Различают солнечные С. р. (24 часа) и лунные, или приливные, С. р. (24,8 часа). С. р., характеризующие образ жизни обитателей Земли, — одни из наиболее четко выраженных биологических ритмов (См. Биологические ритмы). С. р. складываются из реакций организма на суточные изменения внешних условий и спонтанных физиологических ритмов (См. Физиологические ритмы). Под влиянием постоянных условий спонтанные С. р. могут менять свой период, превращаясь в околосуточные, или Циркадные ритмы. Спонтанные С. р. обнаружены у отдельных клеток, в том числе у клеток, искусственно лишённых ядра. У человека отмечено несколько десятков физиологических функций, проявляющих С. р. Практическое значение имеют суточные изменения чувствительности животных и растений к химическим и физическим воздействиям (лекарствам, ядам, радиации и т. д.). При нарушении естественного ритма внешних условий возникает десинхронизация С. р. разных физиологических функций, что в дальнейшем приводит к заболеваниям. Явления такого рода наблюдаются при разведении животных и растений в искусственных условиях, а также при изоляции человека от естественной среды (например, в космическом полёте). См. также «Биологические часы».
Лит.: Биологические ритмы в механизмах компенсации нарушенных функций, М., 1973; Уорд Р., Живые часы, пер. с англ., М., 1974.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Смотреть что такое «Суточные ритмы» в других словарях:
СУТОЧНЫЕ РИТМЫ — периодические изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений, обусловленные сменой дня и ночи. С суточными ритмами связана суточная ритмичность активности животных, положение листьев и лепестков у растений и др. Суточные… … Экологический словарь
СУТОЧНЫЕ РИТМЫ — изменения интенсивности и характера биол. процессов и явлений, повторяющиеся с суточной периодичностью. С. р. свойственны большинству биохимич. и физиол. процессов (частота деления клеток, колебания темп ры тела, интенсивность обмена веществ и т … Биологический энциклопедический словарь
Суточные ритмы — (circadian rhytms) – «внутренние часы», настроенные на или отражающие естественные или нарушенные биологические ритмы организма … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
Суточные ритмы — Паттерны активности и биологические ритмы, регулярно проявляющиеся с периодичностью, равной суткам, т. е. 24 часам … Психология ощущений: глоссарий
Суточные ритмы — (circadian rhytms) внутренние часы , включающие повторяющиеся биологические изменения … Общая психология: глоссарий
РИТМЫ ЭКЗОГЕННЫЕ — периодические изменения компонентов окружающей среды (чередование дня и ночи, приливы и отливы, лунные фазы, смена сезонов и др.). Эвотносятся к группе первичных периодических факторов, обусловливающих биологические ритмы (фотопериодизм,… … Экологический словарь
БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ — периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биол. процессов и явлений. Б. р. в той или иной форме присущи, по видимому, всем живым организмам и отмечаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до… … Биологический энциклопедический словарь
Биологические ритмы — Биологические ритмы периодически повторяющиеся изменения в ходе биологических процессов в организме или явлений природы. Является фундаментальным процессом в живой природе. Наукой, изучающей биоритмы, является хронобиология. По связи с… … Википедия
БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ — Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. Примеры быстрых ритмов сокращения сердца или дыхательные движения с периодом всего в несколько секунд. У… … Энциклопедия Кольера
Биологические ритмы — циклические колебания интенсивности и характера биологических процессов и явлений. Б. р. наблюдаются почти у всех животных и растений, как одноклеточных, так и многоклеточных, у некоторых изолированных органов и отдельных клеток. Одни Б.… … Большая советская энциклопедия
Что такое биоритмы: причины появления, виды и суточные биоритмы человека
Биоритмы — это форма эволюционной адаптации к условиям изменений, которые периодически происходят в окружающей среде.
Также биоритм — это временное взаимодействие внутренних систем организма человека друг с другом и с окружающей средой, благодаря которому можно говорить об их слаженной координации и жизнедеятельности.
Есть несколько вариантов биоритмов — суточные, месячные, годовые — которым подчиняется наш организм и, соответственно, вся жизнь. Наши поведение и самочувствие меняются в зависимости от времени суток или года.
Что касается суточных биоритмов, то в большей степени они характерны растениям и животным — на таких биологических ритмах строится вся их жизнь. Но и людей они не обходят стороной, руководя отдельными процессами в их организме.
Каковы причины биологических ритмов
Существование биоритмов, а также влияние биоритмов на организм человека, известно еще со времен Ветхого Завета. В нем можно найти указания относительно дневного распорядка, правильного образа жизни, соотношения отдыха и активностей. Среди древних ученых также были те, кто писал о биологических ритмах. К примеру, Авиценна, Гиппократ и др.
Любой организм представляет собой уникальный набор аминокислот, а также уникальное сочетание белков и генов. По этой причине каждому организму подходит свой образ жизни: режим сна, дневной распорядок, питание, количество ежедневных нагрузок и т. д.
Виды биоритмов
Биоритм человека включает в себя 2 группы, которые образуются по такому критерию как выполняемая функция:
- Физиологические циклы работы систем органов.
- Экологические, под которыми понимают адаптацию организма к изменениям, происходящим в окружающей среде.
Биоритмы организма делят по группам, основываясь на длительности периода:
- суточные или циркадные. То есть, это биоритмы человека по часам;
- месячные;
- сезонные;
- многолетние ритмы.
Самые изученные на данный момент — суточные биоритмы.
Суточные биоритмы человека
Давайте подробнее остановимся на биоритмах органов человека по часам. Это природные биологические ритмы человека.
С 5 до 6 утра. В это время отмечается повышение температуры тела человека, а уровень мелатонина снижается. Отмечается также повышение выработки гормонов, которые отвечают за активность. Среди них — кортизол, адреналин и др. Человека начинает дышать глубже, повышается давление. Системы органов отличаются полной готовностью — отмечается первый подъем бодрости. Организм готовиться к насыщенному дню.
7 утра. Лучшее время для завтрака. Желудок в это время максимально активен: пища, поступающая в организм, быстрее переваривается и с большей пользой.
9 утра. Отмечается небольшой спад активности. Это время подходит для решения задач, которые не вынуждают сильно концентрироваться.
10 утра. Лучшее время для напряженной умственной работы и физической нагрузки. Системы органов отличаются максимальной активностью, а организм — работой на максимальном уровне. В это время советуют принимать витамины и пищевые добавки для повышения иммунитета, поскольку в 10 утра активизируется иммунная система. Также повышается работоспособность и улучшение работы кратковременной памяти.
12 дня. Наблюдается снижение уровня работоспособности — не так много глюкозы попадает в кровь. Поэтому в такое время лучше отдохнуть, переключить внимание и устроить перекус.
13 дня. Подходящее время для обеда, так как в это время в желудке вырабатывается большое количество желудочного сока.
14 дня. Происходит настройка организма на работу — как умственная, так и физическая. Системы органов работают активно, а сам организм — очищается.
15 дня. Работоспособность остается на прежнем уровне, человек находится в спокойном состоянии.
Активизируется долгосрочная память, поэтому в это время лучше что-то учить и запоминать.
16-17 дня. Если вы думали посетить баню или спортзал, то это лучшее время. Кровообращение отлично работает, поэтому любые физические нагрузки будут полезны. Психическая деятельность тоже на хорошем уровне, но начинается ее снижение.
18 вечера. Время плотного ужина. Ужины после 18 не рекомендуют не просто так: после этого времени ферментативная активность уже не такая хорошая, поэтому пища не усваивается.
19 вечера. Восстановительный режим организма. Отмечается максимальная эмоциональная напряженность. Допускается небольшая физическая активность. Также наблюдается рост кровяного давления, увеличение нервозности, появление головной боли.
20 вечера. Происходит нормализация эмоционального фона и рост интеллектуальной активности. Прекрасное время, чтобы решать сложные задачи, которые сопровождаются энергетическими затратами и высокой работоспособностью мозга.
21 вечера. Наблюдается снижение температуры тела, замедление дыхания, подготовка организма ко сну.
23 ночи. Лучшее время для начала сна. Если не лечь спать в это время, то есть риск сбоя естественных ритмов организма. Может возникнуть чувство голода.
24 ночи. Отмечается пик восстановительной работы, обновление клеток. Организм нуждается в покое.
С 2 до 4 ночи. Все системы организма максимально расслабляются. Умственная активность снижается, как и сила мышц. Наблюдается замедление сердечного ритма, поверхностное дыхание, снижении температуры тела. Единственный орган, который работает в этом время — печень: происходит полное очищение организма и восстановление клеток. Это не очень благоприятное время для «сов», так как они в это время подвержены стрессам, депрессии и нервным срывам.
Как починить свои биологические часы, чтобы хорошо спать и высыпаться
Нами управляют циркадные ритмы. Эти биологические часы влияют на то, как мы спим, расходуем энергию и перевариваем пищу. Разбираемся, как с ними подружиться.
Наш режим сна и график активности да и самочувствие в целом подчиняются суточным циклам. Поэтому иногда, что бы мы ни делали, бывает сложно собраться на работе после обеда или заставить себя пойти на тренировку утром. В этой статье разберемся, как подружиться со своими биологическими часами, чтобы использовать их себе на пользу.
Это первая из серии статей про режим сна и самочувствие. В них проверенная информация и простые рекомендации, которые помогут вам чувствовать себя лучше, не меняя образ жизни кардинально.
Содержание
Что такое циркадные ритмы
Циркадные ритмы — это биологические часы человека. Они задают ритм всем жизненно важным процессам в организме. Работа биологических часов определяется генами, которые запускают и останавливают метаболические процессы, например запасание энергии или выделение гормонов.
Около 20% всех наших генов «включаются» и «выключаются» во время одного полного цикла.
Главный механизм биологических часов — это супрахиазматическое ядро (СХЯ) гипоталамуса. Этот отдел мозга отвечает за реакцию на стресс, половое поведение, координацию действий и другие важные функции. Это ядро получает информацию от светочувствительных клеток сетчатки глаз и других рецепторов и на ее основе синхронизирует работу биоритмов.
Примерно так биологические процессы сменяют друг друга в течение дня
Также супрахиазматическое ядро сообщает эпифизу и эндокринной железе, когда пора вырабатывать гормон сна мелатонин. Концентрация мелатонина возрастает вечером, достигает пика ночью и снижается днем.
А с другим важным гормоном, кортизолом, обратная история. Его концентрация повышается к утру, когда нам нужно быть бодрыми, и снижается к вечеру, когда нас начинает клонить в сон.
Как работают наши внутренние часы
Гены, отвечающие за работу внутренних часов, называются period и timeless. Их активность колеблется в течение дня и регулируется петлевым механизмом обратной связи. Как только уровень белков, кодируемых этими генами, достигает определенного уровня, синтез этих белков прекращается. Уровень падает — синтез возобновляется.
На сон и бодрствование влияет свет
Свет и его отсутствие — главные, хотя и не единственные, регуляторы циркадных ритмов. Холодный синий свет от офисных ламп, экранов компьютеров, телевизоров и смартфонов сбивает эти ритмы. В итоге организм «думает», что световой день в разгаре. Красный и зеленый свет тоже негативно влияют на ход внутренних часов.
Циркадные ритмы «включаются» и «выключаются» светом. Яркий искусственный свет запускает каскады химических реакций и сбивает правильный режим дня.
Циркадные ритмы у человека — это не отдельный орган, их нельзя увидеть или почувствовать. Но они необходимы для здоровья и нормальной жизнедеятельности — и сохраняются даже у многих слепых людей.
Если смотреть по ночам сериалы, поздно и плотно ужинать, работать в ночную смену и ложиться спать с рассветом, слаженная работа генов и циркадных ритмов нарушается. Какие-то метаболические процессы запускаются позже обычного, а какие-то останавливаются совсем.
Как циркадные ритмы влияют на наше здоровье
Ночные смены могут повышать риск рака — при сбитых циркадных ритмах организму сложнее предотвращать образование опухолей. Международное агентство по изучению рака даже отнесло сменную работу к канцерогенам. Работа с постоянным ночным графиком, а не скачущим режимом, в этом плане может быть менее опасной.
Ученые связывают нарушения циркадных ритмов с серьезными, но предотвратимыми заболеваниями: диабетом 2-го типа, болезнями сердечно-сосудистой системы, ожирением, инсультом и раком. Чтобы понять, как развиваются эти болезни, нужно взглянуть на то, что происходит, когда мы нарушаем гигиену сна.
Как циркадные ритмы влияют на пищеварение
Желудочно-кишечный тракт вырабатывает наибольшее количество ферментов, желудочного сока и сопутствующих веществ в первой половине дня. Поэтому желательно завтракать плотно, но ужинать чем-то легким.
Также с утра наиболее активно работает перистальтика. Если плотно есть на ночь и поздно просыпаться, возрастает риск запоров, колик, вздутия и несварения, потому что процессы переваривания замедляются.
Как циркадные ритмы влияют на головной мозг
Здоровый сон — это время, когда мозг буквально промывается и очищается с помощью спинномозговой жидкости или ликвора. Эта жидкость выводит продукты обмена, в том числе токсичные соединения, которые ухудшают функции памяти. Также во сне активно восстанавливаются миелиновые оболочки — они нужны для передачи сигналов между нейронами.
Нарушение фаз сна прерывает эти важные процессы. В результате мы просыпаемся уставшими, вялыми и не готовыми к серьезной интеллектуальной работе. Если постоянно игнорировать свои биологические ритмы, это может привести к нервно-психическим расстройствам.
Как циркадные ритмы влияют на риск заболеваний
Бессонница, недосып и плохое качество сна ведут к гипертонии и развитию резистентности к инсулину, из-за чего повышается уровень глюкозы в крови. Эти симптомы, сигнализируют о нарушениях метаболизма и болезнях сердечно-сосудистой системы.
Исследования показывают, что люди, работающие в ночную смену, чаще страдают от ожирения, диабета 2-го типа и гипертонии.
Риск развития этих заболеваний возрастает и у людей с нарушенными циркадными ритмами.
Почему опасно нарушать циркадные ритмы
Низкое качество сна приносит и другие, менее очевидные проблемы. Невыспавшийся человек легко набирает вес и с трудом сбрасывает его. Ему чаще хочется сладкого и фастфуда, чем здоровой пищи, потому что организм пытается компенсировать недостаток энергии тягой к простым углеводам.
Также при нарушении биоритмов становится сложнее заснуть и проснуться, развивается зависимость от кофеина. Спать хочется как можно дольше, но сон перестает восполнять силы. Повышается риск депрессии, возникают перепады настроения в течение дня и всплески негативных эмоций. А организм становится более уязвимым к болезням и инфекциям.
Как завести свои внутренние часы заново
Хорошая новость: сломанные биологические часы можно отремонтировать. Вместе с правильным распорядком дня к вам вернутся продуктивность и здоровый сон. Восстановление циркадных ритмов и режима дня не означает, что нужно ложиться спать сразу после заката, особенно если вы «сова». Главное — избегать искусственного света и засыпать в промежутке времени, когда вырабатывается мелатонин, то есть с 12 до 4 ночи.
Облегчить засыпание поможет отказ от гаджетов за час-два до сна. Также вечером стоит включать лампы с теплым приглушенным светом вместо ярких ламп дневного света. Чтобы восстановить режим сна, нужно ложиться каждый день примерно в одно и то же время, даже если это выходной.
На заметку
Если вы часто чувствуете усталость и рассеянность в течение дня и плохо спите, возможно вы сбили свои биологические часы. Вот что поможет привести все в норму:
- Если очень нужно проверить перед сном соцсети или посмотреть кино с планшета, включите ночной режим — с ним подсветка становится желтоватой и менее яркой.
- Перед сном переключайтесь с визуального контента на аудио: слушайте подкасты и аудиокниги.
- Откажитесь от алкоголя поздним вечером — он ухудшает качество сна.
- Ложитесь спать слегка голодными.
- Купите плотные, блокирующие свет шторы и открывайте их сразу же при пробуждении.
- Во второй половине дня выбирайте напитки без кофеина.
- Используйте беруши и маску для сна, если посторонние шумы и свет с улицы прерывают ваш сон.
Генетика тоже может влиять на паттерны сна: например, бессонница может передаваться по наследству. Выявить генетическую предрасположенность к бессоннице и особенности метаболизма кофеина можно с помощью Генетического теста Атлас.
Снова о циркадных ритмах
Обзор
Научные данные указывают на то, что распорядок дня, согласованный с циркадными ритмами, — это важный аспект здоровой жизни.
Авторы
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Современный человек окружен множеством соблазнов, мешающих ему вовремя лечь спать: полистать инстаграм, посмотреть новый эпизод любимого сериала, поработать, когда все домашние наконец-то спят, сходить в клуб (если пандемия не вносит свои коррективы). Однако сейчас уже не только бабушка, но и ученые говорят о том, что всему свое время. Мы живем на планете Земля, которая вращается и создает для всех нас циркадный ритм. Ученые крайне заинтересованы в его изучении. В исследовании циркадных ритмов живых организмов можно выделить два основных направления: 1) Механизмы клеточных часов — за их открытие уже присудили в 2017 году Нобелевскую премию. 2) Работа вестника ночи — мелатонина, в исследовании которого остается много белых пятен (об этом и поговорим подробно в этой статье).
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Клеточные часы — Нобелевская премия 2017
Хронобиология — наука, изучающая биологические ритмы, — выделяет дневные, приливные, недельные, сезонные и годовые ритмы. В этой статье мы затронем вопросы, связанные с циркадными (от лат. circa — «около, кругом» + dies — «день») ритмами. Циркадные ритмы возникли в результате ежедневных изменений освещенности, вызванных вращением Земли. Циркадные ритмы есть у цианобактерий, грибов, растений и животных. У человека можно наблюдать суточные изменения физиологических параметров: температуры тела, синтеза гормонов (например, кортизола) и ферментов, циклы сна и бодрствования [1], [2].
К середине ХХ века было накоплено уже много данных о циркадных ритмах, и поэтому темой ежегодного симпозиума по количественной биологии в Колд Спринг Харбор в 1960 году стали «Биологические часы». В следующие десятилетия случились главные события в исследовании молекулярных основ циркадных ритмов, за что в 2017 году Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине [3].
На модели плодовой мушки ученые показали, что существуют гены, то есть физические носители информации, имеющие влияние не просто на признак (как, например, цвет человеческих глаз или окраска цветков фасоли), а на поведение целого организма — когда ложиться спать; сколько секунд петь брачную песню. Они выделили эти гены (per, tim, dbt) и научились вносить в них изменения, тем самым влияя на поведение. Им удалось распутать полный цикл реакций, которые происходят вокруг ядра и позволяют клетке вести свой собственный внутренний отсчет времени с помощью авторегуляции белковой машины.
Таким образом, на данный момент известно, что суточные ритмы организма поддерживаются работой внутренних клеточных часов. А как же факторы среды?
Факторы среды — водители ритма
Существует связка между внутренними процессами и тем, что происходит вовне, — это водители ритма, синхронизаторы (zeitgebers). Это факторы внешней среды, которые помогают внутренним часам подстраиваться под ее изменения. Наиболее важным водителем ритма является, конечно же, свет. Также к водителям ритма относятся температура, атмосферное давление; для человека важными факторами становятся пищевые привычки, физические упражнения, прием медикаментов.
При быстрой значительной смене часовых поясов (более 4 часов) у человека может возникнуть джетлаг (физиологический синдром, который проявляется в виде бессонницы, усталости, головной боли, потери аппетита и/или расстройств ЖКТ). Причиной этого является рассогласование внутренних суточных часов человека с солнечными часами в новом для него часовом поясе. Состояние джетлага продолжается до тех пор, пока внутренние часы организма не синхронизируются с местным временем благодаря внешним водителям ритма.
И тут мы переходим к следующему направлению исследования циркадных ритмов. Его масштаб — скорее уже весь организм, нежели клетка. Эта история затрагивает смену режимов сна и бодрствования, джетлаг. И важный герой тут — мелатонин.
N.B. Интересно, что в научных публикациях эти направления практически не пересекаются: в статьях про клеточные часы обычно нет упоминаний мелатонина, и наоборот, в статьях, посвященных изучению влияния мелатонина на организм/ткани/клетки, не упоминается белковая машина клеточных часов.
Из истории мелатонина
Параллельно изучению внутренних часов клетки развивались исследования работы водителей ритма. Но здесь по-прежнему остается много вопросов по механизмам этой работы. Сама по себе история открытия мелатонина замечательна:
1917 год. МакКорд и Аллен решили посмотреть, что будет если капнуть экстракт из эпифиза быков на лягушек и головастиков [4]. Удивительно, как ученым приходят в голову такие идеи? Было обнаружено, что кожа подопытных животных мгновенно осветляется. Предположили, что некое вещество, содержащееся в эпифизе быков, приводит к тому, что меланин агрегируется вокруг клеточного ядра.
Меланины — высокомолекулярные пигменты, влияющие на цвет кожи.
1958 год. А.Б. Лернер, дерматолог из Йельского университета, вместе с коллегами выделил из эпифиза быков вышеописанное вещество, изменяющее цвет кожи лягушек [5]. Они рассчитывали, что это вещество будет полезно при лечении кожных болезней. Назвали вещество «мелатонин». Слова «мелатонин» и «меланин» имеют общий греческий корень melos — черный. Дерматологические надежды Лернера и коллег на мелатонин не оправдались, но это открытие не осталось незамеченным.
1968 год. Барри Рид в Австралии изучал суточное (циркадное) изменение окраски рыбок нанностомус Бекфорда (Nannostomus anomalus Steindachner) [6]. Примечательность этой рыбки заключается в том, что на ее теле наблюдается яркая темная полоса днем, а ночью рыбка становится практически прозрачной; на теле проступают три темных овальных пятна: посередине тела, возле анального плавника и у корня хвостового плавника. Рид исследовал периодичность появления полос-пятен у нормальных и ослепленных рыбок, помещал их в условия постоянного освещения и постоянной темноты. Результаты экспериментов представлены в таблице 1. Из результатов эксперимента стало понятно, что на смену окраски скорее влияла освещенность, чем способность рыбок видеть. Изменение окраски занимало 15–30 минут.
Таблица 1. Результаты экспериментов по изменению рисунка здоровых и ослепленных рыбок при различных режимах освещения. По материалам [6].
Рыбка Режим освещения Дневная полоса 
Ночные пятна 
здоровая обычный режим день–ночь днем — есть, ночью — нет днем — нет, ночью — есть здоровая постоянная ночь появляется — исчезает по 24-часовому циклу: в настоящий день — есть, в настоящую ночь — нет присутствуют постоянно, то есть в настоящий день происходит наложение полос на пятна 
здоровая постоянный день присутствуют постоянно никогда не появляются ослепленная обычный режим день–ночь смена окраски полностью соответствует режиму здоровых рыбок, неотличима ни по одному из параметров ослепленная постоянная ночь смена окраски соответствует режиму здоровых рыбок в обычном режиме день–ночь ослепленная постоянный день присутствуют постоянно никогда не появляются здоровая, и ослепленная постоянная ночь более 1–2 недель изменения цвета стали беспорядочными и неясными Далее Рид добавлял в аквариум различные соединения с целью найти вещество, которое будет приводить к появлению ночных пятен. Среди исследуемых веществ были мелатонин, серотонин, N-ацетилсеротонин, гармин и другие. Только добавление мелатонина приводило к появлению ночных пятен и исчезновению дневной полосы. Рид предположил, что именно мелатонин отвечает за циркадное появление ночного рисунка на теле нанностомуса in vivo.
В 1975 г. Линч с соавторами, исследуя мелатонин в моче 6 здоровых добровольцев, обнаружили циркадный ритм его наработки эпифизом — концентрация мелатонина значительно отличалась у разных людей, но все они демонстрировали многократное повышение концентрации мелатонина в ночные часы по сравнению с дневными значениями [7]. Видимо, мелатонин умеет не только изменять пятнышки на теле рыбки: циклы концентрации мелатонина оказались универсальны для всех известных животных, растений и грибов. Возникает вопрос: а что делает мелатонин и зачем повышается его концентрация в организме?
Как мелатонин стал вестником ночи
Мелатонин — это очень древняя молекула. Ученые предполагают, что изначальная функция мелатонина в цианобактериях и альфа-протеобактериях заключалась в том, чтобы нейтрализовать активные формы кислорода, которые образовывались в этих одноклеточных в результате их жизнедеятельности. Существует гипотеза, что ранние прокариоты поглотили цианобактерии и альфа-протеобактерии, и в результате последовавшего симбиоза превратились в хлоропласты и митохондрии, соответственно — так мелатонин проник в клетки эукариот [8–10]. У простейших одноклеточных активные формы кислорода активнее вырабатывались в дневное время. Поэтому простейшим бактериям, вероятно, днем требовалось больше мелатонина, а ночью — меньше; так возник суточный ритм мелатонина. При переходе к многоклеточности, когда большинство клеток организма оказывалось буквально погружено внутрь тела и не видело света, потребовалось сообщать всем клеткам внутри организма информацию о том, что происходит снаружи: день или ночь. И многоклеточные организмы приняли цикл мелатонина в качестве сигнальной системы для этой цели.
Свет является главным водителем ритма, влияющим на циркадные ритмы в организме. Вот как система светового оповещения работает у млекопитающих, в том числе у человека. Свет попадает на сетчатку глаза. Кроме всем известных со школы колбочек и палочек, в сетчатке есть ганглиозные клетки, содержащие пигмент меланописин [11]. Сигналы с этих клеток поступают в супрахиазматическое ядро (СХЯ) по зрительному нерву. СХЯ — это главный генератор циркадных ритмов у млекопитающих, расположенный в передней области гипоталамуса. СХЯ передает сигнал в эпифиз (шишковидное тело), где регулируется выработка мелатонина. Есть только одно большое «но»: у млекопитающих (и дневных, и ночных) синтез мелатонина скорее обратно пропорционален освещенности (много мелатонина вырабатывается ночью, а не днем), в отличие от древних одноклеточных, которых мелатонин защищал от свободных радикалов [12]. Связано это с тем, что в темное время суток СХЯ посылает сигнал, который активирует ключевой фермент синтеза мелатонина — арилалкиламин-N-ацетилтрансферазу (AANAT) в шишковидном теле. Фермент начинает энергично синтезировать мелатонин, осуществляя первую реакцию ацетилирования. В качестве субстрата AANAT использует другой индол со знакомым многим названием — серотонин (рис. 1). Таким образом, в шишковидном теле наблюдаются колебания двух индолов: днем в эпифизе много серотонина, а с наступлением ночи и включением фермента AANAT этот серотонин превращается в мелатонин и выделяется в кровь [13], [14].
Рисунок 1. Схема синтеза мелатонина из серотонина в клетках эпифиза.
адаптировано по материалам сайта Medi.ru
Соответственно, длительное чрезмерное освещение приводит к сильно сниженному уровню мелатонина, что неблагоприятно сказывается на состоянии организма. Поэтому физиологи рекомендуют спать ночью, приглушать свет, выключать мониторы/телефоны/гаджеты за час до сна, а утром выходить на яркий солнечный свет.
Рецепторы мелатонина и его рецепторонезависимые эффекты
Что известно о молекулярных механизмах действия мелатонина в организме? По крайней мере часть работы мелатонина осуществляется через его специфические рецепторы. В настоящий момент клонированы три рецептора мелатонина. Эти рецепторы относятся к семейству сопряженных с G-белком рецепторов (G-protein-coupled receptors, GPCRs), функция которых заключается в активировании внутриклеточных путей передачи сигнала. У млекопитающих обнаружены два трансмембранных рецептора — МТ1 и МТ2 (рис. 2) — их кристаллическая структура была опубликована в 2019 году в журнале Nature [15], [16].
Рисунок 2. Структура рецепторов мелатонина MT1 (синий) ) и MT2 (зеленый). Вторичная структура белков (альфа-спирали, бета-слои и петли) выделена более насыщенным цветом. Рецепторы погружены в цитоплазматическую мембрану. Мелатонин (фиолетовый) связывается с рецепторами, что приводит к передаче сигнала в клетку. Рисунок получен на основе структур 6me2 (MT1) и 6me7 (MT2) в программе UCSF Chimera.
МТ1 обнаружены в гипофизе, сетчатке, СХЯ, а чаще всего встречаются на коже человека. МТ1 модулируют активность нейронов, сужение артериальных сосудов, пролиферацию раковых клеток, репродуктивную и метаболическую функции [17], [18]. МТ2 экспрессируются в сетчатке и эпителии. Показано, что активация МТ2 ассоциирована с несколькими функциями в организме: с ингибированием высвобождения дофамина в сетчатке, с индукцией релаксации гладкой мускулатуры в стенках кровеносных сосудов, с усилением иммунного ответа. Что касается циркадных ритмов, то тут роль МТ2 заключается в сдвиге фазы циркадных ритмов возбуждения нейронов в СХЯ [17], [18]. У амфибий и птиц найден третий рецептор — МТ3, который у млекопитающих пока не обнаружен [19]. Плюс, что примечательно, существуют ядерные рецепторы мелатонина: они принадлежат к ROR/RZR подсемействам; посредством ядерных рецепторов мелатонин может влиять на иммунную и центральную нервную системы [20].
Кроме влияния на процессы в клетке через трансмембранные рецепторы, мелатонин обладает способностью проникать внутрь самой клетки. Происходит это благодаря химической природе вещества, которая позволяет проходить и через гематоэнцефалический барьер, и через мембрану клетки. Такой путь проникновения и работы мелатонина в литературе обобщается под размытым понятием «рецептор-независимые эффекты мелатонина» [21]. Как раз с этими эффектами связывают многочисленные воздействия мелатонина на физиологические процессы: на кровяное давление, на иммунную систему, противоопухолевую защиту и т.д. Из молекулярных механизмов рецептор-независимых эффектов мелатонина известно, что в цитозоле мелатонин взаимодействует с определенными редуктазами, например, с хинон-редуктазой-2. Показано, что этот фермент обеспечивает антиоксидантное воздействие [22]. Другой обнаруженный партнер для связывания мелатонина — кальмодулин. Этот небольшой, высококонсервативный кальций-связывающий белок играет ключевую роль в управлении метаболизмом клетки. Поскольку структуры мелатонина и кальмодулина филогенетически консервативны, взаимодействие кальмодулин—мелатонин, вероятно, представляет собой важный механизм регуляции и синхронизации физиологии клетки [23].
Подведем итоги
Наступила ночь, и вот в эпифизе образовался гормональный сигнал времени — мелатонин. Попробуем ответить на поставленный выше вопрос: а что делает мелатонин и зачем повышается его концентрация в организме?
Первое. Для мелатонина показана способность поддерживать и корректировать внутриклеточные циркадные ритмы: доказана эффективность приема мелатонина в уменьшении и сокращении джетлага [24]. При сбое ритма мелатонин помогает привести внутренние часы в соответствие солнечным часам. Как он это делает? Видимо, влияя на СХЯ и осуществляя обратную связь. Для механизма этой обратной связи показано, что прием мелатонина днем вызывает активацию СХЯ [25]. Значительную роль в этой активации, по-видимому, играют рецепторы мелатонина, MT1 и MT2, которые находятся на мембране клеток СХЯ. Так что тут мы видим, что мелатонин действительно является активным участником циркадных ритмов.
Второе. С наступлением ночи мелатонин, кроме переключения фазы циркадных ритмов в нервной системе, выделяется в кровь и разносится по всему организму. Мы знаем, что молекула теоретически способна проникнуть в любую клетку организма и провести там некую работу. И все эти влияния мелатонина не только убирают усталость и обеспечивают качественный сон, но и участвуют в защите от злокачественных новообразований [26]. И наоборот, сбой ритмов, видимо, провоцирует развитие онкологических и нейродегенеративных заболеваний [27], [28]. К сожалению, молекулярные механизмы этих эффектов мелатонина и циркадных ритмов в целом изучены гораздо слабее.
Одно можно сказать точно: циркадные ритмы, их водители (в том числе мелатонин) и физиологические проявления (например, сон и отдых), видимо, гораздо сильнее связаны с благополучной работой нашего тела, чем мы привыкли думать. Есть над чем поразмыслить современному человеку, пренебрегающему здоровым сном и жертвующему ночными часами ради работы или просмотра фильмов.
Что такое циркадные ритмы? Настраиваем свои внутренние часы
Мало что может быть лучше, чем хороший ночной сон, но многим из нас он дается не так просто, как хотелось бы. Если вы изо всех сил пытаетесь заснуть, часто просыпаетесь в определенное время или зеваете в течение большей части дня, это может свидетельствовать о том, что ваш циркадный ритм нарушен. Но почему так происходит? Попробуем понять не только то, как работают биологические часы человека, но и то, как вы можете вернуть свой циркадный ритм в норму для здорового и регулярного сна.
От биологических часов зависит не только то, как вы спите
Что такое циркадные ритмы?
Циркадный ритм — это внутренние часы, которые постоянно работают, переключаясь между сном и бодрствованием. Его также называют внутренними или биологическими часами, поскольку он помогает регулировать режим сна человека.
Циркадные ритмы есть не только у людей. Почти все живые организмы имеют внутренние часы — растения, животные, микробы и многие другие, за некоторыми исключениями. Например, именно биологические часы помогают цветам открываться и закрываться в нужное время и не дают ночным животным покинуть свое убежище в дневное время, когда они могут подвергнуться нападению хищников.
У людей циркадные ритмы координируют психические и физические системы по всему телу. Пищеварительная система производит белки в соответствии с обычным временем приема пищи, а эндокринная система регулирует гормоны в соответствии с привычным расходом энергии.
Существует целая научная область под названием хронобиология, которая посвящена изучению циркадных ритмов. В 2017 году за исследования, связанные с биологическими часами, ученые получили Нобелевскую премию по физиологии.
Как работают внутренние часы
В нашем организме есть «циркадные часы», которые функционируют в большинстве тканей и органов, регулируя различные циркадные ритмы для каждой части тела. Эти часы поддерживают «плавность хода» внутренних часов отдельных органов.
Привычные нам состояния, такие как сонливость, бодрствование и голод, — появляются на основе циркадных ритмов. Внутренние часы выстраивают определенный ритм, поэтому в течение дня у нас бывают разные состояния. Например, мы сонливы в течение одной части дня, но бодрствуем и активны в другой.
Расположенные в супрахиазматическом ядре гипоталамуса головного мозга, главные часы принимают световые сигналы от сетчатки глаза и отправляют эту информацию в различные части мозга, включая шишковидную железу, которая выделяет мелатонин. Эти сигналы меняются в течение дня, поэтому циркадный ритм человека обычно совпадает с солнечным циклом. Ночью гипоталамус получает сигналы, что уже темно. Поэтому он посылает в мозг сообщение о том, что пора выделять мелатонин, что в свою очередь вызывает сонливость.
На основе света часы отправляют команду организму спать или бодрствовать
Именно по этой причине эксперты советуют не спать с ночником.
Обратное происходит в дневное время, потому что много света подавляет выработку мелатонина. Если вы думаете, что лучше засыпаете вечером, когда сидите в телефоне, то это не так. Просто ваши глаза устают от экрана, но мелатонина при этом вырабатывается меньше. Поэтому можно закрыть глаза, однако уснуть долгое время не получится.
Обычно в течение дня у людей наблюдается спад энергии, но, многие взрослые чувствуют себя наиболее утомленными после обеда. Эти состояния могут варьироваться в зависимости от привычек и возраста каждого человека.
Как настроить свои биологические часы
Очень важно обуздать свои циркадные ритмы
Исследования показали возможную связь между здоровыми циркадными ритмами и координацией, сердечно-сосудистой деятельностью, когнитивными функциями, контролем веса, иммунной системой и пищеварением. Поэтому очень важно настроить свои внутренние часы. Чтобы организм работал правильно и без сбоев, важно выработать следующие повседневные привычки, поддерживающие цикл сна и бодрствования.
Поддерживайте постоянный график сна
Многие полагают, что установленное время отхода ко сну поможет им нормализовать биологические часы. Это не так — также важно просыпаться каждый день в одно и то же время. Последовательный режим сна и бодрствования приведет к тому, что вы не будете просыпаться ночью.
Не поддавайтесь желанию поспать после беспокойной ночи. Часто хочется вздремнуть или выспаться по выходным, но это может только ухудшить ваш циркадный ритм.
Мелатонин обычно начинает активно вырабатываться около 21:00, и его выработка замедляется (что заставляет вас просыпаться) около 7:30 утра. Попытайтесь сориентировать свой график сна примерно на это время с небольшим запасом, чтобы расслабиться перед сном. Если ваш распорядок сильно отличается от этого времени, медленно корректируйте его с шагом 15 минут каждые несколько дней.
Выйдите утром на улицу
Воздействие света по утрам заставляет ваш мозг вырабатывать меньше мелатонина. Первое, что вы должны сделать после сигнала будильника, — это открыть шторы или жалюзи. Если у вас есть время, выйдите на улицу и прогуляйтесь или выпейте кофе на крыльце дома.
Солнечный свет поможет настроить внутренние часы на текущий день.
Не спите днем
Сохранение активности в течение дня может помочь сбалансировать ваш циркадный ритм, израсходовав запасы энергии до наступления лучших часов сна.
Как только вы почувствуете прилив энергии, вставайте и двигайтесь. Многие люди ведут малоподвижный образ жизни из-за сидячего образа жизни и работы за столом. Поддерживайте свой циркадный ритм, двигаясь каждые 30 минут. Это может разбудить ваше тело. Если вы не выспались, не надо пытаться доспать днем, лучше пораньше ложитесь вечером.
Если вам интересны такие статьи, подпишитесь на нас в Яндекс.Дзен, чтобы не пропускать новые материалы!
Избегайте тяжелой пищи и кофеина в течение дня
То, что вы едите, может повлиять на ваш сон. Еда и алкоголь вызывают изжогу, а кофеин и никотин — стимуляторы, которые могут побудить ваш мозг поддерживать активность вашего тела больше, чем нужно. Постарайтесь, чтобы ваше тело обходилось от 12 до 14 часов без еды (сюда входит и количество часов, в течение которых вы спите).
Если вы не поедите перед сном, ваша печень не будет работать так тяжело всю ночь. Кроме того, когда ваши основные часы запускают высвобождение мелатонина, они также посылают сигналы в печень, говоря ей, чтобы она перестала вырабатывать ферменты, превращающие калории в энергию, и вместо этого начала накапливать ее.
Чем больше еды вы употребляете перед сном, тем тяжелее работает ваша печень, и больше еды сохраняется в организме в виде жира.
Уберите телефон перед сном
Если в темноте резко появится свет, вы можете долго не уснуть
Мы обсуждали влияние утреннего света на ваш циркадный ритм, и вечерний свет работает точно так же. Домашний свет как от ламп, так и от синего света, излучаемого ноутбуками, смартфонами и планшетами, может обмануть ваш мозг, заставив его думать, что сейчас еще день. что приведет к подавлению выработки мелатонина.
Начните приглушать свет примерно за два часа до сна и не пролистывайте социальные сети в постели. Если вы работаете в ночную смену или вам нужно использовать смартфон вечером, вы можете носить очки, которые блокируют синий свет, или использовать функции устройства, которе подавляют его. Экран iPhone, например, автоматически адаптируется к освещению и в вечернее время светит больше желтым, чем синим.
Поддержание регулярного циркадного ритма имеет решающее значение для здорового сна. Если дневная сонливость мешает вашей повседневной деятельности, возможно, у вас нарушены биологические часы. Попробуйте советы выше, но если они не помогут, обратитесь к специалисту, опишите свои симптомы и найдите с его помощью план лечения, который поможет вам лучше спать.
Что нужно знать о циркадном ритме
Циркадный ритм — это естественный процесс , который происходит в течение всего дня. У человека циркадные ритмы вызывают физические и психические изменения в организме, включая ощущения бодрствования и сна. Однако некоторые состояния могут изменить циркадные ритмы, что может привести к нарушению сна или другим проблемам со здоровьем.
Что такое циркадный ритм?
Циркадные ритмы наблюдаются повсюду, во всем природном мире, например, у растений и животных. Они необходимы организмам и протекают даже при отсутствии внешних факторов.
У людей циркадные ритмы — это приблизительные 24-часовые паттерны, изменяющие физическое и психическое состояние тела, а также настроение и поведение. Цикл сна-бодрствования является одним из наиболее широко признанных циркадных ритмов. Люди, как правило, устают ночью и чувствуют себя бодрыми в течение дня. Данный 24-часовой паттерн — это то, что большинство людей имеют в виду, когда говорят о циркадном ритме. Однако цикл сна-бодрствования включает в себя другие факторы, помимо сна. Другие примеры циркадных ритмов у человека включают:
- гормональную активность
- температуру тела
- пищеварение
- иммунную функцию
Как работает циркадный ритм?
Циркадные ритмы — это жизненно важные процессы, которые функционируют без внешних факторов. Это происходит потому, что организм сам реагирует на биологические часы, которые естественным образом существуют у человека и его клеток. Почти каждая ткань и орган имеет свои собственные биологические часы. Это результат взаимодействия определенных белков с клетками в организме, которые заставляют их быть более активными или замедляться. Одни главные часы организма управляют всеми этими индивидуальными часами. У человека главные часы — это структура, называемая супрахиазматическим ядром , которая содержит около 20 000 нервных клеток и получает прямой вход от глаз. Когда глаза воспринимают яркий свет дня или темноту ночи, супрахиазматическое ядро улавливает эту информацию, приказывая клеткам действовать соответственно. Свет поддерживает циркадный ритм в синхронизации с 24-часовым днем. В дополнение к реакциям в самих клетках, химические вещества в головном мозге приспосабливаются в ответ на циклы дня. Эти химические вещества регулируют ряд факторов в организме, таких как:
- голод
- температура тела
- пробуждение
- настроение
Циркадный ритм сна
Циркадные ритмы организма управляют циклом сна-бодрствования. Они играют определенную роль во сне из-за того, как организм и мозг реагируют на темноту, когда большинство людей чувствуют усталость и склонны спать. С наступлением темноты биологические часы организма приказывают клеткам замедляться. Вечером гормон мелатонин начинает подниматься и вызывает сонливость. Мелатонин достигает пика около 2-4 часов утра, а затем снижается к утру, позволяя человеку проснуться.
Регуляции циркадных ритмов
Свет является основным внешним фактором, регулирующим циркадные ритмы организма. Он поддерживает циркадный ритм в синхронизации с естественным 24-часовым циклом Земли. Кроме того, другие сигналы окружающей среды помогают синхронизировать циркадный ритм, включая потребление пищи и уровень активности. Однако многие вещи могут нарушить этот процесс.
Что нарушает циркадный ритм?
В то время как циркадные ритмы протекают естественным образом, несколько факторов могут влиять на них в течение дня.
Свет
Нерегулярный свет может нарушить нормальный циркадный ритм. Циркадные часы наиболее чувствительны примерно за 2 часа до обычного сна человека . Использование яркого света в это время может сместить потребность во сне, поэтому человек может заснуть поздно ночью и проснуться позже утром. В отличие от этого, яркий утренний свет может вызвать пробуждение. Сон в светлой комнате также может разбудить человека раньше, чем это необходимо, и сместить его обычное время сна.
Цвет
Цвет света нарушает циркадные паттерны. Синий свет длины волны оказывает самое сильное воздействие. Синий и белый свет в чувствительные периоды дня, например за 2 часа до сна, затрудняет засыпание. Распространенные источники включают электронные экраны на таких устройствах, как телефоны, компьютеры и телевизоры. Другие длины волн света оказывают меньшее влияние на циркадные часы.
Нездоровые привычки
Наличие нездоровых привычек может нарушить циркадные часы в течение дня. Это может включать в себя:
- не иметь установленного времени сна
- ужинать поздно
- потреблять кофеин поздно ночью
- использовать электронные устройства поздно ночью
- выполнять умственно стимулирующие действия перед сном
- испытывать боль или дискомфорт
Сменная работа
Люди, которые работают в вечерние смены или работают всю ночь, могут иметь нарушения естественных циркадных ритмах. По мере того как организм реагирует на естественные циклы солнечного света и темноты, сменная работа меняет их циркадные ритмы.
Путешествия
Люди, которые часто путешествуют, могут отмечать нарушения сна и своих циркадных ритмов, особенно если они часто перемещаются между часовыми поясами. Смена часовых поясов может вызвать ощущение сонливости или усталости, когда тело пытается догнать изменения времени и новые ритмы дня.
Различные состояния
Основные нарушения сна могут влиять на циркадные ритмы, в том числе:
- Синдром задержки фазы сна : когда циркадный ритм замедляется, человек предпочитает засыпать и просыпаться позже.
- Синдром отсроченной фазы сна : циркадный ритм прогрессирует, поэтому человек чувствует сонливость рано вечером и просыпается рано утром.
- Нерегулярное нарушение сна и бодрствования : отсутствие регулярного ритма приводит к нарушениям сна и бодрствования.
- Нарушение 24-часового сна-бодрствования : циркадный ритм не синхронизирован с 24-часовым днем, что приводит к периодам сонливости и бессонницы.
Как восстановить циркадные ритмы?
Существует несколько важных факторов, которые необходимо учитывать при поддержании здорового циркадного ритма. Если возможно, ложитесь спать и просыпайтесь каждый день в одно и то же время. Это может помочь организму восстановить свои ритмы вокруг этих времен. Некоторые предпочитают устанавливать будильник, чтобы просыпаться каждый день в одно и то же время. Это может помочь организму приспособиться, чтобы просыпаться вовремя. Этот регулярный график сна и бодрствования также включает выходные дни. Поскольку свет может нарушить циркадные ритмы, важно выбрать, когда ограничить экспозицию.
Ученые отмечают , что 2 часа до того, как человек засыпает, кажутся наиболее важными. Избегание синего света в это время может обеспечить регулярный циркадный ритм, который включает в себя ограничение времени проведения перед экраном и любых ярких источников белого или синего света. Другие советы могут способствовать здоровому циркадному ритму, в том числе:
- избегать кофеина в конце дня
- немного вздремнуть днем
- избегать длительного сна или дремоты позже в течение дня
- избегать тяжелой пищи
- выполнять успокаивающие действия перед сном, такие как чтение или выполнение мягких растяжек
Некоторые успокаивающие травяные чаи или добавки могут способствовать сонливому состоянию у людей с проблемами засыпания. Тем не менее, поговорите с врачом, прежде чем принимать продукты с активными ингредиентами.
Когда обратиться к врачу
Если человек регулярно испытывает нарушения сна или чувствует, что его циркадные ритмы нарушены, он может поговорить с врачом. Некачественный сон и недосыпание могут привести к осложнениям со здоровьем, в том числе это могут быть:
- гипертония
- диабет или инсулинорезистентность
- апноэ сна
- ожирение
- инфаркт миокарда
- инсульт
- депрессия и тревога
- психоз
Для людей с нерегулярным графиком, кто часто путешествует или работает в ночное время, может быть полезно спросить врача о способах ограничения циркадных нарушений. Мелатонин может вызвать сон и восстановить циркадные ритмы, но важно использовать его правильно. Поговорите с врачом, прежде чем использовать гормоны для восстановления цикла сна.
Заключение
Циркадные ритмы — это естественные циклы, через которые организм проходит каждый день. Ритм сна и бодрствования является наиболее широко признанным примером этих ритмов. Поддержание здорового циркадного ритма может включать в себя корректировку привычек человека в соответствии с ритмами природы и может предотвратить некоторые проблемы со сном и бодрствованием.
Врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург)
Учредитель сетевого издания Medical Insider, главный редактор и автор статей.
