Суточные ритмы — самые важные в организме
Биоритмы помогают живым существам наиболее эффективно реализовывать свою генетическую программу: искать пищу в подходящих условиях, вовремя восстанавливать силы, готовиться к изменениям погоды. Жизнь пронизана биоритмами: как короткопериодичными (ультрадианными) — среди них дыхание и сердцебиение, — так и долгопериодичными (инфрадианными), которые управляют зимней спячкой у животных, миграцией птиц и менструальными циклами у женщин. Циркадианные ритмы приурочены к вращению Земли, смене светлого и темного времени суток и отвечают за многие аспекты нашей жизни. Мы ложимся и встаем в одно и то же время, наша память может работать лучше в определенные часы, в какое-то время суток мы легче справляемся с физической нагрузкой. К примеру, наш уровень внимания достигает своей низшей точки ранним утром. Не случайно в 4 часа утра наблюдается непропорционально много ДТП, даже с учетом усталости водителей и интенсивности трафика. Поэтому засиживаться до раннего утра совершенно неэффективно, даже если работа очень важная и срочная.
Для чего нужны циркадианные ритмы
Суточные ритмы свойственны почти всем формам жизни
Даже у одноклеточных и бактерий имеются внутренние часы. Период циркадных ритмов обычно близок к 24 часам. Организм способен получать информацию о смене дня и ночи даже в отсутствие внешних стимулов и подстраиваться под нее. Хронобиология — дисциплина, изучающая биологические ритмы, — зародилась благодаря наблюдениям за жизнью растений. В 1729 году французский биолог Жан-Жак де Меран заметил, что растение-гелиотроп Mimosa pudica закрывает листья в темное время суток и открывает поутру, даже находясь в темном подвале и не получая информации об освещении. В то же время организму необходимо получать информацию извне, чтобы внутренние часы совпадали с условиями окружающей среды. Живые существа реагируют на различные параметры: человек чувствителен к количеству света, в то время как рептилии ориентируются на изменение температуры. Циркадианные ритмы могут использоваться для подстройки других биоритмов. По ежедневным изменениям в количестве темноты и света организм может очень точно определить время года. Часть животных использует эти данные как сигнал к подготовке к зимней спячке, а часть — как сигнал к спариванию, чтобы детеныш родился в более теплое время года и не испытывал недостатка в пище.
Незрячие люди получают информацию об изменении времени суток
Механизм управления биоритмами есть в каждой клетке, однако все они подчиняются супрахиазматическому ядру. Эта зона мозга находится в области гипоталамуса и контролирует ритм работы всего организма. Она получает информацию об уровне света и согласно ей перестраивает работу своих нейронов. Некоторые нейроны ядра активны днем, некоторые — ночью, и в зависимости от этого они направляют сигналы в центры сна или бодрствования, которые, в свою очередь, отправляют сигналы остальному организму. Рассогласование внутреннего ритма с ритмом, задающимся световым режимом, называется джетлагом. Если мы резко меняем часовой пояс при перелете на большое расстояние (например, прилетаем днем, в то время как в нашем городе ночь), мы чувствуем себя дискомфортно, так как наш организм настроен на сон, а световые условия не совпадают с его параметрами.
Незрячий человек с точки зрения биологических часов может фиксировать изменение времени суток. Человеческий глаз содержит специальный набор чувствительных к свету клеток, называемых «фоточувствительные ганглионарные клетки сетчатки». Было обнаружено, что у незрячих людей и тех, у кого из-за генетической болезни повреждены светочувствительные колбочки и палочки, эти клетки могут работать нормально.
Хронотип отчасти определяется генами
Существует несколько «часовых» генов, которые отвечают за выработку определенных белков. Изменения концентраций этих белков определяют заряд клеточных мембран, что позволяет нейронам супрахиазматических ядер гипоталамуса создавать электрические импульсы через определенные промежутки и в результате синхронизировать функции организма со временем суток. Благодаря строго циклическим колебаниям биосинтеза белков PER1, PER2, PER3, CLOCK и BMAL1 наши часы имеют высокую точность.
Хронотип человека, то есть «сова» он или «жаворонок», зависит от генов на 54%. Это не означает, что существует ген, из-за которого он обязательно будет совой и жаворонком. Просто существует определенная комбинация генов, которая чаще встречается у одних и реже у других. Еще одним важным фактором является социальный, то есть принятый в обществе, распорядок дня. То, во сколько человеку приходится вставать на работу или учебу и ложиться спать, определяет 43% вероятности того, что он будет вовремя ложиться и вставать. Оставшиеся 3% приходятся на возраст: в юности можно быть совой, а после двадцати лет начать постепенно превращаться в жаворонка.
Циклы сна и бодрствования можно регулировать
На человеческий сон воздействует два фактора: солнечный свет и выработка гормона мелатонина в эпифизе. Чем выше интенсивность солнечного света, тем активнее наши внутренние часы. Если человеку трудно просыпаться по утрам, ему рекомендуется как можно больше времени проводить на солнце. Даже в пасмурный день свет пробивается через тучи, и этого количества достаточно, чтобы воздействовать на центры сна и бодрствования. Любой яркий источник света воздействует на наши внутренние часы: включение лампы ночью, сидение за компьютером перед сном подавляют секрецию мелатонина. Использование гаджетов перед сном снижает выработку мелатонина на 20%, так что если у человека имеются проблемы с засыпанием, то ему не стоит проводить много времени у голубого экрана. Даже свет уличного фонаря, пробивающийся через шторы, может негативно влиять на здоровье. Поэтому в спальне лучше вешать плотные шторы или жалюзи.
Кроме того, на циклы сна и бодрствования влияют занятия спортом: если сделать зарядку поздно вечером, период сна и бодрствования смещается вперед, то есть человек засыпает и просыпается позже. Если же сделать зарядку за два часа до сна, перед тем как начнется вечерняя выработка мелатонина, цикл сдвинется на более раннее время, и будет гораздо легче заснуть.
