Тема №3 Час та функцiЇ органiзму. Часовi параметри органiзму та його систем. Бiоритми – ендогеннІ осциляцiЇ

1. Синхронізація роботи різних систем.

2. Зовнішні задавачі часу.

3. Характер та особливості задавачів часу та реагуючі на них функції.

4. Результати зміни часозадавачів. Відносність поняття про плинність часу.

5. Суб’єктивне відчуття часу, переробка часової інформації.

6. Фактор випередження як основа ціленаправленої поведінки.

7. Біоритми. Класифікація біоритмів по Халбергу.

8. Класифікація задавачів ритмів.

У кожної епохи свій темп, свій ритм. Одноманітна та повільна хода громіздких часів стародавнього світу складає різкий контраст з швидким перестуком сучасних електронних хронометрів. Недарма нам деколи здається, що в минулому час рухався повільніше, ніж тепер, тому що цінність часу визначається перш за все тим змістом, який вкладає в нього людина. Сьогодні втрата однієї робочої хвилини в масштабах Європи рівнозначна втраті результатів праці 200 тис. людей протягом дня. Час потребує чіткості, економічності, організованості. Пошук ресурсів підвищення працездатності, творчої активності людини складає одну з важливих проблем сьогодення. Абсолютно новим резервом стимулювання активності праці є використання біологічних ритмів людини. Дослідження механізмів живих часів тісно пов’язано з пізнанням особливостей біологічного часу.

Будь-яка жива істота, в тому числі і людина, вмішує в собі своєрідний годинник. Його хід регулюється багатьма періодичними процесами навколишнього середовища та самого організму.

Людина та її стан змінюються не тільки рік за роком, а й місяць за місяцем, день за днем, щогодини. Проявом цього є коливання стану організму.

Біологічний ритм – це один з механізмів, що дозволяє організму пристосовуватись до змінних умов життя. Подібна адаптація триває протягом всього нашого життя, адже постійно тривають зміни в зовнішньому середовищі. Змінюють один одного пори року, циклон приходить на зміну антициклону, зростає та зменшується сонячна активність, вирують магнітні бурі, люди переїжджають зі степової зони в Заполярну – і все це потребує від організму здатності до адекватного пристосування. Тільки при відмінній роботі цього механізму можливе повноцінне життя.

Усіма вище згаданими проблемами зараз займається наука “Хронобіологія”.

Хронобіологія вивчає вплив на життя людини та її самопочуття ритмів зовнішнього середовища та біосфери, тобто вивчає вплив погоди , температури, Місяця, Сонця тощо. Але ми більш детально розглянемо вплив сонячних ритмів на працездатність людини.

Біологічний час, як і всякий інший час в історії, природі та суспільстві має властивість необоротності. Є тільки “тепер”, ще немає завтра і вже немає вчора, кожну мить ми вже не ті, що були, і ще не ті, що будемо через деякий час.

В стародавні часи існували різні думки відносно природи часу. “Все пливе, все змінюється”, – сказав Гераклід. Протилежно йому Парменід твердив, що час не виникає і не дівається, його не було в минулому, він не існує в майбутньому, тому що час тільки в теперішньому “без перерви один”.

Ньютон сформував основи класичної механіки, заклав фундамент матеріалістичного поняття часу, сформував поняття абсолютного часу і з тих пір динамічна концепція отримала друге життя. Але в цій концепції знайшлися так звані парадокси Мак-Таггарта (англ. філософа), який вважав, що будь-яка частина послідовно протікаючих подій є не тільки теперішнім, але одночасно минулим та майбутнім, тому що немає єдиного моменту відліку часу. В наші дні засновник квантової механіки Вернер Гейзенберг вважає, що “час виник разом з світом, він і належить світу і в той час коли не існувало Всесвіту, не існувало ніякого часу”.

Час – важлива умова життєвих процесів. Значення часових співвідношень має яскравий прояв в еволюційно-філогенетичному та індивідуально-онтогенетичному розвитку організмів. Тут час виступає в якості реально діючий фактор. Оскільки біологічний процес займає той чи інший строк, відлік часу живим організмом набирає особливого значення. Масштаб вимірювань різний,  залежно від рівня організації живої матерії. Якщо в еволюційному плані мова йде про мільйони років, то в онтогенезі важливі дні або роки, а для молекулярного рівня життєвих процесів основною мірою відліку будуть долі секунди.

У кожного з нас є свій еталон часу, Малеєв Н.І. та Сисуєв В.М. назвали його індивідуальною хвилиною. Формою прояву життєвої гармонії у древніх китайців рахувалась взаємодія і боротьба протилежностей, або “полярність сил” – Інь-Ян. Рух і спокій, активне і пасивне, зовнішнє і внутрішнє, темне і світле, чоловіче і жіноче, здоров’я і хвороба – дві сторони одного предмету, явища природи. У взаємодії і взаємозаперечені, боротьбі протилежностей бачили мислителі стародавності реальну основу всього існуючого.

Внутрішня боротьба цих сил (саморозвиток), що приводить в рух світ і є форма прояву життєвої енергії. Недарма в каноні китайської медицини “Ней-цзин” трактувалось: “Закон Інь-Ян – це правило в небесах і на Землі, це сутність мільйону різних речей, життя і смерті. Графічним виразом принципу полярності є знаменита китайська монада, а відомий фізик Бор не знайшов кращого символу теорії відносності. Стародавні вчені встановили, що організм являє собою коливальну систему.

Науково-технічний прогрес прискорив темп життя, вмішався в наші звички, та в звичайну мірну ходу біологічних годинників. Серйозну загрозу для живого хронометра дає вибух інформації. Наш мозок повинен засвоїти та опрацювати великий потік сигналів, відомостей, емоцій. Перевищення границі працездатності нервових клітин виникає не тільки в результаті посилення інформаційних навантажень, але й через нерівномірний розподіл їх інтенсивності в часі.

В силу недостатніх тренувань або при конституційній непристосованості в окремих людей втрачається чіткість управління зі сторони кори головного мозку, вегетативних центрів. Розлад стосується роботи внутрішніх органів серця, судин, шлунку, жовчного міхура, кишечника, нирок, залоз внутрішнього апарату.

Симптоми десинхроноза носять загальний характер: втомленість, апатія, подавленність настрою.

Живий організм з його фізіологічними системами, як і всі види живої матерії, має просторово-часову організацію.

Фізіологічні системи і складові їх елементи до окремих клітинок пов’язані просторовими співвідношеннями, роль і форма просторових зв’язків в значній мірі вивчена. А роль і форма часових зв’язків вивчена набагато менше і тому є цікавою і актуальною в наші дні.

В клітинах і тканинах безперервно проходять процеси асиміляції і дисиміляції, які складаються з дискретних хімічних реакцій, кожна з цих реакцій має часову характеристику. Всі фізіологічні системи функціонують також дискретно: у вигляді замкнених циклів (дихання) або у вигляді послідовно протікаючих етапів (травлення). Як цикли, так і етапи процесів мають свої часові параметри.

Швидкість кровообігу, тобто час, за який частка крові проходить велике і мале коло кровообігу складає 23-24 сек. Дихання складається з циклічної зміни вдиху і видиху, і в цілому дає свій ритм – 12 подихів в хвилину.

Без досконалості в часі неможливе функціонування цілісного організму, який складається з неоднорідних за своїми часовими параметрами систем. Взагалі засвоєння ритмів – це характерна властивість живого. Спостерігаючи хвилеподібні зміни рівня різних параметрів крові, а також зміни таких інтергативних показників як температура тіла, дослідники знайшли закономірність: коливання різних гомеостатичних констант залежить від часу доби і мають закономірний повторюваний характер. Виявлено також, що показники діяльності таких систем, як серцево-судинна, дихальна, видільна також терплять закономірні коливальні зміни, тобто власні ритми організму не є самостійними і незалежними, а пов’язані з коливаннями зовнішнього середовища, які визначаються зміною дня і ночі, також були виявлені коливання з циклом: місяць, сезон, рік та інші.

Таким чином, був виділений тісний зв’язок коливальних ритмічних явищ, характерних для організму і коливань зовнішнього середовища (зміна світла та температури, зміна високої і низької температури, вологості та інших метеофакторів, зміна пори року, сонячної активності та інше).

Вказані вище зв’язки процесів, які протікають в організмі і в зовнішньому середовищі для свого осмислення потребують взаємодії вчених різних спеціальностей, що призвело до виникнення хронобіології, коріння якої можна знайти в стародавньому світі.

Недарма представники натурфілософії вважали, що “макрокосм” – світ і “мікрокосм” – людина – єдині.

Для підведення наукових основ під це поняття знадобилися століття праці фізиків і астрономів, медиків та фізіологів. Знадобився розвиток аналітичної уяви в фізіології – характерного дослідження окремих функцій, виявлення кількісних і часових параметрів їх діяльності. Для вивчення біоритмів організму необхідно було сформулювати уяву про його цілісність і його взаємодію з зовнішнім середовищем. В цій пробле-мі особлива роль належала російським вченим-фізіологам І.М. Сєченову, І.П. Павлову. Роль в життєдіяльності організму різних метеорологічних і космічних факторів на прикладі магнітного поля Землі з його коливаннями процесів, які проходять з певною періодичністю на Сонці,  наглядно показана В.І. Вернадським, К.Е. Тимірязевим, А.П. Чижевським.

В термінології, характеризуючи зовнішні фактори, які утворюють внутрішні коливання немає єдності. Наприклад, є назви “внутрішні” і “зовнішні” датчики часу або задавачі часу, або внутрішні біологічні годинники, генератори внутрішніх коливань називають також внутрішніми осциляторами. Ми будемо користуватися термінами “задавачі ритмів” або “задавачі часу” у відношенні зовнішніх умов, які викликають ті або інші закономірні коливання функцій, а самі коливання будемо називати біоритмами. Існує багато різних класифікацій біоритмів залежно від зовнішніх задавачів часу. Найбільш поширена класифікація біоритмів належить Ф. Халбергу, який виділяє наступні групи ритмів:

· ритми високої частоти, до них відносяться коливання з довжиною циклу не більше 0,5 год.;

· ритми середньої частоти:

- “ультрадний ритм” з довжиною від 0,5 год. до 20 год.;

- “циркадний” – 20-28 год.;

- “інфрадний” – 28 год.-6 діб.

· ритми низької частоти:

- “циркавижинтаний” – 20 діб;

- “циркатригинтарний” – 30 діб;

- “циркануальний” – 1 рік.

Задавачі часу можуть бути простими і складними. До простих, наприклад, відносять харчування в один і той самий час, яке викликає відносно прості реакції, тобто тільки активну дію травної системи. Зміна світла і темряви, цей задавач ритму втягує в зміну активності і спокою не одну систему, а весь організм.

До складних задавачів ритмів можна віднести зміну сезонів року, яка призводить до довготривалих специфічних змін стану організму, а саме його реактивності, стійкості по відношенню до різних факторів рівня обміну речовин, напрямку обмінних реакцій та до ендокринних зсувів.

Прикладом складних комплексних факторів, які впливають на організм, може бути періодичне коливання сонячної та місячної активності. Біоритмія – одна з самих молодих наук XX століття. Вона вивчає циклічні біологічні процеси, що проходять в живому організмі. Всі живі організми характеризуються спроможністю до ритмічної організації фізіологічної функції, що забезпечує здатність організму до швидкої адаптації у постійно змінних умовах навколишнього середовища.

Ритмічність – це функціональна властивість живого організму. Спектор ритмічних процесів у ньому надзвичайно великий – від секунд до років. В природі є циклічні процеси з періодом в рік (один оберт Землі навколо Сонця), в день (один оберт Землі навколо своєї осі), в місяць ( біля 30 днів – один оберт Місяця навколо Землі), але немає процесу з періодом в тиждень. В даній праці було прийнято місячний відрізок часу, як отриману досліджувану одиницю ритмічності.

Відомо, що всі біоритми в певній мірі взаємодіють між собою, утворюючи впорядковану систему ритмічних процесів. Метою реферату є визначення впливу біоритмів Місяця і Сонця на місячну працездатність людини.

Місячний цикл – це сідеричний місяць – 27 і 1/3 днів – період оберту Місяця навколо Землі по відношенню до “нерухомих” зірок і сінодічний місяць ~ 29 днів, або час від одного повного місяця до другого. Близький до цієї величини і період обертання Сонця навколо своєї осі.

І Місяць, і Сонце мають сильний гравітаційний вплив на Землю, викликаючи при цьому морські приливи і відливи, а також зміни частин земної кори. Спеціалістами підраховано, що на 70% приливи визначаються Місяцем і на 30% – Сонцем.

Місячний ритм – це біологічний процес, в якого максимум і мінімум виникає один або два рази на протягорм місяця, в один і той же час, тобто в одну з місячних фаз.

Сонце, окрім того, впливає на Землю своєю активністю. Термін “сонячна активність” вміщує в собі такі поняття, як виникнення сонячних плям (утворення в фотосфері Сонця, розвиваються з “пер” і можуть існувати протягом 10-20 діб), протуберанців (величезні, довжиною до сотень кілометрів, плазматичні утворення в сонячній короні; мають велику густину і меншу температуру, ніж в плазми; на диску Сонця спостерігаються, як темні волокна, а по краю в вигляді арок, що світяться) та інших утворень.

Сонячні катаклізми впливають на електромагнітне поле Землі, служать причиною магнітних бур. Центри активності можуть існувати на Сонці впродовж кількох місяців і при обертанні Сонця вони через кожних 27 діб проходять через центральний мередіан поверхні Землі. Ці дні утворюють 27-денний цикл сонячної активності.

Місячні цикли в організмі людини.

Такі ж цикли з місячним періодом були вивченні в організмі людини. Їх помітили дуже давно. Сантарі, лікар XVII століття, впродовж довгого часу визначаючи вагу чоловіків, виявив, що протягом місяця вона змінюється на 1-2 кілограма, з повторами у наступних місяцях.

В 1890 році був відкритий закон про щомісячні зміни в організмі жінки. Це стосується й менструації – щомісячного, циклічного виділення крові з матки у дівчини, яка досягла віку 11-13 років, і жінок дітородного віку (до 47-50 років).

Взагалі загальна активність жіночого організму підвищується в передменструальній фазі і знижується з початком менструації з характерними ознаками дратівливості, нервозності, схильності до алергій.

В зв’язку з цим особливе значення отримує проблема зміни працездатності жінок, яка залежить від функціонального стану організму і впливу зовнішніх факторів.

Місячний ритм фізичної працездатності спостерігається також і в чоловіків – в кінці кожного місячного циклу покращуються результати роботи.

Всі місячні цикли в організмі людини так чи інакше пов’язані з активністю. Місячні цикли забезпечують високу стійкість жіночого організму до зовнішніх змін будь-якого виду.

Вплив Місяця.

В 1959 році американські вчені А. Менакер і В. Менакер, підрахували, що запліднення (значить і овуляція) частіше відбувається в дні, близькі до повного місяця.

Але на думку відомого американського вченого-біоритмолога  А. Сонбергера, зв’язок з протіканням менструального циклу в жінок і місячного циклу не існує і є випадковим. Він пов’язує це з тим, що в тварин він не виявленний (біоритмічні цикли різні у різних видів тварин).

Ще в стародавньому світі місяцю приписували негативні характеристики. Слово “лунатик” або така хвороба, як самнабулізм (стан, при якому автоматично в сні родяться дії, характерні чи не характерні для людини) безпосередньо пов’язані з місяцем, його містичним впливом на людей.

Вченими доведено, що в період повного місяця відбувається найбільше випадків вбивств та проявів агресії. Більша частина потенційних самовбивць здійснювала намір покінчити з життям в ті дні коли місяць знаходився ближче всього до Землі. Зв’язок стану організму людини з місячним ритмом виявився також в тому, що в прооперованих кровотеча в момент повного місяця виявлялась на 82% частіше, ніж в інший час.

Відомо також, що залежно від фаз місяця змінюється земний магнетизм.

Вплив Сонця.

Брати Дюпль ще у 1934 році відкрили 27-денний період смертності. Вони довели, що крива смертності в великих країнах Європи змінюється синхронно, співпадаючи з максимумом сонячної близькості.

У Будапешті спроби до самогубств, зареєстровані в 1964 році робітниками швидкої допомоги, були обумовлені зміною електричного стану повітря у 27 разів.

Відомо, що при геомагнітних бурях збільшується аварійність на дорогах.

Звичайно, між діяльністю людини і Космосом існує зв’язок. Так, наприклад, при хромосферних спалахах на Сонці в 4 рази вповільнюється реакція у людини.

Існують різні думки стосовно того, чи насправді біоритми Сонця і Місяця мають такий величезний вплив на працездатність людини.

Існує думка, що місячні цикли в людини з’явились колись, як результат пристосування живого організму до періодичних зовнішніх впливів, але якщо Місяць і Сонце існують незалежно один від одного, тоді немає зв’язку між місячним ритмом людини і зовнішнім впливом.

Інші вважають, що на місячні цикли в організмі людини накладаються ритмічно змінні космічні фактори.

Згідно останньої теорії, завданням медицини і біології був і залишається прогноз стану організму людини під дією зовнішніх факторів. За допомогою знань про несприятливий вплив сонячних ритмів можна передбачати та запобігати нещасливим випадкам. Вивчення та спостереження за впливом біоритмів Сонця і Місяці на людей потрібно не тільки для належної організації праці, але й для профілактики і лікування різних захворювань людини.

Враховуючи вищесказане, питання біоритмії залишаються відкритими для подальшого вивчення, а поняття про плинність часу – відносним.

Відносність поняття про плинність часу. Час має багато значень і понять, по різному сформульованими філософами та представниками біологічних наук. Для різних об’єктів плинність часу проявляється по -різному. Особливо дуже багатообразні часові параметри в житті людини. З розвитком цивілізації життя людей в суспільстві все більше ускладнюється, час доби насичений різними формами діяльності, вибухоподібно росте інформація, зменшуються відрізки часу, протягом яких потрібно засвоїти потоки інформації. Життя людини набирає прискорення. Суб’єктивний плин часу сприймається залежно від інтенсивності фізичної чи технічної діяльності при великій зайнятості, при необхідності приймати правильне рішення в екстремальній ситуації. Тут за лічені секунди людина встигає зробити складну розумову роботу. Аналізуючи своє життя, людина активна відмічає її насиченість та довготривалість, а людина пасивна, яка мало зробила в житті, вказує на довготривалу плинність кожного дня, але ретроспективно відчуває, що життя проймануло не залишивши й сліду.

Відносність часу виразно простежується на прикладі польоту космонавтів. За нашу земну добу вони є свідками неодноразової зміни дня і ночі. Інформація про час доби, про довготривалість часових інтервалів між окремими подіями складається з багатьох відгуків, які йдуть з внутрішнього т зовнішнього середовища. Павлов спостерігав умовний рефлекс слиновиділення у собаки, яку годували через певні відрізки часу, впевнився в тому, що часовий інтервал може бути умовним подразнювачем. Сигнал – часовий інтервал, фіксується завдяки тому, що деякі системи організму (серцево-судинна, дихальна), відраховують внутрішній час в організмі. Якщо прийняття їжі співпадає, наприклад, з кожним 20-м дихальним циклом, то умовний подразнювач при цьому стає ендогенним. На кожний 20-й вдих починає виділятися слина.  Суб’єктивне часовідчуття реалізується на основі  умовнорефлекторних механізмів, які дозуються справжніми ендогенними ритмами. В праці вивчення суб’єктивного сприйняття часу дослідники застосовують тест “індивідуальна хвилина”. Прискорений або повільніший плин індивідуального часу є параметром психіки, який підлягає певним ритмічним коливання. Твереза, чітка оцінка часу є одним з критеріїв здорової психіки людини. Час в біологічних системах виступає як складна категорія, де живі організми, існуючи в теперішньому часі, в своїй діяльності опираються на минуле, а сама діяльність регулюється і управляється майбутнім. Це і є випереджувальний фактор – основа цілеспрямованої поведінки. Ось яка різноманітна роль часу у житті матерії.

Питання для самоконтролю

1. Як ви розумієте відносність поняття про плинність часу?

2. Дайте визначення біоритмії.

3. Як сонячна активність впливає на організм людини?

4. Як місячна активність впливає на організм людини?

5. Назвіть групи ритмів за Ф.Халбергом.

6. Що таке синтаксична адаптація?

7. Що таке ката токсична адаптація?

8. Назвіть фази розвитку процесу адаптації.

9. В чому полягає специфіка адаптації до різних психогенних факторів?