Факты_о_циркадных_ритмах

Факты_о_циркадных_ритмах

Что такое биоритмы, или Как научиться эффективно учиться

Биологические часы человека влияют на работоспособность и успеваемость в школе. Давайте выясним, как использовать особенности своего организма для улучшения учёбы.

Наука о биоритмах

Биоритмы — это не какое-то мистическое понятие вроде астрологии или веры в приметы. Это неотъемлемое свойство всего живого вокруг нас. Учёные считают, что самая первая клетка, возникшая на Земле, получила повреждения под воздействием ультрафиолета в светлое время суток, а в ночное время — восстановилась. У каждого организма есть свои циклы, которые помогают ему чередовать фазы активности и восстановления. Человек не исключение. От соблюдения биоритмов зависит его способность учиться и работать быстрее и эффективнее, принимать решения, чувствовать радость жизни.

Биологические ритмы (биоритмы) — это периодические изменения интенсивности и характера биологических процессов, которые сами поддерживаются и воспроизводятся в любых условиях.

Биоритмы бывают разные — от полутора часовых до годовых. Более всего на работоспособность организма влияют суточные или циркадные ритмы.

Циркадные (циркадианные) биоритмы — это колебания интенсивности различных биологических процессов в организме, связанные со сменой дня и ночи.

История исследования циркадных ритмов началась в 1729 году, когда французский астроном Жан-Жак де Меран, заметив ежедневное движение листьев у мимозы стыдливой, предположил, что у растения есть свой механизм, подобный циклу сна и бодрствования у человека.

С тех пор циркадные ритмы подвергались тщательному изучению: учёные скрещивали растения, исследуя гены, отвечающие за формирование циркадного ритма, анализировали поведение животных, ставили эксперименты с участием людей.

В 2017 году открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм, группой учёных (Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг) было удостоено Нобелевской премии, что лишний раз подчёркивает значимость изучения биоритмов.

Приведём лишь несколько научных фактов о циркадных ритмах, важных для нашей темы.

  • Особенности циркадных ритмов определяются наследственностью и передаются на генетическом уровне.
  • Свет — наиболее эффективный сигнал, поддерживающий баланс циркадных ритмов. Специальные клетки сетчатки глаза человека, реагируя на свет, посылают сигнал напрямую в супрахиазматическое ядро — центр контроля циркадных ритмов в организме человека.
  • Даже при отсутствии естественного света циркадные циклы в организме человека сохраняются. В ходе эксперимента, где люди были изолированы от естественного света и часов, у них вырабатывался 25-часовой циркадный ритм.
  • Использование искусственного света увеличивает циркадный ритм. В том самом эксперименте переход на 25-часовой суточный режим был связан с тем, что люди по своему усмотрению могли пользоваться искусственным светом. В скорректированном виде циркадный ритм составил 24 часа 11 минут.

Что происходит при нарушении циркадных ритмов

При частой смене часовых поясов и, как следствие, режима дня, может возникнуть джетлаг — «рассогласование» циркадных ритмов. Джетлаг сопровождается бессонницей, апатий, усталостью, депрессией.

К другим расстройствам, связанными с циркадными ритмами, относятся так называемая «бессонница выходного дня», синдром задержки или опережения фазы сна, нерегулярный ритм сна и бодрствования. Каждое из этих нарушений сна способно подорвать психическое равновесие и работоспособность.

Как влияет хронотип на работоспособность и успеваемость

Хронотипом человека называют его индивидуальные особенности суточных биоритмов. Мы знаем о трёх хронотипах: «совы», «жаворонки» и «голуби». А учёные выделяют целых семь хронотипов, но для удобства они объединены в эти три группы.

  • Ранний хронотип («жаворонки») предпочитают ранний подъём (4-6 утра). Легко просыпаются. Наиболее активны и работоспособны по утрам, но быстро утомляются к вечеру, сонливость наступает уже в 20-22 часа. Плохо адаптируются к изменению распорядка дня.
  • Средний хронотип («голуби») пробуждаются с 6 до 8 утра, клевать носом начинают с 22 до 24. Пики активности у них наблюдаются с 10 до 12, и с 16 до 18, а в обеденное время работоспособность падает.
  • Поздний хронотип («совы») просыпаются с 8 до 10 утра, ложатся спать после 24 часов. Наиболее активны в вечернее и ночное время, с утра у них плохая работоспособность.

Изменение эффективности у разных хронотипов связано с изменением уровня гормонов — серотонина, мелатонина и кортизола. Так, уровень мелатонина у «жаворонков» к вечеру падает, а у «сов», наоборот, находится на пике.

Хронотип и успехи в школе

«Жаворонкам» и «голубям» живётся проще в современном городском ритме. Совам по утрам трудно быть концентрированными, вникать в новый материал и быстро реагировать на изменения. В то же время этому хронотипу проще работать с объёмными домашними заданиями: к вечеру их работоспособность достигает пика, тогда как «жаворонки» и «голуби» уже начинают спать на ходу.

Однако, по словам учёных, ярко выраженный хронотип имеется всего у 20% людей. Остальные находятся как бы на стыке и при необходимости могут скорректировать свои биологические часы в нужную сторону.

Кроме того, многие люди, особенно школьники и студенты, ошибочно причисляют себя к «совам». Зачастую отсутствие бодрости по утрам связано с недостаточным количеством сна, а вечерняя бодрость и бессонница до полуночи — с активным использованием ноутбуков и телефонов вечером. Яркий экран и постоянный поток информации мешают мозгу настроиться на плавный отход ко сну.

Хронотипы и обучение в онлайн-школе

Обучение в домашней онлайн-школе «Фоксфорда» одинаково комфортно для всех «птичек». И вот почему.

  1. Меньшее количество учебных часов, чем в обычной школе. Сравниваем: пятиклассник в домашней онлайн-школе «Фоксфорда» тратит в неделю 14 часов на вебинары и 5 — на самостоятельные занятия. В обычной школе нагрузка порядка 24-25 часов в неделю. При этом выполнять домашние задания представитель каждого хронотипа может в наиболее продуктивное для себя время.
  2. Больше свободного времени по утрам. Сборы в школу и дорога до неё — это 1,5-2 часа бесценного времени. Именно их не хватает «совам», чтобы выспаться, а «жаворонок» может потратить утренние часы на самостоятельное изучение материала вместо тряски в автобусе или метро. Занятия в «Домашней школе Фоксфорда» начинаются не раньше 10 утра по московскому времени — можно полноценно выспаться, позавтракать и настроиться на учёбу.
  3. Возможность сосредоточиться. На онлайн-занятиях школьник находится дома и раздражающие факторы в виде шума назойливых соседей, холода, яркого или наоборот тусклого света, которые ещё больше снижают уровень концентрации «сов» по утрам, отсутствуют. Можно создать идеальные условия для учёбы дома и полностью погрузиться в материал.
  4. Возможность просмотреть запись занятий. Все онлайн-занятия доступны в записи: «сова», например, можно дополнительно посмотреть вечером тему, которая трудно далась утром, а «жаворонок» — освежить знания с утра.
  5. Привычка планировать. Большее количество свободное время и занятия для самостоятельного изучения дают возможность выстраивать жизнь исходя из своих биоритмов. Понимание, как эффективно учиться в школе, используя особенности своего организма, поможет и во взрослой жизни.

Как эффективно применить знания о хронотипах: советы школьникам

Эти рекомендации помогут поддерживать в порядке циркадные ритмы организма и избегать нарушений сна.

  • Подстраивайтесь под солнечный свет. Попробуйте не задёргивать шторы плотно на ночь, чтобы утром солнечный свет помогал организму проснуться. А также старайтесь чаще бывать на свежем воздухе в течение дня.
  • Не злоупотребляйте искусственным освещением. Конечно, совсем от него отказаться не получится, но попытайтесь хотя бы свести его к минимуму по вечерам. В книге «Найди время. Как фокусироваться на главном» Джейк Кнапп, ведущий разработчик Google, рассказывает, как ему помогает засыпать «искусственный закат»: за 1,5-2 часа до отхода ко сну он постепенно уменьшают интенсивность света в доме, а за час до сна прекращает пользоваться гаджетами, чтобы дать глазам и мозгу отдохнуть.
  • Ложитесь спать и вставайте в одно и то же время. Привычка отсыпаться до обеда в субботу или воскресенье никак не поможет накопить запас сна на всю неделю, а вот сбить циркадные ритмы в организме может. Вставать в выходные позже можно, но не более, чем на 1,5-2 часа.
Читайте также:  Польза_банана_после_тренировки

Знание сильных и слабых сторон своего хронотипа помогает учиться быстрее и эффективнее. Нужно соблюдать лишь несколько правил.

«Жаворонки»

  • Не назначайте встречи, занятия с репетитором, важные события на поздний вечер.
  • При смене режима или часовых поясов давайте себе дополнительные пару часов для восстановления.

«Голуби»

  • Учитывайте кратковременный спад активности днём — можно попробовать дневной сон.
  • Снизьте количество активных событий вечером.
  • Повышайте свой уровень энергии по утрам за счёт питательного завтрака, витаминов, утренней зарядки, пробежки или небольшой прогулки.
  • Изучайте техники запоминания и тренируйте способность концентрироваться, чтобы повысить свои шансы на усвоение нового учебного материала по утрам.
  • Дополнительные занятия или курсы, выполнение творческих работ переносите на ранний вечер.
  • Способствуйте более раннему засыпанию за счёт уменьшения количества искусственного света, отказа от использования гаджетов за час до сна.

И, конечно, строго обязательным для всех «птичек» является 8-9 часовой сон: иначе, вне зависимости от хронотипа, по утрам вы всегда будете несчастной «совой», а по вечерам — измотанным «жаворонком».

Пусть ваш учебный процесс всегда будет интересным и комфортным! До встречи на занятиях!

Циркадные ритмы у человека — биологические часы

В организме практически любого живого существа есть специальные «биологические часы», которые определяют ритм всех процессов, происходящих в организме. Их еще называют циркадными ритмами: циклические колебания интенсивности биологических процессов в течение суток (цикл приблизительно равен 24 часам — период вращения Земли). На наши внутренние биологические циклы оказывают влияние циклы внешние — природные (колебания электромагнитного поля Земли, электромагнитная активность Солнца) и социальные (время работы и др.). Помимо общих циклов, отдельные органы (сердце, печень, почки) и даже отдельные клетки имеют свои «внутренние часы», которые могут выбиваться из общего циркадного ритма организма. Период циркадного ритма индивидуален и, помимо различных внешних факторов, зависит от наследственности.

Часовые гены и фотозависимые белки

Наши биологические часы «заводятся» специальными фотозависимыми белками. Дневной свет активизирует светочувствительные рецепторы, возбуждение передается группе нейронов мозга с работающими часовыми генами. Часовые гены синтезируют специальные белки, и функция этих часовых белков — тормозить работу часовых генов! Получается саморегуляторная обратная связь: чем больше синтезировано часовых белков, тем меньше работает часовых генов. И так до тех пор, пока работа часовых генов не остановится и синтез белков не прекратится. С течением времени эти белки разрушаются, и работа часовых генов возобновляется.

Любопытно, что часовые гены мухи дрозофилы и млекопитающих очень похожи. Это говорит о том, что циклы сна и бодрствования очень древнего происхождения. Но насколько они древние — покажут только будущие генетические исследования циркадных циклов. Не исключено, что окажется, что и микробы спят.

Циркадные ритмы во время полярной ночи

Хотя именно естественный дневной свет влияет на наши циркадные ритмы, это не единственный фактор воздействия. И животные, и человек засыпают и при отсутствии смен освещенности. Например, животные Заполярья вполне способны поддерживать суточный ритм сна, как во время полярного дня, так и во время полярной ночи.

Гормон сна мелатонин и циркадные ритмы

Свет влияет на выработку «гормона ночи» — мелатонина эпифизом (маленькая железа в головном мозге). Когда вечером начинает темнеть, эпифиз начинает выделять мелатонин. Мелатонин вызывает снижение температуры тела, засыпание, его колебания в ночное время суток регулируют продолжительность фаз сна и их смену. Внутренние часы обеспечивают спонтанное пробуждение в определенной фазе циркадного цикла, которая зависит от фазы засыпания. Подробнее про фазы сна >>>

Кстати, именно в связи с недостаточностью выработки мелатонина у некоторых пожилых людей разивается бессонница. А препараты мелатонина используют как снотворное.

Темнота стимулирует выработку мелатонина, а свет подавляет. Человеку для подавления секреции мелатонина нужно гораздо больше света, чем другим млекопитающим. Возможно, это связано с тем, что на протяжении тысячелетий человек привык к искуственному освещению в ночное время. Если бы циркадные ритмы человека реагировали на такое тусклое освещение, то должны были бы быть в постоянном разладе.

Период циркадного ритма

Циркадный цикл настроен обычно на длину светового дня — 24 часа. Но многие исследователи считают, что естественный период — около 25 часов. Об этом свидетельствует то, что 25-часовый ритм характерен для слепых людей и при помещении человека в условия полной темноты на продолжительное время.

Циркадный ритм у слепых

При полной слепоте не функционируют палочки и колбочки и не воспринимается зрительная информация, но клетки способны воспринимать световую информацию и передавать ее в мозг. У большинства слепых людей отмечается ритмичная секреция мелатонина в соответствии со световым циклом, но часто внутренний цикл равен 25 часам. Поскольку приходится приспосабливаться к 24-часовому ритму, у многих слепых людей сбиваются внутренние часы и они страдают бессонницей.

Циркадный ритм в полной темноте

Если поместить человека на несколько дней в условия полной темноты, то также изменится продолжительность цикла — циркадный период удлинится до 25 часов, а сон станет фрагментарным, поверхностным, в нем начнет доминировать медленноволновая фаза. По возвращении в обычный световой режим, циркадный период сократится и вернется к 24 часам.

Пик сонливости, пик бодрствования

В течение нашего суточного цикла есть пики и спады периодов сонливости и бодрствования. Пик сонливости — 2-4 часа ночи, и 13-15 часов дня, эти пики несколько варьируются в зависимости от индвивидуальных особенностей, являетесь ли вы «жаворонком» или «совой» (подробнее про сов и жаворонков >>>). Днем сонливость даже во время своего пика будет меньше, если ночной сон был достаточным.

Биологические часы подростка

Мы рождаемся с биологическими часами, «настройка» происходит в раннем детстве. В подростковом возрасте происходят различные сдвиги, сбои ритма. Подросткам тяжело заснуть раньше 23.00 ввиду того, что уровень мелатонина в их крови достигает своего максимума позже, чем у взрослых. Поскольку утром им надо рано вставать, чтобы идти в школу, подростков тяжело поднять с постели. Они не встают по первому сигналу родителей не из вредности, а потому что недосыпают. Ведь для полноценного восстановления им необходимо минимум 8 часов сна, а лучше — чуть больше 9 часов. Очень важно в этот непростой период следить за тем, чтобы ребенок спал достаточно для нормальной дневной активности, оставлять тусклый ночной свет во время сна и включать более яркий свет утром.

Причины нарушения биоритмов

У взрослых также часто происходят нарушения биоритмов, например, при быстрой смене часовых поясов, что происходит при авиаперелете на большие расстояния (подробнее >>>), при переводе часов (подробнее >>>), при частой работе в ночные смены, ненормированном рабочем дне. Это приводит к появлению нарушений сна.

Как адаптироваться к изменениям биоритмов

Недавние исследования показали простой способ смещения циркадной периодичности. Крыс, которые в естественной обстановке едят ночью, начали кормить днем. В результате через недолгое время ночные грызуны поменяли свой циркадный ритм на прямо противоположный. Эксперименты с людьми дали те же результаты. Так что если необходимо в течение долгого времени интенсивно работать по ночам, лучше всего начать по ночам есть. Тогда организм естественным образом перестроится. Механизм этого явления пока неизвестен. Впрочем, лучше по ночам не работать и соблюдать режим дневного бодрствования и ночного сна — естественный для человека ритм. Ведь есть ряд нарушений сна, вызванных нарушениями циркадных ритмов, например, джетлаг (синдром смены часового пояса), бессонница выходного дня, расстройства из-за сменного графика работы и т.д.

Читайте также:  Польза_тыквы_при_панкреатите

Если ваши биологические часы дают сбой, восстановить их работу поможет настрой Георгия Сытина на здоровый суточный цикл жизни >>>

Обязательно посмотрите передачу «О самом главном», одной из тем которой являются биологические ритмы:

Циркадный ритм

Цирка́дные (циркадианные) ритмы (от лат. circa «около, кругом» + dies «день») — циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Период циркадных ритмов обычно близок к 24 часам.

Несмотря на связь с внешними стимулами, циркадные ритмы имеют эндогенное происхождение, представляя, таким образом, биологические часы организма. [1]

Циркадные ритмы присутствуют у таких организмов как цианобактерии [2] , грибы, растения, животные.

Содержание

История открытия [ править | править код ]

Впервые об изменении положения листьев в течение дня у тамаринда (Tamarindus indicus) упоминает описывавший походы Александра Македонского Андростен.

В Новое время в 1729 году французский астроном Жан-Жак де Меран сообщил о ежедневных движениях листьев у мимозы стыдливой (Mimosa pudica). Эти движения повторялись с определённой периодичностью даже если растения помещались в темноту, где отсутствовали такие внешние стимулы как свет, что позволило предположить эндогенное происхождение биологических ритмов, к которым были приурочены движения листьев растения. Де Мейрен предположил, что эти ритмы могут иметь что-то общее с чередованием сна и бодрствования у человека.

Декандоль в 1834 году определил, что период, с которыми растения мимозы совершают данные листовые движения, короче длины суток и составляет примерно 22-23 часа.

В 1880 году Чарльз Дарвин и его сын Фрэнсис сделали предположение о наследственной природе циркадных ритмов. Предположение о наследственной природе циркадных ритмов было подтверждено окончательно опытами, во время которых скрещивались растения фасоли, периоды циркадных ритмов которых различались. У гибридов длина периода отличалась от длины периода у обоих родителей.

Эндогенная природа циркадных ритмов была окончательно подтверждена в 1984 году во время опытов с грибами вида Нейроспора густая (Neurospora crassa), проведёнными в космосе. Эти опыты показали независимость околосуточных ритмов от геофизических сигналов, связанных с вращением Земли вокруг своей оси.

В 1970-е годы Сеймур Бензер и его ученик Рональд Конопка изучали, можно ли идентифицировать гены, которые контролируют циркадный ритм у плодовых мух. Они продемонстрировали, что мутации неизвестного гена нарушают циркадные часы мух. Неизвестный ген получил название ген периодаPer (от англ. period ).

В 1984 году Джеффри Холл и Майкл Росбаш, работающие в тесном сотрудничестве в Брандейском университете в Бостоне, и Майкл Янг из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке смогли выделить ген Per. Затем Джеффри Холл и Майкл Росбаш обнаружили, что белок PER, кодируемый геном Per, накапливается в течение ночи и деградирует в течение дня. Таким образом, уровень белка PER колеблется в течение суток синхронно с циркадным ритмом. Учёные предположили, что белок PER блокирует активность гена Per. Они обосновали, что с помощью ингибирующей петли обратной связи белок может препятствовать своему собственному синтезу и тем самым регулировать собственный уровень в непрерывном циклическом ритме. Однако, чтобы блокировать активность гена Per, белок PER, который продуцируется в цитоплазме, должен был каким-то образом достигнуть клеточного ядра, где расположен генетический материал, — этот вопрос оставался невыясненным.

В 1994 году Майкл Янг обнаружил второй «часовой ген» циркадного ритма, timeless, кодирующий белок TIM, который требовался для нормального циркадного ритма. Майкл Янг показал, что когда белок TIM связан с белком PER, оба белка могут проникать в ядро ​​клетки, где они блокируют активность гена Per, таким образом замыкая ингибирующую петлю обратной связи. Майкл Янг идентифицировал ещё один ген, doubletime, кодирующий белок DBT, который задерживал накопление белка PER. Совместное действие обнаруженных генов обеспечило понимание, как корректируется циркадный ритм для более точного соответствия 24-часовому циклу.

В последующие годы были выяснены другие молекулярные компоненты механизма, объясняющие его стабильность и функционирование. Были определены дополнительные белки, необходимые для активации гена Per, а также механизм, посредством которого свет может синхронизировать цикл.

В 2017 году Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг были удостоены Нобелевской премии за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм [3] .

Циркадные ритмы растений [ править | править код ]

Циркадные ритмы растений связаны со сменой дня и ночи и важны для адаптации растений к суточным колебаниям таких параметров как температура, освещение, влажность. Растения существуют в постоянно меняющемся мире, поэтому циркадные ритмы важны для того, чтобы растение могло дать надлежащий ответ на абиотический стресс. Изменение положения листьев в течение суток — лишь один из многих ритмических процессов у растений. В течение суток колеблются такие параметры, как активность ферментов, интенсивность газообмена и фотосинтетическая активность.

В способности растений распознавать чередование дня и ночи играет роль фитохромная система. Примером работы такой системы является ритм цветения у растения ‘’Pharbitis nil’’. Цветение у этого растения зависит от длины светового дня: если день короче определённого интервала, то растение цветет, если длиннее — вегетирует. В течение суток условия освещения меняются из-за того, что солнце находится под разными углами к горизонту, и соответственно меняется спектральный состав света, что воспринимается различными фитохромами которые возбуждаются светом с разной длиной волны. Так, вечером в спектре много дальних красных лучей, которые активизируют только фитохром А, давая растению сигнал о приближении ночи. Получив этот сигнал, растение принимает соответствующие меры. Важность фитохромов для температурной адаптации была выяснена во время опытов с трансгенными осинами ‘’Populus tremula’’, у которых продукция фитохрома А была повышена. Растениям постоянно «казалось», что они получают свет высокой интенсивности, и таким образом не могли адаптироваться к суточным колебаниям температуры и страдали от ночных заморозков.

При исследовании суточных ритмов у арабидопсис была также показана фотопериодичность работы трёх генов для белков CO, FKF1 и G1. Ген constans участвует в определении времени цветения. Синтез продукта гена — белка CO запускается комплексом из белков FKF1 и G1. В этом комплексе продукт гена FKF1 играет роль фоторецептора. Синтез белка CO запускается через 4 часа после начала освещения и останавливается в темноте. Синтезированный белок за ночь разрушается, и таким образом необходимая для цветения растения концентрация белка достигается только в условиях долгого летнего дня.

Циркадные ритмы у животных [ править | править код ]

Практически все животные приспосабливают свои физиологические и поведенческие процессы к суточным колебаниям абиотических параметров. Примером циркадного ритма у животных является цикл сон-бодрствование. У человека и других животных существуют внутренние часы, которые идут даже в отсутствие внешних стимулов и дают информацию о времени суток. Исследование молекулярно-биологической природы этих часов началось в 1960-х — 1970-х годах [4] . Сеймур Бензер и Рональд Конопка, работавшие в Калифорнийском технологическом институте, обнаружили три мутантные линии дрозофил, циркадные ритмы которых отличались от циркадных ритмов мушек дикого типа. Дальнейший анализ показал, что у мутантов изменения затрагивали аллели одного локуса, который был назван исследователями per (от period).

Читайте также:  Картинки_фитнес_для_детей

В отсутствие нормальных сигналов окружающей среды период околосуточной активности у мушек дикого типа составлял 24 часа, у мутантов per-s — 19 часов (short period [5] ), у мутантов per-l — 29 часов (long period [5] ), у мутантов per-0 вообще не наблюдалось никакого ритма. Впоследствии было обнаружено, что продукты генов per есть во многих клетках дрозофил, участвующих в продукции циркадного ритма насекомого. Более того, у мушек дикого типа наблюдаются циркадные колебания в концентрации матричной РНК (мРНК) гена per [4] и белка PER (по существующей в молекулярной биологии номенклатуре гены обозначаются строчными, а их белковые продукты — прописными буквами [6] ), в то время как у мушек per-0, у которых нет циркадного ритма, экспрессия генов не наблюдается.

У млекопитающих главными генами, лежащими в основе циркадианного молекулярного осциллятора супрахиазматического ядра гипоталамуса, являются гены mPer1 и mPer2 («m» означает «mammalian», то есть period-ген млекопитающих). Экспрессия mPer1 и mPer2 регулируется транскрипционными факторами CLOCK и BMAL1. Гетеромеры CLOCK/BMAL1 связываются с промоторами генов mPer1 и mPer2, что инициирует их транскрипцию. Образующиеся в результате этого мРНК транслируются в цитоплазме клеток супрахиазматического ядра в белки mPER1 и mPER2. Эти белки проникают в ядра клеток и, будучи теперь уже связанными с белками mCRY1 и mCRY2, подавляют транскрипцию генов mPer1 и mPer2, связываясь с CLOCK/BMAL1-белками. Таким образом, по механизму отрицательной обратной связи формируется чередование подъёмов и спадов продукции мРНК, а затем и самих белков mPER1 и mPER2 с фазой, равной приблизительно 24 ч. Этот цикл подстраивается под ритм освещенности [7] .

Существует несколько дополнительных молекулярных циклов, регулирующих циклическую экспрессию генов mPer1 и mPer2. Белок BMAL1 тоже синтезируется циклически, и его продукция находится в противофазе с ритмом экспрессии генов mPer1 и mPer2. Транскрипция гена Bmal1 индуцируется белком mPER2 и тормозится белком REV-ERBα. В промоторах генов Cry1 и Cry2 содержится та же нуклеотидная последовательность (Е-box), что и в промоторах генов mPer1 и mPer2, поэтому транскрипция генов Cry1 и Cry2 позитивно регулируется комплексом CLOCK/BMAL1. То же самое справедливо и для транскрипции гена Rev-Erbα [7] .

Осцилляции, генерируемые на уровне этих генов и белковых продуктов их экспрессии, амплифицируются и распространяются за пределы циркадианного ритмоводителя супрахиазматического ядра по всему организму. Например, ген вазопрессина, одного из нейромедиаторов супрахиазматического ядра, также имеет промотор, содержащий E-box, в результате чего его экспрессия регулируется напрямую вышеописанным циркадианным осциллятором. За счёт вазопрессина циркадианный сигнал передаётся в другие отделы нервной системы. Другие нейромедиаторные системы, находящиеся под контролем супрахиазматического ядра — глутамат- и ГАМК-эргические, пептидергические и моноаминергические системы. Также имеется нейрогуморальный путь распространения циркадианного сигнала по всему организму с вовлечением эпифизарного гормона мелатонина [7] .

Циркадные ритмы и цикл сон-бодрствование у человека [ править | править код ]

Эндогенная продолжительность циркадного ритма [ править | править код ]

Первые эксперименты по изоляции людей от источников времени (таких как часы и солнечный свет) привели к тому, что у подопытных вырабатывался 25-часовой циркадный ритм. Ошибка эксперимента состояла в том, что подопытным разрешалось включать и выключать свет по своему усмотрению. Чрезмерное использование искусственного освещения перед сном приводило к увеличению продолжительности ритма. Новое более корректно проведенное исследование показало, что длина эндогенного циркадного ритма составляет в среднем 24 часа 11 минут [8] [9] .

Синхронизация циркадного ритма с внешним миром [ править | править код ]

Одним из наиболее эффективных внешних сигналов (по сравнению с другими факторами [10] ), поддерживающих 24-часовый цикл, является свет. Воздействие света в ранние утренние часы способствует опережению ритма и более раннему засыпанию, а в поздние вечерние часы — к задержке ритма и более позднему засыпанию. За этот механизм отвечают специальные клетки сетчатки глаза (ipRGC), которые напрямую посылают сигнал в супрахиазматическое ядро — центр контроля циркадных ритмов [11] . О важности этого механизма говорит то, что примерно половина полностью слепых людей имеют синдром не-24-часового периода сна-бодрствования. Их циркадный ритм не может подстроиться к 24-м часам и они засыпают каждый день все позже и позже [12] .

Среди других возможных синхронизирующих факторов следует отметить солнечно-суточные вариации геомагнитного поля, достигающие сравнительно больших значений в средних широтах [13] [14] , а также суточные вариации электрического поля атмосферы Земли [15] . Однако пока неизвестно, как эти изменения влияют на происходящие в организме биохимические и биофизические процессы — как действуют приёмники (рецепторы) геомагнитных и электрических сигналов (см. Магниторецепция, Электрорецепция), реагирует ли человек на воздействие всем организмом, отдельными органами или на клеточном уровне. Исследования показывают, что, например, геомагнитные бури вызывают адаптационный стресс, сбивающий циркадный ритм так же, как и резкая смена часовых поясов [16] .

Супрахиазмальное ядро управляет выработкой гормонов, регулирующих циркадную активность организма. Однако при этом отдельные органы, такие как сердце, печень, почки, имеют свои «внутренние часы» и могут «выбиваться из ритма», устанавливаемого супрахиазматическим ядром. Сигнал, поступающий в шишковидную железу, вызывает синтез и выделение в кровоток вызывающего сон нейрогормона мелатонина. У пожилых людей выделяется меньше мелатонина, что, вероятно, объясняет, почему они чаще страдают бессонницей. Большая часть исследователей полагает, что супрахиазматическое ядро отвечает за циркадные ритмы и за колебания параметров, связанных с циклом сон-бодрствование, например температуры тела, кровяного давления и диуреза. [ источник не указан 747 дней ]

Проявления циркадианного ритма у человека [ править | править код ]

Некоторые авторы описывают суточные ритмы работы внутренних органов человека [17] . Поскольку статьи с такими сведениями практически или вовсе не цитируются в научной литературе, их ценность сомнительна.

Хронотип [ править | править код ]

Циркадная система человека имеет индивидуальные отличия. Наиболее ярким их проявлением служит хронотип. Он бывает ранним («жаворонки»), промежуточным («голуби») и поздним («совы»). Люди, относящиеся к раннему хронотипу, ложатся спать и просыпаются в среднем на два часа раньше «сов» и достигают пика интеллектуальной и физической активности в первой половине дня. У людей, относящихся к позднему хронотипу, максимум умственной и физической работоспособности приходится на вторую половину дня. Среди мужчин и двадцатилетней молодежи преобладают «совы», а дети и пожилые люди чаще «жаворонки» [18] .

Нарушения циркадного ритма человека [ править | править код ]

С нарушениями циркадного ритма тесно связаны нарушения сна — джетлаг, расстройство, связанное со сменным графиком работы, бессонница выходного дня и т. п. [19] Также с нарушением циркадного ритма связывают такие нарушения сна, как [11] [20] :

  • синдром задержки фазы сна — характеризуется поздним засыпанием и пробуждением с невозможностью сместить время сна на более ранние часы;
  • синдром опережения фазы сна — характеризуется слишком ранним наступлением сонливости и ранним пробуждением;
  • синдром не-24-часового сна-бодрствования — характеризуется ежедневным смещением времени засыпания и пробуждения на более позднее время;
  • нерегулярный ритм сна-бодрствования — характеризуется отсутствием стабильного ритма сна-бодрствования; пациенты спят несколько раз в сутки в разное время.
Ссылка на основную публикацию
Утягивать_живот_для_похудения
Худеем — цель! Давно известный факт, что, как бы упорно человек ни занимался спортом, живот — это самая проблемная зона....
Упражнения_с_ремнем_для_йоги
ВИДЕОУПРАЖНЕНИЯ: РЕМЕНЬ ДЛЯ ЙОГИ Ремень для йоги — это вспомогательное приспособление для занятий йогой. Чтобы сделать занятия с использованием ремня...
Упражнения_с_тяжелыми_гирями
Упражнения с гирями Гири – универсальный снаряд. С ними можно нарабатывать и выносливость, и силу, одновременно сжигая жир. Они очень...
Утягивающий_корсет_для_живота
Утягивающие корсеты для талии, для живота, под одежду в Спб и Москве Мы не обманываем клиентов! Все, что вы прочитали...
Adblock detector