5 фактів про біологічний годинник

5 фактів про біологічний годинник

Циркадні, або циркадіанні, ритми — це циклічні коливання інтенсивності різних біологічних процесів, пов'язані зі зміною дня і ночі. Це дуже важливий механізм, який готує організм до змін у навколишньому середовищі. Розповідаємо, що потрібно знати про біологічний годинник і як його налаштовувати.

Добові ритми — найважливіші в організмі

Біоритми допомагають живим істотам найбільш ефективно реалізовувати свою генетичну програму: шукати їжу у відповідних умовах, вчасно відновлювати сили, готуватись до змін погоди. Життя пронизане біоритмами: як короткоперіодичними (ультрадіанними) — серед них дихання і серцебиття, — так і довгоперіодичними (інфрадіанними), відповідальними за зимову сплячку у тварин, міграцію птахів і менструальні цикли у жінок. Циркадіанні ритми приурочені до обертання Землі, зміни світлого і темного часу доби і впливають на багато аспектів нашого життя. Ми лягаємо і встаємо в один і той же час, наша пам'ять може працювати краще в певні години, в якийсь час доби ми легше справляємось з фізичним навантаженням. Наприклад, наш рівень уваги досягає своєї нижчої точки рано вранці. Не випадково о 4 годині ранку спостерігається непропорційно багато ДТП, навіть з урахуванням втоми водіїв і інтенсивності трафіка. Тому засиджуватись до раннього ранку абсолютно неефективно, навіть якщо робота дуже важлива і термінова.

Добові ритми властиві майже всім формам життя

Навіть у одноклітинних і бактерій є внутрішній годинник. Період циркадних ритмів зазвичай близький до 24 години. Організм здатний отримувати інформацію про зміну дня і ночі навіть за відсутності зовнішніх стимулів і підлаштовуватись під неї. Хронобіологія — дисципліна, що вивчає біологічні ритми, — зародилась завдяки спостереженням за життям рослин. У 1729 році французький біолог Жан-Жак де Меран зауважив, що рослина-геліотроп Mimosa pudica закриває листя в темний час доби і відкриває вранці, навіть перебуваючи в темному підвалі і не отримуючи інформації про освітлення. Водночас організму необхідно отримувати інформацію ззовні, щоб внутрішній годинник збігався з умовами навколишнього середовища. Живі істоти реагують на різні параметри: людина чутлива до кількості світла, тоді як рептилії орієнтуються на зміну температури. Циркадіанні ритми можуть використовуватись для налаштування інших біоритмів. За щоденними змінами в кількості темряви і світла організм може дуже точно визначити пору року. Частина тварин використовує ці дані як сигнал до підготовки до зимової сплячки, а частина — як сигнал до спаровування, щоб дитинча народилось в більш теплу пору року і йому не бракувало їжі.

Незрячі люди отримують інформацію про зміну часу доби

Механізм управління біоритмами є в кожній клітині, проте всі вони підкоряються супрахіазматичному ядру. Ця зона мозку знаходиться в області гіпоталамуса і контролює ритм роботи всього організму. Вона отримує інформацію про рівень світла і відповідно до неї перебудовує роботу своїх нейронів. Деякі нейрони ядра активні вдень, деякі — вночі, і залежно від цього вони направляють сигнали до центрів сну або неспання, які, в свою чергу, відправляють сигнали до решти організму. Неузгодженість внутрішнього ритму з ритмом, заданим світловим режимом, називається джетлаг. Якщо ми різко змінюємо часовий пояс при перельоті на велику відстань (наприклад, прилітаємо вдень, тоді як в нашому місті ніч), ми відчуваємо дискомфорт, оскільки наш організм налаштований на сон, а світлові умови не збігаються з його параметрами.

Незряча людина з точки зору біологічного годинника може фіксувати зміну часу доби. Людське око містить спеціальний набір чутливих до світла клітин, які називають фоточутливими гангліонарними клітинами сітківки. Було виявлено, що у незрячих людей і тих, у кого через генетичну хворобу пошкоджені світлочутливі колбочки і палички, ці клітини можуть працювати нормально.

Хронотип частково визначається генами

Існує кілька «годинникових» генів, які відповідають за виробництво певних білків. Зміни концентрацій цих білків визначають заряд клітинних мембран, що дозволяє нейронам супрахіазматичних ядер гіпоталамуса створювати електричні імпульси через певні проміжки і в результаті синхронізувати функції організму з часом доби. Завдяки строго циклічним коливанням біосинтезу білків PER1, PER2, PER3, CLOCK і BMAL1 наш годинник має високу точність.

Хронотип людини, тобто «сова» вона чи «жайворонок», залежить від генів на 54%. Це не означає, що існує ген, завдяки якому вона обов'язково буде совою чи жайворонком. Просто існує певна комбінація генів, яка частіше зустрічається у одних і рідше у інших. Ще одним важливим фактором є соціальний, тобто прийнятий в суспільстві, розпорядок дня. Те, о котрій людині доводиться вставати на роботу або навчання і лягати спати, визначає 43% ймовірності того, що вона вчасно лягатиме і вставатиме. Решта 3% припадають на вік: в юності можна бути совою, а після двадцяти років почати поступово перетворюватись на жайворонка.

Цикли сну і неспання можна регулювати

На людський сон впливає два фактори: сонячне світло і вироблення гормону мелатоніну в епіфізі. Чим вище інтенсивність сонячного світла, тим активніший наш внутрішній годинник. Якщо людині важко прокидатись вранці, їй рекомендується якомога більше часу проводити на сонці. Навіть у похмурий день світло пробивається через хмари, і цієї кількості достатньо, щоб впливати на центри сну і неспання. Будь-яке яскраве джерело світла впливає на наш внутрішній годинник: увімкнення лампи вночі, сидіння за комп'ютером перед сном пригнічують секрецію мелатоніну. Використання гаджетів перед сном знижує вироблення мелатоніну на 20%, тому якщо у людини є проблеми із засинанням, їй не варто проводити багато часу біля блакитного екрана. Навіть світло вуличного ліхтаря, що пробивається через штори, може негативно впливати на здоров'я. Тому в спальні краще вішати щільні штори або жалюзі.

З іншого боку, регулювати сон можна саме за допомогою мелатоніну. У дорослої здорової людини він виробляється о 21-22 годині, сигналізуючи, що настає темний час доби. Тоді мозок перемикається на нічний режим, уповільнюючи роботу всього організму. З віком кількість мелатоніну падає. Це пов'язано з віковою дегенерацією шишкоподібної залози, яка втрачає здатність виробляти цей гормон. Щоб відновити цикли сну і неспання, літнім людям доводиться приймати мелатонін ззовні.

Крім того, на цикли сну і неспання впливають заняття спортом: якщо зробити зарядку пізно ввечері, період сну і неспання зміщується вперед, тобто людина засинає і прокидається пізніше. Якщо ж зробити зарядку за дві години до сну, перед тим як почнеться вечірнє вироблення мелатоніну, цикл зрушиться на більш ранній час, і буде набагато легше заснути.

 

 

Коментарі

Ввійдіть або зареєструйтесь, щоб залишати коментарі.
Читайте також
Біодеградація: вуглецевий слід упаковки

Все частіше ми зустрічаємо термін «біодеградуючі матеріали». Він став цілком звичним. І ми вже не замислюємося над тим, що під ним мається на увазі. Кожен знає, що використовувати біодеградуючі пакети це добре, і чесно вибирає в супермаркеті «еко-пакет». Але мало хто замислюється, чому він це робить. Тому що це модно? Ні, тому що ми знижуємо вуглецевий слід. Що таке вуглецевий слід? Модне словосполучення? Або міра нашого ставлення до навколишнього середовища? Пакувальні компанії, як і виробники продуктів харчування, товарів масового попиту не знімають з себе відповідальність за стан навколишнього середовища. Розібратися в цих питаннях ми і спробуємо в цій статті.

X

Вхід

Завантажую...