3. Класифікація ритмічних процесів

Різноманітність ритмів визначає й різноманітні підходи до їхньої класифікації. Ритми можна розподілити:

• за їх головним періодом (тобто за тимчасовою характеристикою),

• за механізмами, що породжують ритмічний процес,

• за живими системами, в яких вони виявляються,

• за значенням для живої системи тощо.

Ми розглянемо лише ту класифікацію ритмів, яка базується на періоді ритмічного процесу і не враховує механізми, що зумовлюють той або інший ритмічний процес.

Найбільш популярною в науковій літературі є класифікація, розроблена Ф.Халбергом. Автор виділяє 4 ритми, що в природних умовах практично не змінюються. Вони синхронні з циклами зовнішнього середовища. Ці геофізичні цикли - припливи, день і ніч, фази місяця і пори року. У багатоклітиннх органІзмів ці ритми мають ендогенну природу і зберігаються в умовах ізоляції від зовнішнього синхронізатора. Оскільки період вільнопротікаючого ритму не дорівнює, а лише близький до періоду відповідного циклу зовнішнього середовища, Халберг увів префікс "circa-" для позначки відповідних ритмів; біляприпливні (circatidal), білядобові (циркадіанні), білямісячні (циркасинодичні), білярічні (циркануальні). Всеоохоплюваність близькодобових ритмів, їхня стабільність, висока тривалість і точна повторюваність, дозволили обрати циркадіанний ритм основою для поділу всього спектру ритмів на ультрадіанні ритми (з періодами, коротшими за добу) і інфрадіанні ритми (з періодом тривалості доби).

Незважаючи на те, що наведена вище класифікація достатньо універсальна, на практиці нею користуватися не завжди зручно, адже одним і тим же терміном можуть позначатися різноманітні ритмічні процеси. Наприклад, термін "циркадіанний ритм", позначає 24-годинний ритм, автоматично включає в себе як мінімум 4 біоритми, зв'язаних | із сонячною добою (24 год.), часом обертання Землі навколо своєї осі (24 год. 56 хв.), місячною добою (24год. 50 хв) і зоряною (сидеричною) добою (24 год. 52 хв.). Тому найчастіше біологічний ритм класифікують шляхом вказівки середньої довжини його періоду або використовують його традиційну назву - добовий, місячний, сезонний і ін.

Будь-який ритмічний процес, окрім періоду, характеризується ще амплітудою коливання, тобто ступенем відхилення від середньої величини показника, що досліджується, і фазою, що відбиває ступінь зміни показника, що досліджується в даний момент часу. Найчастіше термін “фаза” використовується для опису зв’язку між ритмами. Точка , коли відзначається максимальне значення досліджуваного показника, називається акрофазою. Якщо акрофази двох ритмів не збігаються, то говорять про “зрушення у фазі”. Якщо акрофаза одного ритму спостерігається раніше, то говорять про випередження у фазі, пізніше - запізнення.

4. Циркадний, або добовий біоритм

Один із головних чинників, до якого в процесі еволюції необхідно було пристосуватися живим організмам, - це добове обертання нашої планети. Точна повторюваність змін зовнішнього середовища давала організму унікальну можливість заздалегідь готуватися до них, попереджати їхнє настання, а отже, ритмічно регулювати біологічні процеси, погоджуючи їх з навколишним середовищем.

Першорядне значення для синхронізації добової періодичності має чергування світла і темряви, тобто фотоперіодичність. Звичайно фазу добового ритму не вдається змістити жодним впливом температури, хімічних агентів тощо. У той же час навіть незначна зміна режиму чергування світла і темряви призводить до зміщення акрофаз.

У нинішній час вивчений прояв добових ритмів людини в декількох сотнях морфологічних і функціональних показників. Не можливо уявити собі жоден показник життєдіяльності людини, який би не змінювався з 24-годинною циклічністю (винятком можуть бути деякі антропометричні показники дорослої людини, наприклад, довжина кістки). При цьому добові ритми різних показників можуть збігатися з фазою, бути зміщеними один до одного або знаходитися в антифазі. Однак положення акрофаз у ритмі конкретного показника залишається в нормі, практично незмінним у даного індивіда. Точне тимчасове погодження фаз добової ритмічності різноманітних показників визначає існування добової (циркадіанної) системи людини.

При тривалому щоденному визначенні положення акрофази одного з показників добового ритму у однієї й тієї ж людини спостерігаються її флюктуації. Вони мають не випадковий характер, а є закономірно періодичними. Відбувається це внаслідок накладання інших біологічних ритмів, зокрема тижневого, місячного і річного. Наприклад, відбувається зміщення моменту спонтанного пробудження у більш ранній час доби при продовженні тривалості дня і більш пізнє його настання у вихідні дні і у понеділок. Уся сукупність періодичної динаміки фізіологічних процесів забезпечує оптимальну адаптацію організму до різноманітних періодичних процесів у зовнішньому середовищі. Весь спектр взаємодіючих між собою ритмів, характерний для живого, організму, створює його складну тимчасову структуру. Порушення цієї структури, тобто неузгодженість ритмічних процесів, називається десинхронозом.

При порівнянні проявів добового ритму у різних осіб в однакових умовах може спостерігатися невідповідність часу настання акрофаз у динаміці одного й того же показника. Це є проявом індивідуальної тимчасової структури, зумовленої спадковими особливостями.

Відомо, що більш ніж 300 процесів, які відбуваються в організмі людини підпорядковані добовому ритму. Біологічні ритми створюються не всі одразу, однак людина народжується, вже маючи близькодобові та річні, а потім поступово формуються й інші ритми (наприклад, тижневі) під впливом екологічного середовища (освітлення, температура повітря, атмосферний тиск), а також соціальних факторів. Підвищена біологічна активність удень змінюється зниженою вночі.

Показники добового чи циркадного (близькодобового) ритму різних функцій є надійними орієнтирами благополуччя в організмі. Захворювання також характеризується певною циклічністю. Відомо, що вночі стан хворих погіршується, частішають приступи бронхіальної астми, а стенокардія, інфаркт міокарда, інсульт частіше трапляються між 8-9 годинами ранку. Ранком підвищуються вимоги до забезпечення тканин киснем, поживними речовинами, тому артеріальний тиск повинен піднятися, навантаження на серцево-судинну систему зростає, а цього не витримує змінене судинне русло.

Отже, добовий ритм фізіологічних функцій є біологічним і доречним. Завдяки йому людина може напружено працювати в години оптимального стану організму, використовуючи періоди порівняно низького рівня функцій для відновлення сил, що дуже важливо при організації позмінної праці.

Виявляється, що 45% людей взагалі погано пристосовуються до зміни добових графіків діяльності. В операторів непомітно розвивається стан монотонності: знижуються увага, готовність до дії, зростають апатія та сонливість. Частішають випадки, коли оператор відволікається від роботи на 30-50с, не помічаючи цього. В результаті він пропускає важливі сигнали і, навіть помітивши їх, не реагує певним чином через те, що час входження в нову задачу при монотонності інколи збільшується в 3-4 рази, а точність дій знижується. З’являється і помилкова тривога – реакція на сигнал, якого немає.

Усі ці негативні явища набувають найбільшої вираженості у нічній час або в години природного зниження фізіологічних функцій. Ризик виникнення дорожньо-транспортних пригод, пов’язаний з людським фактором, найвищий уночі та найнижчий удень. Питання ефективності діяльності в періоди біологічного спаду працездатності (1.00-3.00 год. ночі) особливо важливі для тих виробництв, де помилкові дії можуть спричинитися до катастроф.

Відповідальним за біоритми є гіпоталамус – відділ головного мозку, який регулює гормональні процеси. Значними при цьому є добові біоритми симпатико-адреналової системи, які полягають у максимальній активності (збільшенні виділення адреналіну) ранком (від 8 до 12 год.), мінімальній – у середині дня (від 12 до 16 год.), другому максимумі – у вечірній час (від 16 до 22 год.), і найбільш вираженому мінімумі – в нічній час (від 22 до 8 год.).

Відмінності в добовому ритмі можуть бути настільки значними, що визначають цілком різноманітну динаміку активності протягом доби. Частина людей просинається дуже рано і виявляє високу дієздатність у першій половині дня. До цих людей має пряме відношення прислів'я: “Хто рано встає, тому бог дає”. Певна же частина людей, навпаки, активна в другій половині дня і звичайно лягає спати далеко за північ. Саме про них говориться: "Надвечір і ледарі стають старанними". Установлено, що 1/6 частина людей належить до раннього типу, або так званих “жайворонків”, 1/3 - до вечірнього типу, або “сов”, а половина легко пристосовується до будь-якого ритму сну й діяльності. Останніх називають “аритміками”, або “голубами”, і вони у своїй більшості належать до людей фізичної праці.

Є думка, що пристрасть “сов” до активної діяльності у вечірній і нічний час вони успадкували від своїх предків, охоронців, які виконували свою функцію, коли інші відпочивали. Так це чи ні, сказати тяжко, але факт існування як мінімум трьох типів добової активності незаперечний і повинен враховуватися при виборі для конкретної людини оптимального режиму діяльності. До речі, невідповідність типів активності може породжувати конфліктні ситуації у родині і співжитті.