Можно ли изменить биологические ритмы, вместо того чтобы подлаживаться под них?

Учеными было предпринято много попыток перестроить суточный ритм человека. Особенно популярными оказались 48-часовые сутки. Да и кто из нас не мечтает о том, чтобы в сутках было 48 часов? Однако все попытки приспособиться к жизни по 48-часовым суткам были безуспешными.

Эти неудачи легко объяснимы с позиции гипотезы информационно-энергетической стоимости суточного цикла, предложенной профессором С.И. Степановой. Согласно этой гипотезе, количество ежесуточно расходуемой энергии и перерабатываемой информации в среднем является постоянной величиной для каждого человека. Эта величина и составляет «информационно-энергетическую стоимость» суточного цикла.

Важной величиной являются и свойственные человеку суточные энергозатраты. Лица с ежесуточным расходом энергии в 4800 ккал не смогут приспособиться к суточному циклу продолжительностью меньше 24 часов, так как для них нереально затратить всю энергию за более короткое время, они и так ежечасно затрачивают много энергии. А лица с энергозатратами в 2200 ккал в сутки не смогут усвоить суточный ритм сна – бодрствования больше 24 часов в сутки, потому что тратят слишком мало энергии за один час – просто нельзя меньше. Если же создать сутки для первых короче, а для вторых длиннее, то человек окажется в стрессовом состоянии. И о каком приспособлении тогда может идти речь?

Вот почему не удавались эксперименты с 48-часовыми сутками. Ведь информационно-энергетическая стоимость новых 48-часовых суток оказалась значительно выше той, к которой человек привык! Кроме того, во многих исследованиях участвовали люди умственного труда, средняя суточная норма расхода энергии которых составляет лишь 3200 ккал. Для них возможно приспособление лишь к суткам продолжительностью 30–34 часа.

Гипотеза информационно-энергетической стоимости суточного цикла открывает многие перспективы, например удлинение жизни. При длительном космическом полете (околоземная орбита не в счет, так как на ней остаются датчики времени 24-часовых суток) космонавты могли бы жить по 28-часовым суткам. Тогда каждые 5 лет воспринимались бы как 4 года! А при том же расходе энергии физиологическое и биологическое значение новых суток было бы равно 24-часовым. И вот где к человеческой жизни могли бы присоединиться еще 20 % ее продолжительности!

По-видимому, и на Земле могут быть созданы условия для удлинения суточного цикла, и таким образом будет увеличена продолжительность жизни.

Недавно американские исследователи в экспериментах на животных показали, что один из препаратов – производных бензодиазепина (вещества этой группы обладают успокаивающим действием на центральную нервную систему) может «перевести» биологические часы. В зависимости от времени введения препарата часы можно передвинуть вперед или отвести назад, т. е. сдвинуть фазу ритма. Так, инъекция, сделанная через 6 или 9 часов от начала периода активности, приближала следующий период активности примерно на час. Но если инъекцию делали во время сна животных, то следующий цикл активности начинался почти на час позже.

Углубление и уточнение подобных сведений очень понадобится врачам для борьбы с десинхронозом.

Хронобиология берет новые и новые рубежи. Манипулируя продолжительностью светового дня, можно сдвинуть во времени брачный сезон у пушных зверей. Разумеется, для этого нужны специальные вольеры с управляемой системой искусственного освещения. Если удлинить световой день, например в декабре, то половая система норок активизируется не в марте, как обычно, а в феврале. И наоборот, укорачивая световой день, можно отодвинуть начало гона.

Ученые подтвердили экспериментально, что в один календарный год можно втиснуть два «световых» года, а следовательно, и два цикла размножения.

Опыты, проведенные в США, показывают, что удлинение на фермах короткого зимнего дня до 16 часов с помощью электрических ламп увеличивает ежесуточные привесы крупного рогатого скота на 10 % (при том же рационе) и примерно на столько же повышает удои коров в первые два месяца после отела!

Изменение продолжительности суточного цикла перспективно и для растениеводства. Изменяя соотношение света и темноты, можно ускорить процессы роста и развития по отношению к абсолютному времени, а следовательно, повысить продуктивность сельскохозяйственного производства. Эта идея возникла при анализе сроков цветения у растений. Оказалось, что они зависят от продолжительности суток: есть растения «длинного» и «короткого» дня. Поэтому одни цветут во время летнего солнцестояния, а другие только тогда, когда день становится короче.

Так родилась идея регулировать рост растений с помощью искусственных датчиков. У одних растений можно будет формировать более значительную зеленую массу, у других – корневую систему или клубни и т. п.

Теперь дело за учеными-практиками. В конечном итоге именно их усилия должны определить дальнейший успех всех хронобиологических открытий.

Колоссальные перспективы открывает хронобиология в возможности повышения производительности труда. Уйдут в прошлое многие болезни, так как знание ритмичности жизнедеятельности поможет их своевременно распознать, излечить и сделать самое главное, на что нацелена наша медицина, – предупредить. Современная сезонная профилактика некоторых болезней – это лишь грубая модель тех сложных и оригинальных мероприятий, которые научатся применять врачи в профилактике заболеваний.

Пока метеорологи составляют долгосрочные прогнозы, а климатологи решают вопрос, быть или не быть новому ледниковому периоду, который обычно следует за исчезновением пятен на Солнце, врачи и биологи стремятся оградить человека от «небесных» влияний. Создаются непроницаемые для космических лучей палаты, где больные смогут благополучно перенести приближающуюся вспышку солнечной активности или другое неблагоприятное влияние.

По-видимому, и в других ситуациях человек сможет защититься от не воспринимаемых его органами чувств опасностей. А его собственные длительные ритмы? Они, вероятно, все-таки останутся, и будут чередоваться высокая и низкая работоспособность, хорошее и плохое настроение, без этого человек может превратиться в киборга или робота.

 

Новые времена, новые перспективы

Все живые существа на земле подчинены биологическим ритмам: околочасовым, суточным, месячным, 7-дневным, годовым и многолетним.

В последние годы наука о биологических ритмах достигла больших успехов. Идеи хронобиологии глубоко проникли во многие медицинские исследования и принесли неоценимую помощь врачам и исследователям.

Сегодня мы получили ценную информацию об анатомической структуре «биологических часов»: она располагается в важнейшем нервном центре – гипоталамусе. Ученые установили, что к хронофизиологической системе относится сетчатка глаза.

Исследователи открыли 7 ключевых генов биологических часов. Полиморфизм или мутация в этих генах может вызывать, например, так называемый синдром более раннего наступления сна или его запаздывания, т. е. то, что лежит в основе распределения людей на «жаворонков» и «сов».

Ученые установили очень интересную закономерность: в регуляции важнейшего периодического процесса в организме человека – суточного ритма – доминирующую роль играет гормон мелатонин.

Постоянные изменения окружающей среды, стремительный рост интеллектуальных, физических и эмоциональных нагрузок современного человека и связанная с этим реактивная перестройка биологических ритмов обусловили необходимость поиска хронобиологических путей оптимизации деятельности и укрепления состояния человеческого организма.

Характерными особенностями современной науки о биологических ритмах являются 2 основных положения:

• биологические ритмы обладают ярко выраженными индивидуальными особенностями, которые необходимо учитывать при организации различных видов деятельности и отдыха, а также при лечении и профилактике заболеваний;

• основой оптимального развития человеческого организма, сохранения и укрепления его здоровья является синхронизация биологических и социальных ритмов. Поэтому здоровье как «состояние полного физического, психического и социального благополучия» (официальное определение Всемирной организации здравоохранения) должно представлять собой оптимальное соотношение взаимосвязанных ритмов физиологических функций организма и их соответствие циклическим колебаниям окружающей среды.

Исследователи биологических ритмов установили, что «несветовые» факторы (сон, прием пищи, физическая активность и др.) играют второстепенную роль в регуляции биологических часов.

Самым главным «датчиком времени» для человека является цикл «свет – темнота», потому что ни сон, ни физические нагрузки, ни прием пищи, ни стресс, ни знание времени суток не способны изменить суточный ритм. Поэтому, когда человек не спит ночью и воспринимает свет или, наоборот, спит днем и не воспринимает свет, физиологические процессы в его организме не получают «правильных» команд из внешней среды, и в ответ на это возникает губительный для организма десинхроноз. Он возникает, как мы уже отмечали, при перемещении человека через несколько часовых поясов, при работе в ночную смену и т. п.

Десинхроноз может развиваться у шахтеров, моряков-подводников, космонавтов и представителей других специальностей, вынужденных трудиться в необычных световых условиях.

Когда ритм труда и отдыха вступает в противоречие с условиями внешней среды, у женщин может возникнуть рак молочной железы и злокачественные опухоли матки. Ученые установили, что распространенная сегодня склонность к избыточному весу чаще всего возникает у людей, нарушающих привычный всем ритм «сон – бодрствование».

Хронобиологи склоняются к тому, что утром полезна легкая зарядка. Давать серьезную нагрузку сразу после пробуждения не стоит. Усталости утренняя гимнастика вызывать не должна. В дневное время рекомендуются более интенсивные нагрузки для поддержания тонуса и развития мышц, причем заниматься нужно до или через час после еды. А вот на ночь физическая активность не полезна вообще. Заканчивать упражнения нужно хотя бы за 2–3 часа до сна.

Мы уже подчеркивали, что в зависимости от времени суток меняется температура тела, активность, уровень артериального давления и даже гормональный фон. Например, минимальные значения артериального давления отмечаются ночью. Перед пробуждением оно повышается. Вечером достигает максимума. Следовательно, если применять препараты для снижения давления 2 раза в день в соответствии с суточными ритмами, можно добиться гораздо большей эффективности, нежели от 3-кратного приема без учета биоритмов. Быстродействующие препараты, блокаторы кальциевых каналов лучше принимать утром, а медленнодействующие бета-блокаторы – вечером. В зависимости от времени суток возрастает и эффективность других лекарственных средств. Так, принятые утром антигистаминные препараты «работают» 15–17 часов, вечером – 7–9 часов.

Завершая книгу о биологических ритмах человека, следует особо подчеркнуть, что через относительно короткое время уйдут в прошлое многие тяжелые болезни, так как знание ритмичности жизнедеятельности человека поможет их своевременно распознать, а самое главное, на что нацелена современная гуманистическая медицина, – предупредить.