Суточные биоритмы человека: Суточные биоритмы: что мы о них знаем?

Суточные биоритмы: что мы о них знаем?

21 октября 2018

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Начало нового дня. Суточные биоритмы характерны для всего живого на Земле

Знаете ли вы, что суточные биоритмы — или циркадные ритмы — характерны для всего живого на Земле: от грибов до человека?

У всего живого — в том числе и у крошечной бактерии, которую можно рассмотреть только под мощным микроскопом — есть суточные биоритмы: биологический процесс, который занимает приблизительно 24 часа и определяет ритм нашей жизни в целом.

• Почему опасно ломать «биологические часы»
• Почему биоритмы влияют на успешность операций на сердце?
• Британские биологи: полученные днем раны заживают быстрее

А что вы знаете о том, как суточные биоритмы влияют на нас?

1.

Суточные биоритмы существуют почти с появления жизни на Земле

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Суточные биоритмы начали формироваться с появлением первой живой клетки на Земле

Считается, что первая живая клетка на Земле в светлое время суток под действием ультрафиолета получила повреждения, а ночью восстановилась. Человеческий организм работает также — ночью, во время сна, запускаются процессы восстановления.

2. Внутренние биологические часы есть не только у человека

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

У мимозы свои биоритмы — цветы открываются и закрываются даже ночью

Считается, что суточные биоритмы есть у всего живого на Земле, что способно вырабатывать энергию под действием солнечного света.

Однако несмотря на связь с внешними стимулами, такими как солнечный свет, циркадные ритмы имеют внутреннее, эндогенное происхождение, представляя, таким образом, биологические часы организма.

Французский ботаник Огюстен Пирам Декандоль еще в 1834 году определил, что период, с которыми мимоза открывает и закрывает листья, короче длины суток и составляет примерно 22-23 часа. То есть листья мимозы открываются в темное время суток.

3. Биологические часы задают ритм нашей жизни

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Даже грибы живут по своим внутренним биологическим часам

Суточные биоритмы позволяют живым существам предвосхищать наступление ночи и дня, зимы и лета и дают нам возможность подготовиться к этим событиям.

4. У вас есть внутренние часы с функцией синхронизации

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Забудьте о времени по Гринвичу. Ваши часы, отражающие суточные биоритмы, точнее и всегда с вами

Ваши главные биологические часы, которые отвечают за процессы синхронизации, находятся в гипоталамусе. Эти часы-синхронизаторы, как дирижер, посылают вам определенные регулирующие сигналы в разное время в течение суток.

5. У вас есть также «периферические часы»

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Внутренние и периферические часы всегда находятся в процессе синхронизации

Все ваши органы и ткани имеют дополнительные — периферические — часы, которые синхронизируются с главными часами в вашем гипоталамусе.

6. Часы есть в каждой клетке

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Каждая клетка имеет свои суточные биоритмы и часы

Каждая клетка вашего организма живет по своим внутренним часам, которые отвечают за изменения, происходящие в клетке в течение каждых 24 часов.

7. Годичный ритм

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Медведь начинает готовится к зимней спячке задолго до наступления зимы

Когда ночи становятся длиннее, мозг вырабатывает больше мелатонина — гормона, который регулирует состояние сна и бодрствования.

Многие животные — например, олени — реагируют на такие изменения — начиная готовиться к зимней спячке или периоду размножения.

Человеческий организм также реагирует на эти изменения и зимой вырабатывает больше антител для того, чтобы бороться с различными инфекциями, характерными для холодного времени года.

8. Дневной свет помогает вам сохранять режим

Автор фото, EPA

Подпись к фото,

Для здоровья необходимо получать достаточно солнечного света

Если вам не хватает солнечного света, то ваши биологические часы сбиваются с 24-часового ритма.

Сенсоры, которые располагаются в ваших глазах реагируют на свет и темноту и посылают сигнал в мозг, которые отвечают за процессы синхронизации в вашем организме.

9. Пора спать?

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Как мы понимаем, что нам пора спать?

С того момента как вы проснулись, организм начинает готовиться ко сну.

Но вы не засыпаете до того времени, пока ваши биологические часы не скажут вам, что пора спать.

10. Рассинхронизация, или джетлаг

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Организму нужно время, чтобы перевести ваши суточные биологические часы

Джетлаг — рассогласование циркадного ритма человека с природным суточным ритмом.

Мы говорим о «джетлгае», когда ваши биологические часы работают в одном часовом поясе, а другие части тела — печень, кишечник, мозг и мышцы — живет в другом часовом поясе.

Для того, чтобы работа этих часов синхронизировалась нужно приблизительно по дню на каждый часовой пояс. То есть если вы прилетели в город, где разница во времени по сравнению с вашим часовым поясом, составляет три часа, то вам понадобится около трех дней, чтобы ваш организм адаптировался.

11. Социальный «джетлаг»

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Будильник говорит вам «пора просыпаться», а ваш организм говорит «надо еще поспать»

Социальный джетлаг характерен для тех, кто вынужден работать по скользящему графику, или тех, у кого «социальные» и «биологические» часы сильно рассинхронизированы.

Если ваш будильник звонит тогда, когда биологические часы еще не дали сигнал к пробуждению, тогда вы живете в режиме «социального джетлага».

Как свидетельствуют многие исследования, рассогласование «социальных» и «биологических» часов повышает риск возникновения депрессии, заболеваний сердца, диабета, ожирения и даже рака.

12. Дайте подросткам поспать подольше

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Для студента 7:00 — это то же самое что 5:00 для взрослого человека

Гормональные изменения в организме подростка предполагают, что сигнал к пробуждению их биологические часы будут давать как минимум на два часа позже, чем обычно.

Разбудить подростка в 7 часов утра — это то же самое, что разбудить 50-летнего человека в 5 утра.

По мере взросления подростка его биологические часы вернутся к прежнему ритму.

Биоритмы человека, основные их виды, суточные биоритмы человека

Что собой представляют биоритмы человека?

Что такое биоритмы организма

Определение 1

Биоритмы — это форма эволюционной адаптации к условиям изменений, которые периодически происходят в окружающей среде.

Также биоритм — это временное взаимодействие внутренних систем организма человека друг с другом и с окружающей средой, благодаря которому можно говорить об их слаженной координации и жизнедеятельности.

Есть несколько вариантов биоритмов — суточные, месячные, годовые — которым подчиняется наш организм и, соответственно, вся жизнь. Наши поведение и самочувствие меняются в зависимости от времени суток или года.

Что касается суточных биоритмов, то в большей степени они характерны растениям и животным — на таких биологических ритмах строится вся их жизнь. Но и людей они не обходят стороной, руководя отдельными процессами в их организме.

Каковы причины биологических ритмов

Существование биоритмов, а также влияние биоритмов на организм человека, известно еще со времен Ветхого Завета. В нем можно найти указания относительно дневного распорядка, правильного образа жизни, соотношения отдыха и активностей. Среди древних ученых также были те, кто писал о биологических ритмах. К примеру, Авиценна, Гиппократ и др.

Любой организм представляет собой уникальный набор аминокислот, а также уникальное сочетание белков и генов. По этой причине каждому организму подходит свой образ жизни: режим сна, дневной распорядок, питание, количество ежедневных нагрузок и т. д.

Виды биоритмов

Биоритм человека включает в себя 2 группы, которые образуются по такому критерию как выполняемая функция:

1. Физиологические циклы работы систем органов.
2. Экологические, под которыми понимают адаптацию организма к изменениям, происходящим в окружающей среде.

Биоритмы организма делят по группам, основываясь на длительности периода:

• суточные или циркадные. То есть, это биоритмы человека по часам;
• месячные;
• сезонные;
• многолетние ритмы.

Замечание 1

Самые изученные на данный момент — суточные биоритмы.

Суточные биоритмы человека

Давайте подробнее остановимся на биоритмах органов человека по часам. Это природные биологические ритмы человека.

С 5 до 6 утра. В это время отмечается повышение температуры тела человека, а уровень мелатонина снижается. Отмечается также повышение выработки гормонов, которые отвечают за активность. Среди них — кортизол, адреналин и др. Человека начинает дышать глубже, повышается давление. Системы органов отличаются полной готовностью — отмечается первый подъем бодрости. Организм готовиться к насыщенному дню.

7 утра. Лучшее время для завтрака. Желудок в это время максимально активен: пища, поступающая в организм, быстрее переваривается и с большей пользой.

9 утра. Отмечается небольшой спад активности. Это время подходит для решения задач, которые не вынуждают сильно концентрироваться.

10 утра. Лучшее время для напряженной умственной работы и физической нагрузки. Системы органов отличаются максимальной активностью, а организм — работой на максимальном уровне. В это время советуют принимать витамины и пищевые добавки для повышения иммунитета, поскольку в 10 утра активизируется иммунная система. Также повышается работоспособность и улучшение работы кратковременной памяти.

12 дня. Наблюдается снижение уровня работоспособности — не так много глюкозы попадает в кровь. Поэтому в такое время лучше отдохнуть, переключить внимание и устроить перекус.

13 дня. Подходящее время для обеда, так как в это время в желудке вырабатывается большое количество желудочного сока.

14 дня. Происходит настройка организма на работу — как умственная, так и физическая. Системы органов работают активно, а сам организм — очищается.

15 дня. Работоспособность остается на прежнем уровне, человек находится в спокойном состоянии.

Замечание 2

Активизируется долгосрочная память, поэтому в это время лучше что-то учить и запоминать.

16-17 дня. Если вы думали посетить баню или спортзал, то это лучшее время. Кровообращение отлично работает, поэтому любые физические нагрузки будут полезны. Психическая деятельность тоже на хорошем уровне, но начинается ее снижение.

18 вечера. Время плотного ужина.

Ужины после 18 не рекомендуют не просто так: после этого времени ферментативная активность уже не такая хорошая, поэтому пища не усваивается.

19 вечера. Восстановительный режим организма. Отмечается максимальная эмоциональная напряженность. Допускается небольшая физическая активность. Также наблюдается рост кровяного давления, увеличение нервозности, появление головной боли.

20 вечера. Происходит нормализация эмоционального фона и рост интеллектуальной активности. Прекрасное время, чтобы решать сложные задачи, которые сопровождаются энергетическими затратами и высокой работоспособностью мозга.

21 вечера. Наблюдается снижение температуры тела, замедление дыхания, подготовка организма ко сну.

23 ночи. Лучшее время для начала сна. Если не лечь спать в это время, то есть риск сбоя естественных ритмов организма. Может возникнуть чувство голода.

24 ночи. Отмечается пик восстановительной работы, обновление клеток. Организм нуждается в покое.

С 2 до 4 ночи. Все системы организма максимально расслабляются. Умственная активность снижается, как и сила мышц. Наблюдается замедление сердечного ритма, поверхностное дыхание, снижении температуры тела. Единственный орган, который работает в этом время — печень: происходит полное очищение организма и восстановление клеток. Это не очень благоприятное время для «сов», так как они в это время подвержены стрессам, депрессии и нервным срывам.

Таблица биоритмов органов человека по часам

Печень	1-3 ночи
Легкие	3-5 утра
Желудок	7-9 утра
Толстая кишка	5-7 утра
Сердце	11-13 дня
Тонкая кишка	13-15 дня
Селезенка и поджелудочная железа	9-11 утра
Мочевой пузырь	15-17 дня
Почки	17-19 вечера
Органы кровообращения, половые органы	19-21 вечера
Желчный пузырь	23-1 ночи
Органы теплообразования	21-23 вечера

Последствия нарушения биоритмов

Биоритмы человека — это точные часы, и если их работа будет нарушаться ночным образом жизни, употреблением алкоголя, частыми перелетами, то это приведет к проблемам со здоровьем. В результате может появиться тревожность, головные бол, внутренние органы начнут работать хуже.

Если биологический ритм человека не расходится с природным, то происходит наоборот — улучшение здоровья. Знание естественных биоритмов помогает грамотно составлять график тренировок, питания и умственной деятельности.

Любители ночного образа жизни, алкоголя, те, кто часто меняет часовые пояса, сталкиваются с проблемами со здоровьем. Чаще речь идет о психическом здоровье — тревожности, бессоннице, депрессии. Негативное психическое состояние напрямую оказывает влияние на состояние внутренних органов. В результате появляются головные боли, нарушается пищеварение, сердечная деятельность и многое другое.

Биологические ритмы — это важный момент при составлении рациона питания, тренировок и режима дня.

Циркадные ритмы

на испанском языке Другие информационные бюллетени PDF-версия

Что такое циркадные ритмы?

Циркадные ритмы — это физические, умственные и поведенческие изменения, которые следуют 24-часовому циклу. Эти естественные процессы в первую очередь реагируют на свет и темноту и влияют на большинство живых существ, включая животных, растения и микробы. Хронобиология изучает циркадные ритмы. Одним из примеров связанных со светом циркадных ритмов является сон ночью и бодрствование днем. Изображение среднего циркадного цикла подростка показывает цикл циркадного ритма типичного подростка.

Что такое биологические часы?

Биологические часы — это естественные устройства измерения времени организмов, регулирующие цикл циркадных ритмов. Они состоят из определенных молекулы (белки), которые взаимодействуют с клетками по всему телу. Почти каждый ткань и орган содержит биологические часы. Исследователи выявили похожие гены людей, плодовых мушек, мышей, растений, грибов и некоторых других организмов, из которых состоят часы. молекулярные компоненты.

Что такое главные часы?

Главные часы в мозгу координируют все биологические часы живого существа, синхронизируя их. В позвоночных животных, в том числе человека, главными часами является группа около 20 000 нервные клетки (нейроны), образующие структуру, называемую супрахиазматическим ядром или СХЯ. SCN находится в части мозга, называемой гипоталамусом, и получает непосредственную информацию от глаз.

Цикл циркадных ритмов типичного подростка. Кредит: НИГМС.

Главные часы координируют биологические часы по полученному свету. Кредит: NIGMS

Организм создает и поддерживает свои собственные циркадные ритмы?

Да, естественные факторы в организме создают циркадные ритмы. Для человека одними из наиболее важных генов в этом процессе являются

Период и гена криптохрома . Эти гены кодируют белки, которые накапливаются в клетках. ядра ночью и уменьшаются в течение дня. Исследования на плодовых мушках показывают, что эти белки помогают активировать чувства бодрствования, бдительности и сонливости. Однако сигналы из окружающей среды также влияют на циркадные ритмы. Например, воздействие света в разное время суток может сбрасываться, когда тело включается. Период и гена криптохрома .

Как циркадные ритмы влияют на здоровье?

Циркадные ритмы могут влиять на важные функции нашего организма, например:

• Выброс гормонов
• Пищевые привычки и пищеварение
• Температура тела

Однако большинство людей замечают влияние циркадных ритмов на свой сон. SCN контролирует выработку мелатонина, гормона, вызывающего сонливость. Он получает информацию о входящем свете от зрительных нервов, которые передают информацию от глаз к мозгу. Когда света меньше — например, ночью — СХЯ приказывает мозгу вырабатывать больше мелатонина, чтобы вы почувствовали сонливость.

Нобелевская премия

В 2017 году исследователи Джеффри С. Холл, Майкл Росбаш и Майкл У. Янг получили престижную Нобелевскую премию за свои исследования циркадных ритмов. Изучая плодовых мушек, чей генетический состав очень похож на человеческий, они выделили ген, который помогает контролировать биологические часы. Ученые показали, что этот ген производит белок, который накапливается в клетках в течение ночи, а затем разрушается в течение дня. Этот процесс может повлиять на то, когда вы спите, насколько резко работает ваш мозг и многое другое. Все три исследователя финансировались NIGMS, когда были сделаны эти важные открытия.

Нейроны циркадного ритма в мозгу плодовой мушки. Предоставлено: Матье Кейви и Джастин Блау, Нью-Йоркский университет

Мелатонин — это гормон, вызывающий сонливость. Авторы и права: iStock

Какие факторы могут изменить циркадные ритмы?

Изменения в нашем теле и факторы окружающей среды могут привести к рассинхронизации наших циркадных ритмов и естественного цикла свет-темнота. Например:

• Мутации или изменения в определенных генах могут повлиять на наши биологические часы.
• Смена часовых поясов или сменная работа вызывают изменения в цикле свет-темнота.
• Свет от электронных устройств ночью может сбить наши биологические часы.

Эти изменения могут вызывать нарушения сна и другие хронические заболевания, такие как ожирение, диабет, депрессия, биполярное расстройство и сезонное аффективное расстройство.

Как циркадные ритмы связаны со сменой часовых поясов?

Когда вы проходите через разные часовые пояса, ваши биологические часы будут отличаться от местного времени. Например, если вы летите на восток из Калифорнии в Нью-Йорк, вы «теряете» 3 часа. Когда вы просыпаетесь в 7:00 утра на Восточном побережье, ваши биологические часы все еще идут по времени Западного побережья, поэтому вы чувствуете себя так же, как и в 4:00 утра. разная ставка. Часто вашим биологическим часам требуется несколько дней, чтобы настроиться на новый часовой пояс. Приспособиться после «выигрыша» времени может быть немного легче, чем после «проигрыша», потому что мозг приспосабливается по-разному в этих двух ситуациях.

Как исследователи изучают циркадные ритмы?

Ученые узнают о циркадных ритмах, изучая людей и используя организмы с похожими генами биологических часов, такие как плодовые мушки и мыши. Исследователи, проводящие эти эксперименты, контролируют окружающую среду субъекта, изменяя световые и темные периоды. Затем они ищут изменения в активности генов или другие молекулярные сигналы. Ученые также изучают организмы с нерегулярными циркадными ритмами, чтобы определить, какие генетические компоненты биологических часов могут быть нарушены.

Понимание того, что заставляет тикать биологические часы, может помочь в лечении смены часовых поясов, нарушений сна, ожирения, психических расстройств и других проблем со здоровьем. Это также может помочь людям приспособиться к работе в ночную смену. Узнав больше о генах, ответственных за циркадные ритмы, мы также сможем лучше понять человеческое тело.

Путешествие через часовые пояса нарушает ваши циркадные ритмы. Кредит: iStock

Узнать больше

Ресурсы NIGMS

• Биологические часы ( Biomedical Beat сообщения в блоге)
• Циркадные ритмы ( Пути )
• Информационный бюллетень «Изучение генов»
• BiblioTech CityHacks: In Search of Sleep (интерактивное чтение для 4–6 классов)
• Глоссарий (Произношение и понятные определения)

Прочие ресурсы

• Основы мозга: понимание сна (NINDS, NIH)
• Циркадный ритм и подкаст о вашем здоровье (NIEHS, NIH)
• Гены, контролирующие сон и циркадные ритмы (видеотрансляция NIH)
• Нарушения сна (MedlinePlus, NIH)
• Здоровье сна (NHLBI, NIH)
• Эксперимент с циркадными ритмами Международной космической станции (НАСА)
• Учебная программа по сну (Партнерство в сфере образования)
  

​

NIGMS является частью Национальной Институты здоровья, поддерживающие основные исследования, чтобы улучшить наше понимание биологические процессы и закладывают основу для достижения в диагностике, лечении и профилактика. Для получения дополнительной информации о исследовательские и учебные программы института, посещать https://www.nigms.nih.gov.

Последнее обновление этой страницы: 04.05.2022 17:01

Физиология, циркадный ритм – StatPearls

Суджана Редди; Вамси Редди; Сандип Шарма.

Информация об авторе и организациях

Последнее обновление: 1 мая 2023 г.

Введение

Регуляция сна осуществляется гомеостатической физиологией циркадного ритма, цикла сна/бодрствования. Циркадный ритм — это 24-часовые внутренние часы нашего мозга, которые регулируют циклы бдительности и сонливости, реагируя на изменения света в окружающей среде. Наша физиология и поведение формируются вращением Земли вокруг своей оси. Эта биологическая циркадная система развилась, чтобы помочь людям адаптироваться к изменениям в окружающей среде и предвидеть изменения в радиации, температуре и доступности пищи. Без этих эндогенных циркадных часов Homo sapiens не сможет оптимизировать расход энергии и внутреннюю физиологию организма.

Вопросы, вызывающие озабоченность

Сон — это жизненно важная деятельность, необходимая каждому организму для нормального функционирования. Недостаток сна или плохой режим сна могут оказать существенное влияние на различные важные повседневные функции. Укрепление памяти, оздоровление организма и регуляция метаболизма происходят во время цикла сна. Этот цикл сна и бодрствования может влиять на пищевые привычки, пищеварение, температуру тела, выброс гормонов и другие функции организма. Пагубное воздействие на сон может негативно сказаться на способности человека нормально функционировать и привести ко многим расстройствам. Различные хронические заболевания, связанные с нерегулярным ритмом, включают диабет, ожирение, депрессию, биполярное расстройство, сезонное аффективное расстройство и другие нарушения сна.

Сотовый уровень

Изучение взаимосвязи между циркадными ритмами в организме человека и его клеточной биологией необходимо для понимания физиологии и патологии, лежащих в основе болезней. Нарушения возраста, окружающей среды или генетическая мутация могут оказывать неблагоприятное воздействие на клеточную функцию и здоровье организма. Циркадный ритм использует положительные и отрицательные петли молекулярной обратной связи в качестве механизма для регуляции их экспрессии. Есть несколько идентифицированных часовых генов, BMAL1 / BMAL2 , ЧАСЫ , CRY1 / CRY2 и PER1 / PER2 /9013 9 PER3 , которые регулируют и контролируют транскрипцию и трансляцию. Экспрессия этих основных часовых генов внутри клетки влияет на многие сигнальные пути, что позволяет клеткам определять время суток и выполнять соответствующие функции. Кроме того, фосфорилирование белков основных часов приводит к деградации, чтобы поддерживать синхронизацию 24-часового цикла. Наличие циркадных ритмов в клетках с ядрами и без них указывает на то, что молекулярные часы автономны и для регуляции могут использоваться внешние сигналы.[1]

Развитие

Развитие циркадной системы происходит у млекопитающих постнатально. Плод не подвергается внешним раздражителям в утробе матери, поэтому новорожденные рождаются с незрелой функционирующей системой. Установление 24-часовых циркадианных ритмов происходит в течение первых 4 месяцев жизни, когда новорожденный испытывает быстрые физиологические изменения и адаптируется к окружающей среде. Поскольку центральная температура тела является одной из наиболее жестко регулируемых систем, отклонения, среди прочего, свидетельствуют об установлении циркадного ритма. Минимальные отклонения возникают в утробе матери, но уже в первые недели жизни начинаются восприятия разницы дня и ночи. Всплески внутренней температуры тела также начинают проявляться непосредственно перед началом сна и в первые несколько часов. Мелатонин, имеющий решающее значение для постоянного установления циркадных ритмов, появляется примерно в возрасте 3 месяцев. Выработка кортизола, ключевого показателя правильно функционирующего циркадного ритма, может происходить уже в возрасте от 8 до 9 недель.месячного возраста. Поскольку у младенцев происходят быстрые физиологические изменения сразу после рождения, отклонения внутренней температуры тела, а также выработка мелатонина и кортизола позволяют младенцу установить стабильный циркадный ритм.[2]

Вовлеченные системы органов

Нарушение циркадного ритма может иметь серьезные последствия для здоровья многих систем органов, включая иммунную, репродуктивную, желудочно-кишечную, скелетную, эндокринную, почечную и сердечно-сосудистую системы. Центральные часы, или супрахиазматическое ядро ​​(СХЯ), не являются единственным внутренним механизмом контроля, так как недавние открытия выявили наличие вторичных или периферических осцилляторов по всему телу в ряде органов, таких как сердце, печень, почки, легкие, кишечник, кожа, лимфоциты, пищевод, селезенка, тимус, надпочечники, предстательная железа и обонятельная луковица. Хотя эти вторичные часы независимы, они все же синхронизированы с SCN и другими факторами, такими как температура, время приема пищи, а также внешние сигналы.

Функция

Цикл сна/бодрствования необходим для восполнения и исцеления организма, чтобы он мог нормально функционировать. Правильный сон позволяет телу участвовать в циркадных ритмах в организме, что инициирует накопление запасов энергии для метаболических процессов, ремоделирование нейронов для синаптической функции, консолидацию памяти и ассимиляцию сложных двигательных систем. Центральная нервная система (ЦНС) играет решающую роль во время цикла сна. В результате активации циркадной системы ретикулярная активирующая система (РАС) в стволе головного мозга не может вызывать сон. Регуляция сна отличается балансом между внутренним гомеостазом сна (процесс S) и внешним циркадным ритмом (процесс C) [3].

Механизм

Циркадный водитель ритма – это супрахиазматическое ядро ​​(СХЯ) гипоталамуса. Когда тело переходит от светлого к темному, тело посылает сигналы в ретино-гипоталамический путь шишковидной железы. Во время светового цикла аксоны ганглиозных клеток сетчатки передают сигналы, которые активируют супрахиазматическое ядро ​​через черепной нерв II, зрительный нерв. Затем СХЯ передает сигнал через тормозной нейротрансмиттер ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), который ингибирует паравентрикулярное ядро. Аксоны впоследствии посылают импульсы через промежуточный латеральный столб, чтобы ингибировать верхний шейный ганглий, тем самым ингибируя симпатическую нервную систему. В результате мелатонин не высвобождается из шишковидной железы в кровоток. По мере приближения ночи исчезновение света сигнализирует ганглиозным клеткам сетчатки о необходимости ингибировать супрахиазматическое ядро, активируя паравентрикулярное ядро, которое затем посылает аксоны через промежуточное латеральное ядро ​​(IML) в верхний шейный ганглий, стимулируя симпатическую нервную систему, что вызывает сонливость. Шишковидная железа мобилизуется для выделения мелатонина в кровоток.[4]

Связанное тестирование

Наилучший метод измерения циркадного ритма включает мониторинг внутренней температуры тела и уровня мелатонина в слюне/плазме. Оценочная шкала, опросник утреннего и вечернего времени (MEQ), также может использоваться для оценки циркадного паттерна. Неинвазивный, но менее распространенный метод мониторинга, актиметрия, исследует цикл активности/отдыха человека. Другие долгосрочные исследования включают использование полисомнографии и ЭЭГ.

Патофизиология

Индивидуальные сигналы окружающей среды, также известные как zeitgebers, управляют эндогенным процессом циркадного ритма. Взаимосвязь между физиологическими и поведенческими сигналами (время сна, приемов пищи, работы/социальных взаимодействий) влияет на время цикла сна-бодрствования. Нарушения в цикле сна человека могут оказать значительное пагубное влияние на его общее состояние здоровья. Неритмичная регуляция внутренней температуры тела, уровня кортизола и секреции мелатонина — все это признаки нарушений. Поскольку колебания температуры тела происходят систематически во время цикла сна/бодрствования, отклонения от этого цикла могут свидетельствовать о начале заболевания или о пагубном присутствии какого-то внешнего фактора. Под контролем СХЯ через паравентрикулярное ядро ​​гипоталамуса секреция кортизола ритмична, поэтому перепроизводство кортизола может подавлять способность вызывать сон. Точно так же недостаточное производство мелатонина может негативно повлиять на способность заснуть.[5]

Клиническое значение

Нарушения сна, связанные с циркадным ритмом, часто игнорируются и могут оказывать пагубное воздействие на организм человека. Нарушения циркадного ритма сна обычно проявляются как несоответствие между графиком сна человека и физическим/социальным 24-часовым циклом окружающей среды. Двумя наиболее распространенными нарушениями циркадных ритмов сна являются продвинутая фаза сна (раннее начало, часто встречается у пожилых людей) и отсроченная фаза сна (более позднее начало, часто встречается у подростков). Эти два диагноза часто неправильно диагностируются как бессонница или чрезмерная сонливость, но они представляют собой совершенно разные расстройства, возникающие в результате нарушения синхронизации цикла сна/бодрствования. К людям, склонным к развитию нарушений циркадного ритма сна, относятся лица, работающие в вечерние смены или имеющие ненормированный график смены, а также слепые. Слепые люди подвержены развитию этих типов расстройств из-за неспособности их тела воспринимать свет и, следовательно, устанавливать циркадные ритмы. В то время как у слепых людей есть путь в мозгу, который функционирует как их биологические часы, примерно у половины слепых людей наблюдается нарушение ритма сна-бодрствования, не связанное с 24-часовым режимом сна, во время которого их циклы сна каждую ночь удлиняются, скачут или приводят к бессоннице. просыпаться позже в тот же день.[1] Нерегулярное нарушение ритма сна-бодрствования хотя и встречается редко, но встречается у людей, страдающих неврологическими расстройствами, такими как слабоумие, умственная отсталость и повреждение головного мозга. Это расстройство характеризуется чрезмерным дневным и ночным дневным сном, отсутствием четкого режима сна, трудностями в поддержании крепкого сна, вялостью во время бодрствования и неспособностью поддерживать количество сна, необходимое для их возраста. Расстройство сменной работы возникает, когда у людей ранние утренние, ночные или чередующиеся смены, которые нарушают их нормальный 24-часовой цикл сна/бодрствования. Эти люди испытывают сильную усталость и подвергаются большему риску травм на рабочем месте и когнитивных нарушений из-за того, что спят в среднем 4 часа или меньше в сутки. При путешествии через несколько часовых поясов рассогласование внутренних часов и времени окружающей среды может привести к тому, что называется сменой часовых поясов. Искусственное освещение от компьютеров, телевизоров, мобильных телефонов и других электронных устройств также может нарушать способность организма поддерживать правильные циркадные ритмы.[6] Все больше данных демонстрируют связь между циркадными ритмами и нарушениями регуляции настроения, такими как сезонное аффективное расстройство. Симптомы, типичные для пациентов, страдающих депрессией, часто могут быть связаны с нарушением циркадных ритмов у этого человека. Лечение этих расстройств включает фармакологический подход в сочетании со светотерапией и созданием эффективного, стабильного режима сна/бодрствования.[7]

Контрольные вопросы

• Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.

• Комментарий к этой статье.

Ссылки

1.

Khan S, Nabi G, Yao L, Siddique R, Sajjad W, Kumar S, Duan P, Hou H. Риски для здоровья, связанные с генетическими изменениями внутренних часов под воздействием внешних факторов . Int J Biol Sci. 2018;14(7):791-798. [Бесплатная статья PMC: PMC6001675] [PubMed: 29910689]

2.

Ривкес С.А. Развитие циркадных ритмов: от животных к человеку. Медицинская клиника сна. 01 сентября 2007 г .; 2 (3): 331–341. [Бесплатная статья PMC: PMC2713064] [PubMed: 19623268]

3.

Potter GD, Skene DJ, Arendt J, Cade JE, Grant PJ, Hardie LJ. Циркадный ритм и нарушение сна: причины, метаболические последствия и контрмеры. Endocr Rev. 2016 Dec;37(6):584-608. [Бесплатная статья PMC: PMC5142605] [PubMed: 27763782]

4.

Басс Дж., Такахаши Дж.С. Циркадные ритмы: редокс-редукс. Природа. 2011 27 января; 469 (7331): 476-8. [Бесплатная статья PMC: PMC3760156] [PubMed: 21270881]

5.