Rytmy biologiczne.

To cykliczne zmiany procesów fizjologicznych w czasie. Każda funkcja wewnątrz ustrojowa podlega rytmicznym zmianom poziomu.

Główne elementy rytmów.

* Synchronizatory zewnętrzne – światło i temperatura.

* Synchronizatory wewnętrzne – cykliczność funkcji biochemicznych i fizjologicznych ( prądy czynnościowe mózgu, rytmika pracy serca, oddychanie )

Rytmy biologiczne to cecha wrodzona człowieka.

Instytut Maxa Plancka, Andechs ( k. Monachium )

* Badania z zakresu psychologii zachowań.

* Rytm dobowy został zbadany na ludziach odizolowanych od świata w podziemnych, pozbawionych okien pomieszczeniach.

* Podczas trwającego 4 tygodnie testu rejestrowano u badanych wahania temperatury ciała, czas trwania snu i czuwania oraz obserwowano ich zachowanie.

* Dobowy rytm osób badanych wydłużył się.

Wewnętrzny zegar biologiczny.

- Narzuca człowiekowi rytm biologiczny i powoduje, że wszystkie funkcje życiowe przebiegają wg. tego rytmu.

- Sprawuje nadzór nad przemianą materii, układem odpornościowym, fazami snu i czuwania, naszą aktywnością.

Właściwy zegar stanowią tu skupiska neuronów w obrębie podwzgórza, zwane jądrami nadskrzyżowaniowymi ( ang. SCN – suprachiamastic nuclei ). Jądra te same z siebie generują rytmy w sposób uwarunkowany genetycznie a nie nabyty. W badaniach eksperymentalnych na różnych gatunkach wykazano, że całkowite lub częściowe uszkodzenie tych struktur powoduje zaburzenia rytmów zachowania się, wydzielania takich hormonów jak: kortyzolu, melatoniny, hormonu wzrostu oraz procesów cyklicznych: pobierania pokarmu, picia, aktywności motorycznej, dobowej zmiany temperatury ciała, rytmu snu i czuwania.

U człowieka nadrzędny zegar tzw. neurony zegara, których działanie kontrolowane jest przez tzw. geny zegara ( naukowcy znają kilkanaście takich genów, przypuszczają jednak, że może ich być nawet ok. 50 ) Dwa najważniejsze geny zegara noszą nazwy ‘ period ‘ ( per ) i ‘ timeless ‘ ( tim ). Geny te wytwarzają białka, których poziom jest niski ( stan czuwania ) we wczesnych godzinach i wzrasta w ciągu dnia, wieczorem wysoki poziom wywołuje senność. W nocy geny przestają syntetyzować je i poziom ich spada.

Jądra nadskrzyżowaniowe regulują cykl czuwania i snu poprzez sterowanie poziomami aktywności w innych obszarach mózgu, w tym również w szyszynce ( melatonina – hormon działający nasennie ). U człowieka wydzielana głównie w nocy. Kiedy zmieniamy strefę czasową ( chce nam się spać o stałych dawnych porach ). Przystosowujemy się gdy przestawi się nasz cykl wydzielania melatoniny.

Badania neuroanatomiczne wykazały istnienie bezpośredniego połączenia nerwowego między siatkówką oka a jądrami nadskrzyżowaniowymi. Szlak ten jest określany jako podwzgórzowo-siatkówkowy ( ang. RHT – retino-hypothalamic act ) i stanowi podstawową drogę przepływu informacji z receptorów do neuronów budujących oscylator. Docierające z komórek zwojowych siatkówki dane o zmieniającym się otoperiodzie wpływają na generowany przez podwzgórze rytm.

Struktura ta będąca szlakiem wyjścia, który stanowią bardzo liczne włókna eferentne, przekazuje informacje do odpowiednich receptorów.

Ten wewnętrzny zegar nie jest jednak bardzo precyzyjny i generuje rytmy o okresie nieco dłuższym lub nieco krótszym od 24 godz. Czyli tzw. rytmy okołodobowe. Dopiero możliwość odbierania przez ten zegar informacji o porze doby, głównie poprzez rejestrację zmian natężenia światła w środowisku, synchronizuje wewnętrzny ( endogenny ) zegar biologiczny – nastawia jego wskazówki.

Główną funkcją tego endogennego zegara jest przewidywanie zmian zachodzących cyklicznie w środowisku zewnętrznym i stopniowe przygotowanie organizmu do mającego nastąpić okresu aktywności albo odpoczynku. Ponadto, zegar biologiczny zapewnia wzajemną synchronizację wielu rytmicznych procesów fizjologicznych, biochemicznych itp. zachodzących w organizmie.

Życie we właściwym rytmie biologicznym jest istotnym warunkiem dobrego samopoczucia życiowej energii i zdrowia.

RYSUNEK

TABELA

Niektóre funkcje biologiczne podlegające wahaniom zgodnym z rytmem dobowym:

- Czynność serca.

- Ciśnienie tętnicze.

- Temperatura ciała.

- Oddychanie.

- Trawienie.

- Gospodarka hormonalna.

Dzisiaj już wiemy, że komórki nerwowe w naszym mózgu zmieniają wielkość i kształt w ciągu doby. Tak samo zmienia się liczba połączeń między nimi. Zmiany w naszych mózgach zachodzą dwukrotnie w ciągu doby. Pierwszy okres aktywności przypada na godziny poranne. Około ósmej zdolność koncentracji osiąga swój punkt szczytowy, mózg pracuje na najwyższych obrotach. Spadek sprawności następuje blisko południa – zaczynamy odczuwać znużenie, wydajność umysłu znacznie się zmniejsza. Po szesnastej serce znowu zaczyna pompować więcej krwi, odzyskujemy sprawność fizyczną, wraca energia potrzebna do wykonania intelektualnych zadań.

To wtedy właśnie jest najlepszy czas na naukę. A później jeszcze chwila relaksu i po dwudziestej trzeciej w końcu możemy położyć się spać.

RYSUNEK

Maksymalna aktywność.

W godzinach: 8-12 rano, 16-18 po południu.

W ciągu tygodnia: największa we wtorek i w środę, najniższa w piątek.

W roku: największa od września do lutego, najmniejsza wiosną i latem.

Rytmika czuwania i snu w ontogenezie.

Aktywność płodowa wraz z rozwojem układu nerwowego, rytmika czuwanie – sen – III trymestr ciąży, silna interakcja z matką.

* Noworodek – nie obserwuje się rytmu okołodobowego.

* Niemowlę – objawy rytmiki 3-4 miesiąc, 4-5 okresów snu, a 2-3 snu przypada na noc. Rytm dzień-noc ustala się po 6 miesiącu życia.

* Okres poniemowlęcy – w pełni ukształtowany rytm w 2 r. życia. Wydłuża się czuwanie, skraca sen, zapotrzebowanie na sen zależne od wieku.

* Dzieci w wieku szkolnym ( młodszym ) 10-12 godzin snu.

* U dorosłego człowieka sen około 8 godz.

W różnych fazach rytmiki sen – czuwanie, różna wydolność fizyczna.

Trzy fazy wydajności pracy ucznia:

* Okres wdrażania do pracy ( pierwsza lekcja i część drugiej ) – stopniowo narastająca wydajność pracy.

* Okres stabilizacji ( druga i trzecia lekcja, do piątej u starszych uczniów ) – wysoki poziom wydajności.

* Okres spadku wydajności ( po trzeciej/piątej lekcji ) związany z wzrastaniem zmęczenia.

Większość z nas doświadczyła wpływu tego zegara na organizm po odbyciu długiej podróży samolotem ( zjawisko jet lag. Choroba transatlantycka ) kiedy to potrzeba było kilku dni, by przyzwyczaić się do nowej strefy czasowej ‘ Jet lag ‘ to określenie zaburzenia adaptacji organizmu do nowej strefy czasowej, do której przemieszczenie nastąpiło w bardzo krótkim czasie. Dochodzi wówczas do odwrócenia rytmu snu i czuwania, złego samopoczucia, nadmiernej drażliwości i zaburzeń koncentracji, brak synchronizacji wewnętrznego zegara z zewnętrznymi.

Łatwiej dostosować się gdy lecimy na zachód niż na wschód.

Bowiem mamy kontakt w nocy z jasnym światłem i jesteśmy aktywni, później idziemy spać i budzimy się już częściowo dostosowani do nowego rozkładu ( opóźnienie fazy naszych rytmów )

Lecąc na wschód musimy wcześniej iść spać i wcześniej wstać ( przyspieszenie fazy )

Łatwiej jest przystosować się do cyklu dłuższego ( jak przy podróżny na zachód ) niż krótszego ( jak przy podróży na wschód )

Autonomia zegarów peryferyjnych.

Nasze najnowsze odkrycie sugeruje istnienie oddzielnego zegara biologicznego w gruczole nadnerczy w wątrobie in. narządach, prawdopodobnie powiązanego funkcjonalnie z głównym zegarem.

Gruczoł nadnerczy uczestniczy w kontrolowaniu istotnych funkcji organizmu, takich jak np. regulacja temperatury ciała, przebieg metabolizmu, odpowiedź na stres, rozmnażanie. Wyniki badania wykazują również, że istnieją inne obwodowe zegary biologiczne możliwe, że połączone ze sobą.

Chronometr skowronka i sowy.