Наука біоритмологія (хронобіологія)
Наука біоритмологія (хронобіологія)
Біоритмологія, або хронобіологія - наука, що вивчає циклічні біологічні процеси, що є на всіх рівнях організації живої природи. Біоритмологія є новим науковим напрямом, що розвиваються на «стику» суміжних дисциплін.
Інтерес до проблем биоритмологии цілком закономірний, оскільки ритми панують в природі і охоплюють всі прояви живого - від діяльності субклітинних структур і окремих клітин до складних форм поведінки організму і навіть популяцій і екологічної системи. Періодичність - невід`ємна властивість матерії. Феномен ритмічності є універсальним.
Біоритмологія - порівняно молода, швидко розвивається наука. До теперішнього часу у людини вивчені багато сотень фізіологічних процесів, ритмічно мінливих в часі. У рішенні проблем биоритмологии активно беруть участь багато вчених: біологи, морфологи, фізіологи, математики, фізики та медики. У загальній проблемі биоритмологии вже намітилося виділення самостійних напрямків: хронобіологія, хронопатологія, хронотерапия, в тому числі хронофармакології, хронопрофілактіка і ін. Уже можна говорити про певні не тільки теоретичних, але практичних успіхи хронобиологии і хрономедицини, особливо в таких сферах діяльності людини, як космонавтика , організація праці з багаторазовими переміщеннями в нові кліматично регіони, діагностика, лікування та профілактика деяких захворювань.
Багато патологічні процеси в організмі супроводжуються порушенням часової організації фізіологічних функцій. У той же час неузгодженість ритмів є однією з причин розвитку виражених патологічних змін в організмі. Це так звані десинхроноз. Проблеми адаптації, норми і гомеостазу необхідно також розглядати з урахуванням циклічного перебігу процесів життєдіяльності. З позицій биоритмологии правильніше, наприклад, говорити не про гомеостатическом сталості, а про гомеостатической динаміці, яка створює в організмі стабільність і стійкість. Вивчення біоритмів відкриває нові можливості у вирішенні та багатьох інших проблем теоретичної та практичної медицини.
Тимчасова організація біологічної системи - це комплекс біологічних ритмів, який характеризується механізмами регуляції, зв`язками з зовнішнім середовищем і самими взаємозв`язками між ритмами. Тимчасова організація біосистеми ділиться на:
· Частина, яка здійснює регуляцію тимчасової організації;
· Частина, що сприймає сигнали регуляції;
· Частина, що включає в себе «робочу», ефекторну функцію тимчасової організації;
· Частина, яка б пов`язала тимчасову організацію біосистеми з зовнішнім середовищем та іншими біологічними системами.
Протягом мільйонів років еволюційного розвитку шляхом постійного ускладнення і вдосконалення одночасно йшли два процеси: процес структурної організації живих систем і процес їх тимчасової організації. Чим складніше біологічна система, тим складніше її тимчасова організація і тим успішніше адаптується організм до постійно мінливих умов навколишнього середовища. Але ця адаптація забезпечувалася не однієї якоїсь системою, а скоординованими в часі і просторі і супідрядними між собою декількома спеціалізованими функціональними системами. Тому в даний час методологічні принципи биоритмологии проникають в дослідження всіх рівнів організації живого - від молекулярного до рівня цілісного організму. Дослідження тимчасової організації біосистем допомагають відповісти на питання, що виникають при вивченні еколого-фізіологічних механізмів адаптації до нового середовища проживання. З їх допомогою вишукуються науково обґрунтовані засоби корекції порушень, що з`являються при впливі на організм різних несприятливих факторів.
Біологічні ритми охоплюють широкий діапазон періодів - від мілісекунди до декількох років. З усього різноманіття циклічних процесів основна увага вчених зосереджена на вивченні добових і сезонних ритмів. І це не випадково, бо вони (особливо добові ритми) в складній ієрархії ритмів виступають як би в ролі диригента всіх коливальних процесів організму.
При вивченні ритмічних процесів дослідники, особливо клініцисти, стикаються з великими труднощами. По-перше, це чисто методичні труднощі - адже для визначення дійсних параметрів ритмічного процесу (довжина періоду, величина амплітуди і ін.) Необхідно отримати відомості про декілька коливаннях досліджуваних явищ. А це передбачає проведення повторних, часом багаторазових досліджень через певні відрізки часу, для чого необхідна спеціальна апаратура і не повинна ігноруватися морально-етична сторона обстеження. По-друге, тимчасова структура ритмів дуже складна. Можна стверджувати, що живий організм притаманні одночасно всі існуючі ритми, його функції можуть змінюватися в різних ритмах, різних діапазонах періодів. Крім того, тимчасова структура ритмів може змінюватися під впливом випадкових зовнішніх і внутрішніх факторів. Слід враховувати і індивідуальні особливості в організації тимчасової структури ( «сови», «жайворонки» і ін.). Тому важливим елементом біорітмологіческіх досліджень, визначення прихованих періодичних закономірностей, з одного боку, і виключення випадкових відхилень, з іншого, є застосування математичних методів аналізу одержуваних даних. Вже запропоновано багато способів і методів математичного аналізу, однак проблема в цілому не вирішена.
Хрономедицина - також нове, що швидко розвивається, клінічної медицини. Перед цією областю стоять великі і складні завдання, вирішення яких сприятиме як розвитку нових уявлень про причини і патогенезі різних захворювань, так і успішному їх лікування та попередження.
Коротка історія науки
Інтерес до біологічних ритмів простежується протягом двох з половиною тисячоліть і сходить до періоду Давньої Греції. Так давньогрецький лікар Герофіл виявив, що пульс людини змінюється протягом дня. У 1632 році англійський натураліст Джон Врен в своєму «Трактаті про травах» вперше описав денні цикли тканинних рідин в організмі людини, які він, слідуючи термінології Аристотеля, назвав «гумор». У 1729 році в працях Паризької Королівської академії наук вперше з`явилося повідомлення про один з експериментів відомого французького натураліста Ж. де Мерана. Їм було виявлено, що рослини в повній і постійній темряві зберігають добовий ритм руху листя. У 1779 році В.Гуфеланд звернув увагу колег на універсальність ритмічних процесів в біології: кожен день життя повторюється в певних ритмах, а добовий цикл, пов`язаний з обертанням Землі навколо своєї осі регулює життєдіяльність всього живого, включаючи організм людини. 24-годинний період він назвав «одиницею нашої природної хронології». Можна також послатися на французького студента-медика Ж.Віре, який у своїй дисертації в 1814 році вперше використав вислів «живі годинник» для опису добових ритмів. Однак, перші серйозні наукові дослідження в цій області почали проводитися на початку 20-го століття, в тому числі російськими вченими І.П. Павловим, В.В. Вернадським, А.Л. Чижевським та іншими. І лише починаючи з 30-х років ХХ століття намітився реальний прогрес в дослідженні біологічних ритмів. У 1958 році Ервін Бюннинг опублікував першу монографію в цій області. У 1959 році Юргеном Ашоффом, директором Інституту фізіології поведінки імені Макса Планка в АНДЕКС (Німеччина), була відкрита залежність тривалості фази неспання від тривалості сонячного освітлення, яка давала право говорити про те, що світло визначає циркадні коливання організму. В цьому ж році Ашофф спільно з Коліном Піттендрігом сформулювали основні поняття хронобиологии (биоритмологии). Радянські вчені Е.Е. Введенський, А.І. Ухтомський, І.П. Павлов і В.В. Парина здійснили спробу теоретично обгрунтувати механізми виникнення ритмічних процесів в нервовій системі і показали, що її ритм визначає насамперед ритм збудження і гальмування. У 1960-му році в СРСР були переведені на російську мову і опубліковані матеріали міжнародного симпозіуму по биоритмологии. Символічно, що в тому ж 1960 році великі наукові колективи нашої країни почали активно працювати над темою "Сонце - біосфера". А в 1963 році Л.Чіжевскій встановив зв`язок між періодичністю епідемій і періодичністю явищ на Сонці. Так народилася нова галузь знання - геліобіологія. У 1972 році Роберт Мур і Віктор Ейхлер показали, що супрахіазматіческое ядро є центром управління біологічним годинником організму. До кінця 20-го століття факт ритмічності біологічних процесів живих організмів став вважатися одним з фундаментальних властивостей живої матерії і сутністю організації життя. Однак природа біоритмів до останнього часу була неясна. Як буває в таких випадках, дослідження біоритмів представляли собою процес накопичення інформації, виявлення властивостей і закономірностей методами статистики, розглядалися питання практичного використання.
Останнім часом вчення про біологічні ритми отримало інтенсивний розвиток, особливо в останні десятиліття, що пов`язано з науково-технічної еволюцією і космонавтикою. У медико-біологічній науці виник новий напрям вивчення біологічних ритмів у здорової і хворої людини - хрономедицина, що використовує хронобиологические дані для вдосконалення профілактики, діагностики та підвищення ефективності лікування людей. До розділів хрономедицини відносяться хронопатологія, хронофармакології, хронотерапия і хронодиагностики. Виділяють також хронопрофілактіку. Досягнення сучасної биоритмологии і накопичені факти свідчать про те, що часовий фактор повинні враховувати не тільки лікарі і фармакологи, а й тваринники, Рослинники, бджолярі, селекціонери, генетики, біохіміки, вчені, що працюють в області авіакосмічної, підводного і спортивної фізіології.
Основні поняття, що застосовуються в биоритмологии:
Ритм - чергування яких-небудь елементів, що відбувається з певною послідовністю, частотою.
Біологічний ритм - повторення деякої події в біологічній системі через більш-менш регулярні проміжки часу.
Біологічний годинник - коливальні (циклічні) процеси живих організмів, які мають періоди, з певним ступенем точності і постійності кратні періодам добових, місячних і сезонних ритмічних змін умов життя, так чи інакше пов`язаних з обертовими рухами Землі.
Узгодження спектра біологічних процесів з періодами геогеліодінамікі - синхронізація біологічних ритмів зовнішніми датчиками часу.
Узгодження біологічних ритмів різних функцій організму - внутрішня синхронізація.
