Внутренние часы
На практике таинственные внутренние часы применяются в качестве примитивного будильника. "Проснусь-ка я завтра в шесть утра", — напутствует себя засыпающий человек — и пробуждается точно к намеченному времени
На практике таинственные внутренние часы применяются в качестве примитивного будильника. "Проснусь-ка я завтра в шесть утра", — напутствует себя засыпающий человек — и пробуждается точно к намеченному времени. Эта функция биологических часов используется далеко не всеми, а зря...
Жизнь и десинхроноз
Вообще-то часы придумал не человек, а Природа. Человека в те времена в помине не было. Как выясняется, и устроены биологические часы сложнее любых механических, и обращения требуют столь же бережного. Хорошо бы знать эти "правила эксплуатации", да только о самих живых часах пока известно не слишком много.
Что наблюдают счастливые?
На практике таинственные внутренние часы применяются в качестве примитивного будильника. "Проснусь-ка я завтра в шесть утра", — напутствует себя засыпающий человек — и пробуждается точно к намеченному времени. Эта функция биологических часов используется далеко не всеми, а ведь для своевременного подъема необходимо соблюдение всего двух условий.
Во-первых, надо знать время отхода ко сну, чтобы прикинуть его продолжительность. Во-вторых, эта продолжительность не должна превышать разумных пределов: если мы вдруг решим проспать в два раза больше, чем привыкли, то наверняка проснемся раньше.
Некоторые люди и днем обходятся без подсказки со стороны "наружных" часов. Но большинству необходимо иметь определенную точку отсчета. То есть, внутренний таймер подобен песочным часам, его требуется постоянно "переворачивать" — утром, после обеда, после работы… Можно сказать, что мы ощущаем не само время, а его длительность, при этом подсознательно используя информацию о меняющейся внешней среде. Во время сна внешние раздражители отсутствуют и ход внутренних часов не контролируется сознанием.
Поэтому, если разбудить человека ночью, он окажется "вне времени" и сразу посмотрит на светящийся циферблат. Итак, наши биологические часы нуждаются в постоянной сверке с какими-то другими и имеют два разных хода — "дневной" и "ночной". И еще — постоянные обращения к наручным часам притупляют биологическое чувство времени. Знаменитое "счастливые часов не наблюдают" можно понимать совершенно буквально, как сказанное о тех, кто живет в ладу со своим внутренним временем.
Стрелки и циферблаты нашего организма
Не в наших силах быстро и безболезненно перевести стрелки биологических часов. Стоит пересечь на самолете несколько часовых поясов, и приходится пару дней привыкать к новым временным реалиям. Зато можно подготовиться к перелету заранее, постепенно "сдвигая" режим дня, но, прилетев, надо немедленно начать жить по "местному времени".
Раньше медики советовали пилотам, совершающим трансконтинентальные рейсы, отдыхать в пункте посадки, теперь же рекомендуют скорее возвращаться домой, иначе живые часы дадут сбой и процесс полного восстановления затянется на несколько недель. Интересно, что летать на запад гораздо проще, чем на восток. Организм спокойнее мирится с "лишним" временем, чем с "уплотнением" суток. Получается, что внутренние часы, в отличие от многих механических, легче перевести в направлении против часовой стрелки.
Уникальны в биологических часах и сами "стрелки": их больше, чем у самых сложнейших механических часов, причем вращаются они независимо друг от друга. За каждую стрелку отвечает свой "завод" и для нее предусмотрен отдельный "циферблат". Такие привычные конструкции, как синхронно движущиеся по кругу часовая, минутная и секундная стрелки, в живых часах не встречаются.
Непонятно даже, в каких единицах измерять биологическое время: параметров много, а какой из них основной, определить невозможно. Хотя ясно, что в итоге требуется от живых часов: связать многочисленные процессы внутренней регуляции организма с меняющейся внешней средой и вывести некий результирующий биоритм.
Запутанная ситуация с "биологическими часами" привела к тому, что сам этот термин больше не считается научным, во всяком случае по отношение к человеку. Вместо этого ученые говорят о совокупности биоритмов, составляющей временную организацию биологической системы. Наука, изучающая эту организацию, называется хронобиологией.
При слове "биоритмы" многие вспомнят древнюю и тривиальную компьютерную программу: достаточно было ввести дату рождения, и вам сразу выдавались подробнейшие практические рекомендации, подкрепленные убедительными графиками. На самом деле, все не так просто и хронобиологам есть, чем заняться. Биологических ритмов у человека очень много, перечислим только основные их типы, в порядке возрастания временного цикла.
Ритмы хронобиологии
Доказано, что простейшие часы тикают в каждой клетке нашего организма. Живые клетки работают в высокочастотных ритмах, с циклом от тысячных долей секунды до нескольких секунд. Соответственно, человек может регистрировать очень небольшие промежутки времени. Правда, муха "соображает" раз в десять быстрее, а вот гигантская черепаха, хоть и живет по триста лет — в несколько раз медленнее (даже млекопитающие, слон и мышь, ощущают время по-разному).
Клетки составляют органы, многие из которых трудятся в рабочем цикле секундного порядка, формируя, например, сердечный или дыхательный ритм. В менее напряженном ритме, с циклом в час-полтора, происходят подъемы и спады психической и физической активности.
Считается, что важнейшими и наиболее интересными биоритмами человека являются околосуточные, или циркадианные. Пожалуй, это единственные ритмы, которыми он умеет худо-бедно управлять, то есть "переводить стрелки" (правда, индийские йоги достигли куда большей свободы в обращении с организмом, чем и вызывают живейший интерес у хронобиологов). Циркадианные ритмы примечательны еще и тем, что напрямую увязывают функции саморегуляции организма со сменой дня и ночи. Тогда почему же они, довольно приблизительно, называются "околосуточными"?
Дело в том, что в условиях неизменной внешней среды циркадианный ритм не равен суткам. Люди, подолгу находящиеся в полной изоляции, спелеологи например, переходят как правило на более длинный суточный цикл — 26-32 часа. Более того, известен случай 56-часового околосуточного ритма.
Эта загадочная особенность дает лишние основания для околонаучных теорий, что человек, якобы, является продуктом инопланетных генетических экспериментов, причем продолжительность суток на нашей "исторической родине" была больше земной. Между прочим, даже земные сутки каждый год только удлиняются, в среднем на 2-3 стотысячных доли секунды, но это сущая мелочь в пересчете на период эволюции человека - и минуты не набежит.
Как бы то ни было, вероятно мы вынуждены ежесуточно обделять себя на несколько биологических часов. Поэтому логично предположить, что ежедневная настройка биологического времени в унисон с астрономическим сокращает человеческую жизнь.
Время пить и лечить
Всего исследовано более трехсот разных околосуточных ритмов, многие из них прекрасно известны: сон-бодрствование, еда-голодание. Циклически изменяется и температура тела — ночью она на градус ниже. Ритмично меняются кровяное давление и пульс. Вечером более активна печень, поэтому улучшается, в частности, переносимость алкоголя (идеальное время для возлияний — 18-20 часов).
Днем уменьшается чувствительность к боли, поэтому зубного врача лучше всего посещать в послеобеденное время, а вот вечерние и ночные хирургические операции более рискованны. Суточные графики жизненной активности индивидуальны, но, в конечном счете, "совы" отличаются от "жаворонков" лишь циклическим сдвигом в несколько часов. Причины различий коренятся очень глубоко: циркадианные ритмы формируются у ребенка в первые недели после рождения и окончательно закрепляются через 1-2 года.
Что касается трех многодневных биоритмов, известных под видом классических циклов физической, умственной и эмоциональной активности, то лучший совет — не обращать внимания на все эти компьютерные кривые. Если они и существуют, то уж точно меняются до неузнаваемости на протяжении человеческой жизни, так что одной датой рождения вопрос не решается. Единственный не вызывающий сомнений недельный биоритм: "понедельник — день тяжелый". Вообще, в основе всех биоритмов "крупнее" околосуточных лежат уже только вешние по отношению к организму факторы.
Однова живем!
Естественную природу имеют околомесячные или лунные ритмы, например женский менструальный цикл, да и мужские репродуктивные способности подвержены схожим законам. Почему, причем тут Луна? Жизнь, как известно, произошла из океана. Размножение и развитие многих морских животных подчиняется приливно-отливным циклам и фазам лунного календаря. По некоторым теориям эти ритмы, в опосредованном виде, сохранились и в генетической памяти человека. Возможно, этим также объясняется влияние фаз земного спутника на психическое состояние людей.
Солнце, естественно, тоже не остается в стороне от формирования биоритмов. Помимо околосуточных, существуют окологодовые ритмы, связанные со сменой времен года. Наиболее выражены они у детей, но и взрослые подвержены весеннему авитаминозу или осенней хандре.
Еще есть 11-летние солнечные биоритмы, соответствующие циклам солнечной активности, всплески которой губительно отражаются на здоровье людей. Сложное переплетение всех перечисленных и многих еще неизученных ритмов определяет главный, общежизненный биоритм человека, каждую фазу которого мы проходим только один раз.
Попробуйте теперь подсчитать, сколько разных пружин, шестеренок и передач имеется в биологических часах. Такое и не снилось даже создателям самых сложных в мире часов Patek Philippe Calibre 89. А ведь отказ любой самой мелкой "детальки" может привести к поломке всего механизма. Но живые часы не должны остановиться — это означало бы неизбежную биологическую смерть. Обычно дело ограничивается частичным рассогласованием биоритмов, называющимся десинхронозом.
Например, упоминавшийся перелет из одного часового пояса в другой. Чрезвычайно вредна работа по вахтенному методу, и вообще хаотичный, ненормированный рабочий день. Процесс старения человека, с точки зрения хронобиологии, также является десинхронозом, в лечении которого — ключ к увеличению продолжительности жизни.
Где идут биочасы
Исследование биоритмов началось почти триста лет назад, с простых наблюдений за растениями. Этой проблемой занимались физиологи, этологи, психологи, биохимики и, вот теперь, генетики. Ученые узнали, что свои биологические часы есть в каждой клетке и органе, а главные, управляющие и координирующие работу всех вспомогательных, должны находится где-то в головном мозге человека. Стало известно, что биоритмы программируются на генетическом уровне и регулятором хода живых часов являются гормоны. Один из важнейших — мелатонин — вырабатывается особым отделом головного мозга, эпифизом, и только в темноте.
Похоже, циклические изменения уровня мелатонина определяют околосуточный биоритм. Это свойство мелатонина побуждает многих американцев принимать его в качестве снотворного. Но гормоны — вещества многофункциональные, и тот же мелатонин в Голландии испытывается как противозачаточное средство.
Некоторые исследователи поспешили заявить, что именно эпифиз и есть основной регулятор биологических часов.
Однако живые часы присутствуют и у растений с бактериями, которых никто не заподозрит в избытке головного мозга. Революционные открытия еще впереди, и связаны они с биотехнологиями. Природа — гениальный часовщик, и люди только чуть-чуть приподняли крышку живого механизма, вооружились лупой и едва различили первые детали.
Аркадий БРОНФМАН
Опубликовано в журнале "Мои Часы" №5-2003