Страница 6. ЧЕЛОВЕК в РАЗНЫХ АСПЕКТАХ. Изд. "Наука", 1985 год. Глава III. НОВОЕ И НЕОЖИДАННОЕ. Статья 5. СУТОЧНЫЕ РИТМЫ и ПРОЦЕССЫ АДАПТАЦИИ. Часть 2. Автор - В.Н. Реушкин.
И ВНОВЬ О ЦИРКАДНЫХ РИТМАХ.
Каковы механизмы, лежащие в основе циркадных ритмов?
Изучение суточных ритмов для меня началось с изменения концентрации неорганических ионов - электролитов (калий, натрий, хлор, марганец и т.д.) в органах крыс. Животных содержали в разных условиях и подвергали стрессовым воздействиям. В какой то момент даже думалось, что результаты полученные от экспериментов, могут лечь в основу справочной таблицы изменений концентрации электролитов у мелких лабораторных животных. Однако на графиках, а их оказалось около сотни, циркадных ритмов не было. Результаты были настолько запутаны и противоречивы, что не поддавались интерпретации.
Преодолеть затруднения удалось после специальной математической обработки данных (с использованием ЭВМ), позволяющей любой сложной формы периодическую функцию представить в виде нескольких синусоид (гармоник). В результате такой обработки сложные суточные кривые были разложены на несколько простых составляющих. На рисунке 2, представлена схема. Период одной из них был приблизительно = суткам - околосуточная гармоническая составляющая , именно её мы будем иметь в виду, употребляя выражение "околосуточные" колебания.
Удалось обнаружить несколько очень интересных закономерностей. к примеру, у животных, длительное время находившихся в постоянных условиях, выявить сколь-нибудь значимых колебаний не удалось, т.е. хорошо адаптированных животных циркадный ритм отсутствует. Но как же тогда быть с результатами многочисленных исследований, подтверждающих его наличие?
Что то здесь не так, попробуем разобраться.
Циркадный ритм есть, но имеется одно "НО" - обнаруживается только у плохо адаптированных животных, т.е. увеличение околосуточных колебаний происходит у животных, которые ещё не достаточно хорошо приспособились к определенным условиям, так же тех, которые накануне подвергались стрессорному воздействию. И вот что интересно: более интенсивное воздействие вызывает большое увеличение амплитуды околосуточных колебаний.
У здоровых. хорошо адаптированных животных циркадный ритм отсутствует. Снижение адаптивности организма, происходящее в результате каких -либо стрессорных воздействий или при ломке сложившегося суточного стереотипа, сопровождается появлением циркадных ритмов.
Увеличение амплитуд колебаний наиболее ярко проявляется во время переходных процессов. Если хорошо адаптированный к определённым условиям организм поместить в новые, то начинается постепенная перестройка суточных ритмов.
Увеличение амплитуд околосуточных колебаний наиболее ярко проявляется во время переходных процессов. Если хорошо адаптированный к определенным условиям организм поместится в новые, то начинается постепенная перестройка суточных ритмов, осуществляется она до тех пор, пока не сформируется новый суточный ритм, полностью удовлетворяющий новым условиям, т.е. пока не выработается новый суточный стереотип.
Во время таких переходных процессов происходят постепенное нарастание амплитуды околосуточных колебаний.В определенный момент она достигает максимума, после чего начинает снижаться. При увеличении амплитуды околосуточных колебаний с меньшим периодом постепенно затухают колебания с меньшим периодом. Циркадный ритм как бы гасит их. По мере увеличения адаптированности организма уменьшение амплитуды околосуточных колебаний сопровождается появлением и постепенным увеличением колебаний, присущих новому суточному стереотипу.
Скорость нарастания и максимальная амплитуда околосуточных колебаний зависят от целого ряда причин, в частности от интенсивности внешних воздействий. При большей интенсивности воздействия амплитуда возрастает быстрее. Аналогичная зависимость имеет место в процессе выработки нового суточного стереотипа. Организм в этих случаях к новым условиям привыкает быстрее, но происходит это с большим напряжением регуляторных механизмов.
Все это можно наблюдать, исследуя суточный ритм какого либо параметра. Состояние организма характеризуется многими, интересно было бы узнать, одинаково ли они будут вести себя, если животныхпомещать в разные условия. Выяснилось, что процесс адаптации в условиях разных суточных комплексов внешних воздействий осуществляется за счет большего увеличения амплитуды околосуточных колебаний различных параметров. иначе, говоря, на каждое внешнее воздействие организм реагирует особым образом - на разные по качеству внешние воздействия откликаются различные системы. Проявляется это в увеличении амплитуд околосуточных колебаний и суточных ритмах вполне определенных комбинаций параметров, чем определяется специфичность ответных реакций организма.
Так неожиданно выявилась еще одна т. соприкосновения 2-х интересных проблем современной биологии - суточных ритмов и специфичности стрессорных реакций.
Функциональные возможности однотипных систем у разных организмов различны. Разве можно встретить 2-х абсолютно одинаковых по состоянию здоровья людей? Следовательно, компенсаторные возможности той или иной системы у каждого индивидуальны и не безграничны. Это подтверждает метод функциональных нагрузок, широко распространённый в спортивной медицине.
Циничная врачебная шутка:
Под влиянием одного и того же внешнего воздействия степень увеличения амплитуд околосуточных колебаний у разных особей будет не одинаковой (большим увеличением откликается система, имеющая меньший запас прочности). Аналогичная картина наблюдается в пределах одного организма, это дает возможность выявить слабые места каждого конкретного индивидуума, а у разных сопоставить степень устойчивости однотипных систем. В клиническом аспекте открываются довольно интересные перспективы.
gif
Настала пора подвести некоторые итоги и четко уяснить, чем располают ученые :
1). Во первых, у хорошо адаптированных здоровых организмов циркадный ритм практически отсутствует .
2). Во вторых, степень увеличения амплитуды околосуточного ритма зависит от интенсивности внешнего воздействия и состояния здоровья.
3). В третьих, в процессе адаптации к вновь появившемуся внешнему воздействию или при ломке сложившегося суточного стереотипа амплитуда околосуточных колебаний начинает постепенно увеличиваться, достигает максимума, затем снова снижается. при этом скорость увеличения и максимальная амплитуда околосуточных колебаний у каждого параметра свои.
4). В четвертых, ответные реакции организма характеризуются тем, что каждому виду внешних воздействий соответствует своя комбинация увеличенных в разной степени амплитуд околосуточных колебаний.
Эти выводы базирующиеся на экспериментальных фактах, позволили преодолеть психологический барьер: не циркадный ритм является нормальным ритмом, а наоборот, циркадный ритм свидетельствует о ненормальном состоянии организма. Чем больше его амплитуда, тем ближе организм к катастрофе. Циркадный ритм характеризует степень неадаптированности организма , которая может быть обусловлена не только внешними факторами (экзогенными), но и внутренними (эндоргенными).
Вполне естественно, что по этому поводу могут последовать возражения, так же подтверждаемые экспериментальными данными. Так, предпринимались неоднократно попытки выяснить внешние устойчивости в течение суток к рентгеновскому излучению малых лабораторных животных. Для этого их в течение суток облучали через определенные интервалы времени. После облучения в каждой группе фиксировалось число погибших. практически всегда получался хороший, если не идеальный , циркадный ритм. но когда для эксперимента использовали линейных животных, т.е. животных у которых родословная идет от общих предков (индивидуальные отклонения от среднепопуляционных (гетерогенность) у таких животных намного меньше чем у нелинейных), вместо циркадного ритма появилась двугорбая кривая, т.е. имелось 2 пика смертности животных. Более того, оказалось, что если в экспериментах и на линейных животных темновой период (период активности) сделать более продолжительным ( на рисунке 3), так же можно получить 2 пика смертности:
Как объяснить подобные результаты? Для этого следует вспомнить реакцию ожидания и то, что внешние воздействия воспринимаются организмом как импульсные. Включение и выключение света животное воспринимает как 2 импульса, а приспособлению к ним способствует реакция ожидания, формирующаяся как на включение, так на выключение света. К другим воздействиям, в т.ч. и к рентгеновскому облучению, в это время устойчивость организма снижена. Наибольшая гибель животных как правило совпадает с временем перехода от темного времени суток к светлому и обратно (как правило антиподу заложенного эволюцией образа жизни). Но у нелинейных животных гетерогенность очень велика, поэтому разброс экспериментальных данных значителен, в результате - хороший циркадный ритм. но стоило увеличить интервал между импульсами (переходами) - от этого ритма ничего не осталось.
Ясно, что в данном случае имеют место не циркадные ритмы, а закон Гаусса, или нормальное распределение по теории вероятностей. Аналогичные ситуации наблюдаются при изучении более тонких суточных периодических процессов, таких, как изменение количества различных клеток крови, интенсивности деления клеток в различных органах и т.п.
Остается еще один не решенный вопрос : почему околосуточный период околосуточных ритмов блуждает вокруг 24 часов?
Что бы понять причину, необходимо вспомнить об одном очень важном эндокринном органе - эпофизе. Хотя о его существовании человечеству известно очень давно, "третий глаз" овеян легендами, окончательно роль эпифиза представлена официальной наукой, как "невыясненный орган".
Интересно, что в сравнительно - анатомическом плане эпифиз рассматривается, как зрительный орган. У низших позвоночных эпифиз сохранил глазоподобное состояние. считается, что он, получает через органы зрения информацию о внешнем освещении, является одним из элементов механизма биологических часов.
Установлен, что эпифиз секретирует вещества, которые ускоряют или замедляют ход биологических часов. Осуществляется это посредством изменения активности некоторых элементов нейроэндокринной системы. Интерес представляет то, что при свете увеличивается секреция одних веществ, а в темноте - других. Более того, вещества замедляющие ход биологических часов, секретируются эпифизом у ночных животных в дневное время, а у животных ведущих дневной образ жизни - ночью.
Вот почему период околосуточных колебаний становится несколько больше 24 часов у ночных животных при постоянном освещении, а у дневных - в темноте. укорочения периода околосуточных ритмов можно достичь меняя условия на обратные : ночных животных содержать в темноте, а дневных при постоянном освещении. В этих условиях как у одних, так и у других увеличивается секреция веществ, ускоряющих ход биологических часов - период циркадного ритма укорачивается и становится меньше суток.
А ЧТО СКАЖЕТ КИБЕРНЕТИКА ?
Вернёмся к околосуточным колебаниям.
Как объяснить наблюдаемые закономерности? Прежде всего Прежде чем ответить на этот вопрос, совершим небольшой экскурс в область теории автоматического управления. более точный адрес - адаптивные системы автоматического управления (САУ).
На схеме адаптивной САУ (рисунок 4)) видно, что УУО и О образуют основной контур системы. Отрицательная обратная связь в биологических системах ведет к возникновению в основном контуре (первый уровень регуляции) автоколебательных процессов. Информация от элементов основного контура и о внешних воздействиях поступает в УУА, тем самым образуется второй контур САУ - адаптивный уровень регуляции. В зависимости от отклонений от оптимального режима оказывается воздействие на УУО с целью ликвидации этих отклонений, причиной которых может быть изменение внешних условий или свойств основного контура.
В биологических системах использование упрощенного принципа взаимодействия между первым и вторым уровнем регуляции вряд ли целесообразно, так как регулирующему влиянию УУА подвержено не одно, а множество УУО. Хотя с определенными допущениями систему регуляции практически каждого параметра можно представить в виде двухуровневой адаптивной САУ.
Рассмотрим систему обеспечивающую необходимую внутриклеточную концентрацию электролитов. В данном случае объект управления - заданная для конкретных условий концентрация того или иного электролита. В роли УУО выступают мембраны. Их функциональным состоянием определяется интенсивность переноса ионов против концентрационного градиента. Функциональное состояние мембран в свою очередь зависит от внутриклеточной концентрации ионов. Этой обратной связью замыкается первый уровень регуляции концентрации электролитов в клетках органов и тканей. в качестве УУА в общем виде выступает нейроэндокринная система. Функциональное состояние клеточных мембран во многом определяется её регулирующим влиянием. В свою очередь, изменение концентрации электролитов в крови ведет к изменениям функционального состояния нейроэндокринной системы. Этой обратной связью замыкается адаптивный ( второй ) контур регуляции.
Нейроэндокринная система регулирует множество систем первого уровня, ибо только в 1 клетке многие макро - микро элементы нуждаются в этом. А так как каждая клетка выполняет несколько функций, то для каждого конкретного случая должна быть своя оптимальная концентрация не только какого - либо одного электролита, но и нескольких одновременно. В организме животных много органов и тканей, даже в пределах одного органа клетки разворачиваются по своему функциональному назначению.
Следовательно нейроэндокринная система (УУА) обязана одновременно регулировать множество систем первого (основного) уровня (УУО), которые к тому же активно взаимодействуют между собой.
Наличие управляющего устройства адаптации и множества взаимодействующих между собой систем первого уровня заставляет разграничить вертикальные и горизонтальные связи. Вертикальная связь - регулирующее влияние второго уровня на первый, горизонтальная - взаимное влияние друг на друга систем первого уровня.
Сохранение сложных многоуровневых систем возможно лишь в том случае, если для всех элементов одного уровня существует "оптимальная" степень связи. Увеличение степени связи между элементами первого уровня обеспечивает более быстрое решение задач, стоящих перед ним. однако расплата за то - тенденция к дезынтеграции всей многоуровневой системы, , т.е. ослабление всей организации в целом. Увеличение степени таких связей оправдывается только тогда, когда система не подвержена существенным воздействиям из вне. При повышении требований ко всей системе. когда первый уровень уже не справляется с возложенными на него задачами, подключается второй уровень: степень вертикальных связей увеличивается, а горизонтальных - уменьшается. Особо следует отметить, что степень вертикальных связей увеличивается быстрее при менее устойчивых системах управления первого уровня. ограниченные возможности систем первого уровня вызывают более раннее вмешательство управляющего устройства адаптации.
Каждому УУО первого уровня в определенных пределах предоставляется свобода действия, ограничиваемая лишь взаимным влиянием элементов друг на друга, т.е. система свободна от регулирующего влияния УУА. Такое положение сохраняется до те пор, пока состояние одного или нескольких элементов первого уровня ве выходит за определенный для каждого из них предел, что возникает, если организму предъявляются повышенные требования. В таких случаях к процессам саморегулирования подключается верхний уровень (УУА). Жестокость вертикальной связи увеличивается по мере увеличения интенсивности внешнего воздействия. одновременно происходит снижение взаимного влияния друг на друга элементов первого уровня, т.е. ослабевает горизонтальная связь. Регулирующее влияние второго уровня осуществляется до тех пор, пока деятельность каждого из УУО не будет возвращена в допустимые пределы.
Какое отношение все сказанное имеет к суточным ритмам?
При отсутствии в организме каких -либо серьёзных нарушений в УУО, иными словами, у здоровых организмов, досточно хорошо адаптированных к определенным условиям, характер суточных изменений каждого параметра будет строго индивидуален.
В основе этого лежат специфические особенности характера колебательных процессов каждого элемента первого уровня (УУО). У плохо адаптированных особей суточные ритмы под влиянием нейроэндокринной системы (УУА) унифицируются , что проявляется в увеличении амплитуд околосуточных колебаний и их синхронизация по фазе. И то и другое зависит от интенсивности внешнего воздействия, а вернее, от степени неадаптированности организма.
Каков же физиологический смысл увеличения и синхронизации амплитуд околосуточных колебаний?
Ранее уже упоминалось о реакции ожидания - основе любого адаптационного процесса, Однако разобраться тогда в механизмах её формирования нам бы при всем желании не удалось. Реальная возможность сделать эт получилось только сейчас.
Итак, то или иное внешнее воздействие вызывает в организме сдвиги, проявляющиеся в отклонении некоторых параметров. Каждому виду воздействия соответствует вполне определенная комбинация этих параметров. Однако все выходящее за определенный порог отклонения должны быть устранены. Достигается это том, что организм готовится к повторному воздействию заблаговременно : ели под его влиянием происходит угнетение какой-либо функции, то через сутки активность её возрастает. компенсаторное увеличение происходит только на время формирования реакции ожидания. Так образуются колебания, период которых приблизительно = суткам. Если же воздействие вызывает увеличение какого -либо параметра, то наблюдаемая картина будет обратной, т.е. фаза данного оклосуточного ритма будет противоположна предыдущему.
Ответная реакция организма на любое внешнее воздействие - реакция системная, характеризующаяся изменением множества параметров. Поэтому следует говорить не о каком - либо одном колебательном процессе или осцилляторе, а о единой колебательной системе, состояние которой определяется множеством изменяющихся во времени параметров. Качественно различные воздействия затрагивают разные участки этой колебательной системы.
Введем еще одно понятие - Осцилля́тор (лат. oscillo — качаюсь) — система, совершающая колебания, т.е. показатели которой периодически повторяются во времени.
В физике понятие осциллятора играет важную роль, повсеместно используется, например, в квантовой механике и квантовой теории поля, теории твёрдого тела, электромагнитных излучений, колебательных спектров молекул. В принципе это понятие используется по крайней мере при описании почти любой линейной или близкой к линейности физической системы, и уже поэтому пронизывает практически всю физику. Примеры простейших осцилляторов — маятник и колебательный контур.
Вернёмся к теме:
По мере увеличения интенсивности внешнего воздействия сфера его влияния увеличивается, т.е. , в ответную реакцию втягивается все большее число осцилляторов. В такой колебательной системе можно взять за основу силы, действующие между осцилляторами, и найти некоторый оптимальный принцип, описывающий её поведение. Он аналогичен условию минимума потенциальной энергии в физике. Взаимодействие между отдельными осциляторами можно описать силовым полем определенного вида. В этом случае возмущенная внешним воздействием система будет стремиться к уменьшению потенциала силового поля.
Т.о., специфическая реакция ожидания формируется посредством увеличения амплитуд околосуточных колебаний в суточных ритмах тех или иных параметров, что обусловлено активным вмешательством в процесс регуляции нейроэндокринной системы. Комбинация параметров, в суточных ритмах которых произошло больше или меньше увеличение амплитуд околосуточных колебаний, для каждого воздействия индивидуальна, т.е. на каждое из них отвечает та или иная часть единой колебательной системы.
Все большая компенсация сдвигов, обусловленных данным воздействием, ведет к ослаблению вертикальной связи. И колебательная система, состоящая из множества взаимодействующих между собой осцилляторов, начнет двигаться в сторону уменьшения потенциала силового поля. Внешне это проявится в постепенном увеличении амплитуд околосуточных колебаний и появлении новых с меньшим периодом. К тому же, суточный ритм каждого параметра будет иметь свойственную только одному ему характеристику.
Такая трактовка адаптационных процессов подтверждается экспериментальными данными.
Позволим себе немного пофантазировать. Отправной точкой для этого нам послужит амплитуда околосуточных ритмов.
В естественных условиях человек постоянно подвергается разнообразным внешним воздействиям влияние которых сказывается практически на всех функциональных системах. Следовательно, выбрав несколько легко поддающихся измерениям адекватно отражающих состояние наиболее важных систем организма параметров, можно зафиксировать их изменения в течение суток. И так как амплитуды околосуточных ритмов в естественных условиях будут увеличиваться синхронно со снижением функциональных возможностей той или иной системы организма, т появляется возможность определения наиболее слабых из них, т.е. задолго до стадии выраженных клинических признаков заболевания. тогда как правильная постановка диагноза в настоящее время в основном возможна лишь после развития достаточно выраженных клинических признаков. Биоритмический подход позволяет сделать это еще когда заболевания как такового нет вообще, есть лишь снижение функциональных резервов той или иной системы организма. В первую очередь это относится к сердечно-сосудистой системе, в частности к профилактике инфарктов миокарда. При этом для предотвращения клинической стадии появляется возможность в полной мере использовать профилактические мероприятия, которые , как известно, намного эффективнее и менее дорогостоящие, чем само лечение.
А теперь представьте себе, что пациенту необходимо определить степень здоровья. Именно здоровья, т.е. еще до стадии появления каких - либо скрытых форм патологических отклонений. С помощью датчиков в течение суток получают информацию о деятельности организма ( в ряде случаев можно обойтись без контактных датчиков, если имеется возможность дистанционного съема некоторой информации), которую вводят в ЭВМ. После математической обработки будут выявлены системы, которых амплитуда околосуточных колебаний увеличена. Зная, какая система нуждается в коррекции, врач даст квалифицированные рекомендации, позволяющие оптимизировать образ жизни обследованного. Это не утопия, почти все отдельные элементы нарисованной картины в той или иной степени уже реализованы на практике.
КИБЕРНЕТИКА - ЧЁРНЫЙ ЯЩИК
КИБЕРНЕТИКА ЖИВОГО.
Страница 6.
ЧЕЛОВЕК в РАЗНЫХ АСПЕКТАХ.
Изд. "Наука", 1985 год.
Глава III. НОВОЕ И НЕОЖИДАННОЕ.
Статья 5. СУТОЧНЫЕ РИТМЫ и ПРОЦЕССЫ АДАПТАЦИИ. Часть 2.
Автор - В.Н. Реушкин.
Каковы механизмы, лежащие в основе циркадных ритмов?
Изучение суточных ритмов для меня началось с изменения концентрации неорганических ионов - электролитов (калий, натрий, хлор, марганец и т.д.) в органах крыс. Животных содержали в разных условиях и подвергали стрессовым воздействиям. В какой то момент даже думалось, что результаты полученные от экспериментов, могут лечь в основу справочной таблицы изменений концентрации электролитов у мелких лабораторных животных. Однако на графиках, а их оказалось около сотни, циркадных ритмов не было. Результаты были настолько запутаны и противоречивы, что не поддавались интерпретации.
Удалось обнаружить несколько очень интересных закономерностей. к примеру, у животных, длительное время находившихся в постоянных условиях, выявить сколь-нибудь значимых колебаний не удалось, т.е. хорошо адаптированных животных циркадный ритм отсутствует. Но как же тогда быть с результатами многочисленных исследований, подтверждающих его наличие?
Что то здесь не так, попробуем разобраться.
У здоровых. хорошо адаптированных животных циркадный ритм отсутствует. Снижение адаптивности организма, происходящее в результате каких -либо стрессорных воздействий или при ломке сложившегося суточного стереотипа, сопровождается появлением циркадных ритмов.
Увеличение амплитуд колебаний наиболее ярко проявляется во время переходных процессов. Если хорошо адаптированный к определённым условиям организм поместить в новые, то начинается постепенная перестройка суточных ритмов.
Во время таких переходных процессов происходят постепенное нарастание амплитуды околосуточных колебаний.В определенный момент она достигает максимума, после чего начинает снижаться. При увеличении амплитуды околосуточных колебаний с меньшим периодом постепенно затухают колебания с меньшим периодом. Циркадный ритм как бы гасит их. По мере увеличения адаптированности организма уменьшение амплитуды околосуточных колебаний сопровождается появлением и постепенным увеличением колебаний, присущих новому суточному стереотипу.
Скорость нарастания и максимальная амплитуда околосуточных колебаний зависят от целого ряда причин, в частности от интенсивности внешних воздействий. При большей интенсивности воздействия амплитуда возрастает быстрее. Аналогичная зависимость имеет место в процессе выработки нового суточного стереотипа. Организм в этих случаях к новым условиям привыкает быстрее, но происходит это с большим напряжением регуляторных механизмов.
Все это можно наблюдать, исследуя суточный ритм какого либо параметра. Состояние организма характеризуется многими, интересно было бы узнать, одинаково ли они будут вести себя, если животныхпомещать в разные условия. Выяснилось, что процесс адаптации в условиях разных суточных комплексов внешних воздействий осуществляется за счет большего увеличения амплитуды околосуточных колебаний различных параметров. иначе, говоря, на каждое внешнее воздействие организм реагирует особым образом - на разные по качеству внешние воздействия откликаются различные системы. Проявляется это в увеличении амплитуд околосуточных колебаний и суточных ритмах вполне определенных комбинаций параметров, чем определяется специфичность ответных реакций организма.
Так неожиданно выявилась еще одна т. соприкосновения 2-х интересных проблем современной биологии - суточных ритмов и специфичности стрессорных реакций.
Циничная врачебная шутка:
1). Во первых, у хорошо адаптированных здоровых организмов циркадный ритм практически отсутствует .
2). Во вторых, степень увеличения амплитуды околосуточного ритма зависит от интенсивности внешнего воздействия и состояния здоровья.
3). В третьих, в процессе адаптации к вновь появившемуся внешнему воздействию или при ломке сложившегося суточного стереотипа амплитуда околосуточных колебаний начинает постепенно увеличиваться, достигает максимума, затем снова снижается. при этом скорость увеличения и максимальная амплитуда околосуточных колебаний у каждого параметра свои.
4). В четвертых, ответные реакции организма характеризуются тем, что каждому виду внешних воздействий соответствует своя комбинация увеличенных в разной степени амплитуд околосуточных колебаний.
Эти выводы базирующиеся на экспериментальных фактах, позволили преодолеть психологический барьер: не циркадный ритм является нормальным ритмом, а наоборот, циркадный ритм свидетельствует о ненормальном состоянии организма. Чем больше его амплитуда, тем ближе организм к катастрофе. Циркадный ритм характеризует степень неадаптированности организма , которая может быть обусловлена не только внешними факторами (экзогенными), но и внутренними (эндоргенными).
https://ru.wikipedia.org/wiki/Теорема_Гаусса
https://www.logosaum.com/zestfully/80-epifiz-tayna-mozgovogo-peska.html
Вернёмся к околосуточным колебаниям.
Как объяснить наблюдаемые закономерности? Прежде всего Прежде чем ответить на этот вопрос, совершим небольшой экскурс в область теории автоматического управления. более точный адрес - адаптивные системы автоматического управления (САУ).
В биологических системах использование упрощенного принципа взаимодействия между первым и вторым уровнем регуляции вряд ли целесообразно, так как регулирующему влиянию УУА подвержено не одно, а множество УУО. Хотя с определенными допущениями систему регуляции практически каждого параметра можно представить в виде двухуровневой адаптивной САУ.
Рассмотрим систему обеспечивающую необходимую внутриклеточную концентрацию электролитов. В данном случае объект управления - заданная для конкретных условий концентрация того или иного электролита. В роли УУО выступают мембраны. Их функциональным состоянием определяется интенсивность переноса ионов против концентрационного градиента. Функциональное состояние мембран в свою очередь зависит от внутриклеточной концентрации ионов. Этой обратной связью замыкается первый уровень регуляции концентрации электролитов в клетках органов и тканей. в качестве УУА в общем виде выступает нейроэндокринная система. Функциональное состояние клеточных мембран во многом определяется её регулирующим влиянием. В свою очередь, изменение концентрации электролитов в крови ведет к изменениям функционального состояния нейроэндокринной системы. Этой обратной связью замыкается адаптивный ( второй ) контур регуляции.
Следовательно нейроэндокринная система (УУА) обязана одновременно регулировать множество систем первого (основного) уровня (УУО), которые к тому же активно взаимодействуют между собой.
Наличие управляющего устройства адаптации и множества взаимодействующих между собой систем первого уровня заставляет разграничить вертикальные и горизонтальные связи. Вертикальная связь - регулирующее влияние второго уровня на первый, горизонтальная - взаимное влияние друг на друга систем первого уровня.
Сохранение сложных многоуровневых систем возможно лишь в том случае, если для всех элементов одного уровня существует "оптимальная" степень связи. Увеличение степени связи между элементами первого уровня обеспечивает более быстрое решение задач, стоящих перед ним. однако расплата за то - тенденция к дезынтеграции всей многоуровневой системы, , т.е. ослабление всей организации в целом. Увеличение степени таких связей оправдывается только тогда, когда система не подвержена существенным воздействиям из вне. При повышении требований ко всей системе. когда первый уровень уже не справляется с возложенными на него задачами, подключается второй уровень: степень вертикальных связей увеличивается, а горизонтальных - уменьшается. Особо следует отметить, что степень вертикальных связей увеличивается быстрее при менее устойчивых системах управления первого уровня. ограниченные возможности систем первого уровня вызывают более раннее вмешательство управляющего устройства адаптации.
Каждому УУО первого уровня в определенных пределах предоставляется свобода действия, ограничиваемая лишь взаимным влиянием элементов друг на друга, т.е. система свободна от регулирующего влияния УУА. Такое положение сохраняется до те пор, пока состояние одного или нескольких элементов первого уровня ве выходит за определенный для каждого из них предел, что возникает, если организму предъявляются повышенные требования. В таких случаях к процессам саморегулирования подключается верхний уровень (УУА). Жестокость вертикальной связи увеличивается по мере увеличения интенсивности внешнего воздействия. одновременно происходит снижение взаимного влияния друг на друга элементов первого уровня, т.е. ослабевает горизонтальная связь. Регулирующее влияние второго уровня осуществляется до тех пор, пока деятельность каждого из УУО не будет возвращена в допустимые пределы.
При отсутствии в организме каких -либо серьёзных нарушений в УУО, иными словами, у здоровых организмов, досточно хорошо адаптированных к определенным условиям, характер суточных изменений каждого параметра будет строго индивидуален.
В основе этого лежат специфические особенности характера колебательных процессов каждого элемента первого уровня (УУО). У плохо адаптированных особей суточные ритмы под влиянием нейроэндокринной системы (УУА) унифицируются , что проявляется в увеличении амплитуд околосуточных колебаний и их синхронизация по фазе. И то и другое зависит от интенсивности внешнего воздействия, а вернее, от степени неадаптированности организма.
Каков же физиологический смысл увеличения и синхронизации амплитуд околосуточных колебаний?
Итак, то или иное внешнее воздействие вызывает в организме сдвиги, проявляющиеся в отклонении некоторых параметров. Каждому виду воздействия соответствует вполне определенная комбинация этих параметров. Однако все выходящее за определенный порог отклонения должны быть устранены. Достигается это том, что организм готовится к повторному воздействию заблаговременно : ели под его влиянием происходит угнетение какой-либо функции, то через сутки активность её возрастает. компенсаторное увеличение происходит только на время формирования реакции ожидания. Так образуются колебания, период которых приблизительно = суткам. Если же воздействие вызывает увеличение какого -либо параметра, то наблюдаемая картина будет обратной, т.е. фаза данного оклосуточного ритма будет противоположна предыдущему.
Ответная реакция организма на любое внешнее воздействие - реакция системная, характеризующаяся изменением множества параметров. Поэтому следует говорить не о каком - либо одном колебательном процессе или осцилляторе, а о единой колебательной системе, состояние которой определяется множеством изменяющихся во времени параметров. Качественно различные воздействия затрагивают разные участки этой колебательной системы.
В физике понятие осциллятора играет важную роль, повсеместно используется, например, в квантовой механике и квантовой теории поля, теории твёрдого тела, электромагнитных излучений, колебательных спектров молекул. В принципе это понятие используется по крайней мере при описании почти любой линейной или близкой к линейности физической системы, и уже поэтому пронизывает практически всю физику. Примеры простейших осцилляторов — маятник и колебательный контур.
По мере увеличения интенсивности внешнего воздействия сфера его влияния увеличивается, т.е. , в ответную реакцию втягивается все большее число осцилляторов. В такой колебательной системе можно взять за основу силы, действующие между осцилляторами, и найти некоторый оптимальный принцип, описывающий её поведение. Он аналогичен условию минимума потенциальной энергии в физике. Взаимодействие между отдельными осциляторами можно описать силовым полем определенного вида. В этом случае возмущенная внешним воздействием система будет стремиться к уменьшению потенциала силового поля.
Т.о., специфическая реакция ожидания формируется посредством увеличения амплитуд околосуточных колебаний в суточных ритмах тех или иных параметров, что обусловлено активным вмешательством в процесс регуляции нейроэндокринной системы. Комбинация параметров, в суточных ритмах которых произошло больше или меньше увеличение амплитуд околосуточных колебаний, для каждого воздействия индивидуальна, т.е. на каждое из них отвечает та или иная часть единой колебательной системы.
Все большая компенсация сдвигов, обусловленных данным воздействием, ведет к ослаблению вертикальной связи. И колебательная система, состоящая из множества взаимодействующих между собой осцилляторов, начнет двигаться в сторону уменьшения потенциала силового поля. Внешне это проявится в постепенном увеличении амплитуд околосуточных колебаний и появлении новых с меньшим периодом. К тому же, суточный ритм каждого параметра будет иметь свойственную только одному ему характеристику.
Такая трактовка адаптационных процессов подтверждается экспериментальными данными.
http://rpp.nashaucheba.ru/docs/index-110448.html
Позволим себе немного пофантазировать. Отправной точкой для этого нам послужит амплитуда околосуточных ритмов.
В естественных условиях человек постоянно подвергается разнообразным внешним воздействиям влияние которых сказывается практически на всех функциональных системах. Следовательно, выбрав несколько легко поддающихся измерениям адекватно отражающих состояние наиболее важных систем организма параметров, можно зафиксировать их изменения в течение суток. И так как амплитуды околосуточных ритмов в естественных условиях будут увеличиваться синхронно со снижением функциональных возможностей той или иной системы организма, т появляется возможность определения наиболее слабых из них, т.е. задолго до стадии выраженных клинических признаков заболевания. тогда как правильная постановка диагноза в настоящее время в основном возможна лишь после развития достаточно выраженных клинических признаков. Биоритмический подход позволяет сделать это еще когда заболевания как такового нет вообще, есть лишь снижение функциональных резервов той или иной системы организма. В первую очередь это относится к сердечно-сосудистой системе, в частности к профилактике инфарктов миокарда. При этом для предотвращения клинической стадии появляется возможность в полной мере использовать профилактические мероприятия, которые , как известно, намного эффективнее и менее дорогостоящие, чем само лечение.
А теперь представьте себе, что пациенту необходимо определить степень здоровья. Именно здоровья, т.е. еще до стадии появления каких - либо скрытых форм патологических отклонений. С помощью датчиков в течение суток получают информацию о деятельности организма ( в ряде случаев можно обойтись без контактных датчиков, если имеется возможность дистанционного съема некоторой информации), которую вводят в ЭВМ. После математической обработки будут выявлены системы, которых амплитуда околосуточных колебаний увеличена. Зная, какая система нуждается в коррекции, врач даст квалифицированные рекомендации, позволяющие оптимизировать образ жизни обследованного. Это не утопия, почти все отдельные элементы нарисованной картины в той или иной степени уже реализованы на практике.