ГЛАВА 4. Удивительные ритмы: биологические часы и нарушение суточного ритма

ГЛАВА 4. Удивительные ритмы: биологические часы и нарушение суточного ритма

Помните, когда вы были совсем ребенком, дядя Ларри поспорил с вами, что вы не сможете идти и синхронно с шагами жевать жвачку? Сейчас это пари может показаться совсем смешным, но тогда, получив свою заслуженную монетку, вы ощутили себя невероятно умным созданием.

Хождение или жевание демонстрирует способность мозга вырабатывать определенный ритм. Животные способны создавать циклы самой разнообразной частоты — от секунд (сердцебиение, дыхание) до дней (сон), месяцев (менструальный цикл) и даже дольше (зимняя спячка).

Наша способность совмещать одновременно несколько циклов показывает, что наш мозг может вырабатывать многочисленные схемы сразу, часто независимые друг от друга. Хождение представляет собой четко скоординированную последовательность движений, при которых вашей левой ноге дается инструкция подняться, продвинуться вперед, затем опуститься, причем тело должно в это время несколько перенестись вперед. Ваша правая нога будет следовать сразу за ней. Эти движения должны выполняться одно за другим — плавно и по порядку. Эти команды создаются в основном сетью работающих вместе нейронов спинного мозга так называемым центральным генератором паттернов. Центральным его называют потому, что здесь создаются команды, которые затем передаются в мускулы. Генератор паттернов способен работать сам по себе, поскольку тараканы и курицы без головы способны совершать шагающие движения, хотя им все равно необходим головной мозг, чтобы координировать движения и обходить препятствия. Жевание находится под контролем другой сети нейронов, расположенных в стволе мозга и создающих повторяющиеся жевательные движения челюсти. Нейроны, отвечающие за ходьбу и за жевание, способны работать независимо (или синхронно — как выяснил дядя Ларри).

Практический совет. Как преодолеть нарушение суточного ритма организма

Во время путешествия биологические часы вашего организма способны перестраиваться со скоростью около часа в день, чтобы синхронизироваться с окружающим миром. Но вы можете воспользоваться своим знанием циркадных ритмов для того, чтобы помочь организму справиться с этой задачей быстрее. Лучший способ поменять циркадные ритмы мозга — это использовать свет. Использование мелатонина тоже поможет вам, но не сразу. Оба этих метода более эффективны, чем просто вставать раньше или позже, и работают лучше, чем другие уловки — вроде физической нагрузки. Вот как свет и мелатонин помогут организму адаптироваться.

• Побудьте на свету во второй половине дня. Лучший способ адаптировать ваш циркадный ритм — побыть на свету во второй половине дня, когда ваш мозг воспримет это как сигнал. Свет по-разному влияет на циркадный ритм в зависимости от времени суток, точно так же, как момент, когда вы качнете качели, повлияет на их движение. Утром или скорее тогда, когда ваш организм считает, что идет утро, свет помогает нам вставать. Побыв на свету утром, вы сможете встать на следующий день раньше, поскольку свет сообщает вашему организму, что в это время уже наступает утро. Однако, оказавшись на свету вечером, назавтра вы встанете позднее, поскольку свет сообщает телу, что день еще не закончился, поэтому нужно дольше бодрствовать.

Поэтому когда вы летите на восток, например, из Америки в Европу, вам следует выйти на улицу на яркий свет на пару часов перед тем, как люди, оставшиеся дома, начнут просыпаться. Найти источник света в это время будет легко, поскольку в месте вашего пребывания будет уже вторая половина дня. Это должно вам помочь проснуться легче на следующий день. Если вы переместились на восток на восемь часовых поясов или больше, попытайтесь сразу утром избегать света (поскольку дома это вечер), так как это подтолкнет ваши часы в неверном направлении. И наоборот, когда вы перелетели на запад (из Европы или Африки в Америку), обязательно побудьте на ярком свету, когда будете чувствовать сонливость, поскольку это время сна в том месте, откуда бы улетели.

Можно легко запомнить оба эти правила. В первый день на новом месте побудьте на свету вечером. Каждый последующий день, по мере перестройки ваших биологических часов, находитесь на свету на два-три часа раньше. Повторяйте, пока не получите нужного результата.

• Выключите свет около постели! Усилить в вашем мозгу ощущение, что уже наступило утро или вечер, несложно, поскольку на улице все равно будет день. Однако важно не оказать себе медвежьей услуги и случайно не сделать противоположное. Если вы окажетесь на свету в неподходящее время, то только перестроите свои часы в неверном направлении. Поэтому если вы не можете заснуть ночью, не включайте свет! Искусственный свет менее эффективен, чем дневной, в деле перестройки ваших биологических часов, но все равно его лучше избегать.

• Перед длительными поездками определитесь заранее. Если вы совершаете что-то действительно безумное — скажем, проезжаете полсвета (из Бомбея в Сан-Франциско или из Нью-Йорка в Токио), выберите, в каком направлении вы будете сдвигать свои часы (каждый день раньше или позже) и придерживайтесь этого плана. Для большинства людей (но не для всех) проще представить себе, что они отправляются на запад (через Чикаго или Гонолулу) и получать свою дозу света как можно позднее вечером. Подумайте об этом как о переходном моменте для ваших биологических часов.

• Отправляясь на восток, ночью принимайте мелатонин. В результате пребывания на свету вырабатывается мелатонин, однако лишь через некоторое время. Поэтому выброс мелатонина ночью вызывает сон и подготавливает следующий цикл ваших часов. В результате уровень мелатонина повышается в организме, когда тот считает, что наступил вечер.

Прием мелатонина немного помогает, если его произвести в правильный момент циркадного ритма. Доза мелатонина в то время, когда ваш организм считает, что скоро пора ложиться, поможет вам подняться раньше на следующее утро и заснуть раньше следующим вечером. Там, где вы находитесь, принимайте его при наступлении сумерек или даже среди ночи. Однако по неизвестным пока причинам мелатонин помогает только тогда, когда вы едете на восток.

Эффект от приема мелатонина невелик — он сдвигает время вашего пробуждения где-то на час в день. Физическая нагрузка имеет приблизительно такой же эффект, и осуществлять ее следует в одно и то же время. Однако мы еще не знаем, приносят ли физические упражнения и принятие мелатонина какие-нибудь дополнительные плюсы, если вы достаточно находитесь на свету.

Вы не всегда это осознаете, но вы все время падаете. С каждым шагом вы немного падаете вперед. А затем удерживаете себя от падения. Снова и снова вы падаете. А затем удерживаете себя от падения. И именно так вам удается идти и падать одновременно.

Лори Андерсон. «Большая наука»

Прежде чем начать сильно восхищаться собой, обратим внимание на одну вещь: создание повторных паттернов __ универсальная черта животного мира. Например, ученые изучали ритмичное плавание миноги — причудливо выглядящей бесчелюстной рыбы, напоминающей длинный тонкий носок с кольцом зубов на одном конце. Также они исследовали ритмичное жевание у лобстеров, обладающих относительно простой нервной системой. Лобстеры вызывают особенный интерес еще и потому, что два жевательных паттерна у них контролируются сетью всего лишь из тридцати нейронов, которые и отвечают за их реакции на протяжении всей жизни. (А еще лобстеры превосходны в растопленном масле!)

Бывают паттерны автоматические (например, дыхание или биение сердца), но и их можно контролировать. Например, ритм дыхания, генерируемый в самом сердце, может быть ускорен или замедлен с помощью команд, посылаемых центральной нервной системой (см. главу 3). Наша нейронная сеть, отвечающая за дыхание, расположена в стволе головного мозга и действует исключительно сама по себе — обычно мы даже не задумываемся об этом процессе. Но и она может находиться под нашим контролем — к примеру, когда мы задерживаем дыхание.

Особенно полезным циклом, который имеется практически у всех изученных животных, является суточный ритм сна и бодрствования — так называемый циркадный ритм. Этот ритм помогает животным предчувствовать, когда вероятнее всего появятся свет, тепло и пища. Циркадный ритм может работать сам по себе, основываясь на 24-часовом цикле, а может быть переустановлен с помощью включаемого в определенное время освещения. Он синхронен с ежедневным ритмом смены света и темноты, который распознается нашими глазами. Наш циркадный ритм регулирует многие виды деятельности, в том числе время, когда нас начинает клонить в сон, температуру тела и появление ощущения голода.

Однако циркадный ритм может сыграть с нами и не очень приятную шутку. Почти каждый, кто преодолевал на самолете большие расстояния, почувствовал на себе проблему нарушения суточного ритма. Например, мы написали часть этой книги в научном центре в Италии. Нам очень понравились окружающие нас пейзажи, возможность сбежать на время от привычной работы и сосредоточиться на написании книги. Однако в начале поездки был один странный момент: мы писали эту работу в три часа ночи. За завтраком мы пытались поддерживать разговор с местными жителями, хотя наши глаза буквально слипались.

Нарушение суточного ритма — плата за скорость: езда на лошади, на собачьей упряжке и даже на машине достаточно медленна, чтобы циркадный ритм смог приспособиться и синхронизироваться с местным временем. И действительно, первое упоминание о нарушении суточного ритма было опубликовано в 1931 году, когда два пионера авиации, Уайли Пост и Гарольд Гетти, облетели вокруг света немногим быстрее чем за девять дней. У них у первых появились синдромы, которые так знакомы в наши дни: сложности с засыпанием, вялость, недостаток энергии и пищеварительные проблемы.

Суточный цикл организма нарушается, когда ваш циркадный ритм не совпадает с окружающим вас ритмом смены дня и ночи. В результате вашему мозгу хочется спать, когда ему следует бодрствовать, и наоборот. В мозгу находится орган, отвечающий за установку часов, который обычно задает циклы температуры тела, появления ощущения голода и сна. При нарушении суточного ритма эти циклы перестают синхронизироваться друг с другом, и в результате вы получаете разнообразные симптомы — например, ощущение сильного голода среди ночи.

Чтобы объяснить, как свет влияет на циркадный ритм, воспользуемся аналогией с ребенком на качелях. Качаясь, он за определенный период времени совершает полный цикл движений. Однако, толкнув качели, вы измените их скорость: если толкнуть их в то время, когда они двигаются вперед, скорость качелей увеличится, если же тогда, когда они возвращаются, — замедлится. Таким образом мы можем менять время начала нашего суточного ритма, давая организму возможность побыть на свету. Однако чтобы свет действительно оказал влияние на наш организм, включать его следует в определенное время суток.

Практический совет. Частое нарушение суточного ритма организма и повреждение мозга

Частое нарушение суточного ритма организма раздражает и даже может представлять собой опасность для здоровья мозга. В одном исследовании стюардесс с пятилетним стажем работы, которые брали менее пяти выходных между дальними полетами, сравнили со стюардессами, у которых перерывы в работе составляли две недели или больше. (Они все равно летали много!) Обе группы в целом налетали одинаковое количество миль. У стюардесс первой группы (летавших чаще) объем височной доли — части мозга, участвующей в процессе обучения и памяти, — был меньше. У них также выявились определенные проблемы во время выполнения тестов на память. Похоже, что частые перелеты негативно сказались на их мозге. Повреждение мозга, очевидно, явилось результатом выделения стрессовых гормонов, которые вырабатываются во время нарушения режима и неблагоприятно влияют на височные доли и на память, К счастью, если только вы не работаете в авиакомпании, вам, вероятно, не стоит беспокоиться на сей счет, поскольку очень мало кому приходится пересекать несколько часовых поясов чаще, чем раз в две недели. Скорее в категорию риска попадают те, кто работает сменами. Как и частые дальние странствия, постоянные резкие изменения в режиме работы могут привести к появлению стресса и его влиянию на тело и мозг.

Предположение: «совы» и «жаворонки»

Тенденция лучше функционировать рано утром или поздно вечером может являться результатом естественного циркадного ритма, продолжительность которого составляет не томно 24 часа. 23-часовой период будет подталкивать людей вставать раньше, с нетерпением дожидаясь начала нового дня, тогда как 25-часовой ритм заставляет людей бить по звонящему будильнику в попытке урвать еще время для сна.

Люди с удлиненным циркадным ритмом могут по-разному адаптироваться при нарушении суточного ритма. В среднем у большинства людей возникают проблемы, когда им приходится раньше вставать (как при путешествии на восток), а не когда вставать нужно позже (поездка на запад).

Сложности с восточным туром могут быть связаны с периодами, превышающими 24 часа. В этом случае у «жаворонков» больше сложностей с поездками на запад, а у «сов» — с путешествиями на восток, и в обоих случаях происходит корреляция с естественным циклом биологических часов. Вы можете помочь нам проверить эти идеи, заполнив опросник и подсчитав набранное количество очков. Сообщите о своих результатах на нашем сайте в Интернете — http://welcometoyourbrain.com и посмотрите на результаты других людей.

Ответьте на вопросы...

1. Когда в течение дня вы чувствуете себя наиболее бодро?

А — утром,

Б — вечером или ночью.

2. В каком случае вам сложнее адаптироваться в первые два дня после длинного перелета?

А — при полете на запад,

Б — при полете на восток.

Проверьте...

Наша гипотеза предполагает, что большинство людей попадает в одну из двух категорий:

Естественный циркадный ритм менее 24 часов («жаворонки»): 1А, 2Б.

Естественный циркадный ритм более 24 часов («совы»): 1Б, 2А.

Свет воздействует на циркадный ритм человека, запуская механизм активности в крохотной области, расположенной в нижней части мозга, — супрахиазмальном ядре, которое и контролирует переустановку часов. Супрахиазмальное ядро получает сигналы от глаз и вырабатывает свой собственный ритм. Клетки этого органа, выращенные в специальной чашке для культивирования, создавали паттерны нарастающей и спадающей активности на основе приблизительно 24-часового цикла. Эта часть мозга необходима для нормального создания циркадного ритма; животные с поврежденным супрахиазмальным ядром засыпают и просыпаются в разное время.

Свет запускает выработку гормона мелатонина в эпифизе — органе размером с большую горошину, расположенном в нижней части головного мозга недалеко от гипоталамуса. Вечером уровень мелатонина начинает подниматься, достигает своего пика во время сна и снова опускается рано утром перед пробуждением.

Между прочим, с эпифизом связана очень романтичная история. Несколько сотен лет назад философ Рене Декарт полагал, что эпифиз — источник сознания, поскольку второго такого органа в мозге человека нет, как и нет двух абсолютно одинаковых людей. Но это было ошибочное мнение, которое всего лишь демонстрирует, что даже самые великие умы мира тоже ошибаются, когда полагаются на доказательства, взятые из воздуха.

У большинства людей циркадный цикл составляет не точно 24 часа. Но мы даже не замечаем этого, поскольку солнце помогает нам корректировать свой ритм. Когда людей оставляют в темной комнате без источников света, то со временем их цикл начинает сбиваться, и в результате время еды, сна и бодрствования у них начинает отличаться от времени окружающего мира.

У слепых людей, глаза которых совсем не могут воспринимать световую информацию, часто встречаются подобные сдвиги циркадного ритма, в результате чего у них может нарушаться сон. Это показывает, что физической активности и социальных контактов бывает недостаточно, чтобы поддерживать синхронность биологического ритма. То же самое относится и к слепым рыбам, обитающим в пещерах. Кажется, что эти существа вообще не спят. Зависимость от света нашего дневного цикла действительно универсальна.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.