Прогнозы и фантазии

Прогнозы и фантазии

Можно ли изменить биологические ритмы, вместо того чтобы подлаживаться под них?

Учеными было предпринято много попыток перестроить суточный ритм человека. Особенно популярными оказались 48-часовые сутки. Да и кто из нас не мечтает о том, чтобы в сутках было 48 часов? Однако все попытки приспособиться к жизни по 48-часовым суткам были безуспешными.

Эти неудачи легко объяснимы с позиции гипотезы информационно-энергетической стоимости суточного цикла, предложенной профессором С. И. Степановой. Согласно этой гипотезе, количество ежесуточно расходуемой энергии и перерабатываемой информации в среднем является постоянной величиной для каждого человека. Эта величина и составляет «информационно-энергетическую стоимость» суточного цикла.

Специальные расчеты показали, что человек сможет приспособиться к суткам, укороченным до 12 и удлиненным до 52 часов. Количество получаемой информации в расчеты не вошло, и оно, по-видимому, сузит эти границы. Но здесь надо соблюсти одно непременное условие: количество расходуемойэнергии и потребляемой информации должно быть таким же, как и при 24-часовых сутках.

Следовательно, каждый час должен быть насыщен вдвое по сравнению с обычным расходом энергии при 12-часовых сутках либо более чем вдвое «разбавлен» при 52-часовых. Интенсивная работа приведет к укорочению суток, а неинтенсивная – к удлинению суточного цикла.

Важной величиной являются и свойственные человеку суточные энергозатраты. Лица с ежесуточным расходом энергии в 4800 ккал не смогут приспособиться к суточному циклу продолжительностью меньше 24 часов, так как для них нереально затратить всю энергию за более короткое время, они и так ежечасно затрачивают много энергии. А лица с энергозатратами в 2200 ккал в сутки не смогут усвоить суточный ритм сна – бодрствования больше 24 часов в сутки, потому что тратят слишком мало энергии за один час – просто нельзя меньше. Если же создать сутки для первых короче, а для вторых длиннее, то человек окажется в стрессовом состоянии. И о каком приспособлении тогда может идти речь?

Вот почему не удавались эксперименты с 48-часовыми сутками. Ведь информационно-энергетическая стоимость новых 48-часовых суток оказалась значительно выше той, к которой человек привык! Кроме того, во многих исследованиях участвовали люди умственного труда, средняя суточная норма расхода энергии которых составляет лишь 3200 ккал. Для них возможно приспособление лишь к суткам продолжительностью 30–34 часа.

Гипотеза информационно-энергетической стоимости суточного цикла открывает многие перспективы, например удлинение жизни. При длительном космическом полете (околоземная орбита не в счет, так как на ней остаются датчики времени 24-часовых суток) космонавты могли бы жить по 28-часовым суткам. Тогда каждые 5 лет воспринимались бы как 4 года! А при том же расходе энергии физиологическое и биологическое значение новых суток было бы равно 24-часовым. И вот где к человеческой жизни могли бы присоединиться еще 20 % ее продолжительности!

По-видимому, и на Земле могут быть созданы условия для удлинения суточного цикла, и таким образом будет увеличена продолжительность жизни.

Недавно американские исследователи в экспериментах на животных показали, что один из препаратов – производных бензодиазепина (вещества этой группы обладают успокаивающим действием на центральную нервную систему) может «перевести» биологические часы. В зависимости от времени введения препарата часы можно передвинуть вперед или отвести назад, т. е. сдвинуть фазу ритма. Так, инъекция, сделанная через 6 или 9 часов от начала периода активности, приближала следующий период активности примерно на час. Но если инъекцию делали во время сна животных, то следующий цикл активности начинался почти на час позже.

Тилл Реннеберг, Хильдеши Накамура и Вудлэнд Хастингс из Гарвардского университета сообщили, что креатин – вещество, участвующее в процессе накопления энергии в организме млекопитающих, – ускоряет циркадианные ритмы одноклеточных морских водорослей.

Углубление и уточнение подобных сведений очень понадобится врачам для борьбы с десинхронозом.

Хронобиология берет новые и новые рубежи. Манипулируя продолжительностью светового дня, можно сдвинуть во времени брачный сезон у пушных зверей. Разумеется, для этого нужны специальные вольеры с управляемой системой искусственного освещения. Если удлинить световой день, например в декабре, то половая система норок активизируется не в марте, как обычно, а в феврале. И наоборот, укорачивая световой день, можно отодвинуть начало гона.

Ученые подтвердили экспериментально, что в один календарный год можно втиснуть два «световых» года, а следовательно, и два цикла размножения.

Опыты, проведенные в США, показывают, что удлинение на фермах короткого зимнего дня до 16 часов с помощью электрических ламп увеличивает ежесуточные привесы крупного рогатого скота на 10 % (при том же рационе) и примерно на столько же повышает удои коров в первые два месяца после отела!

Изменение продолжительности суточного цикла перспективно и для растениеводства. Изменяя соотношение света и темноты, можно ускорить процессы роста и развития по отношению к абсолютному времени, а следовательно, повысить продуктивность сельскохозяйственного производства. Эта идея возникла при анализе сроков цветения у растений. Оказалось, что они зависят от продолжительности суток: есть растения «длинного» и «короткого» дня. Поэтому одни цветут во время летнего солнцестояния, а другие только тогда, когда день становится короче.

Так родилась идея регулировать рост растений с помощью искусственных датчиков. У одних растений можно будет формировать более значительную зеленую массу, у других – корневую систему или клубни и т. п.

Теперь дело за учеными-практиками. В конечном итоге именно их усилия должны определить дальнейший успех всех хронобиологических открытий.

Колоссальные перспективы открывает хронобиология в возможности повышения производительности труда. Уйдут в прошлое многие болезни, так как знание ритмичности жизнедеятельности поможет их своевременно распознать, излечить и сделать самое главное, на что нацелена наша медицина, – предупредить. Современная сезонная профилактика некоторых болезней – это лишь грубая модель тех сложных и оригинальных мероприятий, которые научатся применять врачи в профилактике заболеваний.

Пока метеорологи составляют долгосрочные прогнозы, а климатологи решают вопрос, быть или не быть новому ледниковому периоду, который обычно следует за исчезновением пятен на Солнце, врачи и биологи стремятся оградить человека от «небесных» влияний. Создаются непроницаемые для космических лучей палаты, где больные смогут благополучно перенести приближающуюся вспышку солнечной активности или другое неблагоприятное влияние.

По-видимому, и в других ситуациях человек сможет защититься от не воспринимаемых его органами чувств опасностей. А его собственные длительные ритмы? Они, вероятно, все-таки останутся, и будут чередоваться высокая и низкая работоспособность, хорошее и плохое настроение, без этого человек может превратиться в киборга или робота.

Новые времена, новые перспективы

Все живые существа на земле подчинены биологическим ритмам: околочасовым, суточным, месячным, 7-дневным, годовым и многолетним.

В последние годы наука о биологических ритмах достигла больших успехов. Идеи хронобиологии глубоко проникли во многие медицинские исследования и принесли неоценимую помощь врачам и исследователям.

Сегодня мы получили ценную информацию об анатомической структуре «биологических часов»: она располагается в важнейшем нервном центре – гипоталамусе. Ученые установили, что к хронофизиологической системе относится сетчатка глаза.

Исследователи открыли 7 ключевых генов биологических часов. Полиморфизм или мутация в этих генах может вызывать, например, так называемый синдром более раннего наступления сна или его запаздывания, т. е. то, что лежит в основе распределения людей на «жаворонков» и «сов».

Ученые установили очень интересную закономерность: в регуляции важнейшего периодического процесса в организме человека – суточного ритма – доминирующую роль играет гормон мелатонин.

Постоянные изменения окружающей среды, стремительный рост интеллектуальных, физических и эмоциональных нагрузок современного человека и связанная с этим реактивная перестройка биологических ритмов обусловили необходимость поиска хронобиологических путей оптимизации деятельности и укрепления состояния человеческого организма.

Характерными особенностями современной науки о биологических ритмах являются 2 основных положения:

• биологические ритмы обладают ярко выраженными индивидуальными особенностями, которые необходимо учитывать при организации различных видов деятельности и отдыха, а также при лечении и профилактике заболеваний;

• основой оптимального развития человеческого организма, сохранения и укрепления его здоровья является синхронизация биологических и социальных ритмов. Поэтому здоровье, как «состояние полного физического, психического и социального благополучия» (официальное определение Всемирной организации здравоохранения) должно представлять собой оптимальное соотношение взаимосвязанных ритмов физиологических функций организма и их соответствие циклическим колебаниям окружающей среды.

Исследователи биологических ритмов установили, что «несветовые» факторы (сон, прием пищи, физическая активность и др.) играют второстепенную роль в регуляции биологических часов. Самым главным «датчиком времени» для человека является цикл «свет – темнота», потому что ни сон, ни физические нагрузки, ни прием пищи, ни стресс, ни знание времени суток не способны изменить суточный ритм. Поэтому, когда человек не спит ночью и воспринимает свет или, наоборот, спит днем и не воспринимает свет, физиологические процессы в его организме не получают «правильных» команд из внешней среды, и в ответ на это возникает губительный для организма десинхроноз. Он возникает, как мы уже отмечали, при перемещении человека через несколько часовых поясов, при работе в ночную смену и т. п. Десинхроноз может развиваться у шахтеров, моряков-подводников, космонавтов и представителей других специальностей, вынужденных трудиться в необычных световых условиях.

Когда ритм труда и отдыха вступает в противоречие с условиями внешней среды, у женщин может возникнуть рак молочной железы и злокачественные опухоли матки. Ученые установили, что распространенная сегодня склонность к избыточному весу чаще всего возникает у людей, нарушающих привычный всем ритм «сон – бодрствование».

Хронобиологи склоняются к тому, что утром полезна легкая зарядка. Давать серьезную нагрузку сразу после пробуждения не стоит. Усталости утренняя гимнастика вызывать не должна. В дневное время рекомендуются более интенсивные нагрузки для поддержания тонуса и развития мышц, причем заниматься нужно до или через час после еды. А вот на ночь физическая активность не полезна вообще. Заканчивать упражнения нужно хотя бы за 2–3 часа до сна.

Мы уже подчеркивали, что в зависимости от времени суток меняется температура тела, активность, уровень артериального давления и даже гормональный фон. Например, минимальные значения артериального давления отмечаются ночью. Перед пробуждением оно повышается. Вечером достигает максимума. Следовательно, если применять препараты для снижения давления 2 раза в день в соответствии с суточными ритмами, можно добиться гораздо большей эффективности, нежели от 3-кратного приема без учета биоритмов. Быстродействующие препараты, блокаторы кальциевых каналов лучше принимать утром, а медленнодействующие бета-блокаторы – вечером. В зависимости от времени суток возрастает и эффективность других лекарственных средств. Так, принятые утром антигистаминные препараты «работают» 15–17 часов, вечером – 7–9 часов.

Завершая книгу о биологических ритмах человека, следует особо подчеркнуть, что через относительно короткое время уйдут в прошлое многие тяжелые болезни, так как знание ритмичности жизнедеятельности человека поможет их своевременно распознать, а самое главное, на что нацелена современная гуманистическая медицина, – предупредить.