Как наш организм понимает, что пора просыпаться?
Будильник еще не прозвенел, а мы уже проснулись, и спать совершенно не хочется. Что заставляет наш организм просыпаться? «Просто не хочется спать» – можно ответить, но на самом деле все намного сложнее. Природа создала чрезвычайно сложный механизм. Как наш организм понимает
Что нужно знать о биоритмах?
Суточные биоритмы имеются у каждого живого организма, включая бактерии. Биологический процесс продолжительностью около 24 часов, задает ритм всей жизни. Человеческий организм днем бодрствует, а в ночное время суток восстанавливается.
Суточные биоритмы свойственны организмам, которые могут производить энергию под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. Но помимо влияния солнца, циркадные ритмы имеют внутреннее происхождение.
Именно они выполняют функцию так называемых биологических часов. В 1834 г. ботаник Декандоль провел опыт над растением мимоза и определил, что цикл открытия-закрытия листьев составляет около 23 часов.
Суточные ритмы дают возможность организмам предположить, когда наступят день и ночь, произойдет смена времен года. Это позволяет подготовиться к таким событиям. Главные «биочасы» находятся у нас в мозгу – в отделе гипоталамуса. В зависимости от времени суток эти часы и посылают нам определенные сигналы.
Схема циркадного ритма человека
Ткани и органы в организме также «оснащены» собственными часами, которые отправляют сигналы в гипоталамус. Биочасы присутствуют даже в каждой отдельной клетке – они живут по собственному ритму, а цикл его составляет 24 часа.
Существуют еще и годичные циклы. Зимой, когда день становится короче, организм вырабатывает гораздо больше гормона мелатонина, отвечающего за регуляцию бодрствования и сна.
Например, для оленей такие изменения служат сигналом начать подготовку к спячке или же размножению. Организм человека аналогично реагирует на подобные перемены и продуцирует повышенное количество антител. Они помогают организму бороться со свойственными зиме инфекциями.
При нехватке солнечного света биочасы сбиваются с отлаженного ритма. За синхронизацию также отвечают сенсоры в глазах. Они реагируют на наличие света, направляя соответствующие импульсы в мозг.
Когда циркадный ритм не совпадает с природным, возникает так называемый «джетлаг». То есть, биочасы привыкли функционировать в одном часовом поясе, а сам организм находится в этот момент в ином.
Чтобы восстановить режим, необходимо по одному дню на каждый час разницы во времени. Например, человеку, прилетевшему в страну, где разница с привычным часовым поясом около 3 часов, потребуется 3 дня на восстановление режима.
Также есть такое понятие, как «социальный джетлаг». В основном он возникает у людей, которые работают по «скользящему» графику. Если звонит будильник, а биочасы еще не подавали сигнал просыпаться, то это также называется состоянием социального джетлага.
Влияние биологических ритмов
Бодрствование и сон регулируются при помощи некоторых систем, в основе которых и лежат внутренние часы. В результате сложных биохимических реакций, некоторые вещества в организме накапливаются до определенного уровня. На клеточном уровне – это белки типа TIM и PER, на более высоком – преимущественно мелатонин.
Простая иллюстрация, отображающая хронотипы человека
Наши суточные биоритмы имеют индивидуальные особенности, которые называются хронотипами. Ученые их разделяют на семь групп, однако, чтобы было удобней, их объединяют в три группы:
- «Жаворонки» просыпаются преимущественно рано, в 4-6 утра. Пробуждение у этого хронотипа легкое. Максимальная активность и работоспособность происходит по утрам и снижается к вечеру. Желание лечь спать возникает в период 20-22 часа. Наблюдается плохая адаптация к перемене распорядка дня.
- «Голуби» просыпаются в 6-8 утра. С 22 до 24 часов возникает сонливость. Пиков активности два – с 10-12 часов и в 16-18.
- «Совы» ложатся спать после полуночи и пробуждаются в 8-10 утра. Утром наблюдается плохая работоспособность, наибольшая активность – ночью и вечером.
Эффективность хронотипов зависит от изменения трех гормонов – кортизола, серотонина и мелатонина. Например, у «сов» уровень мелатонина вечером находится на пике, в то время как у «жаворонков» он падает.
За пробуждение отвечают «внутренние часы», которые есть у каждого из нас. Их регуляция происходит за счет сложных биохимических реакций. Внутренние часы есть как на клеточном уровне, так и на уровне всего организма. Они синхронизируются с «главными» часами в гипоталамусе мозга человека. В клетках за бодрствование отвечают белки PER и TIM. На уровне организма – гормоны мелатонин, кортизол и серотонин.