15 интересных фактов о том, как работает циркадный ритм

Циркадный ритм есть у каждого человека, а также животных, растений и даже насекомых. Это «внутренние часы», которые регулируют сон и бодрствование. На то, что эта система организма удивительна, указывают несколько интересных фактов.

Циркадный ритм является сложным механизмом, целой системой, заложенной природой. Она работает следующим образом: гены в организме содержат «инструкции» по выработке определенных белков, количество которых, подобно волнам, то увеличивается, то сокращается в течение 24-часового цикла.

Биологические часы управляют этими волнами, то есть циркадными ритмами, используя группу из примерно 20 000 нервных клеток, которые называются супрахиазматическими ядрами и находятся в гипоталамусе. Этот отдел мозга расположен над зрительным нервом и вырабатывает гормоны, которые отвечают за регуляцию температуры тела, голод, половое влечение и другие важные функции организма.

Созданные гипоталамусом закономерности определяют, когда человек спит и ест, а также контролируют частоту сердечных сокращений, выработку эритроцитов и уровень глюкозы в крови.
Но на это могут повлиять не только гены, но и внешние факторы, например освещение, от которого во многом зависит, как твое тело определяет время и понимает, что пора готовиться ко сну.

Среди множества гормонов, которые выделяют супрахиазматические ядра, стоит отметить мелатонин — это природное химическое вещество, которое помогает регулировать циркадный ритм. Чем больше его производится в организме, тем сильнее хочется спать.

График выработки этого гормона напрямую зависит от освещения. Когда ты находишься в темноте, например, гуляешь после захода солнца или сидишь в помещении с завешенными шторами, в организме вырабатывается много мелатонина, и в мозг направляется сигнал о том, что пора отправляться ко сну.

Некоторые люди, страдающие бессонницей и другими расстройствами сна, принимают таблетки мелатонина, чтобы лучше отдыхать. Однако стоит отметить, что не все врачи рекомендуют использовать эти добавки, особенно приобретать их и назначать себе самостоятельно. Когда так поступаешь, высок риск сбить свои естественные биологические часы. Поэтому, если у тебя проблемы со сном, стоит обращаться к неврологу и сомнологу, а не заниматься самолечением.

Попробуй представить биологические часы как приложение в своем телефоне. Если ты выключишь смартфон, когда садишься в самолет в своем родном городе, и включишь его снова, находясь в другом часовом поясе, ты заметишь, что приложение автоматически скорректирует время, чтобы показать, что ты находишься в другой часовой зоне.

Точно так же работает твой циркадный ритм. Пусть и не сразу, но он приспосабливается к новому циклу света и темноты при смене часовых поясов.

Конечно, для многих людей такая перемена становится настоящим испытанием. Все дело в том, что тело годами приучено вырабатывать мелатонин примерно в одно и то же время, поэтому поначалу оно будет продолжать это делать, даже когда на улице еще светло. Но со временем мозг подстраивается под изменившиеся обстоятельства и начинает лучше определять, когда наступает темнота, чтобы наладить выработку гормона сна.

В марте во многих странах часы переводят на летнее время, чтобы позволить людям максимально использовать дневной свет.

Эта перемена негативно отражается на циркадном ритме, особенно в первые дни после перевода часов. К слову, это распространенная причина, почему после перехода на летнее время многие сотрудники невольно опаздывают на работу. Когда будильник звонит в 7 утра по новому времени, тело думает, что проснулось в 6, и не прекращает выработку мелатонина.

Для большинства людей переход на летнее время оказывается проблемой, так как их циркадные ритмы не могут полностью приспособиться к такой перемене. Их нормальный режим сна возвращается в норму только тогда, когда происходит возвращение к зимнему времени.

Мы уже упоминали, что биологические часы есть не только у людей, но и животных. И благодаря ним некоторые виды, например медведи, впадают в продолжительную спячку.

Поведение птиц также зависит от циркадных ритмов, которые адаптируются к изменениям температуры и уменьшению количества солнечного света в день, тем самым сигнализируя о том, что зимой им пора отправляться на юг.

Самые старые часы в мире, по мнению ученых, находятся в соборе Солсбери в Англии. Они отслеживают ход времени с 1386 года и пережили войну, пожар и человеческую невнимательность.

Но их возраст — это ничто по сравнению с тем, сколько на земле существуют циркадные ритмы. Ученые полагают, что внутренние часы у живых организмов появились более трех миллиардов лет назад и их первыми обладателями были цианобактерии — сине-зеленые водоросли. Но пока наука не может с точностью сказать, что повлияло на возникновение биологических часов.

Некоторые ученые умы предполагают, что это был природный способ уравнять «правила игры» для организмов, конкурирующих за одни и те же источники энергии. Одни из них питались днем, а другие ночью, что обеспечивало выживание разных видов.

Возможно, причина появления циркадных ритмов у людей проста и понятна: они нужны для обеспечения качественного сна, который влияет на физическое здоровье.

Каждый раз, когда твоя голова оказывается на подушке и ты видишь сновидения, твое тело восстанавливается. Это обеспечивается за счет производства белка и высвобождения гормонов роста. От них зависит, насколько хорошо восстанавливаются ткани и мышцы. Также от времени, проведенного во сне, зависит работа иммунитета, нервной системы и когнитивных функций.

Наверняка ты хоть раз ощущал, что после обеда тебе хочется спать, а не выполнять важные рабочие задачи. Не стоит ругать себя за лень или отсутствие силы воли: послеобеденный спад энергии — это естественная реакция организма. И виноват в ее появлении твой циркадный ритм, находящийся в состоянии покоя после полуденного приема пищи.

Также существует еще одна система, которая способствует снижению уровня энергии после обеда, — она называется гомеостатом сна. Он сообщает твоему телу, что пора спать после длительного бодрствования. Когда внутренние часы и гомеостат работают одновременно, что чаще всего происходит в 13-14 часов дня, ты чувствуешь, что очень хочешь вздремнуть.

Не все люди испытывают полуденный спад энергии одинаково. Фактически у многих взрослых самая сильная слабость и потребность ко сну приходится на 14:00 и 2:00 благодаря циркадным ритмам. Однако, если ты хорошо выспался ночью, желание подремать в обед может и не наступить.

Вряд ли можно представить себе жизнь без искусственного освещения. Однако именно оно может стать причиной неправильной работы биологических часов.

Но не стоит выбрасывать в окно ночник с мягким светом, который может быть полезен, если в ночное время тебе срочно нужно в туалет. Негативное влияние на сон оказывают другие источники освещения — электронные. К ним относится свет от экрана телевизора, компьютера и смартфона.

Многие люди любят засыпать, просматривая сериалы или любимые передачи, а также уткнувшись в ленту социальных сетей и переписки. И, как правило, уснуть им становится гораздо сложнее. Дело в том, что они сами обманывают свой мозг: он воспринимает свет от электроники как дневной, что замедляет выработку мелатонина. Поэтому, если хочешь хорошо спать, откладывай подальше смартфон и выключай телевизор как минимум за час до сна.

Условно людей можно разделить на сов и жаворонков — и это различие обусловливается особенностями работы биологических часов. На то, кем из двух типов людей ты являешься, влияет генетическая предрасположенность, а также возраст.

Но даже если ты сова благодаря генетике или образу жизни и это тебе не нравится, то не стоит расстраиваться: циркадный ритм можно «сбросить до заводских настроек». Это может занять некоторое время, особенно в случае, если ты годами придерживался определенного режима сна и бодрствования, но для многих людей этот процесс оказывается на удивление простым.

Проблему с биологическими часами может решить строгое расписание. Нужно приучить себя просыпаться и засыпать в одно и то же время, причем как в будни, так и в выходные. Не менее важно правильно планировать приемы пищи: завтракать после пробуждения, а ужинать за несколько часов до сна.

Кроме того, на циркадный ритм влияет физическая активность, а также освещение, особенно по утрам. Поэтому если хочешь изменить ход биологических часов, стоит подстраивать тренировки и освещение под желаемый цикл сна и бодрствования.

Время сна и бодрствования у детей и взрослых отличается благодаря особенностям циркадного ритма.

Новорожденные, как правило, проводят во сне до 17 часов в сутки, а подросткам, чтобы выспаться, необходимо около десяти часов сна. К тому же юноши и девушки до 18 лет склонны ложиться спать в более позднее время, чем взрослые люди.

После 18 лет биологический ритм диктует организму, что для отдыха ему необходимо от 7 до 9 часов в сутки. А вот после 65 лет многие люди замечают, что для отдыха им требуется около 6 часов сна, а еще то, что они начинают просыпаться гораздо раньше, чем в молодом возрасте.

Каждый день биологические часы запускают 24-часовой цикл событий в организме, который помогает телу правильно функционировать. И некоторые привычки могут негативно отразиться на твоем циркадном ритме.

Если ты привык пить кофе поздно вечером или прямо перед сном, ты вредишь своим биологическим часам. Кофеин задерживает выброс мелатонина и заставляет организм думать, что ночь наступит гораздо позже.

В свою очередь выброс мелатонина переносится на следующий день, из-за чего подъем с кровати утром кажется непосильной задачей. К примеру, двойной эспрессо, выпитый вечером, задерживает твои биологические часы примерно на 40 минут. Соответственно, именно этого времени тебе не хватит, чтобы высыпаться и чувствовать себя бодрым после пробуждения.

Профессор Цзюнь Ли из Мичиганского университета США провел исследование, которое показало, что депрессия может привести к сбою биологических часов.

Ученый вместе с соавторами рассмотрел геном 55 пациентов с этим заболеванием и 55 здоровых людей, выявив некоторые любопытные закономерности. У здоровых людей из 16 генов, которые демонстрировали наиболее четкую цикличность, 11 генов напрямую зависели от биологических часов.

А вот у пациентов с тяжелой формой депрессии только два из рассмотренных генов проявляли цикличность. То есть их биологические часы имели значительное расхождение с привычным 24-часовым графиком.

По словам доктора Ли, эти знания о причинах бессонницы или чрезмерного сна у пациентов с депрессией вдохновили ученых на исследование таких методов лечения, как светотерапия, которая может помочь с восстановлением биологических часов и способствовать уменьшению симптомов заболевания.

От работы биологических часов во многом зависит, насколько хорошо тело справляется с болезнями.

Организму необходимо обнаружить «захватчиков», прежде чем он сможет дать им отпор. Эту работу выполняет рецептор TLR9, который представляет собой белок иммунной системы, и на его выработку влияет циркадный ритм.

Если биологические часы работают неправильно, например, из-за лишения сна, иммунный ответ организма снижается, а значит, становится сложнее бороться даже с самой легкой простудой, не говоря о более серьезных инфекционных заболеваниях.

Исследовательская группа ученых Northwestern в 2018 году сообщила, что разработала анализ крови, который может определить биологические часы любого желающего.

По словам доктора Розмари Браун, одного из ведущих авторов исследования, этот анализ поможет врачам с большей точностью определить, когда лекарство, будь то таблетка от артериального давления или химиотерапия, будет наиболее эффективно. Ведь многие аспекты болезней напрямую связаны с циркадным ритмом. Например, в течение определенного времени дня может возрастать риск сердечного приступа или приступа астмы.

Определив лучшее время приема препаратов на основе циркадного ритма, доктора могли бы назначать пациентам более низкие дозы средств, что снижает риск возникновения побочных эффектов.

В данный момент новая методика проходит клинические испытания и дополнительные исследования. Возможно, однажды она станет стандартной частью ежегодного медицинского осмотра.