Pemahaman modern tentang waktu biologis berasal dari pengenalan waktu yang tepat untuk sistem biologis. Waktu ini memanifestasikan dirinya dalam bentuk waktu bagian-bagian organisme, waktu individu, waktu perubahan generasi tanpa mengubah bentuk kehidupan, dan waktu perubahan bentuk kehidupan bersamaan dengan perubahan generasi (waktu evolusioner). . Memiliki otonomi relatif, waktu biologis, terutama waktu seorang individu, diukur dengan jamnya sendiri, yang merupakan berbagai jenis proses berirama yang terjadi dalam struktur subseluler, sel, jaringan, organ, dan sistem fisiologis. Menghubungkan waktu mereka sendiri dengan waktu dunia (waktu fisik dunia luar), sistem kehidupan mencerminkan yang terakhir dalam struktur waktu mereka sendiri. Tetapi karena tidak ada waktu yang murni dan kosong, tetapi ada waktu untuk durasi proses material, maka rasio waktu eksternal (dunia) dan internal adalah rasio durasi proses eksternal dan internal.

Menjadi bentuk keberadaan materi, waktu pada saat yang sama direifikasi ("diobjektifkan") dalam berbagai proses material, dan sistem kehidupan mencerminkan waktu dunia eksternal sejauh proses internal dan kehidupannya (metabolik, fisiologis) mencerminkan proses tersebut. dari dunia luar. . Di sisi lain, waktu biologis internal bersifat otonom sejauh proses kehidupan dari sistem kehidupan tertentu bersifat otonom. Karena terkait erat dengan dunia luar (lingkungan), bertindak sebagai elemen dari sistem "organisme-lingkungan", sistem kehidupan tidak larut dalam lingkungan ini, tetapi mempertahankan isolasi dari lingkungan, menentangnya. Sebagai produk dari lingkungan, sistem kehidupan adalah keberbedaan dari lingkungan ini, sejarahnya yang terakumulasi secara selektif. Oleh karena itu, oposisi organisme terhadap lingkungan tidak mutlak, tetapi relatif, dengan pelestarian kesamaan dalam hal yang mendasar dan utama. Hukum dasar aliran waktu adalah sama untuk dunia luar dan sistem kehidupan. Namun, manifestasi hukum-hukum ini dalam sistem kehidupan memiliki kekhususan tertentu. Sebagai segumpal materi terorganisir yang terpisah dari lingkungan dan dihasilkan olehnya, sistem kehidupan mempertahankan keterasingannya dari lingkungan, kepastian kualitatifnya - terlepas dari "serangan gencar" lingkungan, yang ditentangnya (sistem kehidupan), karena alasan , khususnya, waktu dalam sistem kehidupan mengalir secara berbeda dari pada di dunia luar (jika ini tidak terjadi, sistem kehidupan akan segera larut di dunia luar).

Proses kehidupan internal yang mengalir cepat mewakili keberbedaan yang padat (dan refleksi) dari proses dunia luar yang mengalir lambat.

Tindakan reflektif sesaat dari suatu sistem kehidupan, yang dalam arti tertentu adalah akumulasi waktu, pada semua tahap - di pintu masuk, di tautan pusat, di pintu keluar - mewujudkan kesatuan dialektis yang tak terpisahkan dari masa lalu, sekarang dan masa depan. Isi sesungguhnya dari refleksi sesaat bukan hanya sekedar tanggapan terhadap pengaruh eksternal, tetapi tanggapan-perkiraan yang dibangun atas dasar masa lalu, yang perlu mengantisipasi masa depan dan membawanya ke masa kini.

Organisme hanya relatif otonom; pada akhirnya, organisme adalah elemen dari sistem "lingkungan-organisme". Oleh karena itu, aktivitas reflektifnya pada dasarnya adalah refleksi diri dari sistem "lingkungan-organisme". Dengan mempersonifikasikan prinsip aktif sistem ini, organisme menentukan sebelumnya gerakan dan perkembangannya melalui aktivitasnya. Dalam perjalanan evolusi, tubuh memperoleh alat refleksi khusus - sistem saraf. Memastikan integrasi bagian-bagian tubuh menjadi satu kesatuan, sistem saraf pada saat yang sama memastikan penggunaan yang efektif dari bagian-bagian ini (dan tubuh secara keseluruhan) dalam organisasi kegiatan berdasarkan refleksi yang dilakukan oleh departemen yang lebih tinggi . Meskipun alat khusus refleksi yang muncul dalam evolusi - sistem saraf - lebih lanjut menundukkan dasarnya, organisasi tubuh, sistem saraf dalam aktivitas reflektifnya mempertahankan dan meningkatkan sifat utama dan awal refleksi biologis - karakter antisipatif terarahnya. Aktivitas refleksi terletak pada kenyataan bahwa semua, termasuk sistem kehidupan yang sangat terorganisir yang memiliki sistem saraf, membawa sesuatu sendiri ke dalam refleksi. Ini "milik sendiri" adalah kemajuan yang diarahkan oleh kebutuhan.

Abstrak *

440 gosok.

pengantar

waktu biologis

Fragmen karya untuk ditinjau

Faktor eksternal terpenting yang mempengaruhi ritme organisme adalah fotoperiodisitas. Pada hewan tingkat tinggi, diasumsikan bahwa ada dua cara regulasi fotoperiodik dari ritme biologis: melalui organ penglihatan dan selanjutnya melalui ritme aktivitas motorik tubuh dan melalui persepsi cahaya ekstrasensor. Ada beberapa konsep regulasi endogen ritme biologis: regulasi genetik, regulasi yang melibatkan membran sel. Sebagian besar ilmuwan cenderung pada pendapat kontrol poligenik atas ritme. Diketahui bahwa tidak hanya nukleus, tetapi juga sitoplasma sel mengambil bagian dalam pengaturan ritme biologis.
Tempat sentral di antara proses berirama ditempati oleh ritme sirkadian, yang paling penting bagi tubuh. Konsep ritme sirkadian (circadian) diperkenalkan pada tahun 1959 oleh Halberg. Ritme sirkadian adalah modifikasi dari ritme harian dengan periode 24 jam, berlangsung dalam kondisi konstan dan termasuk dalam ritme yang mengalir bebas. Ini adalah ritme dengan periode yang tidak dipaksakan oleh kondisi eksternal. Mereka bawaan, endogen, mis. karena sifat-sifat organisme itu sendiri. Periode ritme sirkadian berlangsung 23-28 jam pada tumbuhan dan 23-25 ​​jam pada hewan. Karena organisme biasanya berada dalam lingkungan dengan perubahan siklus dalam kondisinya, ritme organisme ditarik oleh perubahan ini dan menjadi diurnal.
Ritme sirkadian ditemukan di semua perwakilan kerajaan hewan dan di semua tingkat organisasi - dari tekanan seluler hingga hubungan interpersonal. Banyak percobaan pada hewan telah menetapkan adanya ritme sirkadian aktivitas motorik, suhu tubuh dan kulit, denyut nadi dan laju pernapasan, tekanan darah dan diuresis. Kandungan berbagai zat dalam jaringan dan organ, misalnya glukosa, natrium dan kalium dalam darah, plasma dan serum dalam darah, hormon pertumbuhan, dll., ternyata mengalami fluktuasi diurnal. indikator hematologi, indikator sistem saraf, otot, kardiovaskular, pernapasan dan pencernaan. Dalam ritme ini, kandungan dan aktivitas puluhan zat di berbagai jaringan dan organ tubuh, dalam darah, urin, keringat, air liur, intensitas proses metabolisme, pasokan energi dan plastik sel, jaringan, dan organ. Sensitivitas organisme terhadap berbagai faktor lingkungan dan toleransi beban fungsional tunduk pada ritme sirkadian yang sama. Secara total, sekitar 500 fungsi dan proses dengan ritme sirkadian telah diidentifikasi pada manusia sejauh ini.
Bioritme tubuh - harian, bulanan, tahunan - praktis tetap tidak berubah sejak zaman primitif dan tidak dapat mengikuti ritme kehidupan modern. Setiap orang di siang hari dengan jelas menelusuri puncak dan resesi sistem kehidupan yang paling penting. Bioritme yang paling penting dapat direkam dalam kronogram. Indikator utama di dalamnya adalah suhu tubuh, denyut nadi, laju pernapasan saat istirahat dan indikator lain yang hanya dapat ditentukan dengan bantuan spesialis. Mengetahui kronogram individu normal memungkinkan Anda untuk mengidentifikasi bahaya penyakit, mengatur aktivitas Anda sesuai dengan kemampuan tubuh, dan menghindari gangguan dalam pekerjaannya.
Pekerjaan yang paling berat harus dilakukan selama jam-jam itu ketika sistem utama tubuh berfungsi dengan intensitas maksimum. Jika seseorang adalah "merpati", maka puncak kapasitas kerja jatuh pada jam tiga sore. Jika "lark" - maka waktu aktivitas terbesar tubuh jatuh pada siang hari. "Burung hantu" direkomendasikan untuk melakukan pekerjaan paling intens pada pukul 5-6 sore.
Banyak yang telah dikatakan tentang pengaruh siklus 11 tahun aktivitas matahari pada biosfer Bumi. Tetapi tidak semua orang menyadari hubungan erat yang ada antara fase siklus matahari dan data antropometrik kaum muda. Peneliti Kyiv melakukan analisis statistik dari indikator berat badan dan tinggi badan pria muda yang datang ke stasiun perekrutan. Ternyata percepatan sangat tergantung pada siklus matahari: tren naik dimodulasi oleh gelombang yang sinkron dengan periode "pembalikan polaritas" medan magnet Matahari (dan ini adalah siklus 11 tahun ganda, yaitu 22 tahun) . Omong-omong, periode yang lebih lama, yang mencakup beberapa abad, juga telah terungkap dalam aktivitas Matahari.
Sangat penting secara praktis juga mempelajari ritme multi-hari lainnya (hampir bulanan, tahunan, dll.), yang indikator waktunya adalah perubahan periodik di alam seperti perubahan musim, siklus bulan, dll.3
1.2 Pengaruh bioritme pada seseorang
Memiliki pemahaman tentang ritme biologis dasar, seseorang dapat mempertimbangkan pengaruh ritme biologis pada kemampuan seseorang untuk bekerja.
Ritme hampir tahunan (circannual) disebut, sesuai dengan perubahan musim, yaitu tahunan atau musiman, mengingat ritme ini, seperti ritme sirkadian, tidak berbeda dalam stabilitas periode yang kaku. Ritme ini disebabkan oleh rotasi Bumi mengelilingi Matahari. Ritme musiman terbentuk dalam proses seleksi alam dan tertanam dalam struktur alami tubuh. Musim semi adalah waktu yang agak sulit dalam setahun, lebih banyak bunuh diri dilakukan di musim semi, depresi lebih sering terjadi pada orang dengan jiwa yang tidak seimbang. Musim gugur adalah musim terbaik bagi seseorang. Ritme tahunan adalah karakteristik dari semua fungsi fisiologis dan mental. Kegembiraan mental dan otot pada orang lebih tinggi di musim semi dan awal musim panas, di musim dingin jauh lebih rendah. Metabolisme, tekanan darah, denyut nadi berubah secara signifikan: menjadi lebih jarang di musim semi dan musim gugur, dan menjadi lebih sering di musim dingin dan musim panas. Dalam ritme sekitar tahunan, kapasitas kerja seseorang berubah di musim gugur, ini adalah yang terbesar. Karena itu, untuk implementasi ide-ide kreatif, tidak diragukan lagi, musim gugur itu bagus. Musim panas paling baik digunakan untuk pengerasan, membangun daya tahan.
Pertimbangkan pengaruh siklus bulanan, mingguan, dan harian terhadap kinerja tubuh manusia.
Siklus bulanan, tidak seperti siklus mingguan, ada secara objektif di alam sekitar kita. Inilah yang disebut bulan sideris - 27 1/3 hari - periode rotasi Bulan mengelilingi Bumi dan 29 1/2 hari - bulan sinodik - waktu dari satu bulan baru ke bulan lainnya. Semua siklus bulanan entah bagaimana terhubung dengan ritme aktivitas seksual. Pada saat yang sama, siklus bulanan yang mempengaruhi seluruh tubuh menyebabkan stabilitas tubuh wanita yang lebih besar, karena mode osilasi pada wanita melatih sistem dan fungsi fisiologis mereka, membuatnya lebih stabil.
Kami sangat menyadari bahwa efek utama Bulan di Bumi dikaitkan dengan interaksi massa mereka (hukum gravitasi universal), yang memanifestasikan dirinya dalam bentuk pasang surut di sungai dan laut, serta dengan penyaringan Bumi oleh Bulan dari radiasi elektromagnetik matahari atau aliran tambahan berupa cahaya yang dipantulkan. . Penting untuk mengetahui dan memperhitungkan pasien hipertensi dan hipotensi. Jadi, pasien hipertensi harus waspada terhadap bulan purnama, ketika darah mengalir ke kepala sebanyak mungkin, dan pasien hipotensi harus waspada terhadap bulan baru, ketika darah mengalir ke kaki. Pada perubahan fase bulan, perlu istirahat dalam pekerjaan untuk mengisi kembali kekuatan, serta istirahat sejenak dalam pekerjaan di puncak fase.
Oleh karena itu, disarankan untuk merencanakan beban di tempat kerja selama siklus bulanan, sesuai dengan ritme biologis, karena. pada hari-hari kritis siklus, efisiensi menurun dan kesejahteraan umum tubuh memburuk.
Dalam ritme mingguan, komponen sosial (eksogen) ditekankan - ritme kerja dan istirahat mingguan, yang dengannya fungsi fungsional tubuh kita berubah.
Dinamika kapasitas kerja dipengaruhi oleh ritme mingguan: pada hari Senin, kemampuan kerja terjadi setelah akhir pekan, kapasitas kerja maksimum diamati di tengah minggu, dan pada hari Jumat, kelelahan sudah menumpuk, kelelahan dan kapasitas kerja turun. Oleh karena itu, pada hari Senin dan Jumat beban kerja harus dikurangi dengan mengorbankan hari kerja lainnya. Bioritme mingguan tidak hanya memengaruhi fisiologis, tetapi juga proses mental, atau lebih tepatnya, aliran holistik keduanya. Itulah sebabnya rutinitas yang sangat sukses adalah rutinitas ketika aktivitas fisik dan intelektual seseorang meningkat secara bergantian. Ritme mingguan merampingkan aktivitas persalinan, menyesuaikannya dengan kemampuan fisik dan kebutuhan tubuh. Ritme ini tidak disengaja, dan perjuangan dengannya adalah perjuangan seseorang dengan hukumnya sendiri, tetapi belum diketahui.
Tentu saja, seseorang tidak dapat hidup secara ketat sesuai dengan jadwal, tetapi sangat mungkin untuk memperhitungkan kekhasan setiap hari dan, sesuai dengan ini, mengendalikan diri. Saat mendistribusikan beban kerja, perhatikan hal berikut:
a) tidak merencanakan eksploitasi tenaga kerja pada hari Senin. Senin adalah hari konflik, serangan jantung dan stroke;
b) hari aksi aktif - Selasa, Rabu, Kamis;
c) Hari Jumat adalah hari yang tenang, pekerjaan rutin yang tidak membutuhkan stress dan stress.
Pergantian siang dan malam, musim mengarah pada fakta bahwa organ manusia juga secara berirama mengubah aktivitasnya. Siklus harian merupakan salah satu siklus utama yang mempengaruhi kinerja manusia.
Kesejahteraan seseorang sangat tergantung pada bagaimana cara kerja dan istirahat sesuai dengan bioritme individunya. Aktivasi organ tunduk pada jam biologis internal. Dengan eksitasi energi tubuh, organ-organ utama berinteraksi, menyesuaikan satu sama lain, dan terhadap perubahan lingkungan. Siklus penuh eksitasi energi organ selesai dalam waktu sekitar 24 jam. Apalagi aktivitas maksimal organ berlangsung sekitar dua jam. Pada saat inilah organ manusia lebih dapat menerima efek terapeutik.
Di bawah ini adalah waktu aktivitas maksimum seseorang dalam bioritme hariannya:
hati - dari jam 1 sampai jam 3 pagi;
paru-paru - dari jam 3 sampai jam 5 pagi;
usus besar - dari jam 5 sampai jam 7 pagi;
perut - dari jam 7 hingga 9 pagi;
limpa dan pankreas - dari jam 9 hingga 11 pagi;
hati - dari jam 11 pagi sampai jam 1 siang;
usus kecil - dari 13 hingga 15 sore;
kandung kemih - dari 15 hingga 17 jam sehari;
ginjal - dari 17 hingga 19 malam;
organ peredaran darah, alat kelamin - mulai pukul 19 hingga 21 malam;
organ penghasil panas - dari pukul 21 hingga 23 malam;
kantong empedu - dari jam 11 malam sampai jam 1 pagi. 4
Bab II Siklus biologis
2.1 Konsep siklus biologis
Siklus biologis, pengulangan berirama fenomena biologis dalam komunitas organisme (populasi, biocenosis), berfungsi sebagai adaptasi terhadap perubahan siklus dalam kondisi keberadaan mereka. Siklus biologis termasuk dalam konsep yang lebih umum - siklus biologis, yang mencakup semua fenomena biologis yang berulang secara berirama. Siklus biologis bisa harian, musiman (tahunan) atau jangka panjang. Siklus biologis harian dinyatakan dalam fluktuasi teratur dalam fenomena fisiologis dan perilaku hewan di siang hari. Mereka didasarkan pada mekanisme otomatis yang dikoreksi oleh pengaruh faktor eksternal - fluktuasi harian dalam cahaya, suhu, kelembaban, dll. Siklus biologis musiman didasarkan pada perubahan metabolisme yang sama yang diatur pada hewan dengan bantuan hormon. Di musim yang berbeda, keadaan dan perilaku organisme dalam suatu populasi atau biocenosis berubah: akumulasi (pengeluaran) zat cadangan, perubahan penutup, reproduksi, migrasi, hibernasi, dan fenomena musiman lainnya dimulai (akhir). Karena sebagian besar otomatis, fenomena ini dikoreksi oleh pengaruh eksternal (kondisi cuaca, persediaan makanan, dll.). Siklus biologis jangka panjang ditentukan oleh fluktuasi siklus iklim dan kondisi keberadaan lainnya (karena perubahan aktivitas matahari dan faktor kosmik atau planet lainnya); siklus biologis seperti itu terjadi pada populasi dan biocenosis dan diekspresikan dalam fluktuasi dalam reproduksi dan jumlah spesies individu, dalam pemukiman kembali suatu populasi ke tempat-tempat baru atau kepunahan sebagian darinya. Fenomena-fenomena ini adalah hasil rangkuman dari perubahan siklus populasi dan biocenosis serta fluktuasi kondisi keberadaannya, terutama iklim.5
2.2 Teori "tiga siklus"
Psikolog Austria G. Svoboda, dokter Jerman W. Fiss dan insinyur Austria A. Teltscher pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20 menciptakan teori tiga siklus yang terkenal, yang menurutnya siklus khusus melekat dalam diri seseorang: 23 - setiap hari (fisik), 28 - setiap hari (emosional ) dan 33 hari (cerdas). Sikapnya bisa diperdebatkan.
Ringkasan singkat dari konsep ini:

Bibliografi

Daftar literatur yang digunakan:

1.Detari L., Kartsash V. Bioritme. – M.: Mir, 2004.
2. Kupriyanovich L.I. Ritme biologis dan tidur. // w. Soal Psikologi, 2000 No. 5
3. Mazhkenov S.A. Teori ritme biologis manusia. // J. Soal Psikologi, 2001 No. 2
4. Sergeev D. Burung hantu dan burung // f. Ogonyok, 2002 No. 33
5.Winfrey A. Waktu menurut jam biologis. -M., 1990.

Harap hati-hati mempelajari isi dan fragmen dari pekerjaan. Uang untuk pekerjaan jadi yang dibeli karena ketidakpatuhan pekerjaan ini dengan persyaratan Anda atau keunikannya tidak dikembalikan.

* Kategori pekerjaan diperkirakan sesuai dengan parameter kualitatif dan kuantitatif dari materi yang diberikan. Bahan ini, baik secara keseluruhan, maupun bagiannya, merupakan karya ilmiah yang sudah jadi, pekerjaan kualifikasi akhir, laporan ilmiah atau pekerjaan lain yang disediakan oleh sistem sertifikasi ilmiah negara atau diperlukan untuk lulus sertifikasi menengah atau akhir. Materi ini adalah hasil subjektif dari pemrosesan, penataan, dan pemformatan informasi yang dikumpulkan oleh penulisnya dan dimaksudkan terutama untuk digunakan sebagai sumber untuk persiapan mandiri karya tentang topik ini.

Dalam ilmu pengetahuan modern, konsep ruang dan waktu biologis, psikologis dan sosial juga digunakan.

Dalam materi hidup, ruang dan waktu mencirikan fitur parameter spatio-temporal bahan organik: keberadaan biologis individu manusia, perubahan spesies organisme tumbuhan dan hewan.

Ruang angkasa, di mana fenomena kehidupan terjadi, yaitu ada organisme hidup dan manifestasi dari kelompoknya, adalah enantiomorfik ruang angkasa. Itu. vektornya bersifat polar dan enantiomorfik. Tanpa ini, tidak akan ada disimetri organisme hidup.

Dalam ekspresi geometris waktu, di mana fenomena kehidupan terjadi, semua vektornya juga harus polar dan enantiomorfik.

Waktu adalah biologis, terkait dengan fenomena kehidupan dan sesuai dengan ruang organisme hidup, yang memiliki asimetri.

Polaritas waktu dalam fenomena biologis, dinyatakan dalam fakta bahwa proses ini tidak dapat diubah, mis. secara geometris, pada garis A→B, vektor AB dan BA berbeda.

Enantiomorfisme waktu Dinyatakan dalam kenyataan bahwa dalam proses yang berjalan dalam waktu, asimetri secara alami memanifestasikan dirinya pada interval tertentu.

Sifat dan manifestasi waktu seperti itu yang terkait dengan ruang sangat berbeda dari ruang lain di planet kita, mereka mungkin berbeda dari waktu lain. Pertanyaan ini hanya dapat dijawab dengan studi empiris tentang waktu.

Studi semacam itu menunjukkan bahwa waktu biologis sama durasinya dengan waktu geologis, karena sepanjang sejarah geologis kita berhadapan dengan kehidupan. Waktu biologis mencakup sekitar n∙10 9 tahun, n = 1,5÷3.

Awal kehidupan, yaitu Kita tidak tahu awal waktu biologis, dan tidak ada data tentang akhir waktu biologis. Waktu biologis ini memanifestasikan dirinya dalam lingkungan yang sama, karena semua makhluk hidup berasal dari makhluk hidup. Itu adalah proses ireversibel, di mana waktu, terkait dengan ruang, memiliki vektor kutub. ini ditunjukkan oleh satu proses evolusi spesies. terus berjalan sepanjang waktu ke arah yang sama. Ia berjalan pada kecepatan yang berbeda untuk spesies yang berbeda, dengan berhenti, tetapi secara umum, gambaran satwa liar terus berubah, tidak berhenti dan tidak kembali. Ciri khas beberapa spesies adalah kepunahannya, yaitu karakter kutub yang diekspresikan dengan tajam dari vektor waktu. Pertanyaan tentang keberadaan batas waktu tertentu untuk spesies tumbuhan dan hewan telah diajukan lebih dari satu kali, tetapi, tampaknya, dalam bentuk umum, itu harus diselesaikan dalam bentuk negatif, karena ada spesies yang selalu ada tanpa perubahan morfologi yang signifikan untuknya. ratusan juta tahun. Yang paling khas, dalam pengertian waktu dalam materi hidup, adalah adanya generasi.

Secara genetis menggantikan generasi, mereka terus-menerus berubah dalam karakteristik morfologisnya, dan perubahan ini terjadi dalam lompatan dalam jangka waktu yang lama, atau, sebaliknya, terakumulasi secara tak kasat mata dari generasi ke generasi. menjadi terlihat hanya melalui sejumlah besar generasi. Adalah penting bahwa dalam kedua kasus tersebut, sebuah proses yang tidak dapat dibalikkan diamati, yang berlangsung seiring dengan berlalunya waktu.

Telah lama dicatat bahwa semua kehidupan di Bumi mematuhi ritme tertentu, yang ditentukan oleh proses global. Ini adalah rotasi harian planet di sekitar porosnya dan pergerakannya dalam orbit sirkumsolar. Organisme hidup entah bagaimana merasakan waktu, dan perilaku mereka tunduk pada alirannya. Ini dimanifestasikan dalam pergantian periode aktivitas dan tidur pada hewan, dalam pembukaan dan penutupan bunga pada tumbuhan. Burung yang bermigrasi kembali ke sarangnya setiap musim semi, menetaskan anak ayam dan bermigrasi ke iklim yang lebih hangat untuk musim dingin.

Apa itu jam biologis?

Aliran berirama dari semua proses kehidupan adalah properti yang melekat pada semua penghuni planet kita. Misalnya, flagellata uniseluler laut bersinar di malam hari. Tidak diketahui mengapa mereka melakukan ini. Tetapi pada siang hari mereka tidak bersinar. Flagellata menerima properti ini dalam proses evolusi.

Setiap organisme hidup di Bumi - baik tumbuhan maupun hewan - memiliki jam internal. Mereka menentukan frekuensi kehidupan, terkait dengan durasi hari bumi. Jam biologis ini menyesuaikan jalannya dengan frekuensi perubahan siang dan malam, mereka tidak bergantung pada perubahan suhu. Selain siklus harian, ada periode musiman (tahunan) dan lunar.

Jam biologis sampai batas tertentu merupakan konsep bersyarat, yang menyiratkan kemampuan organisme hidup untuk bernavigasi dalam waktu. Properti ini melekat di dalamnya pada tingkat genetik dan diwariskan.

Mempelajari mekanisme jam biologis

Untuk waktu yang lama, ritme proses kehidupan organisme hidup dijelaskan oleh ritme perubahan kondisi lingkungan: pencahayaan, kelembaban, suhu, tekanan atmosfer, dan bahkan intensitas radiasi kosmik. Namun, percobaan sederhana telah menunjukkan bahwa jam biologis bekerja terlepas dari perubahan kondisi eksternal.

Hari ini diketahui bahwa mereka ada di setiap sel. Dalam organisme kompleks, jam membentuk sistem hierarki yang kompleks. Ini diperlukan untuk berfungsi secara keseluruhan. Jika ada organ dan jaringan yang tidak terkoordinasi dalam waktu, berbagai jenis penyakit muncul. Jam internal bersifat endogen, yaitu memiliki sifat internal dan disesuaikan dengan sinyal dari luar. Apa lagi yang kita tahu?

Jam biologis diwariskan. Dalam beberapa tahun terakhir, bukti fakta ini telah ditemukan. Sel memiliki gen jam. Mereka tunduk pada mutasi dan seleksi alam. Ini diperlukan untuk mengoordinasikan proses kehidupan dengan rotasi harian Bumi. Karena pada lintang yang berbeda perbandingan panjang siang dan malam sepanjang tahun tidak sama, jam juga diperlukan untuk beradaptasi dengan perubahan musim. Mereka harus memperhitungkan apakah siang dan malam bertambah atau berkurang. Dengan cara lain tidak mungkin membedakan antara musim semi dan musim gugur.

Dengan mempelajari jam biologis tumbuhan, para ilmuwan telah menemukan mekanisme adaptasi mereka terhadap perubahan panjang hari. Ini terjadi dengan partisipasi regulator fitokrom khusus. Bagaimana mekanisme ini bekerja? Enzim fitokrom ada dalam dua bentuk yang berubah dari satu ke yang lain tergantung pada waktu hari. Ini menghasilkan jam yang dikendalikan oleh sinyal eksternal. Semua proses pada tanaman - pertumbuhan, pembungaan - tergantung pada konsentrasi enzim fitokrom.

Mekanisme jam intraseluler belum sepenuhnya dipahami, tetapi sebagian besar cara telah dibahas.

Ritme sirkadian dalam tubuh manusia

Perubahan berkala dalam intensitas proses biologis dikaitkan dengan pergantian siang dan malam. Ritme ini disebut sirkadian, atau sirkadian. Frekuensi mereka sekitar 24 jam. Meskipun ritme sirkadian dikaitkan dengan proses yang terjadi di luar tubuh, mereka berasal dari endogen.

Seseorang tidak memiliki organ dan fungsi fisiologis yang tidak akan tunduk pada siklus harian. Hari ini ada lebih dari 300 dari mereka.

Jam biologis manusia mengatur proses berikut sesuai dengan ritme harian:

Detak jantung dan pernapasan;

konsumsi oksigen tubuh;

peristaltik usus;

Intensitas kerja kelenjar;

Tidur dan istirahat bergantian.

Ini hanya manifestasi utama.

Irama fungsi fisiologis terjadi di semua tingkat - dari perubahan di dalam sel hingga reaksi di tingkat organisme. Eksperimen terbaru menunjukkan bahwa ritme sirkadian didasarkan pada proses endogen dan mandiri. Jam biologis manusia diatur untuk berfluktuasi setiap 24 jam. Mereka terkait dengan perubahan lingkungan. Jalannya jam biologis disinkronkan dengan beberapa perubahan ini. Yang paling khas dari mereka adalah pergantian siang dan malam dan fluktuasi suhu diurnal.

Diyakini bahwa pada organisme yang lebih tinggi, jam utama terletak di otak di nukleus suprachiasmatic thalamus. Serabut saraf dari saraf optik mengarah ke sana, dan dengan darah, antara lain, hormon melatonin, yang diproduksi oleh kelenjar pineal, dibawa. Ini adalah organ yang pernah menjadi mata ketiga reptil purba dan telah mempertahankan fungsi mengatur ritme sirkadian.

Jam biologis organ

Semua proses fisiologis dalam tubuh manusia berjalan dengan siklus tertentu. Perubahan suhu, tekanan, konsentrasi gula darah.

Organ manusia tunduk pada ritme harian. Selama 24 jam, fungsinya bergantian mengalami masa pasang surut. Artinya, selalu, pada saat yang sama, selama 2 jam, tubuh bekerja sangat efisien, setelah itu masuk ke fase relaksasi. Pada saat ini, tubuh beristirahat dan pulih. Fase ini juga berlangsung selama 2 jam.

Misalnya, fase aktivitas naiknya lambung jatuh pada periode 7 hingga 9 jam, diikuti oleh penurunan dari 9 hingga 11. Limpa dan pankreas aktif dari 9 hingga 11, dan istirahat dari 11 hingga 13. Di jantung, periode ini jatuh pada 11-13 jam dan 13-15. Di kandung kemih, fase aktivitas adalah dari 15 hingga 17, kedamaian dan istirahat - dari 17 hingga 19.

Jam biologis organ adalah salah satu mekanisme yang memungkinkan penghuni Bumi beradaptasi dengan ritme harian selama jutaan tahun evolusi. Tapi peradaban yang diciptakan manusia terus-menerus menghancurkan ritme ini. Studi menunjukkan bahwa sangat mudah untuk ketidakseimbangan jam biologis tubuh. Yang diperlukan hanyalah perubahan radikal dalam pola makan. Misalnya, mulai makan di tengah malam. Oleh karena itu, diet kaku adalah prinsip mendasar. Sangat penting untuk mengamatinya sejak usia dini, ketika jam biologis tubuh manusia "berakhir". Harapan hidup secara langsung tergantung pada ini.

Kronogerontologi

Ini adalah disiplin ilmu baru yang muncul baru-baru ini yang mempelajari perubahan terkait usia dalam ritme biologis yang terjadi dalam tubuh manusia. Kronogerontologi muncul di persimpangan dua ilmu - kronobiologi dan gerontologi.

Salah satu subjek penelitian adalah mekanisme berfungsinya apa yang disebut "jam biologis besar". Istilah ini pertama kali diperkenalkan oleh ilmuwan terkemuka V. M. Dilman.

"Jam biologis besar" adalah konsep yang agak sewenang-wenang. Sebaliknya, itu adalah model dari proses penuaan yang terjadi di dalam tubuh. Ini memberikan pemahaman tentang hubungan antara gaya hidup seseorang, kecanduan makanannya dan usia biologis yang sebenarnya. Jam ini menghitung mundur umur. Mereka merekam akumulasi perubahan dalam tubuh manusia dari lahir sampai mati.

Jalannya jam biologis besar tidak merata. Mereka terburu-buru atau tertinggal. Banyak faktor yang mempengaruhi perjalanan mereka. Mereka memperpendek atau memperpanjang hidup.

Prinsip fungsi jam biologis besar adalah tidak mengukur interval waktu. Mereka mengukur ritme proses, atau lebih tepatnya, hilangnya seiring bertambahnya usia.

Penelitian ke arah ini dapat membantu dalam memecahkan masalah utama kedokteran - penghapusan penyakit penuaan, yang saat ini merupakan hambatan utama dalam mencapai batas spesies kehidupan manusia. Sekarang angka ini diperkirakan 120 tahun.

Mimpi

Ritme internal tubuh mengatur semua proses kehidupan. Waktu tertidur dan bangun, durasi tidur - "mata ketiga" - talamus, bertanggung jawab atas segalanya. Telah terbukti bahwa bagian otak ini bertanggung jawab untuk produksi melatonin, hormon yang mengatur bioritme manusia. Levelnya tunduk pada ritme harian dan diatur oleh iluminasi retina. Dengan perubahan intensitas fluks cahaya, tingkat melatonin meningkat atau menurun.

Mekanisme tidur sangat halus dan rentan. Pelanggaran pergantian tidur dan bangun, yang melekat pada manusia secara alami, menyebabkan kerusakan serius pada kesehatan. Misalnya, kerja shift jangka panjang yang melibatkan bekerja di malam hari dikaitkan dengan risiko penyakit yang lebih tinggi seperti diabetes tipe 2, serangan jantung, dan kanker.

Dalam mimpi, seseorang benar-benar rileks. Semua organ beristirahat, hanya otak yang terus bekerja, mensistematisasikan informasi yang diterima di siang hari.

Durasi tidur berkurang

Peradaban membuat penyesuaiannya sendiri terhadap kehidupan. Dengan memeriksa jam biologis tidur, para ilmuwan telah menemukan bahwa orang modern tidur 1,5 jam lebih sedikit daripada orang di abad ke-19. Apa bahayanya mengurangi waktu istirahat malam?

Pelanggaran ritme alami dari tidur dan bangun yang bergantian menyebabkan kegagalan dan gangguan dalam fungsi sistem vital tubuh manusia: kekebalan, kardiovaskular, endokrin. Kurang tidur menyebabkan kelebihan berat badan, mempengaruhi penglihatan. Seseorang mulai merasakan ketidaknyamanan di mata, kejernihan gambar terganggu, dan ada bahaya mengembangkan penyakit serius - glaukoma.

Kurang tidur memprovokasi malfungsi pada sistem endokrin manusia, sehingga meningkatkan risiko penyakit serius - diabetes mellitus.

Para peneliti menemukan pola yang menarik: harapan hidup lebih lama pada orang yang tidur antara 6,5 ​​dan 7,5 jam. Baik pengurangan dan peningkatan waktu tidur menyebabkan penurunan harapan hidup.

Jam biologis dan kesehatan wanita

Banyak penelitian telah dikhususkan untuk masalah ini. Jam biologis seorang wanita adalah kemampuan tubuhnya untuk menghasilkan keturunan. Ada istilah lain - kesuburan. Ini tentang batas usia yang menguntungkan untuk kelahiran anak.

Beberapa dekade yang lalu, jam menunjukkan tanda tiga puluh tahun. Diyakini bahwa realisasi diri sebagai ibu untuk seks yang adil setelah usia ini dikaitkan dengan risiko kesehatan wanita dan anaknya yang belum lahir.

Sekarang situasinya telah berubah. Secara signifikan - 2,5 kali - jumlah wanita yang mengandung anak pertama kali pada usia 30 hingga 39 tahun meningkat, dan mereka yang melakukan ini setelah 40 meningkat sebesar 50%.

Meskipun demikian, para ahli menganggap usia 20-24 tahun sebagai usia yang baik untuk menjadi ibu. Seringkali keinginan untuk mendapatkan pendidikan, untuk mewujudkan diri di bidang profesional menang. Hanya sedikit wanita yang bertanggung jawab untuk membesarkan bayi pada usia ini. Kematangan seksual 10 tahun lebih cepat dari kedewasaan emosional. Karena itu, sebagian besar ahli cenderung percaya bahwa bagi wanita modern, waktu optimal untuk melahirkan anak adalah 35 tahun. Hari ini mereka tidak lagi termasuk dalam apa yang disebut kelompok risiko.

Jam biologis dan obat-obatan

Respon tubuh manusia terhadap berbagai pengaruh tergantung pada fase ritme sirkadian. Oleh karena itu, ritme biologis memainkan peran penting dalam kedokteran, terutama dalam diagnosis dan pengobatan banyak penyakit. Jadi, efek obat tergantung pada fase bioritme sirkadian. Misalnya, dalam perawatan gigi, efek analgesik dimanifestasikan secara maksimal dari 12 hingga 18 jam.

Mengubah sensitivitas tubuh manusia terhadap obat dipelajari oleh kronofarmakologi. Berdasarkan informasi tentang bioritme harian, rejimen obat yang paling efektif sedang dikembangkan.

Misalnya, fluktuasi nilai tekanan darah murni individu memerlukan faktor ini untuk diperhitungkan saat minum obat untuk pengobatan hipertensi, iskemia. Jadi, untuk menghindari krisis, orang yang berisiko harus minum obat di malam hari, saat tubuh paling rentan.

Selain fakta bahwa bioritme tubuh manusia memengaruhi efek minum obat, gangguan ritme dapat menjadi penyebab berbagai penyakit. Mereka termasuk dalam apa yang disebut penyakit dinamis.

Desinkronisasi dan pencegahannya

Siang hari sangat penting bagi kesehatan manusia. Ini adalah sinar matahari yang menyediakan sinkronisasi alami dari bioritme. Jika penerangan tidak mencukupi, seperti yang terjadi di musim dingin, kegagalan terjadi. Ini bisa menjadi penyebab banyak penyakit. Mental (keadaan depresi) dan fisik (penurunan kekebalan umum, kelemahan, dll.) Berkembang. Penyebab gangguan ini terletak pada desinkronisasi.

Desynchronosis terjadi ketika jam biologis tubuh manusia gagal. Alasannya mungkin berbeda. Desynchronosis terjadi ketika mengubah zona waktu untuk waktu yang lama, selama periode adaptasi selama transisi ke musim dingin (musim panas), selama kerja shift, kecanduan alkohol, makan yang tidak menentu. Hal ini dinyatakan dalam gangguan tidur, serangan migrain, penurunan perhatian dan konsentrasi. Akibatnya, sikap apatis dan depresi dapat terjadi. Orang yang lebih tua lebih sulit untuk beradaptasi, mereka membutuhkan lebih banyak waktu untuk ini.

Untuk pencegahan desinkronisasi, koreksi ritme tubuh, zat yang dapat mempengaruhi fase ritme biologis digunakan. Mereka disebut kronobiotik. Mereka ditemukan di tanaman obat.

Jam biologis cocok untuk dikoreksi dengan bantuan musik. Ini membantu meningkatkan produktivitas saat melakukan pekerjaan yang monoton. Dengan bantuan musik, gangguan tidur dan penyakit neuropsikiatri juga diobati.

Ritme dalam segala hal adalah cara untuk meningkatkan kualitas hidup.

Signifikansi praktis dari bioritmologi

Jam biologis adalah objek penelitian ilmiah yang serius. Pelanggan mereka adalah banyak sektor ekonomi. Hasil mempelajari ritme biologis organisme hidup berhasil diterapkan dalam praktik.

Pengetahuan tentang ritme kehidupan hewan peliharaan dan tanaman budidaya membantu meningkatkan efisiensi produksi pertanian. Pengetahuan ini digunakan oleh pemburu dan nelayan.

Fluktuasi harian dalam tubuh proses fisiologis diperhitungkan oleh ilmu kedokteran. Efektivitas minum obat, intervensi bedah, melakukan prosedur medis dan manipulasi secara langsung tergantung pada jam biologis organ dan sistem.

Pencapaian bioritmologi telah lama digunakan dalam mengatur rezim kerja dan istirahat awak pesawat. Pekerjaan mereka melibatkan melintasi beberapa zona waktu dalam satu penerbangan. Penghapusan efek buruk dari faktor ini sangat penting untuk menjaga kesehatan awak penerbangan maskapai.

Sulit dilakukan tanpa pencapaian bioritmologi dalam kedokteran luar angkasa, terutama ketika mempersiapkan penerbangan jangka panjang. Rencana muluk yang jauh jangkauannya untuk penciptaan pemukiman manusia di Mars, tampaknya, tidak akan berhasil tanpa mempelajari fitur-fitur fungsi jam biologis manusia dalam kondisi planet ini.

Marina Chernysheva

Struktur temporal biosistem dan waktu biologis

Universitas Negeri Sankt-Petersburg

M.P. Chernysheva

STRUKTUR SEMENTARA biosistem dan WAKTU biologis

Rumah penerbitan super

pengantar

Sifat Waktu adalah salah satu masalah global yang telah berulang kali dikembalikan oleh sains sepanjang sejarah keberadaannya. Evolusi gagasan tentang Waktu dari zaman kuno hingga abad ke-20 dianalisis secara mendalam dalam karya klasik J. Whitrow "The Natural Philosophy of Time" (1964), dalam monografi M. I. Elkin (1985), P. P. Gaidenko (2006) dan penulis lain. Sejak abad ke-20, aspek filosofis dari masalah ini selalu dikaitkan dengan pendekatan ilmu pengetahuan alam untuk solusinya (Schrödinger, 2002; Chizhevsky, 1973; Winfrey, 1986; Kozyrev, 1963, 1985, 1991; Prigogine, 2002; dan lainnya) . Dalam karya-karya peneliti domestik yang luar biasa, kami menemukan ide-ide yang memunculkan seluruh tren dalam ilmu waktu. Jadi, I. M. Sechenov meletakkan dasar untuk penelitian tentang pengaruh aktivitas fisik pada waktu subjektif seseorang. AKU P. Pavlov, yang pertama kali menggambarkan refleks waktu, sebenarnya menyatakan kemampuan otak untuk menghafal interval waktu. NP Perna (1925), seorang karyawan Departemen Fisiologi Universitas Petrograd, adalah orang pertama yang menggambarkan ritme sejumlah proses fisiologis manusia. D. I. Mendeleev, yang menggambarkan pergerakan bunga setelah perubahan posisi matahari, jelas menunjukkan adanya ritme sirkadian (sirkadian) gerakan tanaman, mekanisme hormonal yang dijelaskan kemudian (V. N. Polevoy, 1982). Dalam karya-karya A. A. Ukhtomsky, gagasan tentang pentingnya faktor waktu dalam kerja sistem saraf dan, khususnya, dalam pembentukan yang dominan dapat dilacak (Ukhtomsky, 1966; Sokolova, 2000). Salah satu jenius Renaisans Rusia pada awal abad ke-20, V. I. Vernadsky, tidak hanya memperkenalkan rubrikasi waktu khusus untuk sistem yang berbeda (geologis, historis, biologis, sosial), tetapi juga memperkuat gagasan waktu biologis sebagai yang utama dan utama, memberinya "status kosmik" karena kemampuan biosistem untuk bergerak dan bereproduksi (Vernadsky, 1989). Fitur yang sama dari organisme hidup ditekankan oleh E. Schrödinger (2002).

Seiring dengan pendekatan multidisiplin untuk memecahkan masalah sifat Waktu (Aksenov 2000; Vakulenko et al. ; Khasanov, 2011; Churakov, 2012; Shikhobalov, 2008, dll.), sejumlah besar penelitian sejak paruh kedua abad ke-20 abad telah dikhususkan untuk sifat waktu biologis (Aschoff, 1960; Winfrey, 1990; Pittendrih, 1984; Alpatov, 2000; Romanov, 2000; Olovnikov, 1973, 2009; Skulachev, 1995; Zaguskin, 2004, 2007, dll.) . Pencapaian dalam fisika, kimia, matematika, dan biologi telah menentukan perkembangan berbagai metode penelitian baru yang memungkinkan untuk menemukan protein gen jam yang membentuk mekanisme ritme sirkadian untuk banyak fungsi tubuh. Pentingnya aktivitas protein jam dan osilator jam untuk kesehatan dan adaptasi manusia terhadap kontinum ruang-waktu lingkungan menentukan fokus tematik yang sesuai dari sebagian besar karya peneliti domestik dan asing modern. Dalam biologi dan kedokteran domestik, "badai" mekanisme seluler dan molekuler waktu biologis telah menghasilkan penemuan luar biasa: penciptaan teori telomer-redusom dari kontrol rentang hidup (Olovnikov, 1973, 2009) dan gagasan peran mitokondria dalam proses penuaan (Skulachev, 1995), serta perkembangan aspek gerontologis peran hormon pineal dan timus (Anisimov, 2010; Khavinson et al., 2011; Kvetnoy et al., 2011) . Dalam karya-karya peneliti asing, fungsi protein jam individu, kondisi untuk pembentukan osilator jam dan ritme dengan parameter temporal yang berbeda telah diidentifikasi (lihat Golombek et al., 2014), dan gagasan tentang sistem sinkronisasi osilator jam pada tingkat struktural tubuh yang berbeda telah dikembangkan. Pemahaman yang berkembang tentang kekhususan generator seluler, jaringan, organ, dan sistem dari proses temporal menentukan awal kembalinya penulis asing ke "pemikiran sistem" dalam hal masalah Waktu (Blum et al., 2012; Mohawk et al. , 2012). Perhatikan bahwa peneliti Rusia selalu memperhatikan pendekatan sistematis untuk mempelajari masalah ini (Chernigovsky, 1985; Barannikova et al., 2003; Kulaev, 2006; Yanvareva et al., 2005; Zhuravlev, Safonova, 2012, dll.) . Seiring dengan keberhasilan yang jelas dalam mempelajari objek biologis yang sensitif terhadap "perjalanan waktu" (istilah N.A. Kozyrev), pertanyaan tentang struktur temporal organisme hidup, hubungan seluler-molekul dan pengatur waktu sistem, Sensor waktu tetap kurang berkembang , dan pertanyaan tentang sifat Waktu masih terbuka. . Menurut pendapat penulis, berbagai studi biosistem yang dilakukan hingga saat ini di dunia memungkinkan kita untuk mengusulkan solusi tertentu untuk masalah di atas.

waktu biologis

"Memahami "sifat" waktu berarti menunjukkan referensi alaminya, yaitu proses, fenomena, "pembawa" di dunia material, yang sifat-sifatnya dapat diidentifikasi atau dikaitkan dengan sifat-sifat yang dikaitkan dengan fenomena waktu. ”

A.P. Levich, 2000.

1.1. Fenomena kehidupan

Pernyataan Alexander Petrovich Levich dalam prasasti tampaknya benar-benar adil jika dilihat dari gagasan G. Leibniz dan N.A. Kozyrev tentang sifat energi waktu dan "sifat aktifnya". Memang, dengan analogi dengan sejarah penemuan elektron dengan jejak pencelupan di ruang awan, proses biologis yang memiliki sejumlah parameter temporal dan, oleh karena itu, pada dasarnya proses sementara, mungkin menjadi "rujukan" waktu dan mencerminkan dampaknya. Untuk memahami "sifat" waktu dalam biosistem, penting untuk menganalisis faktor-faktor yang menentukan kekhususan organisme hidup dibandingkan dengan sistem inert.

Fenomena kehidupan dan perbedaan antara organisme hidup dan sistem inert selalu menarik perhatian para filsuf dan ilmuwan alam (Aristotle, 1937; Strakhov, 2008; Vernadsky, 1989; Ukhtomsky, 1966; Schrödinger, 2002, dan banyak lainnya). Jelaslah bahwa keumuman hukum-hukum dasar alam tidak mengecualikan kekhasan manifestasinya dalam kondisi kekhususan suatu biosistem, sistem alami atau buatan yang lembam. Ini termasuk, pertama-tama, hukum termodinamika, yang menentukan untuk sistem apa pun kemungkinan dan durasi operasi, serta masa pakai (umur). Menyadari validitas hukum termodinamika untuk semua objek Semesta, banyak peneliti mencatat manifestasi spesifik dari hukum kedua termodinamika untuk organisme hidup (Schrödinger, 2002; Prigogine, 2002, dll.). Di antara mereka, pertama-tama, ketidakmungkinan "kematian termal" untuk organisme hidup karena keinginan biosistem untuk menstabilkan tingkat entropi dicatat (Vernadsky, 1989; Prigogine, 2002; Prigozhin, Stengers, 2000, dll.).

Aktivitas kehidupan biosistem didasarkan pada berbagai proses yang menggunakan energi kimia, mekanik, listrik, cahaya, dan jenis energi lainnya. Seperti diketahui, selama penerapan berbagai fungsi (kerja) dalam sistem apa pun, terjadi transformasi parsial dari satu atau lain energi menjadi energi panas, yang dapat hilang melalui pembuangan panas ke lingkungan atau tertunda sebagian, menentukan tingkat kekacauan ( entropi) dalam struktur tubuh. Untuk organisme hidup, definisi entropi terkenal lainnya juga valid: sebagai ukuran tingkat aliran energi tidak terstruktur dan ukuran kemungkinan termodinamika dari keadaan atau proses tertentu. Banyaknya kemungkinan definisi entropi untuk suatu biosistem menekankan berbagai cara pengaturannya.