Moderné chápanie biologického času pochádza z uznania správneho času pre biologické systémy. Tento čas sa prejavuje v podobe času častí organizmu, času jednotlivca, času generačnej výmeny bez zmeny formy života a času meniacich sa foriem života súčasne so striedaním generácií (vývojový čas) . Biologický čas, predovšetkým čas jednotlivca, má relatívnu autonómiu a meria sa jeho vlastnými hodinami, čo sú rôzne druhy rytmických procesov vyskytujúcich sa v subcelulárnych štruktúrach, bunkách, tkanivách, orgánoch a fyziologických systémoch. Živé systémy korelujú svoj vlastný čas so svetovým časom (fyzikálnym časom vonkajšieho sveta) a odrážajú ho vo svojej vlastnej časovej štruktúre. Ale keďže neexistuje čistý, prázdny čas, ale existuje čas trvania hmotných procesov, tak pomer vonkajšieho (svetového) a vnútorného času je pomerom trvania vonkajších a vnútorných procesov.

Keďže ide o formu existencie hmoty, čas sa zároveň reifikuje („objektivizuje“) v rôznych materiálnych procesoch a živé systémy odrážajú vonkajší svetový čas do tej miery, že ich vnútorné a životné (metabolické, fyziologické) procesy odrážajú procesy. vonkajšieho sveta.. Na druhej strane vnútorný, biologický čas je autonómny do tej miery, do akej sú autonómne životné procesy daného živého systému. Živý systém, ktorý je neoddeliteľne spojený s vonkajším svetom (prostredím), pôsobí ako prvok systému „organizmus-prostredie“, sa v tomto prostredí nerozpúšťa, ale zachováva si svoju izoláciu od prostredia, stavia sa proti nemu. Keďže je živý systém produktom prostredia, je inakosťou tohto prostredia, jeho selektívne nahromadenou históriou. Preto opozícia organizmu voči okoliu nie je absolútna, ale relatívna, so zachovaním zhody v tom základnom, hlavnom. Základné zákony toku času sú rovnaké pre vonkajší svet aj pre živé systémy. Prejavy týchto zákonitostí v živých systémoch však majú určité špecifiká. Živý systém si ako zhluk organizovanej hmoty oddelenej od prostredia a ním generovaný zachováva svoju izoláciu od prostredia, svoju kvalitatívnu istotu – napriek „náporu“ prostredia, ktorému (živý systém) odoláva, pretože , najmä, že čas v živom systéme plynie inak ako vo vonkajšom svete (ak by to tak nebolo, živý systém by sa okamžite rozpustil vo vonkajšom svete).

Rýchlo plynúce vnútorné životné procesy predstavujú zhustenú inakosť (a zobrazenie) pomaly plynúcich procesov vonkajšieho sveta.

Momentálny reflektívny akt živého systému, ktorým je v istom zmysle nahromadený čas, vo všetkých fázach – na vstupe, v centrálnych článkoch, na výstupe – stelesňuje dialektickú neoddeliteľnú jednotu minulosti, prítomnosti a budúcnosti. Skutočným obsahom momentálnej reflexie nie je len odpoveď na vonkajší vplyv, ale odpoveď-prognóza postavená na minulosti, nutne anticipujúca budúcnosť a vnášajúca ju do prítomnosti.

Organizmus je len relatívne autonómny, v konečnom dôsledku je organizmus prvkom systému „životné prostredie-organizmus“. Preto je jeho reflexná činnosť v podstate sebareflexiou systému „životné prostredie-organizmus“. Zosobňujúc aktívny princíp tohto systému, organizmus svojou činnosťou predurčuje svoj pohyb a vývoj. V priebehu evolúcie telo získalo špecializovaný odrazový aparát - nervový systém. Zabezpečením integrácie častí tela do jedného celku nervový systém zároveň zabezpečuje efektívne využitie týchto častí (a tela ako celku) pri organizácii činností na základe reflexie vykonávaných jeho vyššími útvarmi. . Hoci špecializovaný aparát reflexie, ktorý vznikol v evolúcii - nervový systém - si ďalej podmaňuje svoj základ, telesnú organizáciu, nervový systém vo svojej reflexnej činnosti zachováva a zdokonaľuje hlavnú a počiatočnú vlastnosť biologickej reflexie - jej riadený anticipačný charakter. Činnosť reflexie spočíva v tom, že všetky, vrátane vysoko organizovaných živých systémov, ktoré majú nervový systém, prinášajú do reflexie niečo vlastné. Toto „svoje“ je práve pokrokom riadeným potrebou.

Abstrakt *

440 rubľov.

Úvod

biologický čas

Fragment diela na recenziu

Najdôležitejším vonkajším faktorom ovplyvňujúcim rytmy organizmu je fotoperiodicita. U vyšších živočíchov sa predpokladá, že existujú dva spôsoby fotoperiodickej regulácie biologických rytmov: cez orgány zraku a ďalej cez rytmus motorickej činnosti tela a cez mimozmyslové vnímanie svetla. Existuje niekoľko konceptov endogénnej regulácie biologických rytmov: genetická regulácia, regulácia zahŕňajúca bunkové membrány. Väčšina vedcov sa prikláňa k názoru o polygénnej kontrole rytmov. Je známe, že na regulácii biologických rytmov sa podieľa nielen jadro, ale aj cytoplazma bunky.
Centrálne miesto medzi rytmickými procesmi zaujíma cirkadiánny rytmus, ktorý má pre telo najväčší význam. Pojem cirkadiánneho (cirkadiánneho) rytmu zaviedol v roku 1959 Halberg. Cirkadiánny rytmus je modifikácia denného rytmu s periódou 24 hodín, prebieha za stálych podmienok a patrí k voľne plynulým rytmom. Sú to rytmy s periódou, ktorá nie je vynútená vonkajšími podmienkami. Sú vrodené, endogénne, t.j. kvôli vlastnostiam samotného organizmu. Obdobie cirkadiánnych rytmov trvá 23-28 hodín u rastlín a 23-25 ​​hodín u zvierat. Keďže organizmy sú zvyčajne v prostredí s cyklickými zmenami podmienok, rytmy organizmov sa týmito zmenami preťahujú a stávajú sa dennými.
Cirkadiánne rytmy sa nachádzajú u všetkých predstaviteľov živočíšnej ríše a na všetkých úrovniach organizácie – od bunkového tlaku až po medziľudské vzťahy. Početné experimenty na zvieratách preukázali prítomnosť cirkadiánnych rytmov motorickej aktivity, telesnej a kožnej teploty, pulzu a dýchania, krvného tlaku a diurézy. Ukázalo sa, že obsah rôznych látok v tkanivách a orgánoch, napríklad glukóza, sodík a draslík v krvi, plazma a sérum v krvi, rastové hormóny atď., podlieha denným výkyvom.V podstate všetky endokrinné a hematologické ukazovatele, ukazovatele nervového, svalového, kardiovaskulárneho, dýchacieho a tráviaceho systému. V tomto rytme sa prejavuje obsah a aktivita desiatok látok v rôznych tkanivách a orgánoch tela, v krvi, moči, pote, slinách, intenzita metabolických procesov, energetické a plastické zásobenie buniek, tkanív a orgánov. Citlivosť organizmu na rôzne faktory prostredia a tolerancia funkčných záťaží sú podriadené rovnakému cirkadiánnemu rytmu. Celkovo bolo doteraz u ľudí identifikovaných asi 500 funkcií a procesov s cirkadiánnymi rytmami.
Biorytmy tela - denné, mesačné, ročné - zostali prakticky nezmenené od primitívnych čias a nedokážu držať krok s rytmami moderného života. Každý človek počas dňa jasne sledoval vrcholy a recesie najdôležitejších životných systémov. Najdôležitejšie biorytmy možno zaznamenať v chronogramoch. Hlavnými ukazovateľmi v nich sú telesná teplota, pulz, frekvencia dýchania v pokoji a ďalšie ukazovatele, ktoré je možné určiť len s pomocou špecialistov. Znalosť bežného individuálneho chronogramu vám umožňuje identifikovať nebezpečenstvá choroby, organizovať svoje aktivity v súlade s možnosťami tela a vyhnúť sa poruchám v jeho práci.
Najnamáhavejšia práca sa musí vykonávať v tých hodinách, keď hlavné systémy tela fungujú s maximálnou intenzitou. Ak je človek "holubica", potom vrchol pracovnej kapacity pripadá na tri hodiny popoludní. Ak "lark" - potom čas najväčšej aktivity tela padá na poludnie. „Sovy“ sa odporúča vykonávať najintenzívnejšiu prácu o 17-18 hodine.
O vplyve 11-ročného cyklu slnečnej aktivity na biosféru Zeme sa toho popísalo veľa. Nie každý si však uvedomuje úzky vzťah, ktorý existuje medzi fázou slnečného cyklu a antropometrickými údajmi mladých ľudí. Kyjevskí vedci vykonali štatistickú analýzu ukazovateľov telesnej hmotnosti a výšky mladých mužov, ktorí prišli do náborových staníc. Ukazuje sa, že zrýchlenie veľmi podlieha slnečnému cyklu: vzostupný trend modulujú vlny synchrónne s obdobím „prepólovania“ magnetického poľa Slnka (a to je dvojitý 11-ročný cyklus, t.j. 22 rokov) . Mimochodom, v činnosti Slnka sa odhalili aj dlhšie obdobia, pokrývajúce niekoľko storočí.
Veľký praktický význam má aj štúdium iných viacdňových (skoromesačných, ročných a pod.) rytmov, pre ktoré sú časovým ukazovateľom také periodické zmeny v prírode ako zmena ročných období, mesačné cykly a pod.3
1.2 Vplyv biorytmov na človeka
Po pochopení základných biologických rytmov je možné zvážiť vplyv biologických rytmov na schopnosť človeka pracovať.
Nazývajú sa takmer ročné (cirkaročné) rytmy zodpovedajúce zmene ročných období, t. j. ročné alebo sezónne, pričom treba mať na pamäti, že tieto rytmy, podobne ako cirkadiánne, sa nelíšia v rigidnej stabilite obdobia. Tieto rytmy sú spôsobené rotáciou Zeme okolo Slnka. Sezónne rytmy sa vytvorili v priebehu prirodzeného výberu a zakorenili sa v prirodzených štruktúrach tela. Jar je pomerne ťažké ročné obdobie, na jar sa pácha viac samovrážd, depresie sú častejšie u ľudí s nevyrovnanou psychikou. Jeseň je pre človeka najkrajším obdobím. Ročné rytmy sú charakteristické pre všetky fyziologické a duševné funkcie. Duševná a svalová vzrušivosť u ľudí je vyššia na jar a začiatkom leta, v zime je oveľa nižšia. Metabolizmus, krvný tlak, pulzová frekvencia sa výrazne menia: na jar a na jeseň sa to stáva menej často a v zime av lete sa to stáva častejšie. V cca ročnom rytme sa pracovná schopnosť človeka na jeseň mení, je najväčšia. Preto je jeseň nepochybne dobrá na realizáciu kreatívnych nápadov. Leto je najlepšie využiť na otužovanie, budovanie vytrvalosti.
Zvážte vplyv mesačného, ​​týždenného a denného cyklu na výkonnosť ľudského tela.
Mesačný cyklus na rozdiel od týždenného existuje objektívne v prírode okolo nás. Toto je takzvaný hviezdny mesiac - 27 1/3 dňa - obdobie rotácie Mesiaca okolo Zeme a 29 1/2 dňa - synodický mesiac - čas od jedného nového mesiaca k druhému. Všetky mesačné cykly sú nejakým spôsobom spojené s rytmom sexuálnej aktivity. Mesačné cykly ovplyvňujúce celé telo zároveň spôsobujú väčšiu stabilitu ženského tela, pretože oscilačný režim u žien trénuje ich fyziologické systémy a funkcie a robí ich stabilnejšími.
Sme si dobre vedomí toho, že hlavný vplyv Mesiaca na Zem je spojený s interakciou ich hmotností (zákon univerzálnej gravitácie), ktorá sa prejavuje v podobe prílivov a odlivov v riekach a moriach, ako aj s tzv. clonenie Zeme Mesiacom pred elektromagnetickým žiarením Slnka alebo dodatočný tok vo forme odrazeného svetla. Je dôležité poznať a brať do úvahy pacientov s hypertenziou a hypotenziou. Hypertonici by si teda mali dávať pozor na spln, kedy sa krv rozprúdi čo najviac do hlavy a hypotonici na nový mesiac, kedy sa krv rozprúdi do nôh. Pri zmene lunárnych fáz je potrebné robiť prestávky v práci na doplnenie síl, ako aj krátke prestávky v práci na vrcholoch fáz.
Preto je vhodné plánovať záťaž v práci počas mesačného cyklu, v súlade s biologickými rytmami, pretože. v kritických dňoch cyklu sa účinnosť znižuje a celková pohoda tela sa zhoršuje.
V týždenných rytmoch je zdôraznená sociálna (exogénna) zložka - týždenný rytmus práce a odpočinku, v súlade s ktorým sa menia funkčné funkcie nášho tela.
Dynamiku práceneschopnosti ovplyvňuje týždenný rytmus: v pondelok nastáva práceneschopnosť po víkende, maximálna pracovná schopnosť sa dodržiava v strede týždňa a v piatok sa už hromadí únava, klesá únava a práceschopnosť. V pondelok a piatok by sa preto mal úväzok znížiť na úkor ostatných pracovných dní. Týždenný biorytmus ovplyvňuje nielen fyziologické, ale aj psychické procesy, respektíve holistický tok oboch. Preto je obzvlášť úspešná rutina, keď sa fyzická a intelektuálna aktivita človeka striedavo zintenzívňuje. Týždenný rytmus zefektívnil pracovnú činnosť a prispôsobil ju fyzickým možnostiam a potrebám organizmu. Tento rytmus nie je náhodný a boj s ním je bojom človeka s vlastnými, no zatiaľ neznámymi zákonitosťami.
Samozrejme, nemožno žiť striktne podľa plánu, ale je celkom možné brať do úvahy zvláštnosti každého dňa a v súlade s tým sa ovládať. Pri rozdeľovaní pracovného zaťaženia majte na pamäti nasledovné:
a) neplánujte pracovné vykorisťovania na pondelok. Pondelok je dňom konfliktov, infarktov a mozgových príhod;
b) dni aktívneho pôsobenia - utorok, streda, štvrtok;
c) Piatok je deň pokojnej, rutinnej práce, ktorá si nevyžaduje stres a stres.
Zmena dňa a noci, ročného obdobia vedie k tomu, že aj ľudské orgány rytmicky menia svoju činnosť. Denný cyklus je jedným z hlavných cyklov, ktoré ovplyvňujú výkonnosť človeka.
Pohoda človeka do značnej miery závisí od toho, ako režim práce a odpočinku zodpovedá jeho individuálnym biorytmom. Aktivácia orgánov podlieha vnútorným biologickým hodinám. S energetickou excitáciou tela interagujú hlavné orgány, prispôsobujú ich jeden druhému a zmenám v prostredí. Celý cyklus energetickej excitácie orgánov je ukončený približne za 24 hodín. Okrem toho maximálna činnosť orgánov trvá asi dve hodiny. Práve v tomto období sú ľudské orgány lepšie prístupné terapeutickým účinkom.
Nižšie je uvedený čas maximálnej aktivity človeka v jeho dennom biorytme:
pečeň - od 1 do 3 hodín ráno;
pľúca - od 3 do 5 hodín ráno;
hrubé črevo - od 5 do 7 ráno;
žalúdok - od 7 do 9 ráno;
slezina a pankreas - od 9 do 11 hodín;
srdce - od 11:00 do 13:00;
tenké črevo - od 13 do 15 hodín popoludní;
močový mechúr - od 15 do 17 hodín denne;
obličky - od 17 do 19 hodín;
obehové orgány, pohlavné orgány - od 19 do 21 hodín;
orgány tvorby tepla - od 21 do 23 hodín v noci;
žlčník - od 23:00 do 1:00 hod. 4
Kapitola II Biologické cykly
2.1 Pojem biologických cyklov
Biologické cykly, rytmické opakovanie biologických javov v spoločenstvách organizmov (populácií, biocenóz), slúžiace ako adaptácia na cyklické zmeny podmienok ich existencie. Biologické cykly sú zahrnuté do všeobecnejšieho pojmu – biologické cykly, ktorý zahŕňa všetky rytmicky sa opakujúce biologické javy. Biologické cykly môžu byť denné, sezónne (ročné) alebo dlhodobé. Denné biologické cykly sú vyjadrené v pravidelných výkyvoch fyziologických javov a správania zvierat počas dňa. Sú založené na automatických mechanizmoch, ktoré sú korigované vplyvom vonkajších faktorov - denné výkyvy svetla, teploty, vlhkosti atď. Sezónne biologické cykly sú založené na rovnakých metabolických zmenách regulovaných u zvierat pomocou hormónov. V rôznych ročných obdobiach sa stav a správanie organizmov v rámci populácie alebo biocenózy mení: začína (končí sa) akumulácia (výdaj) rezervných látok, zmena pokrývok, rozmnožovanie, migrácia, hibernácia a iné sezónne javy. Tieto javy sú do značnej miery automatizované a korigujú sa vonkajšími vplyvmi (poveternostné podmienky, zásoby potravín atď.). Dlhodobé biologické cykly sú determinované cyklickými výkyvmi klímy a iných podmienok existencie (v dôsledku zmien slnečnej aktivity a iných kozmických či planetárnych faktorov); takéto biologické cykly sa vyskytujú v populáciách a biocenózach a prejavujú sa kolísaním rozmnožovania a počtu jednotlivých druhov, presídľovaním populácie na nové miesta alebo vyhynutím jej časti. Tieto javy sú súhrnným výsledkom cyklických zmien populácií a biocenóz a kolísania podmienok ich existencie, najmä klímy.5
2.2 Teória „troch cyklov“.
Rakúsky psychológ G. Svoboda, nemecký lekár W. Fiss a rakúsky inžinier A. Telcher koncom 19. a začiatkom 20. storočia vytvorili známu teóriu troch cyklov, podľa ktorých sú vlastné špeciálne cykly. u osoby: 23 - denné (fyzické), 28 - denné (emocionálne) a 33-dňové (inteligentné). Jej postoj je diskutabilný.
Stručné zhrnutie tohto konceptu:

Bibliografia

Zoznam použitej literatúry:

1.Detari L., Kartsash V. Biorytmy. – M.: Mir, 2004.
2. Kupriyanovič L.I. Biologické rytmy a spánok. // w. Otázky psychológie, 2000 č.5
3. Mažkenov S.A. Teória biologických rytmov človeka. // J. Otázky psychológie, 2001 č.2
4. Sergeev D. Sovy a škovránky // f. Ogonyok, 2002 č. 33
5.Winfrey A. Čas podľa biologických hodín. - M., 1990.

Pozorne si preštudujte obsah a fragmenty práce. Peniaze za zakúpené hotové diela z dôvodu nesúladu tohto diela s vašimi požiadavkami alebo jeho jedinečnosti sa nevracajú.

* Kategória práce sa odhaduje v súlade s kvalitatívnymi a kvantitatívnymi parametrami poskytnutého materiálu. Tento materiál, ani ako celok, ani žiadna jeho časť, nie je hotovou vedeckou prácou, záverečnou kvalifikačnou prácou, vedeckou správou alebo inou prácou ustanovenou štátnym systémom vedeckej certifikácie alebo potrebnou na absolvovanie priebežnej alebo záverečnej certifikácie. Tento materiál je subjektívnym výsledkom spracovania, štruktúrovania a formátovania informácií zozbieraných jeho autorom a je určený predovšetkým ako zdroj pre vlastnú prípravu práce na túto tému.

V modernej vede sa využívajú aj pojmy biologický, psychologický a sociálny priestor a čas.

V živej hmote priestor a čas charakterizujú znaky časopriestorových parametrov organickej hmoty: biologickú existenciu ľudského jedinca, zmenu druhov rastlinných a živočíšnych organizmov.

priestor, v ktorom sa odohrávajú životné javy, t.j. existujú živé organizmy a prejavy ich agregátov, je enantiomorfný priestor. Tie. jeho vektory sú polárne a enantiomorfné. Bez toho by nemohla existovať disymetria živých organizmov.

V geometrickom vyjadrení času, v ktorom sa vyskytujú životné javy, musia byť aj všetky jeho vektory polárne a enantiomorfné.

Čas je biologický, spojené so životnými javmi a zodpovedajúce priestoru živých organizmov, ktorý má asymetriu.

Polarita času v biologických javoch sa prejavuje v tom, že tieto procesy sú nezvratné, t.j. geometricky, v priamke A→B sú vektory AB a BA odlišné.

Enantiomorfizmus času vyjadrené v tom, že v procese prebiehajúcom v čase sa v určitých časových intervaloch prirodzene prejavuje disymetria.

Vlastnosti a prejav takéhoto času spojeného s priestorom sú ostro odlišné od zvyšku priestoru našej planéty, môžu sa líšiť od iných časov. Na túto otázku môže odpovedať iba empirická štúdia času.

Takáto štúdia ukazuje, že trvanie biologického času je rovnaké ako geologického času, keďže v geologickej histórii máme do činenia so životom. Biologický čas pokrýva približne n∙10 9 rokov, n = 1,5÷3.

Začiatok života, t.j. Nepoznáme začiatok biologického času a neexistujú žiadne údaje o konci biologického času. Tento biologický čas sa prejavil v rovnakom prostredí, pretože všetko živé pochádza zo živých vecí. Bol to nezvratný proces, kde čas súvisiaci s priestorom má polárne vektory. naznačuje to jediný proces evolúcie druhov. neustále ísť rovnakým smerom. Pre rôzne druhy to ide rôznou rýchlosťou, so zastávkami, ale vo všeobecnosti sa obraz voľne žijúcich živočíchov neustále mení, nezastavuje a nevracia sa späť. Charakteristické pre niektoré druhy je ich vyhynutie, t.j. ostro vyjadrený polárny charakter časových vektorov. Otázka existencie určitého časového limitu pre rastlinné a živočíšne druhy bola nastolená viac ako raz, ale zjavne by sa mala vo všeobecnosti vyriešiť negatívne, pretože existujú druhy, ktoré vždy existujú bez významných morfologických zmien. stovky miliónov rokov. Najcharakteristickejšia je v zmysle času v živej hmote existencia generácií.

Geneticky nahrádzajú generácie, neustále sa menia vo svojich morfologických charakteristikách a táto zmena sa buď vyskytla v skokoch počas dlhých časových období, alebo sa naopak nepozorovane hromadila z generácie na generáciu. sa zviditeľnia iba počas veľkého počtu generácií. Je dôležité, aby sa v oboch prípadoch pozoroval nezvratný proces, ktorý ide s postupom času.

Už dlho sa poznamenalo, že všetok život na Zemi sa riadi určitými rytmami, ktoré sú dané globálnymi procesmi. Ide o dennú rotáciu planéty okolo svojej osi a jej pohyb po cirkumsolárnej dráhe. Živé organizmy nejakým spôsobom cítia čas a jeho správanie podlieha jeho plynutiu. Prejavuje sa to striedaním období aktivity a spánku u zvierat, otváraním a zatváraním kvetov u rastlín. Sťahovavé vtáky sa každú jar vracajú na svoje hniezdiská, liahnu sa z nich mláďatá a na zimu migrujú do teplejších oblastí.

Čo sú biologické hodiny?

Rytmický tok všetkých životných procesov je vlastnosť, ktorá je vlastná všetkým obyvateľom našej planéty. Napríklad morské jednobunkové bičíkovce v noci žiaria. Nie je známe, prečo to robia. Ale cez deň nežiaria. Bičíkovci dostali túto vlastnosť v procese evolúcie.

Každý živý organizmus na Zemi – rastliny aj živočíchy – má vnútorné hodiny. Určujú frekvenciu života, viazanú na trvanie pozemského dňa. Tieto biologické hodiny prispôsobujú svoj chod frekvencii striedania dňa a noci, nie sú závislé od teplotných zmien. Okrem denných cyklov existujú sezónne (ročné) a lunárne obdobia.

Biologické hodiny sú do určitej miery podmieneným pojmom, ktorý znamená schopnosť živých organizmov navigovať v čase. Táto vlastnosť je im vlastná na genetickej úrovni a je dedená.

Štúdium mechanizmu biologických hodín

Rytmus životných procesov živých organizmov sa dlho vysvetľoval rytmom zmien podmienok prostredia: osvetlenia, vlhkosti, teploty, atmosférického tlaku a dokonca aj intenzity kozmického žiarenia. Jednoduché experimenty však ukázali, že biologické hodiny fungujú bez ohľadu na zmeny vonkajších podmienok.

Dnes je známe, že sú v každej bunke. V zložitých organizmoch tvoria hodiny zložitý hierarchický systém. To je nevyhnutné pre fungovanie ako celok. Ak niektoré orgány a tkanivá nie sú včas skoordinované, vznikajú rôzne druhy ochorení. Vnútorné hodiny sú endogénne, to znamená, že majú vnútornú povahu a sú upravované signálmi zvonku. Čo ešte vieme?

Biologické hodiny sa dedia. V posledných rokoch sa našli dôkazy o tejto skutočnosti. Bunky majú hodinové gény. Podliehajú mutáciám a prirodzenému výberu. To je nevyhnutné na koordináciu procesov života s každodennou rotáciou Zeme. Keďže v rôznych zemepisných šírkach nie je pomer dĺžky dňa a noci počas roka rovnaký, na prispôsobenie sa striedaniu ročných období sú potrebné aj hodiny. Musia brať do úvahy, či deň a noc pridávajú alebo ubúdajú. Iným spôsobom nie je možné rozlíšiť medzi jarou a jeseňou.

Štúdiom biologických hodín rastlín vedci zistili mechanizmus ich prispôsobovania sa zmenám dĺžky dňa. Deje sa tak za účasti špeciálnych fytochrómových regulátorov. Ako tento mechanizmus funguje? Enzým fytochróm existuje v dvoch formách, ktoré sa menia z jednej na druhú v závislosti od dennej doby. Výsledkom sú hodiny riadené externými signálmi. Všetky procesy v rastlinách - rast, kvitnutie - závisia od koncentrácie enzýmu fytochrómu.

Mechanizmus intracelulárnych hodín ešte nie je úplne pochopený, ale väčšina cesty je pokrytá.

Cirkadiánne rytmy v ľudskom tele

Periodické zmeny intenzity biologických procesov sú spojené so striedaním dňa a noci. Tieto rytmy sa nazývajú cirkadiánne alebo cirkadiánne. Ich frekvencia je približne 24 hodín. Hoci cirkadiánne rytmy sú spojené s procesmi prebiehajúcimi mimo tela, sú endogénneho pôvodu.

Človek nemá orgány a fyziologické funkcie, ktoré by nepodliehali denným cyklom. Dnes ich je viac ako 300.

Ľudské biologické hodiny regulujú v súlade s dennými rytmami nasledujúce procesy:

Srdcová frekvencia a dýchanie;

Spotreba kyslíka v tele;

Črevná peristaltika;

Intenzita práce žliaz;

Striedavý spánok a odpočinok.

Toto sú len hlavné prejavy.

Rytmicita fyziologických funkcií prebieha na všetkých úrovniach – od zmien vo vnútri bunky až po reakcie na úrovni organizmu. Nedávne experimenty ukázali, že cirkadiánne rytmy sú založené na endogénnych, sebestačných procesoch. Ľudské biologické hodiny sú nastavené tak, aby sa menili každých 24 hodín. Sú spojené so zmenami prostredia. Priebeh biologických hodín je synchronizovaný s niektorými z týchto zmien. Najcharakteristickejšie z nich sú striedanie dňa a noci a denné kolísanie teplôt.

Predpokladá sa, že vo vyšších organizmoch sa hlavné hodiny nachádzajú v mozgu v suprachiazmatickom jadre talamu. Vedú do nej nervové vlákna z očného nervu a s krvou sa privádza okrem iných aj hormón melatonín, produkovaný epifýzou. Toto je orgán, ktorý bol kedysi tretím okom starých plazov a zachoval si funkcie regulácie cirkadiánnych rytmov.

Biologické hodiny orgánov

Všetky fyziologické procesy v ľudskom tele prebiehajú s určitou cyklickosťou. Zmeny teploty, tlaku, koncentrácie cukru v krvi.

Ľudské orgány podliehajú dennému rytmu. V priebehu 24 hodín ich funkcie striedavo zažívajú obdobia vzostupov a pádov. To znamená, že vždy v rovnakom čase 2 hodiny telo pracuje obzvlášť efektívne, potom prejde do relaxačnej fázy. V tomto čase telo odpočíva a zotavuje sa. Táto fáza trvá tiež 2 hodiny.

Napríklad fáza stúpajúcej aktivity žalúdka pripadá na obdobie od 7 do 9 hodín, po ktorej nasleduje pokles z 9 na 11. Slezina a pankreas sú aktívne od 9 do 11 a odpočívajú od 11 do 13. V srdci tieto obdobia spadajú na 11-13 hodín a 13-15. V močovom mechúre je fáza aktivity od 15 do 17, pokoj a odpočinok - od 17 do 19.

Biologické hodiny orgánov sú jedným z tých mechanizmov, ktoré umožnili obyvateľom Zeme prispôsobiť sa dennému rytmu počas miliónov rokov evolúcie. Ale civilizácia vytvorená človekom tento rytmus neustále ničí. Štúdie ukazujú, že je ľahké narušiť rovnováhu biologických hodín tela. Stačí radikálna zmena stravovania. Začnite jesť napríklad uprostred noci. Preto je tuhá diéta základným princípom. Je obzvlášť dôležité pozorovať to od raného detstva, keď sa biologické hodiny ľudského tela „navíjajú“. Stredná dĺžka života priamo závisí od toho.

Chronogerontológia

Ide o novú, nedávno vzniknutú vedeckú disciplínu, ktorá študuje zmeny biologických rytmov súvisiace s vekom, ktoré sa vyskytujú v ľudskom tele. Chronogerontológia vznikla na priesečníku dvoch vied – chronobiológie a gerontológie.

Jedným z predmetov výskumu je mechanizmus fungovania takzvaných „veľkých biologických hodín“. Tento termín prvýkrát zaviedol vynikajúci vedec V. M. Dilman.

„Veľké biologické hodiny“ je dosť svojvoľný pojem. Je to skôr model procesov starnutia prebiehajúcich v tele. Poskytuje pochopenie vzťahu medzi životným štýlom človeka, jeho závislosťami od jedla a skutočným biologickým vekom. Tieto hodiny odpočítavajú životnosť. Zaznamenávajú hromadenie zmien v ľudskom tele od narodenia až po smrť.

Priebeh veľkých biologických hodín je nerovnomerný. Buď sa ponáhľajú, alebo zaostávajú. Ich priebeh ovplyvňuje veľa faktorov. Buď skracujú alebo predlžujú život.

Princíp fungovania veľkých biologických hodín spočíva v tom, že nemerajú časové intervaly. Meria rytmus procesov, alebo skôr jeho stratu s vekom.

Výskum v tomto smere môže pomôcť pri riešení hlavnej problematiky medicíny – odstraňovania chorôb starnutia, ktoré sú dnes hlavnou prekážkou pri dosahovaní druhovej hranice ľudského života. Teraz sa toto číslo odhaduje na 120 rokov.

Sen

Vnútorné rytmy tela regulujú všetky životné procesy. Za všetko je zodpovedný čas zaspávania a prebúdzania, trvanie spánku - „tretie oko“ - talamus. Je dokázané, že táto časť mozgu je zodpovedná za produkciu melatonínu, hormónu, ktorý reguluje ľudské biorytmy. Jeho hladina podlieha denným rytmom a je regulovaná osvetlením sietnice. So zmenou intenzity svetelného toku sa hladina melatonínu zvyšuje alebo znižuje.

Mechanizmus spánku je veľmi jemný a zraniteľný. Porušenie striedania spánku a bdenia, ktoré je človeku od prírody vlastné, spôsobuje vážne poškodenie zdravia. Napríklad dlhodobá práca na zmeny, ktorá zahŕňa prácu v noci, je spojená s vyšším rizikom chorôb, ako je cukrovka 2. typu, infarkty a rakovina.

Vo sne sa človek úplne uvoľní. Všetky orgány odpočívajú, iba mozog pokračuje v práci a systematizuje informácie prijaté počas dňa.

Znížená dĺžka spánku

Civilizácia robí svoje vlastné úpravy života. Vedci skúmaním biologických hodín spánku zistili, že moderný človek spí o 1,5 hodiny menej ako ľudia v 19. storočí. Aké je nebezpečenstvo skrátenia času nočného pokoja?

Porušenie prirodzeného rytmu striedania spánku a bdenia vedie k zlyhaniam a poruchám vo fungovaní životne dôležitých systémov ľudského tela: imunitného, ​​kardiovaskulárneho, endokrinného. Nedostatok spánku vedie k nadmernej telesnej hmotnosti, ovplyvňuje zrak. Človek začína pociťovať nepohodlie v očiach, jasnosť obrazu je narušená a existuje nebezpečenstvo vzniku vážneho ochorenia - glaukómu.

Nedostatok spánku vyvoláva poruchy v ľudskom endokrinnom systéme, čím sa zvyšuje riziko vážneho ochorenia - diabetes mellitus.

Vedci zistili zaujímavý vzorec: priemerná dĺžka života je dlhšia u ľudí, ktorí spia 6,5 ​​až 7,5 hodiny. Skrátenie aj predĺženie času spánku vedie k zníženiu priemernej dĺžky života.

Biologické hodiny a zdravie žien

Tomuto problému bolo venovaných veľa štúdií. Biologické hodiny ženy sú schopnosťou jej tela produkovať potomstvo. Existuje ďalší pojem - plodnosť. Ide o vekovú hranicu priaznivú pre narodenie detí.

Pred niekoľkými desaťročiami hodiny ukazovali tridsať rokov. Verilo sa, že uvedomenie si seba ako matky nežného pohlavia po tomto veku je spojené s rizikom pre zdravie ženy a jej nenarodeného dieťaťa.

Teraz sa situácia zmenila. Výrazne – 2,5-násobne – vzrástol počet žien, ktoré prvýkrát počali dieťa vo veku 30 až 39 rokov, a tých, ktoré to urobili po 40-ke, sa zvýšil o 50 %.

Napriek tomu odborníci považujú vek 20-24 rokov za priaznivý vek na materstvo. Často víťazí túžba vzdelávať sa, realizovať sa v profesionálnej oblasti. Len málo žien preberá zodpovednosť za výchovu bábätka v tomto veku. Sexuálna zrelosť je 10 rokov pred emocionálnou zrelosťou. Väčšina odborníkov sa preto prikláňa k názoru, že pre modernú ženu je optimálny čas na narodenie dieťaťa 35 rokov. Dnes už nie sú zaradení do takzvanej rizikovej skupiny.

Biologické hodiny a medicína

Reakcia ľudského tela na rôzne vplyvy závisí od fázy cirkadiánneho rytmu. Preto biologické rytmy zohrávajú v medicíne dôležitú úlohu, najmä pri diagnostike a liečbe mnohých chorôb. Účinok liekov teda závisí od fázy cirkadiánneho biorytmu. Napríklad pri liečbe zubov sa analgetický účinok prejaví maximálne od 12. do 18. hodiny.

Zmenou citlivosti ľudského tela na lieky sa zaoberá chronofarmakológia. Na základe informácií o denných biorytmoch sa vyvíjajú najúčinnejšie liekové režimy.

Napríklad čisto individuálne kolísanie hodnôt krvného tlaku si vyžaduje, aby sa tento faktor bral do úvahy pri užívaní liekov na liečbu hypertenzie, ischémie. Aby sa teda ohrození ľudia vyhli kríze, mali by užívať lieky večer, keď je telo najzraniteľnejšie.

Okrem toho, že biorytmy ľudského tela ovplyvňujú účinok užívania liekov, môžu byť poruchy rytmu príčinou rôznych ochorení. Patria k takzvaným dynamickým neduhom.

Desynchronóza a jej prevencia

Denné svetlo má pre ľudské zdravie veľký význam. Práve slnečné svetlo zabezpečuje prirodzenú synchronizáciu biorytmov. Ak je osvetlenie nedostatočné, ako sa to stáva v zime, dôjde k poruche. Môže byť príčinou mnohých chorôb. Rozvíjajú sa psychické (depresívne stavy) a fyzické (zníženie celkovej imunity, slabosť a pod.). Príčina týchto porúch spočíva v desynchronóze.

Desynchronóza nastáva, keď biologické hodiny ľudského tela zlyhajú. Dôvody môžu byť rôzne. K desynchronóze dochádza pri dlhšej zmene časového pásma, v období adaptácie pri prechode na zimný (letný) čas, pri práci na zmeny, závislosti od alkoholu, neusporiadanom stravovaní. To sa prejavuje poruchami spánku, záchvatmi migrény, zníženou pozornosťou a koncentráciou. V dôsledku toho môže dôjsť k apatii a depresii. Starší ľudia sa adaptujú ťažšie, potrebujú na to viac času.

Na prevenciu desynchronózy, korekciu telesných rytmov sa používajú látky, ktoré môžu ovplyvniť fázy biologických rytmov. Nazývajú sa chronobiotiká. Nachádzajú sa v liečivých rastlinách.

Biologické hodiny sa dobre hodia na korekciu pomocou hudby. Pomáha zvyšovať produktivitu pri vykonávaní monotónnej práce. Pomocou hudby sa liečia aj poruchy spánku a neuropsychiatrické ochorenia.

Rytmus vo všetkom je cesta k zlepšeniu kvality života.

Praktický význam biorytmológie

Biologické hodiny sú predmetom seriózneho vedeckého výskumu. Ich zákazníkmi sú mnohé odvetvia hospodárstva. Výsledky štúdia biologických rytmov živých organizmov sa úspešne aplikujú v praxi.

Poznanie životných rytmov domácich zvierat a kultúrnych rastlín pomáha zvyšovať efektivitu poľnohospodárskej výroby. Tieto poznatky využívajú poľovníci a rybári.

Lekárska veda berie do úvahy denné výkyvy fyziologických procesov v tele. Účinnosť užívania liekov, chirurgických zákrokov, vykonávanie lekárskych procedúr a manipulácií priamo závisí od biologických hodín orgánov a systémov.

Úspechy biorytmológie sa dlhodobo využívajú pri organizovaní režimu práce a odpočinku posádok dopravných lietadiel. Ich práca zahŕňa prekročenie niekoľkých časových pásiem jedným letom. Eliminácia nepriaznivého vplyvu tohto faktora má veľký význam pre udržanie zdravia letových posádok leteckých spoločností.

Je ťažké sa zaobísť bez výdobytkov biorytmológie vo vesmírnej medicíne, najmä pri príprave na dlhodobé lety. Ďalekosiahle veľkolepé plány na vytvorenie ľudských sídiel na Marse sa zjavne nezaobídu bez štúdia vlastností fungovania ľudských biologických hodín v podmienkach tejto planéty.

Marina Chernysheva

Časová štruktúra biosystémov a biologický čas

Štátna univerzita v Sankt-Petersburgu

M. P. Chernysheva

ČASOVÁ ŠTRUKTÚRA biosystémov a biologický ČAS

Super vydavateľstvo

Úvod

Povaha času je jedným z globálnych problémov, ku ktorým sa veda počas histórie svojej existencie opakovane vracala. Vývoj predstáv o čase od staroveku po 20. storočie je podrobne analyzovaný v klasickom diele J. Whitrowa „The Natural Philosophy of Time“ (1964), v monografiách M. I. Elkina (1985), P. P. Gaidenka (2006) a iní autori. Od 20. storočia sú filozofické aspekty tohto problému vždy spojené s prírodovednými prístupmi k jeho riešeniu (Schrödinger, 2002; Chizhevsky, 1973; Winfrey, 1986; Kozyrev, 1963, 1985, 1991; Prigogine, 2002; . V prácach vynikajúcich domácich bádateľov nachádzame myšlienky, z ktorých vznikli celé trendy vedy o čase. I. M. Sechenov tak položil základy výskumu vplyvu fyzickej aktivity na subjektívny čas človeka. I.P. Pavlov, ktorý ako prvý opísal časový reflex, v skutočnosti deklaroval schopnosť mozgu zapamätať si časové intervaly. NP Perna (1925), pracovník Katedry fyziológie Petrohradskej univerzity, ako prvý opísal rytmy mnohých fyziologických procesov človeka. D. I. Mendelejev, ktorý opísal pohyb kvetu po zmene polohy slnka, definitívne preukázal prítomnosť cirkadiánneho (cirkadiánneho) rytmu pohybov rastlín, ktorého hormonálny mechanizmus bol opísaný neskôr (V. N. Polevoy, 1982). V dielach A. A. Ukhtomského možno vysledovať myšlienku dôležitosti časového faktora v práci nervového systému a najmä pri formovaní dominanty (Ukhtomsky, 1966; Sokolova, 2000). Jeden z géniov ruskej renesancie na začiatku 20. storočia, V. I. Vernadsky, zaviedol nielen rubrikáciu času špecifickú pre rôzne systémy (geologické, historické, biologické, sociálne), ale tiež odôvodnil myšlienku biologického času. ako hlavný a primárny, ktorý mu dáva „kozmický status“ vďaka schopnosti biosystémov pohybovať sa a rozmnožovať sa (Vernadsky, 1989). Rovnakú vlastnosť živých organizmov zdôraznil E. Schrödinger (2002).

Spolu s multidisciplinárnymi prístupmi k riešeniu problému povahy Času (Aksenov 2000; Vakulenko et al. ; Khasanov, 2011; Churakov, 2012; Shikhobalov, 2008 atď.) sa od druhej polovice 20. storočia bolo venované povahe biologického času (Aschoff, 1960; Winfrey, 1990; Pittendrih, 1984; Alpatov, 2000; Romanov, 2000; Olovnikov, 1973, 2009; Skulachev, 1995; Zaguskin, 2004) . Úspechy vo fyzike, chémii, matematike a biológii predurčili vývoj rôznych nových výskumných metód, ktoré umožnili objaviť proteíny hodinových génov, ktoré tvoria mechanizmus cirkadiánnych rytmov mnohých telesných funkcií. Význam činnosti hodinových proteínov a hodinového oscilátora pre zdravie a adaptáciu človeka na časopriestorové kontinuum prostredia predurčil zodpovedajúce tematické zameranie väčšiny prác moderných domácich a zahraničných bádateľov. V domácej biológii a medicíne viedla „búrka“ bunkových a molekulárnych mechanizmov biologického času k vynikajúcim objavom: vytvoreniu telomere-redusom teórie riadenia dĺžky života (Olovnikov, 1973, 2009) a myšlienke úloha mitochondrií v procese starnutia (Skulachev, 1995), ako aj vývoj gerontologických aspektov úlohy hormónov epifýzy a týmusu (Anisimov, 2010; Khavinson a kol., 2011; Kvetnoy a kol., 2011) . V prácach zahraničných výskumníkov boli identifikované funkcie jednotlivých hodinových proteínov, podmienky pre vznik hodinového oscilátora a rytmy s rôznymi časovými parametrami (pozri Golombek et al., 2014), predstavy o synchronizačných systémoch hodinových oscilátorov. na rôznych úrovniach štruktúry tela boli vyvinuté. Rastúce chápanie špecifík bunkových, tkanivových, orgánových a systémových generátorov časových procesov predurčuje začiatok návratu zahraničných autorov k „systémovému mysleniu“ v zmysle problému času (Blum et al., 2012; Mohawk et al., 2012). Všimnite si, že ruskí vedci vždy venovali pozornosť systematickému prístupu k štúdiu tohto problému (Černigovskii, 1985; Barannikova a kol., 2003; Kulaev, 2006; Yanvareva a kol., 2005; Zhuravlev a Safonova, 2012 atď.) . Spolu so zjavnými úspechmi v štúdiu biologických objektov citlivých na „beh času“ (termín N.A. Kozyreva), otázkami o časovej štruktúre živých organizmov, vzťahu bunkovo-molekulárnych a systémových časovačov, časové senzory zostávajú nedostatočne vyvinuté. a otázka povahy Času je stále otvorená. Podľa názoru autora široká škála štúdií biosystémov, ktoré sa doteraz uskutočnili vo svete, nám umožňuje navrhnúť určité riešenia vyššie uvedených problémov.

biologický čas

„Chápať „prirodzenosť“ času znamená označiť jeho prirodzeného referenta, t. j. proces, jav, „nosič“ v hmotnom svete, ktorého vlastnosti možno identifikovať alebo korešpondovať s vlastnosťami pripisovanými fenoménu času. “

A.P. Levich, 2000.

1.1. Fenomén života

Vyjadrenie Alexandra Petroviča Levicha v epigrafe sa zdá byť úplne spravodlivé vo svetle myšlienok G. Leibniza a N.A. Kozyreva o energetickej povahe času a jeho „aktívnych vlastnostiach“. Analogicky s históriou objavenia elektrónu ponornou stopou v oblačnej komore, biologické procesy, ktoré majú množstvo časových parametrov, a preto sú v podstate dočasnými procesmi, môžu byť „referentmi“ času a odrážať jeho vplyv. Pre pochopenie „povahy“ času v biosystémoch je dôležité analyzovať faktory, ktoré určujú špecifiká živých organizmov v porovnaní s inertnými systémami.

Fenomén života a rozdiely medzi živým organizmom a inertnými systémami vždy priťahovali pozornosť filozofov a predstaviteľov prírodných vied (Aristoteles, 1937; Strakhov, 2008; Vernadsky, 1989; Ukhtomsky, 1966; Schrödinger, 2002, a veľa ďalších). Je zrejmé, že všeobecnosť základných prírodných zákonov nevylučuje osobitosti ich prejavu v podmienkach špecifík biosystému, inertných prírodných alebo umelých systémov. Patria sem predovšetkým zákony termodynamiky, ktoré pre každý systém určujú možnosť a trvanie prevádzky, ako aj životnosť (životnosť). Uznávajúc platnosť termodynamických zákonov pre všetky objekty vesmíru, mnohí výskumníci si všímajú špecifické prejavy druhého termodynamického zákona pre živé organizmy (Schrödinger, 2002; Prigogine, 2002 atď.). Medzi nimi je v prvom rade zaznamenaná nemožnosť „tepelnej smrti“ pre živé organizmy v dôsledku túžby biosystémov stabilizovať úroveň entropie (Vernadsky, 1989; Prigogine, 2002; Prigozhin, Stengers, 2000 atď.).

Život biosystémov je založený na rôznych procesoch, ktoré využívajú chemickú, mechanickú, elektrickú, svetelnú a iné druhy energie. Ako je známe, pri implementácii rôznych funkcií (práce) v akomkoľvek systéme dochádza k čiastočnej premene jednej alebo druhej energie na tepelnú energiu, ktorá sa môže stratiť rozptylom tepla do prostredia alebo čiastočne oneskorená, čo určuje úroveň chaosu ( entropia) v štruktúrach tela. Pre živé organizmy platia aj iné známe definície entropie: ako miera miery neštruktúrovaných energetických tokov a miera termodynamickej možnosti určitého stavu alebo procesu. Množstvo možných definícií entropie pre biosystém zdôrazňuje rôznorodosť spôsobov jeho regulácie.