Гармония сна, или Немного о биоритмах

304

Биологические ритмы —  периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности различных биологических процессов и физиологических реакций. Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации, от простейших до человека. Ритмичность биологических процессов, присущая живым организмам, по праву считается одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни

Ночь длиною в два месяца

Летом 1961 г. в Альпах, недалеко от Ниццы, в пещере Скарассон французские спелеологи обнаружили подземный ледник.

Спустя год, 16 июля 1962 г., в пещеру спустился Мишель Сифр — ученый и геолог, обрекший себя на добровольное заточение без каких-либо ориентиров во времени. Он провел в полном одиночестве почти два месяца и поднялся на поверхность 14 сентября. При этом Сифр был искренне убежден, что его освобождение пришлось на 20 августа и никак не позже…

Описываемые события ознаменовали начало серии хронобиологических экспериментов под названием «Вне времени», в которых изучали биологические ритмы человека, а также субъективное ощущение времени. Как выяснилось в ходе испытаний, с увеличением продолжительности эксперимента человек все больше недооценивает реальные промежутки времени — как суточные, так и кратковременные. Несмотря на то, что у Сифра не было при себе хронометра, он ел и спал, когда хотел, то есть его внутренние биологические часы продолжали без единого сбоя показывать «правильное» время. Периоды бодрствования и сна в сумме составляли 24,5 часа. Два месяца, проведенные без солнечного света, оказались недостаточным сроком для того, чтобы изменить циркадные ритмы человека. Здоровый организм продолжал требовать ночного сна в привычное для него время и в нужном объеме. Причем, по словам самого Сифра, «это был прекрасный сон. Мое тело само выбирало, когда следует спать… Это очень важно»*.

Ритмичное движение — это жизнь

Тот факт, что связь между физиологией человека и различными природными явлениями, протекающими с определенной цикличностью, такими,  как продолжительность земного дня, смена времен года, вращение Луны и т.д., был известен давно. Но лишь в середине XX в. удалось научно доказать, что основой большинства биологических ритмов является эндогенная (внутренняя) регуляция организма человека. Вес-ким доказательством этого стали эксперименты Сифра, в которых была наглядно продемонстрированна стойкость физиологических ритмов при полном отсутствии внешних раздражителей.

Сегодня доказано наличие циркадной ритмичности температуры тела, двигательной активности, частоты пульса и дыхания, артериального давления и диуреза. По существу, циркадным биоритмам, скоординированным с суточной периодичностью вращения Земли, подчинены все показатели эндокринной, сердечно-сосудистой, нервной, мышечной, дыхательной и пищеварительной систем, изменения интенсивности обменных процессов, энергетического и пластического обеспечения клеток, тканей и органов, чувствительность организма к факторам внешней среды и способность переносить функциональные нагрузки.

В общем, у человека выявлено более 500 физиологических функций и процессов, имеющих циркадную ритмику, но, наверное, наиболее важной из них является смена фаз бодрствования и сна.

Без ночи не будет дня

Правильное чередование ночного сна и бодрствования играет исключительно важную роль в сохранении гомеостаза и поддержании состояния здоровья. Физиология сна в значительной степени отличается от физиологии бодрствования. Исследования показывают, что сон состоит из 4–6 циклов, каждый из которых состоит из фазы быстрого и фазы медленного, или глубокого сна. Основная функция глубокого сна — анаболическая, то есть восстановительная. В этой фазе синтезируются гормон роста, белки, нуклеиновые кислоты и т.д. Таким образом, в этой фазе восстанавливается то, что мы тратим во время бодрствования. Поговорка «дети растут во сне» как раз относится к фазе медленного сна.

Совершенно другая функция у быстрого сна — это переработка информации, полученной за день, и формирование программы поведения на будущее. Это фаза сновидений. Быстрый сон готовит нас к бодрствованию, считается, что каждые 10 минут нормальной дневной активности компенсируются одной минутой быстрого сна.

Циклы сна тоже имеют свою функцию, считается, что первый цикл является голограммой или матрицей всего сна. Поэтому очень важно, чтобы мы засыпали вовремя и правильно.

Еще одна функция сна — антистрессовая. Если человек не может защитить себя сном от стресса, тогда стресс очень быс-тро достигает его.

Всякому делу — свой срок

Нарушение циркадного ритма сна (десинхронизация) оказывает выраженное негативное воздействие на организм, и наблюдается при авиаперелетах в другие часовые пояса, при работе в ночную смену или в полярных широтах. В наших силах изменить свой режим дня, но мы не можем обойтись без помощи специалиста, если причиной десинхронизации является заболевание.

К примеру, аденома простаты уже на I стадии заболевания сопровождается учащением мочеиспускания, особенно в ночное время. Больные вынуждены просыпаться ночью, чтобы сходить в туалет. Это приводит к нарушению сна и повышенной утомляемости, раздражительности, снижению способности к концентрации внимания, неустойчивости настроения, желудочно-кишечному дискомфорту, снижению аппетита, отсутствию бодрости и чувству разбитости после сна, головной боли, учащенному сердцебиению, снижению потенции. Если аденому не лечить или лечить некачественно, накапливается хроническое недосыпание и как результат снижается активность иммунной системы, повышается риск сердечно-сосудистых, эндокринных заболеваний или депрессии.

Если причиной нарушения сна является аденома простаты, бороться с бессонницей обычными снотворными препаратами бесполезно, действенную помощь может оказать лишь грамотное лечение основного заболевания — доброкачественной гиперплазии предстательной железы. Однако далеко не все лекарственные средства, используемые при лечении данной патологии, эффективно купируют нарушения мочеиспускания в ночное время. Значительным конкурентным преимуществом в этом плане обладают препараты с контролируемым высвобождением действующего вещества, позволяющие поддерживать в крови необходимую концентрацию активного ингредиента в течение всей ночи. Но это уже тема другой статьи.

 

Источник ➝

Причины, по которым в бывшем СССР пеленали детей

До 70-х годов прошлого века новорожденных малюток туго пеленали. Будущих мам учили этому мастерству еще на курсах перед родами. Ни у кого такое пеленание в то время не вызывало сомнения. Но с некоторых пор на эту «процедуру» начали смотреть под другим ракурсом и решили, что новорожденных можно не пеленать.

Пеленание и доктор Спок

До наших времен дошло сведение о том, что младенцев пеленали еще в Древнем Риме и в Средневековой Европе. Для пеленания использовали так называемые свивальники – длинные и узкие полоски ткани, обматывая ними младенцев, как бинтом.

В наше время в 1970-х годах появился некто Бенджамин Спок, который в своих научных трудах в книге «Ребенок и уход за ним» выступил против пеленания, чем вызвал горячие споры между сторонниками и противниками пеленок.

Аргументы «за»

Советские педиатры, как и матери новорожденных, выступали за тугое пеленание младенцев. Аргументы в пользу пеленания были следующие: новорожденный во сне бессознательно мог совершать руками всякие движения, во время которых он сам себя будил. А находясь в пеленках – он просто не мог производить такие движения, и его сон был крепче. Кроме того, ребенок мог поцарапать себя или попасть пальчиком в глаз и нанести себе травму.

От подобных неприятностей малышей спасало пеленание. Был и еще один аргумент в пользу пеленания. Многие женщины считали, что пеленание необходимо для правильного развития тела ребенка, в частности, пеленание не допускало искривления ножек у малыша.

Правильно ли это?

По поводу искривления ног современные педиатры сообщают, что это предрассудки. Врачи считают, что искривление ног у младенцев – это вовсе не отсутствие тугого пеленания, а всего лишь последствия обыкновенного рахита. Некоторые дети переносят это заболевание тогда, когда матери об этом даже не догадываются.

Среди современных женщин есть как поклонницы, так и противницы пеленания. Все зависит от опыта матери, а также от особенностей и характера самого ребенка.

Как работает человеческая память: одна из главных научных проблем

Как устроена память | Журнал Популярная Механика

Загадка человеческой памяти — одна из главных научных проблем XXI века, причем разрешать ее придется совместными усилиями химиков, физиков, биологов, физиологов, математиков и представителей других научных дисциплин. И хотя до полного понимания того, что с нами происходит, когда мы «запоминаем», «забываем» и «вспоминаем вновь», еще далеко, важные открытия последних лет указывают правильный путь.

На сегодняшний день даже ответ на базовый вопрос — что собой представляет память во времени и пространстве — может состоять в основном из гипотез и предположений.

Если говорить о пространстве, то до сих пор не очень понятно, как память организована и где конкретно в мозге расположена. Данные науки позволяют предположить, что элементы ее присутствуют везде, в каждой из областей нашего «серого вещества». Более того, одна и та же, казалось бы, информация может записываться в память в разных местах.

Например, установлено, что пространственная память (когда мы запоминаем некую впервые увиденную обстановку — комнату, улицу, пейзаж) связана с областью мозга под названием гиппокамп. Когда же мы попытаемся достать из памяти эту обстановку, скажем, десять лет спустя — то эта память уже будет извлечена из совсем другой области. Да, память может перемещаться внутри мозга, и лучше всего этот тезис иллюстрирует эксперимент, проведенный некогда с цыплятами. В жизни только что вылупившихся цыплят играет большую роль импринтинг — мгновенное обучение (а помещение в память — это и есть обучение). Например, цыпленок видит большой движущийся предмет и сразу «отпечатывает» в мозге: это мама-курица, надо следовать за ней. Но если через пять дней у цыпленка удалить часть мозга, ответственную за импринтинг, то выяснится, что… запомненный навык никуда не делся. Он переместился в другую область, и это доказывает, что для непосредственных результатов обучения есть одно хранилище, а для длительного его хранения — другое.

Запоминаем с удовольствием

Но еще более удивительно, что такой четкой последовательности перемещения памяти из оперативной в постоянную, как это происходит в компьютере, в мозге нет. Рабочая память, фиксирующая непосредственные ощущения, одновременно запускает и другие механизмы памяти — среднесрочную и долговременную. Но мозг — система энергоемкая и потому старающаяся оптимизировать расходование своих ресурсов, в том числе и на память. Поэтому природой создана многоступенчатая система. Рабочая память быстро формируется и столь же быстро разрушается — для этого есть специальный механизм. А вот по‑настоящему важные события записываются для долговременного хранения, важность же их подчеркивается эмоцией, отношением к информации.

На уровне физиологии эмоция — это включение мощнейших биохимических модулирующих систем. Эти системы выбрасывают гормоны-медиаторы, которые изменяют биохимию памяти в нужную сторону. Среди них, например, разнообразные гормоны удовольствия, названия которых напоминают не столько о нейрофизиологии, сколько о криминальной хронике: это морфины, опиоиды, каннабиноиды — то есть вырабатываемые нашим организмом наркотические вещества. В частности, эндоканнабиноиды генерируются прямо в синапсах — контактах нервных клеток. Они воздействуют на эффективность этих контактов и, таким образом, «поощряют» запись той или иной информации в память. Другие вещества из числа гормонов-медиаторов способны, наоборот, подавить процесс перемещения данных из рабочей памяти в долговременную.

Механизмы эмоционального, то есть биохимического подкрепления памяти сейчас активно изучаются. Проблема лишь в том, что лабораторные исследования подобного рода можно вести только на животных, но много ли способна рассказать нам о своих эмоциях лабораторная крыса?

Если мы что-то сохранили в памяти, то порой приходит время эту информацию вспомнить, то есть извлечь из памяти. Но правильно ли это слово «извлечь»? Судя по всему, не очень. Похоже, что механизмы памяти не извлекают информацию, а заново генерируют ее. Информации нет в этих механизмах, как нет в «железе» радиоприемника голоса или музыки. Но с приемником все ясно — он обрабатывает и преобразует принимаемый на антенну электромагнитный сигнал. Что за «сигнал» обрабатывается при извлечении памяти, где и как хранятся эти данные, сказать пока весьма затруднительно. Однако уже сейчас известно, что при воспоминании память переписывается заново, модифицируется, или по крайней мере это происходит с некоторыми видами памяти.

Не электричество, но химия

В поисках ответа на вопрос, как можно модифицировать или даже стереть память, в последние годы были сделаны важные открытия, и появился целый ряд работ, посвященных «молекуле памяти».

На самом деле такую молекулу или по крайней мере некий материальный носитель мысли и памяти пытались выделить уже лет двести, но все без особого успеха. В конце концов нейрофизиологи пришли к выводу, что ничего специфического для памяти в мозге нет: есть 100 млрд нейронов, есть 10 квадрильонов связей между ними и где-то там, в этой космических масштабов сети единообразно закодированы и память, и мысли, и поведение. Предпринимались попытки заблокировать отдельные химические вещества в мозге, и это приводило к изменению в памяти, но также и к изменению всей работы организма. И лишь в 2006 году появились первые работы о биохимической системе, которая, похоже, очень специфична именно для памяти. Ее блокада не вызывала никаких изменений ни в поведении, ни в способности к обучению — только потерю части памяти. Например, памяти об обстановке, если блокатор был введен в гиппокамп. Или об эмоциональном шоке, если блокатор вводился в амигдалу. Обнаруженная биохимическая система представляет собой белок, фермент под названием протеинкиназа М-зета, который контролирует другие белки.

Одна из главных проблем нейрофизиологии — невозможность проводить опыты на людях. Однако даже у примитивных животных базовые механизмы памяти схожи с нашими.

Молекула работает в месте синаптического контакта — контакта между нейронами мозга. Тут надо сделать одно важное отступление и пояснить специфику этих самых контактов. Мозг часто уподобляют компьютеру, и потому многие думают, что связи между нейронами, которые и создают все то, что мы называем мышлением и памятью, имеют чисто электрическую природу. Но это не так. Язык синапсов — химия, здесь одни выделяемые молекулы, как ключ с замком, взаимодействуют с другими молекулами (рецепторами), и лишь потом начинаются электрические процессы. От того, сколько конкретных рецепторов будет доставлено по нервной клетке к месту контакта, зависит эффективность, большая пропускная способность синапса.

Белок с особыми свойствами

Протеинкиназа М-зета как раз контролирует доставку рецепторов по синапсу и таким образом увеличивает его эффективность. Когда эти молекулы включаются в работу одновременно в десятках тысяч синапсов, происходит перемаршрутизация сигналов, и общие свойства некой сети нейронов изменяются. Все это мало нам говорит о том, каким образом в этой перемаршрутизации закодированы изменения в памяти, но достоверно известно одно: если протеинкиназу М-зета заблокировать, память сотрется, ибо те химические связи, которые ее обеспечивают, работать не будут. У вновь открытой «молекулы» памяти есть ряд интереснейших особенностей.

Во-первых, она способна к самовоспроизводству. Если в результате обучения (то есть получения новой информации) в синапсе образовалась некая добавка в виде определенного количества протеинкиназы М-зета, то это количество может сохраняться там очень долгое время, несмотря на то что эта белковая молекула разлагается за три-четыре дня. Каким-то образом молекула мобилизует ресурсы клетки и обеспечивает синтез и доставку в место синаптического контакта новых молекул на замену выбывших.

Во-вторых, к интереснейшим особенностям протеинкиназы М-зета относится ее блокирование. Когда исследователям понадобилось получить вещество для экспериментов по блокированию «молекулы» памяти, они просто «прочитали» участок ее гена, в котором закодирован ее же собственный пептидный блокатор, и синтезировали его. Однако самой клеткой этот блокатор никогда не производится, и с какой целью эволюция оставила в геноме его код — неясно.

Третья важная особенность молекулы состоит в том, что и она сама, и ее блокатор имеют практически идентичный вид для всех живых существ с нервной системой. Это свидетельствует о том, что в лице протеинкиназы М-зета мы имеем дело с древнейшим адаптационным механизмом, на котором построена в том числе и человеческая память.

Конечно, протеинкиназа М-зета — не «молекула памяти» в том смысле, в котором ее надеялись найти ученые прошлого. Она не является материальным носителем запомненной информации, но, очевидно, выступает в качестве ключевого регулятора эффективности связей внутри мозга, инициирует возникновение новых конфигураций как результата обучения.

Внедриться в контакт

Сейчас эксперименты с блокатором протеинкиназы М-зета имеют в некотором смысле характер «стрельбы по площадям». Вещество вводится в определенные участки мозга подопытных животных с помощью очень тонкой иглы и выключает, таким образом, память сразу в больших функциональных блоках. Границы проникновения блокатора не всегда ясны, равно как и его концентрация в районе участка, выбранного в качестве цели. В итоге далеко не все эксперименты в этой области приносят однозначные результаты.

Подлинное понимание процессов, происходящих в памяти, может дать работа на уровне отдельных синапсов, но для этого необходима адресная доставка блокатора в контакт между нейронами. На сегодняшний день это невозможно, но, поскольку такая задача перед наукой стоит, рано или поздно инструменты для ее решения появятся. Особые надежды возлагаются на оптогенетику. Установлено, что клеткой, в которой методами генной инженерии встроена возможность синтеза светочувствительного белка, можно управлять с помощью лазерного луча. И если такие манипуляции на уровне живых организмов пока не производятся, нечто подобное уже делается на основе выращенных клеточных культур, и результаты весьма впечатляющи.

Автор — доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, профессор, директор ИВНДиНФ РАН

Картина дня

))}
Loading...
наверх