Підстроювання біологічних годин

Годинник занадто гарні, якщо ви не маєте можливість їх підбудовувати. Некорректируемие біологічні годинники були б зовсім марні, якби їхній період не був у точності дорівнює періоду обертання Землі. І все-таки, навіть якби годинники були стійкі до температурних підскіків у випадку лихоманки, холодної або жаркої погоди, не реагували на гормональні й емоційні розлади, деяке розходження між внутрішнім і зовнішнім періодом було б не исбежно. Очевидно, для підтримка синхронності недостатньо просто близькості періодів. Для цього потрібно ритмічний сигналів, механізм щоденної згоди й підстроювання. Основа доцільності будь-яких біологічних годин саме в такому підстроюванні фази, у здатності по сигналі перестрибувати з однієї тимчасової зони в іншу й у такий спосіб зберігати правильну фазу, не переміщаючись у просторі, незважаючи на неминучий не збіг періодів

Цей процес називається захоплюванням ритму. Один ритм може бути захоплений іншим ритмом з іншим періодом по засобах регулярного повторюваного сигналу. Для циркадианних ритмів звичайним, природним сигналом є світло. Під впливом світла внутрішні годинники небагато відстають або, навпаки, ідуть уперед. Існують і інші властивості настроювання біологічних годин, але переважну більшість живих істот пристосувалися до тої події, що надійніше всього повторюється щодня, – до чергування світла й темряви – і виробили найбільшу чутливість своїх циркадианних годин саме до цього факторові

Загальна закономірність, – провідна роль світла як сигналу часу – оспаривалась тільки відносно людини, частково тому, що люди, як і більшість інших організмів, іноді під час відсутності регулярного циклу висвітлення використовують для орієнтації інші органи почуттів. Але головна причина, що змусила засумнівається в ролі світла для людини, полягала в тому, що «денне світло», що використовувалося в перших лабораторних експериментах по вивченню ізоляції від часу, виявився не настільки ефективним для захоплювання циркадианних ритмів людини в порівнянні зі світлом такої ж інтенсивності для ритмів інших тварин. Чи треба із цього укласти, що годинники людини унікально байдужні до дії світла? Аж ніяк, скоріше це говорить про те, що кімнатне світло занадто слабшало для біологічних годин людини, щоб дорівнювати його кдневному.

Є всякі підстави припускати, що провідні циркадианнае годинники в людини перебувають у мозку й прямо связанни з очами епіфізом (шишкоподібною залозою). Альфред Леви з колегами з Національного інституту здоров’я в Бетесде встановили, що світло придушує секрецію мелатонина в епіфізі в людини, як і в інших ссавців, але для городян потрібно напрочуд багато світла, більше, ніж буває в приміщенні: для епіфіза в людини кімнатний (електричний) світло – однаково, що ніч. Однак навіть розсіяне світло з вулиці відразу придушує секрецію мелтонина. Цей гормон головного мозку має пряме відношення до сну й до циркадианним годинників. Наприклад, у гризунів щодня ін’єкції мелатонина можуть захопити й синхронізувати годинники. Якщо виявиться, що в людини мелатонин опосредует зрушення фази циркадианних годин, то дані Льюи будуть становити інтерес для антропологів, фахівців з дизайну, для тих, хто працює в різні зміни й робить трансмеридианние перельоти. Поки ліки для зрушення фази буде створено й одержить схвалення мінздраву, для мандрівників приємним засобом може бути перебування на пригріві. Зрозуміло, сонячне світло не менш важливе й для тих, хто нікуди не їздить, але має потребу в щоденній синхронізації своїх внутрішніх ритмів. Невдача такої синхронізації може привести до сонливості в денний час і безсонню вночі – досить розповсюдженим розладом сну. У цьому зв’язку можуть становити інтерес дані Даніеля Крипке зі співавторами, які досліджували кількість, і розподіл у часі світла, що падає на середню нормальну людину протягом середнього дня. Виявилося, що навіть на півдні сонячної Каліфорнії кількість світла настільки мало й распределенною настільки нерегулярно, що залишається лише діву даватися, яким образом сучасній людині вдається (і чи вдається?) підтримувати свої циркадианние ритми підтримувати в належному порядку

Спонтанні циркадианние ритми виявлені чи не в кожного виду живих істот. Можливо, виключення становлять мешканці морських глибин і підземних печер, а також прокаріоти (бактерії й сине-зеленние водорості, клітки яких не мають ядра й мітохондрій). Циркадианние коливання звичайно спостерігаються в більше високоорганізованих одноклітинних організмів і в ізольованих тканинах багатоклітинних організмів. Проте, і в хребетних, і в безхребетних тварин частина нервової системи звичайно відіграє роль циркадианного ритмоводителя для всього організму. Мішель Менакер зі співробітниками показав, що в деяких птахів (не в усіх) цю функцію виконує епіфіз, що ритмічно виділяє в мозку гормон мелатонин. Діяльність епіфіза регулюється світлом, що проникає крізь темну частину черепа. У горобця навіть вдається зрушити фазу циркадианного ритму, пересадивши йому епіфіз птаха, що живе в іншій часовій зоні

У гризунів епіфіз виділяє мелатонин теж ритмічно, але під контролем скупчення нейросекреторних кліток – супрахиазменних ядер, розташованих ліворуч і праворуч у гіпоталамусі, над перекрестием зорового нерва. Ці парні годинники одержують інформацію про світло й темряву від очей. Щоденні порції мелатонина у свою чергу синхронізують циркадианние коливання. У мавп подібну роль грають супрахиазменние ядра. Люди – пацієнти із травмами в цій області гіпоталамуса – страждають розладам ритму, що дозволяє предпологатьсходную роль супрахиазменних ядер і в людини. Фазу ритмів цих ядер можна зрушити світлом через зір, електричним подразником, ін’єкцією в мозок аналога нейромедиаторов, що викликають нормальні розряди нейронів, а також мелатонином. Покрайне мері в гризунів видалення епіфіза дозволяє дозволяє супрахиазменним ядрам швидше пристосовуватися до нових тимчасових зон. Бути може, панацеєю від десинхроноза, викликуваного трансмеридианним перельотом, виявиться який-небудь препарат, що придушує функцію епіфіза на той час, поки ми пристосовуємося до чужого розпорядку дня

Секреція епіфізом мелатонина стимулюється психомиметиками – такими препаратами, як ЛСД, мескалин і кокаїн, – і придушується препаратами, використовуваними для лікування психозів. Недавно з’ясувалося, що бензодиазепин, широко застосовуваний антидепресант, підбудовує фазу циркадианних годин у гризунів, можливо, діючи на нейромедиатори в супрахиазменних ядрах гіпоталамуса. Це вказує на деякий зв’язок між психічними захворюваннями й розладами циркадианних ритмів, особливо між депресією й порушенням сну

Цікаво, що людині для придушення секреції мелатонина необхідна набагато більше світла, чим іншим ссавцем. Цікаво, чи розділяють домашні собаки зі своїми хазяями цю дивну не чутливість до світла? Бути може, цей наслідок кімнатного висвітлення в нічний час на протяг життя тисячі поколінь? Якби циркадианние ритми людини реагували на тьмяне висвітлення (що, до речі, спостерігається в лабораторних гризунів), вони повинні були б бути в постійному розладі, і люди, крім інших проблем, постійно випробовували б додатковий стрес. Індивідууми, менш чутливі до світла, могли страждати від цього, їхня репродуктивна система в меншому ступені була б піддана стресу, став бути, вони мали б великий успіх при розмноження. Що, якщо людина і його свійські тварина зазнавали утиску природних добір на нечутливість до тьмяного світла? І якщо так, то значно більша чутливість могла зберегтися й у людей, що живуть донині в кам’яному віці: у тасадеев з філіппінських островів Минаданно, у маорі й у жителів Вогненної Землі, предки яких менше піддавалися дії нічного висвітлення – гипотического порушника циркадианних ритмів. Чи буде ця вроджена, генетично наслідувана чутливість безповоротно втрачена ще до кінця нашого століття?

Якщо синхронність циркадианних ритмів дійсно підтримується шляхом щоденної експозиції при денному висвітлення, те цікаво, яким образом це досягається? І що дасть дослідження цього процесу для розуміння природи внутрішніх годин?

Pages: 1 2 3

Збережи - » Підстроювання біологічних годин . З'явився готовий твір.

Підстроювання біологічних годин





Шкільні предмети. Шкільна фізика. Уроки з англійської, французької, німецької мов.