Циркадные ритмы — это циклические колебания интенсивности разных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. Период таких ритмов обычно привязан к 24 часам. Но несмотря на связь с внешними обстоятельствами — стимуляцией светом и его отсутствием — такие ритмы имеют внутреннее происхождение, это биологические часы организма. Именно это определяет наличие «сов» — тех, кто привык поздно ложиться и вставать к полудню — и «жаворонков» — тех, кто начинает зевать с закатом, а встает вместе с восходом солнца.
Внутренние биологические часы держат под контролем очень многие, если не все аспекты нашего здоровья и самочувствия. От них зависит аппетит, сонливость, даже скорость деления клеток и объемы выработки гормонов, состояние сердца и сосудов. Сейчас не существует препарата, который способен отрегулировать циркадные ритмы, однако нам под силу узнать больше об этом явлении и постараться скорректировать внутренние часы таким образом, чтобы сон и отдых приносили бо́льшую пользу.
Значение полноценного сна
Циркадный цикл, или цикл сна и бодрствования, имеет едва ли не решающее значение для самочувствия и поведения человека. Треть жизни мы проводим во сне, без него существование просто немыслимо. Во время сна наш мозг сохраняет, сортирует и структурирует полученную за день информацию, обрабатывает впечатления. Тело ускоренно избавляется от вредных продуктов распада и токсинов, запускаются регенеративные процессы. Важно спать достаточное количество часов, ведь не выспавшись даже единожды, мы чувствуем себя хуже. После бессонной ночи многие из нас попросту не могут нормально функционировать, а после трех ночей без сна полноценная работа и острота мышления невозможны.
В рамках одного из исследований было установлено, что спустя 17−19 часов непрерывного бодрствования наши когнитивные способности становятся сопоставимыми с мышлением крепко выпившего человека. И чем дольше копится усталость, тем хуже обстоят дела с поведенческой и эмоционально-волевой сферой, умственными возможностями, концентрацией внимания.
Мы уже очень хорошо знаем о необходимости спать достаточное количество времени, но уделяем незаслуженно мало внимания роли света в процессе регуляции естественных ритмов.
Хронотипы и их влияние на успеваемость и работоспособность
Индивидуальные особенности биоритмов называют хронотипом. Кроме «жаворонков» и «сов», выделают также биоритмы «голубей». Все семь известных ученым хронотипов объединены в эти три группы:
Есть взаимосвязь с изменениями уровня серотонина, кортизола и мелатонина — эти гормоны определяют активность человека. Безусловно, «жаворонку» и «голубю» проще жить в ритме современного города. «Сове» сложнее концентрироваться на учебе и рабочих задачах с утра, а вечером, когда ее активность на пике, остальные уже отправляются отдыхать. Однако именно «совам» проще работать с домашними заданиями, что помогает быть успешными в учебе.
Ученые считают, что ярко выраженный хронотип свойственен не более 1/5 всех людей. Остальные находятся на стыке, при необходимости корректируют свои часы в приемлемую сторону.
Как работают внутренние часы
Биоритмам человека подчиняется практически каждая клетка тела. Это так называемые молекулярные часы. Примерно каждые 24 часа тактовые белки клеток взаимодействуют друг с другом, в течение дня этот процесс стимулирует активацию тех или иных генов, отвечающих за выброс различных гормонов. Мелатонин — интересующий нас гормон: он стимулирует сон, его уровень в крови тоже зависит от активности генов.
Установка и настройка биологических часов
Циркадные ритмы организма кодируются индивидуально, и большинство людей попадает в 24-часовой цикл. Однако есть и те, чей внутренний распорядок рассинхронизирован. Например, биоритм «совы» может быть связан с мутацией белка Cry1. Этот белок задерживает желание спать до наступления утра, что может приводить к массе проблем: «сове» приходится рано вставать для того, чтобы отправиться на работу или заняться бытовыми делами, подстроиться под общепризнанные распорядки, а из-за рассинхронизации цикл удлиняется, и организм постоянно находится в состоянии нездорового бодрствования. Мутация белка — причина специфического режима только у одной из 75 «сов». Всем остальным справиться с настройкой ритмов проще.
Биологические часы синхронизируются с мозгом. Свет, который улавливается органом зрения, помогает поддерживать цикл дня и ночи. Он улавливается фоточувствительными клетками наших глаз — они распознают, светло или темно вокруг, и дают сигналы мозгу для регуляции ритма, чтобы все внутренние и внешние условия совпадали. Известно, что у людей, имеющих проблемы со зрением, биологические часы могут сбиться. Не получая света, внутренние системы начинают отставать, добавляя за каждый день темноты около 30 минут к своему привычному 24-часовому циклу.
В случаях, когда мы оказываемся в другом часовом поясе, внутренние часы перестают согласовываться со световым днем. На адаптацию потребуется около недели. Свет перезапускает биоритмы в соответствии с местным временем, диктуя, когда нам ложиться и вставать.
В XIX столетии люди в основном работали на открытом воздухе и ощущали смену времени суток. Сегодня мы работаем в помещениях с искусственным освещением, часто не получаем естественных сигналов. Люди стали больше нуждаться в дневном свете, это отражается на качестве сна и самочувствии.
В повседневной жизни врагом циркадных ритмов человека является искусственное освещение ночью. Оно дезориентирует системы организма. Даже чтение электронной книги в ночное время может ухудшить самочувствие на следующий день. Еще одним вредным фактором является нехватка солнечного света, вызывающая сезонные аффективные расстройства — осеннюю и зимнюю депрессию. Есть и другие сферы, в которых недостаток естественного освещения и избыток искусственного доставляют немало проблем.
Именно поэтому так важно знать о световой гигиене. В течение дня старайтесь обеспечить глаза достаточным количеством яркого света, работайте при правильном уровне освещенности. С наступлением сумерек важно воздействие света сводить к минимуму. А в позднее вечернее и ночное время, хотя бы за 1−2 часа до сна, важно по возможности от источников света себя оградить. Это способствует крепкому, здоровому сну.
Циркадные ритмы у работающих в ночную смену
Работа в ночную смену представляет собой отдельную проблему, поскольку имеет место как недополучение дневного света, так и искусственное освещение ночью. Люди вынуждены работать в то время, когда внутренние часы уже подготовили все органы и системы ко сну. Концентрация внимания, мыслительные способности, производительность невольно снижаются. Такие работники, безусловно, стараются выспаться днем, но качество сна в этом случае будет намного хуже.
Исследования показывают, что подавляющее большинство сотрудников, работающих в ночь, не могут полноценно приспособиться к такому распорядку даже тогда, когда они много лет выполняют свою работу. Это связано с тем, что искусственное освещение более тусклое, чем естественный свет. Человек выходит из помещения после ночной смены и оказывается в условиях солнечного света — поступает сигнал о том, что пора вставать, хотя он еще не ложился.
Что делать в этом случае? Увы, другого варианта, кроме как сменить деятельность или график, нет.
Будущее в исследованиях циркадных ритмов
В ближайшем будущем откроются новые факты о циркадных ритмах. Исследования продолжаются, а ученые активно исследуют этот вопрос для того, чтобы разработать эффективные методы гармонизации ритмов сна и бодрствования. Сегодня значительная часть исследований направлена на изучение молекулярных механизмов, регулирующих внутренние часы. Например, генетики анализируют взаимосвязь светочувствительного белка Cry1 с другими белками, чтобы понять, какие именно мутации становятся фатальными и наносят ущерб.
Природа биологических часов сложна и не изучена до конца, но можно с уверенностью утверждать, что на циркадные ритмы влияет гораздо большее количество генов, чем нам известно. И это хорошо, поскольку будет возможность помочь человеку с помощью препаратов, усиливая полезное действие и сводя к минимуму побочные эффекты лекарств.
В обозримой перспективе могут появиться специальные гаджеты, которые будут контролировать и отслеживать состояние ритмов человека, заблаговременно предупреждать о сбитом режиме. Возможно, это слишком оптимистичный прогноз, однако сейчас все предпосылки для создания таких устройств уже есть. Исследователи подбирают удобные биомаркеры, по содержанию которых можно будет судить о состоянии циркадных ритмов.
...действительно все мы, и весьма часто, почти как помешанные, с маленькою только разницей, что «больные» несколько больше нашего помешаны, потому тут необходимо различать черту. А гармоничного человека, это правда, совсем почти нет; на десятки, а может, и многие сотни тысяч по одному встречается, да и то в довольно слабых экземплярах...
Фёдор ДостоевскийЦиркадным ритмом является биологический процесс, который оказывает существенное влияние на метаболизм, работу внутренних органов и состояние здоровья человека.
Понятие циркадного ритма было введено в лексикон американским учёным Францом Халбергом — основоположником такой области науки, как хронобиология. Сделал он это в далёком 1969 году. Проведя нехитрый эксперимент, он выяснил, что человек, изолированный от внешней среды и ориентирующийся только на собственное самочувствие, поддерживает цикл сна и бодрствования, равный приблизительно 25 часам. Что мы видим? Практически полное соответствие суточному периоду.
Совсем недавно, в 2017 году, трое американских учёных (Холл, Россбаш, Янг) получили Нобелевскую премию в области медицины за открытие молекулярных механизмов, управляющих циркадным ритмом.
Учёные выяснили, что циркадная программа регулируется не только на центральном, но ещё и на периферическом уровне. Центральным пунктом управления основной системы является ядро гипоталамуса, однако большинство органов и тканей способно синхронизировать свои биологические часы и в изолированном режиме. Если проводить аналогии, то сравнить такую систему можно с часовым механизмом. Тонкости этого взаимодействия учёным ещё предстоит выяснить.
Наша клетка — маленькая биохимическая лаборатория, управляемая посредством генетически заложенной информации. Все процессы здесь тоже проходят по строго регламентированному сценарию, и время их запуска регулируется определёнными белками. Например, гены NAD+/SIRT1 (часовые гены) в периоды наименьшей активности снижают также и активность митохондрий, а ведь они являются клеточными «батарейками». В клетке возникает нехватка энергии, и обмен веществ замедляется. Как вы понимаете, постоянная некорректная работа клеток легко приводит к развитию заболеваний, таких как ожирение.
Сколько нужно спать человеку
Существует мнение, что часы сна до полуночи являются наиболее важными. Есть версия, что один час сна до полуночи стоит двух или даже трёх часов после неё. Это лишь версия, но можно заметить, что если мы ложимся после 12 часов ночи, то чаще всего просыпаемся «разбитыми». И напротив, — если лечь хотя бы за два часа до полуночи, то проснуться раньше намного легче.
Человек не живёт в вакууме, его тело и мозг постоянно подвергаются внешнему воздействию, и далеко не всегда благоприятному. Это прекрасно понимал немецкий биолог Юрген Ашофф и в своей научной работе вёл поиск внешних раздражителей, негативно влияющих на циркадные ритмы. Он ввёл в обиход термин zeitgeber (если переводить с немецкого, получается ‘дающий время’), обозначив им внешние факторы, с которыми синхронизируется наш организм. Этакая служба точного времени для клеток.
Можно составить небольшой список упоминаемых Ашоффом основных синхронизаторов, с которыми связаны циркадные ритмы:
• свет (смена дня и ночи);
• температура;
• применение лекарственных препаратов;
• режим приёма пищи;
• атмосферное давление;
• режим отдыха.
Факторов, оказывающих воздействие на биологический ритм, множество, но основными можно считать соблюдение режима сна и бодрствования, а также пищевые предпочтения.
Так, например, сигнал о наступлении тёмного времени суток проходит через сетчатку и зрительный нерв и поступает в гипоталамус. Вследствие этого постепенно начинает вырабатываться гормон мелатонин, готовя организм ко сну. Это, пожалуй, самый простой и наглядный пример работы синхронизаторов.
Суточные циркадные ритмы по часам
Пытаясь обобщить информацию, собранную учёными, можно разбить сутки на условные промежутки. Данная схема удивительно перекликается с древнекитайской схемой движения энергии ци, когда в определённое время свою активность проявляет тот или иной орган. На основе этих знаний во многом выстроена древняя китайская медицина. Следующая таблица циркадных ритмов человека по часам поможет нашему читателю лучше понять и прислушаться к собственному организму.
• 5:00–7:00. Время активизации толстого кишечника, резкое повышение артериального давления и активизация остальных функций организма.
• 7:00–9:00. Активизация желудка, прекращение выработки гормона мелатонина, идеальное время для завтрака и прогулки.
Практически каждый человек в своей жизни сталкивался со сбоем в работе биоритмов, а некоторые живут в постоянном сбое. Наглядный пример — перелёт в другой часовой пояс. С увеличением ритма жизни это становится проблемой для людей, вынужденных часто перемещаться из одного региона в другой. Профессиональные спортсмены в своей подготовке большое внимание уделяют правильному восстановлению, в том числе адаптации при смене часовых поясов.Итак, вы чувствуете усталость, бессонницу, утомление или просто хотите провести эксперимент над собой? Первое, что следует сделать, — это установить режим дня. Если вы не можете позволить себе ложиться в 22 часа и вставать в 5 утра, что полностью соответствовало бы биологическим ритмам, то хотя бы постарайтесь ложиться и вставать в одно и то же время.
Важно полностью исключить попадание света в спальню в ночное время. Согласно исследованиям Института поведенческой медицины США, даже освещение силой 5 люксов (дневной свет, для сравнения, — 50000 люксов) способно сократить выработку мелатонина и взбодрить работу мозга. Помимо этого, откажитесь от использования телефона и компьютера как минимум за два часа до сна. Ложитесь спать в прохладном помещении с температурой около 18 градусов.
Второй важный совет по восстановлению циркадных ритмов — это отказ от еды за 3 часа до сна. Гормоны, которые вырабатываются в процессе пищеварения, повышают активность организма. Помимо этого, всё, что не успеет перевариться перед сном, останется в таком состоянии до утра. В такой ситуации нельзя говорить о полноценном ночном отдыхе. Если вы не можете устоять перед вечерними перекусами, то стоит задуматься и пересмотреть свои пищевые привычки: не исключено, что вам просто не хватает калорий в дневном рационе.
Трекеры полезных привычек по йоге и ЗОЖ
Для помощи в формировании важных для вас привычек в йоге и по здоровому образу жизни мы придумали несколько трекеров.
Стимулировать работу мозга и вызывать сбой циркадных ритмов в вечернее время может не только неправильное питание, но и физические упражнения. Вся физическая активность должна заканчиваться не позднее 17 часов. Часовая тренировка в утреннее время идеальна для вашего самочувствия.
Очень важно для настройки организма иметь возможность находиться какое-то время в течение дня под прямым солнечным светом. Наше тело и наш мозг получают отличный внешний стимул — начало дня. Но человек — создание выносливое и приспосабливается к жизни в любых условиях, например в условиях крайнего севера. В этих суровых краях солнце порой вообще не выходит из-за горизонта. Если вы — житель такого региона, то вам следует использовать максимально яркое искусственное освещение в дневное время, чтобы хоть как-то восполнить нехватку солнечного света.
Научные исследования в области циркадных ритмов человека ещё о многом могут рассказать. В этом разделе биологии проводилось не так много исследований, и потенциально он способен принести ещё немало полезных открытий. Кто знает, может, лишь благодаря сонастройке внутренних и внешних ритмов мы как вид сможем начать вести более здоровую во всех планах жизнь.