Биологические часы контролируют активность мозга

Вокруг подросткового сна много мифов: тинейджеры поздно ложатся спать и долго спят, потому что ленятся, или убеждают себя, что среди недели могут спать меньше восьми часов, а на выходных отсыпаться.

Родители и педагоги стараются решить проблемы жёстким режимом, ранними подъёмами и запретом на использование гаджетов.

Правда ли, что сон подростков отличается от сна взрослого? Отдыхает ли мозг ночью? Можно ли заставить себя лечь пораньше? Мы поговорили с сомнологом Романом Бузуновым и разобрались в науке сна.

• Роман Бузунов,
• президент «Российского общества сомнологов»,
• профессор, доктор медицинских наук

Человек — это дневной вид. У нас есть суточные циркадные ритмы (циклы сна и бодрствования), которые настроены на то, чтобы мы бодрствовали днём и спали ночью.

Мы так живём не потому, что привыкли, — внутри нас тикают часы, которые регулируют активность мозга.

Это наш биологический внутренний механизм, то есть цикл «сон — бодрствование» работает не только из-за связи с внешними стимулами типа темноты или времени суток.

В шестидесятые годы прошлого века профессор Мишель Сифр поставил на себе эксперимент «Вне времени» по изучению биологических ритмов.

Вместе со своими студентами он несколько месяцев провёл в пещере с постоянной освещённостью, влажностью, температурой и без часов.

Результаты эксперимента показали, что даже без внешних раздражителей (естественного света, изменения погоды, посторонних шумов) человек всё равно какую-то часть времени спит, а какую-то бодрствует. Он делает это с определённой периодичностью, а не как попало.

Испытуемые начали жить по своим внутренним часам, и оказалось, что наш внутренний цикл длится чуть больше 24 часов, поэтому за время эксперимента профессор со студентами насчитали меньше суток, чем провели в пещере на самом деле.

Учёные стали искать, где находятся эти часы, и нашли их в центре мозга, в месте под страшным названием «супрахиазматическое ядро». Эта часть командует всеми остальными часами в нашем организме и устанавливает центральное время.

Внутренние часы — это гены и белки, которые очень хитро регулируют друг друга, нашу активность, аппетит, секрецию гормонов, температуру тела, артериальное давление и другие показатели. Часы идут даже в клетках нашей кожи: они тикают уже несколько миллиардов лет. И у нас, и у мухи они устроены похоже. Это очень древний и надёжный механизм, против которого идти сложно.

Рассинхронизация часов и нарушение циркадных ритмов плохо сказывается на общем состоянии человека. Если мы ложимся в разное время, учимся по ночам, спим разное количество часов в будни и в выходные, мы сбиваем внутренние ритмы. Организм не успевает синхронизироваться сам с собой.

Полезные привычки, или Как сохранить здоровье

В результате может получиться так, что мозг будет считать, что сейчас день, печень — что сейчас ночь, а гормоны — что вечер. И это может сильно ударить по здоровью. Почему?

Центры мозга, которые днём отвечали за взаимодействие человека с окружающей средой, помогали нам обрабатывать информацию и избегать опасности, ночью начинают руководить организмом и восстанавливать его жизнеспособность. Они настраивают работу печени, лёгких, лимфатической системы, иммунитета. Во время сна все внутренние процессы восстанавливаются.

Параллельно эти процессы идти не могут: невозможно одновременно расходовать энергию и накапливать. Когда мозг включает каналы, которые активно работают вовне, у него не остаётся ресурсов обрабатывать что-то внутри. Когда машина едет, сложно заниматься её техобслуживанием и менять колёса на ходу.

Восстановление работоспособности происходит преимущественно в первые четыре-пять часов сна. В оставшиеся три-четыре часа мозг в основном «переваривает» информацию, запоминает нужное и забывает ненужное, сортирует новый опыт по различным системам памяти, формирует ассоциации. Информационная фаза обработки накопленного опыта ближе к утру, поэтому и сны нам снятся в это время.

Когда человек спит пять часов, физически он может функционировать: организм всё настроил и наладил, но ментально — нет. Если вдобавок к этому имеются какие-то расстройства сна, мозг отвлекается от своей внутренней работы, и мы хуже себя чувствуем днём, повышаются риски развития депрессии и тревоги.

Подросткам нужен долгий сон от 8 до 10 часов: это реальная потребность организма. Если мы будем её удовлетворять, днём мы будем работать на 100%. Если мы спим меньше, начинаем наносить себе ущерб. Если намного больше, это признак каких-то фоновых проблем.

Рекомендованная продолжительность сна по данным National Sleep Foundation

Когда мы недостаточно спим, мы сами у себя отнимаем силы и не даём организму работать на максимум. Если человек не будет спать в течение суток, по исследованиям, он не восстановится даже за неделю.

Недостаток сна бьёт по функциям префронтальной коры: снижает способность к эмоциональному контролю и повышает риск депрессивных состояний. У подростков эти функции только начинают формироваться, а недостаток сна их сразу выбивает. Поэтому невыспавшегося человека так легко вывести из равновесия, довести до слёз или спровоцировать на другую бурную реакцию.

1. СХЕМА ЦИРКАДНЫХ РИТМОВ
2. Синяя линия — среднестатистический взрослый
3. Жёлтая линия — среднестатистический подросток
4. Спад бодрости у среднестатистического взрослого в 4–5 часов ночи
5. У среднестатистического подростка в 6–7 часов утра

У циркадных ритмов есть разные варианты — в зависимости от них, человек будет склонен либо к более ранней активности (жаворонки), либо к более поздней (совы). Это не культурная привычка, а наследуемая вещь.

Среди подростков большой процент сов, поэтому им труднее вставать и ложиться в ранние часы. Самый крепкий сон у них приходится на семь часов утра — время, в которое все обычно встают в школу.

Подъём в самый минимум бодрого состояния влечёт за собой недостаток парадоксального сна — последней фазы, которая критически важна для запоминания и обучения.

С возрастом внутренние часы постепенно ускоряются, и среди взрослых преобладают жаворонки.

Соблюдение режима и регуляция света позволяют подстраивать свои внутренние часы под реальность, потихоньку их ускорять или замедлять. Люди, которые живут в Москве по времени Гонконга, вечером носят солнцезащитные очки, чтобы мозг думал, что уже закат, а утром используют светобудильники для имитации восхода.

Что делать, когда нет сил идти на учёбу

Налаживать режим после каникул или праздников лучше постепенно, поскольку нужен примерно час в сутки, чтобы организм перестроился на новый режим без последствий.

Начинать нужно с того, чтобы раньше вставать на час: волевым усилием заставить себя лечь раньше мы, к сожалению, не можем.

Лучше не пытаться этого делать, чтобы не связывать засыпание с тревожностью и не выработать условный рефлекс — «боязнь не заснуть».

Все системы в нашем организме имеют особенность дозревать. Регуляция сна и бодрствования тоже постепенно налаживается.

У детей ещё не очень развит нейрохимический блок, и когда в парадоксальной фазе дети видят сны, они реализуют команды, которые подаёт им мозг: строят гримасы, показывают язык, двигаются.

Это нарушение поведения происходит в парадоксальном сне, когда у человека сохранены быстрые рефлексы и он может действовать в соответствии с фабулой сна.

Сноговорение и снохождение происходит во второй фазе сна, когда какая-то часть мозга спит, а другая уже проснулась. Лунатики могут воспроизводить некоторые закрепившиеся рефлексы, выполнять последовательности действий, но делают они всё медленно — у них отсутствуют быстрые рефлексы.

В подростковом возрасте возникает нейрохимический блок, который не пропускает команды и не даёт нашему телу их осуществлять. Получается активный мозг в парализованном теле. Сомнамбулизм к подростковому возрасту тоже обычно пропадает. Если в детстве ходят и разговаривают во сне 10–15% детей, к пубертату нервная система постепенно созревает, снохождение и сноговорение остаётся у 2–3%.

Сновидения— это анализ накопленной за день информации, который, правда, может быть алогичным, поскольку в сновидениях преобладают свободные ассоциации. Обычно мы смотрим сны, ненужное забываем, важное — переводим в долгосрочную память и принимаем какие-то решения.

Навязчивые сны обычно бывают после какого-то страшного события. Мозг во сне обращается к этой ситуации, пытается её проанализировать, но не может ни решить, как действовать в будущем, ни забыть, ни принять этот ужас. Мозг не может отложить это и, как заезженная пластинка, постоянно возвращается к одному и тому же сюжету.

Во время осознанных сновидений какая-то часть мозга чувствует, что мы во сне, и начинает руководить сном. Человек из исполнителя собственного сна превращается в режиссёра, который может влиять на фабулу.

С одной стороны, это классный опыт — ты можешь стать кем угодно и делать что захочешь: задавать себе задачи и решать их, отрабатывать новые навыки во сне, проигрывать страхи.

С другой стороны, если слишком увлечься осознанными сновидениями, можно вообще уйти от реальности и жить только во сне.

Изображения: Oliver Sin / Dribbble

Циркадианные ритмы

ПостНаука

Циркадианный ритм – это эндогенный биологический ритм с периодом около 24 часов. Самый простой пример – это наш цикл «сон – бодрствование».

Циркадианный ритм нужен, чтобы точно подстраивать все аспекты физиологии и поведения к требованиям 24-часового мира. Он предвосхищает ежедневные изменения в продолжительности светового дня, в температуре, доступности пищи и даже в поведении хищников и заранее готовит организм к изменениям в окружающей среде, чтобы он был полностью адаптирован.

Часовые клетки

Суточные ритмы свойственны почти всем формам жизни, включая одноклеточную жизнь и бактерии. В организме на молекулярном уровне работают циркадианные часы, которые управляют внутренним колебанием, период которого составляет около 24 часов.

Это колебание подстраивает внутренний физиологический ритм под внешний 24-часовой цикл. Мы знаем, что заставляет работать внутренние часы: существует несколько важных часовых генов, вырабатывающих часовые белки.

Они взаимодействуют между собой, образуя молекулярную петлю обратной связи, которая генерирует в часовых белках колебания с периодом, близким к 24 часам; затем белки сообщают клетке, когда что делать и какое сейчас время дня.

Изначально мы думали, что циркадианные ритмы возникают при совместной работе множества разных клеток, образующих единую сеть, но сейчас считается, что это – свойство отдельных клеток.

Чтобы работа циркадианных часов приносила пользу организму, они должны быть подстроены под внешний мир.

Самый очевидный пример несоответствия между внутренними часами и внешним миром – джетлаг: когда мы совершаем перелет через несколько часовых поясов, нам нужно подстроить наши внутренние часы под местное время, которое определяется по циклу восхода и заката солнца.

 Фоторецепторы регистрируют продолжительность фаз света и темноты в цикле и посылают сигналы молекулярному часовому механизму, чтобы подстроить внутренние часы под внешний мир.

Люди наиболее чувствительны к суточным изменениям в количестве света и темноты, но некоторые животные, например рептилии, также ориентируются на ежедневные изменения температуры для установления своего биологического ритма. Подстройка под внешний мир, как бы она ни происходила, гарантирует, что в любой час все клетки тела будут совершать нужные процессы в нужное время суток.

В сложных многоклеточных формах жизни часто есть центральные, или «руководящие», часы, которые координируют все остальные. У млекопитающих контрольные часы находятся внутри мозга и называются супрахиазматическое ядро.

Оно получает от глаз информацию об уровне света и в соответствии с ней подстраивает работу своих 50 000 нейронов, которые затем посылают множество сигналов, координируя работу остального организма.

Чтобы генерировать циркадианный ритм, часовые клетки супрахиазматического ядра используют более 14 различных генов и их белковые продукты.

Основные свойства циркадианных ритмов

Циркадианный ритм – особый тип биологического ритма. Биологический ритм ― это общий термин, описывающий любой ритмический процесс. Некоторые ритмы генерируются внутренними часами, в то время как другие зависят от окружающей среды.

Биологический ритм, генерируемый часами, будет оставаться постоянным при постоянном уровне света и температуры.

Кроме 24-часовых циркадианных ритмов есть часы, которые идут с периодом в год или 360 дней и называются цирканнуальными ритмами, или «приливные часы», которые были обнаружены у организмов, живущих на берегу моря, ― их биологические часы обладают периодом около 12,8 часов.

Мы знаем о 24-часовых ритмах уже очень давно: еще древние греки говорили о ежедневных изменениях в организме, но они думали, что они обусловлены только изменениями в количестве света и температуре во внешнем мире.

Первый научный эксперимент по выявлению циркадианных ритмов был проведен в 1729 году французским ученым и астрономом Жан-Жаком Дорту де Мераном: когда он поставил растение в темное место, он заметил, что в постоянной темноте листья открываются и закрываются с ритмичностью, близкой к 24 часам.

Это наблюдение было первым фиксированным указанием на то, что биологические ритмы могут быть заданы изнутри. После этого экспериментов было очень мало, и так продолжалось вплоть до 1950–1960-х годов, когда были открыты реальные свойства циркадианных ритмов.

Первое свойство циркадианного ритма заключается в том, что при постоянных условиях освещенности он остается неизменным. У разных видов период ритма может быть немного длиннее или короче 24 часов: у человека часы немного длиннее, тогда как у мышей немного короче.

Второе ключевое свойство состоит в том, что у этих ритмов есть температурная компенсация. Это означает, что, даже если внешняя температура радикально меняется, 24-часовой ритм не очень сильно ускоряется или замедляется. Это крайне важно, ведь если бы температурной компенсации не было, то циркадианные часы не могли бы точно указывать время.

Третья ключевая особенность – циркадианные ритмы замкнуты на внешний 24-часовой день. Основным сигналом для подстройки ритма является свет, хотя есть и другие сигналы, например, температура.

Некоторые организмы могут настраивать свои часы, опираясь на циркадианное поведение других животных. Например, детеныши мыши устанавливают свои циркадианные ритмы до и после рождения на основании гормональных сигналов своей матери: в матке сигналы поступают в кровь через плаценту, а после рождения – с молоком.

Позже, когда аксоны между глазами и супрахиазматическим ядром уже сформированы, мышата могут опираться на уровень света. Происходит ли это у людей так же или нет – мы точно не знаем.

Другой пример: малярийные паразиты могут определить время суток по сигналам в крови, и это побуждает их ночью передвигаться к очень близким к коже кровеносным сосудам, где комары подбирают их вместе с кровью. Затем комар кусает другого человека и заражает другую жертву.

Важность рутины

Главный плюс наличия часов состоит в том, что они позволяют организму предвидеть предсказуемые изменения в окружающей среде и заранее подстраивать физиологию и поведение под изменяющиеся условия.

Например, если вы знаете, что рассвет будет через три часа, вы можете начать увеличивать уровень метаболизма, температуру тела, мышечную силу и ток крови и в целом настраиваться на активность. Все это готовит вас к тому, чтобы, когда наступит утро, вы были активны и могли полностью использовать новую среду.

Если бы для этого мы просто ждали утра, мы бы потратили много времени, приспосабливаясь к новой среде, и в течение этого времени не были бы в состоянии полностью использовать «новые» условия.

Таким же образом в конце дня, когда мы начинаем засыпать, физиология тела начинает снижаться и выключаться, готовя мозг и остальную часть тела ко сну.

Во время сна мозг очень занят: создает воспоминания, обрабатывает информацию, чтобы найти новые решения сложных проблем, поручает остальной части тела восстанавливать поврежденные ткани, восстанавливать метаболические пути и организовывать запасы энергии.

Некоторые части мозга более активны во время сна, чем во время бодрствования, так что, хотя мы и не двигаемся, мозг невероятно активен, выполняя крайне важные действия, необходимые для следующего дня. Способность предсказывать и предвидеть, а не просто реагировать дает организму огромное селективное преимущество в борьбе за существование.

Некоторые животные и растения также используют циркадианные часы для определения сезона: если организм измеряет ежедневные изменения в количестве темноты и света и если продолжительность темноты увеличивается или уменьшается, то он может очень точно определить время года.

В Северном полушарии некоторые млекопитающие используют осеннее увеличение длины ночи как сигнал, что нужно готовиться к зимней спячке, а у других животных, таких как олени и овцы, это может побудить к спариванию: осеннее спаривание означает, что детеныш разовьется в течение зимы и родится весной, когда погода обычно хорошая и есть много новых растений в пищу. Есть млекопитающие, которые изменяют толщину и цвет своего меха, чтобы подготовиться к зиме: например, арктические песцы отращивают к зиме более густой и белый мех, который помогает им камуфлироваться и выживать.

У людей тоже есть сезонная биология. У большинства из нас она не очень заметна, но в целом люди в зимние месяцы часто сообщают о переменах в аппетите и об увеличении веса, а некоторые люди в это время становятся более депрессивными.

Каким образом эти изменения возникают, пока еще неясно. Вполне вероятно, что в прошлом мы больше зависели от сезонов, чем сейчас.

Отчасти это может быть связано с тем, что теперь мы живем в домах и таким образом защищены от внешнего мира и что сезонные ритмы Земли уже не так резко определены.

Как настроить часы

Большой вопрос: как глаз обнаруживает свет, с помощью которого корректирует циркадианные ритмы? Наша команда недавно открыла тот факт, что глаз содержит специальный набор чувствительных к свету клеток, называемых «фоточувствительные ганглионарные клетки сетчатки» (pRGC).

Эти клетки сильно отличаются от колбочек и палочек, которые обнаруживают свет и создают изображение. Они формируются из ганглионарных клеток, аксоны которых выходят из глаза, собираются в зрительный нерв и направляются в мозг. Около 1–2% этих клеток обладают светочувствительным фотопигментом синего цвета, называемым OPN4.

Фоточувствительные ганглионарные клетки регистрируют рассвет и закат, а затем устанавливают молекулярные часы на правильное время суток.

Еще одним ключевым открытием стало то, что у незрячих людей, а также у тех, у кого из-за генетических заболеваний колбочки и палочки повреждены, могут быть совершенно нормальные и функциональные фоточувствительные ганглионарные клетки. Таким образом, эти люди слепы, но с точки зрения часового механизма они видят.

Это имеет важные последствия для врачебной практики, и офтальмологи должны рекомендовать незрячим пациентам с неповрежденными фоточувствительными клетками получать достаточно света, чтобы правильно настраивать циркадианные ритмы. Офтальмологи теперь понимают, что глаз ― это орган, который дает нам и ощущение пространства (зрение), и ощущение времени (суточная регуляция).

Это понимание изменило наше определение слепоты и методы лечения глазных заболеваний.

Важно подчеркнуть, что если у вас вообще нет глаз, то вся подстройка с опорой на свет теряется. Раньше некоторые люди утверждали, что у нас есть фоторецепторы в мозге и даже за коленом, но такие утверждения так и не были подтверждены научными исследованиями.

Без глаз большинство из нас будут ложиться спать каждый день примерно на 30 минут позже, чем в предыдущий, так как наш внутренний ритм составляет примерно 24 с половиной, а не ровно 24 часа.

Бывают трагические ситуации, когда люди рождаются без глаз или теряют их в результате несчастного случая, и в настоящее время ведутся работы по обеспечению «фармакологической замены» света ― это таблетки, которые обманывают молекулярный механизм, заставляя его думать, что он видит свет, и в результате часы подстраиваются на нужное время.

Также есть еще одна проблема, связанная со светом: мы не получаем его в достаточном количестве в нужное время. Большую часть времени мы проводим в помещении, где свет недостаточно ярок, чтобы мы могли по нему подстроить часы.

Для пожилых людей это особенно серьезная проблема, независимо от того, где они живут ― в своем доме или в доме престарелых. Однако когда количество получаемого света увеличивается, можно восстановить внутренние циркадианные ритмы и модель «сон ― бодрствование», в результате чего улучшается функционирование мозга.

Также было доказано, что приемы пищи в одно и то же время и даже утренняя зарядка помогают людям поддерживать хороший режим сна.

Циркадианные ритмы и сон

В развитых и все в большей степени в развивающихся странах, где общество живет 24/7, нам остро нужно восстановить правильные модели сна.

Наш 24-часовой ритм сна – это наиболее очевидный суточный ритм, который наблюдается у людей и многих животных, но сон – это нечто большее, чем просто часть циркадианной системы. Сон – это очень сложное состояние, созданное несколькими областями мозга, нейромедиаторными системами и модуляторами.

Из-за этой сложности сон очень уязвим по отношению к расстройствам. Недавняя работа показала, что нарушения сна и циркадианного ритма (SCRD) являются общими для разных нейродегенеративных и нейропсихиатрических заболеваний, при которых нарушены пути нейромедиаторов.

Например, SCRD наблюдается более чем у 80% пациентов с депрессией или шизофренией. Чувствовать сонливость в неподходящее время, конечно, неудобно, но это лишь верхушка айсберга.

SCRD также ассоциируется с широким спектром взаимосвязанных патологий, таких как плохое внимание и память, снижение скорости умственных и физических реакций, снижение мотивации, депрессия, бессонница, нарушение обмена веществ, ожирение, иммунные нарушения и даже повышенный риск развития рака. Все они часто наблюдаются как при психических, так и при нейродегенеративных заболеваниях.

Мы сильно продвинулись в понимании механизмов, которые генерируют и регулируют циркадианные ритмы и сон, а также в понимании широких проблем со здоровьем, связанных с SCRD. Все это предоставляет нам поистине замечательную возможность работать над тем, чтобы общество понимало все значение сна для здоровья человека.

Сон поистине наше лучшее лекарство, а работа в неподходящее время может быть катастрофической – в буквальном смысле. Наш уровень внимания достигает своей низшей точки ранним утром: не случайно такие катастрофы, как Чернобыль и авария танкера «Эксон Вальдез», произошли в ночную смену.

Даже с учетом усталости и интенсивности движения в 4 часа утра наблюдается непропорционально много аварий – больше, чем в другое время суток.

Даже если мы не сможем помочь всем людям осознать, что нужно со вниманием относиться ко сну и расставлять приоритеты с учетом всей его важности, то понимание механизмов и путей, которые генерируют и регулируют сон, позволит нам разрабатывать новые методы лечения и лекарства, которые были бы основаны на фактических данных и могли бы улучшить здоровье и качество жизни многих людей с разными болезнями во всем обществе. Потенциальный эффект от того, что мы поможем людям решить их проблемы со сном, огромен, и мы можем это сделать. И очень важно изменить то, что на данный момент в большинстве пятилетних программ обучения в области медицины сон и циркадианные ритмы рассматриваются только в одной-двух лекциях.

Это перевод статьи нашего англоязычного издания Serious Science. Прочитать оригинальную версию текста можно по ссылке.

Об авторе: Russel Foster – PhD, Head of the Nuffield Laboratory of Ophthalmology and the Sleep and Circadian Neuroscience Institute, Chair of Circadian Neuroscience, Nicholas Kurti Senior Fellow, Brasenose College, University of Oxford

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru  01.06.2017

Значение биологических ритмов в жизни человека

Рассмотрим человеческие биоритмы подробнее по часам. Это природные биологические ритмы человека.

5-6 часов утра. Температура тела постепенно нарастает, уровень мелатонина снижается, выработка же гормонов ответственных за активность повышается: кортизол, адреналин и т.д. Дышать человек начинает гораздо глубже, давление повышается. Все системы органов приходят в полную боевую готовность, за этим следует первый подъем бодрости. Весь организм находится наготове.

7 утра. Это лучшее время для завтрака. Как раз в это время начинается максимальная активность желудка, еда переваривается гораздо быстрее и с максимальной пользой.

9 утра. В это время наблюдается слабый спад активности. Лучше всего в эти часы решать легкие задачи, не требующие большой концентрации.

10 утра. Это время очень хорошо подходит как для напряженной умственной работы, так и для физических нагрузок. Все системы органов активны, организм работает на максимальном уровне.

Это самое лучшее время для принятия витаминов или пищевых добавок, способствующих повышению иммунитета, т.к. в эти часы происходит активизация иммунной системы.

Работоспособность повышается, кратковременная память работает на высоком уровне.

12 часов утра. Работоспособность постепенно снижается, глюкоза все меньше попадает в кровь. Это лучшее время для переключения внимания, отдыха и легкого перекуса.

13 часов. Самое время для обеда – в желудке в это время вырабатывается большое количество желудочного сока.

14 часов. Человеческий организм настроен на работу, это касается как умственной деятельности, так и физической. Все системы органов активно работают, организм начинает очищаться.

15 часов. Работоспособность не меняется, человек спокоен. В это время лучше всего что-то учить, запоминать, т.к. активно работает долгосрочная память.

16-17 часов. Это время лучше всего подходит для похода в баню или в спортзал. Очень хорошее время для занятий физическими нагрузками, т.к. хорошо работает кровообращение. Психическая деятельность также на высоком уровне, но постепенно снижается.

18 часов. Самое время плотно поужинать. Есть после 18 часов не рекомендуется, поскольку ферментативная активность снижается, и пища почти что не усваивается.

19 часов. Организм находится в режиме восстановления. В это время наблюдается пик эмоциональной напряженности, можно немного позаниматься физическими упражнениями. Кровяное давление растет, повышается нервозность, часто наблюдается головная боль.

20 часов. Эмоциональный фон нормализуется, интеллектуальная активность растет. Хорошее время для решения сложных задач, требующих больших затрат энергии и высокой работоспособности мозга.

21 час. Температура тела потихоньку снижается, дыхание замедляется, организм начинает готовиться ко сну.

23 часа. Это самое лучшее время для сна. В противном случае произойдет сбой естественных ритмов организма, может проявиться голод.

24 часа. Пик восстановительной работы в организме, клетки активно обновляются, организму требуется покой.

2-4 часа ночи. В это время наблюдается максимальное расслабление всех систем организма, снижение умственной активности, снижение силы мышц. Сердечный ритм замедлен, дыхание поверхностное, спокойное, температура тела понижена.

Единственным активно работающим органом в это время является печень – в это время происходит очищение всего организма, восстановление его клеток.

Так называемые «совы», привыкшие эти часы проводить на ногах чаще всего испытывают влияние стрессов, чаще впадают в депрессию, у таких людей наблюдаются нервные срывы.

При неправильной работе биоритмов, которая возникает в результате ночного образа жизни, злоупотреблении алкоголем, частых перелетах, возникают проблемы со здоровьем: тревожность, ухудшение работы внутренних органов, головные боли. Если биоритмы человека соответствуют природным, то его здоровье от этого только улучшается. К тому же, зная естественные биоритмы человека, можно учитывать их в своих тренировках, питании и умственной деятельности.

Хронобиология: Показания биологических часов человека

Анализ крови, взятой для идентификации внутреннего времени, смог бы иметь диагностическую значимость для осознания связи беспокойного сна и заболевания.

Кто вы? Жаворонок или сова?

• Исследователи, занимающиеся вопросами генетики, дали научный кредит доверия этим двум понятиям, определив различие между ними.
• Если говорить на жаргоне науки по поводу такой предрасположенности, то это — ваш хронотип «chronotype», приводящий к существенному несоответствию между вашим внутренним биологическим временем и внешним временем, соответствующим показаниям настенных часов.
• В настоящее время три группы ученых, выработавших точку проведения исследований в одном направлении, сходятся в едином мнении, что есть возможность «прочитать» внутреннее время человека по образцам крови.
• Это быстрый, точный и дешевый метод, позволяющий максимизировать преимущества лекарственной медицинской терапии, назначаемой точно в определенное и наиболее чувствительное, а значит наиболее эффективное, биологическое время для принятия лекарств.
• А также помочь исследователям изучить взаимосвязь между «сломавшимися» биологическими часами и различными хроническими болезнями.
• Система, которая управляет ежедневно биологическими ритмами, называется циркадными часами.

Циркадные часы помогают регулировать деятельность приблизительно 40% наших генов, организуя ритмы приема пищи, температуру тела и кровяное давление.

Фактически каждая клетка нашего тела имеет собственный механизм циркадные часов; основные, главные часы, которые синхронизируют все циркадные часы организма- представляют собой чрезвычайно маленькую область мозга, получившая название супрахиазматическое ядро – контролирует уровень важных гормонов, отвечающих за цикл сна и пробуждения. Хронотипы вариантны настолько широко, что внутреннее время двух людей может отличаться на восемь часов или больше.

1.  “Они могут делить одну кровать на двоих, но при этом даже не встречаться,”- говорит хронобиолог Ачим Креймр из Берлинского Медицинского Университета Чарите, возглавляющий одну из групп, разрабатывающих новую технологию.
2. Современный метод золотого стандарта, используемый для измерения внутреннего времени, сейчас признан слабым для выявления количества мелатонина и требует многочисленного забора крови или образцов слюны, берущихся через каждый час в условиях низкой освещенности.
3. Напротив, три недавних исследования описывают более простой подход, для которого требуется только один или два образца крови (в зависимости от точности методов, используемых в каждом исследовании), и таким образом может сделать биологическую часть замеров времени частью обычной клинической практики.
4. Общий подход включает оценку колеблющейся активности гена путем замера изменений в уровне РНК крови.
5. Программный компьютерный алгоритм затем распознает какие гены дают лучшие индикацию биологического времени.
6. “Мы все идем в одном направлении” в этой области исследования”, —  говорит физиолог университета Суррея, Англия, который возглавляет другую группу исследователей.  “В этой области есть где развернуться”

Биолог компьютерной обработки информации Розмари Браун Северо-западного Университета возглавляла самое недавнее исследование, о котором был опубликован отчет в прошлом сентябре на Слушаниях Национальной Академии Наук США. Команда Брауна утверждает, что их метод является самым генерализованным методом — его можно применять с любой технологией для   анализа активности гена.

Но он требует двух образцов крови, тогда как в исследовании команды Креймера (опубликованного в прошлом сентябре, а до этой публикации представленный онлайн в прошлом июне, Журнал Клинических Испытаний Расследования), а у команды Диджка (изданный онлайн в феврале 2017 в научном издании «eLife») описываются техники, которые могут работать только с одним образцом крови.

Креймер и Диджк (Kramer и Dijk) оценивали свои методики в сравнении с золотым стандартом; команда Браун шла другим путем, делая прямое сравнение затруднительным. “Однако может оказаться так, что подход Браун будет наилучшим,”- говорит Диджк. “Но пока мы не этого не знаем.”

Метод команды Креймера находится в соответствии с методом определения мелатонина приблизительно в пределах получаса.

Одним из оснований такой точности, говорит Креймер, является то, что исследователи извлекают только клетки одного типа — моноциты, которые показывают сильные циркадные колебания в крови. «Такой подход требует более сложного исследования крови, чем методы других групп, но исследование Креймра наиболее применимо к клинической практике», — говорит Диджк.

«Следующим шагом необходимо выяснить как хорошо метод каждой из групп работает на людях, циркадные ритмы которых были расстроены, например, сменой часовых поясов, работой по сменам или болезни», — говорит Диджк.

Эти сбои сна могут вызвать многочисленные нежелательные болезненные последствия, которые по многочисленным свидетельствам, могут быть быть минимизированы перестройкой часов людей с помощью незначительного внешнего воздействия или гормона сна — мелатонина.

Новая методика позволит врачу контролировать эффективность лечения. Циркадные разрушения также связаны с болезнями, включая диабет, болезни сердца, нейродегенеративные болезни и депрессию.

“Мы знаем, что такая связь есть,”-  говорит Браун. “Но мы не знаем точно, как она работает.

” «Если мы сможем дать врачам простую технику измерения внутреннего времени, то это поможет нам узнать, как такие связи работают».

Эффективность некоторых медицинских процедур типа химиотерапии или лечение гипертонии варьируется в зависимости от времени дня, на которое они назначаются, (Смотри работу «Прием ваших лекарств…,” стр. 72).

Правильный прием лекарств или лекарственной терапии в соответствии с внутренним временем пациента помогает максимизировать эффект принимаемого препарата, известен как хронотерапия. Поскольку внутреннее время различных людей различается, врачу также будет проще его измерить и назначить прием лекарства или лечебную процедуру строго индивидуально.

«Это позволило бы назначать более низкие дозы, имело бы меньше побочных эффектов, но большую эффективность,»- говорит Браун. «Мы действительно озабочены потенциалом лечения».

• Насколько большая разница в работе внутреннего времени различных людей пока до конца не ясно, ввиду сложности поделить людей по хронотипу для исследования.
• Эта техника могла бы быть полезной и помогать в исследовательской работе.
• «Группировка пациентов по хронотипу могла бы также увеличить процент успеха новых терапий в клинических испытаниях», —  говорит Креймер.
• Команда Диджка рассказала о другом важном научном открытии в исследовании, представленным онлайн в прошлом сентябре в издании «Сон».
• Применив тот же самый подход, исследователи смогли идентифицировать — с большей чем 90% точности участников, которые не спали одну ночь.

Такой тест смог бы помочь полиции идентифицировать водителей автотранспорта, работающих ночью и не имеющих возможности поспать, ставших участниками дорожных происшествий или помогать предпринимателям оценивать, пригодны ли авиапилоты или другой штат для работы на позициях, требующих повышенной серьезной безопасности. Тест использует 68 генов, которые показывают небольшое наложение «в нахлестку» с теми генами, практически используемые для определения внутреннего времени, но чьи биологические роли могут дать понимания того, как нехватка или отсутствие сна отражается на здоровье.

1. «Тест на внутреннее время и тесты на отсутствие сна, объединенные вместе, представляют мощное средство диагностики и лечения», — говорит Диджк: “Поскольку то, как вы чувствуете себя и насколько работоспособны в 6 утра, зависит от вашего циркадного времени, но также и отражается на том, как долго вы бодрствовали».
2. фото и источник Журнал Саентифик Американ №01 2019 архив новостей
3. Саймон Макин

Перевод: Энигма Л.Н.

Мозг и его ритмы – базовые знания

Физиология мозга.

Мы часто сравниваем человеческий мозг со сложным компьютером. Эта аналогия не слишком удачна, но если рассуждать о реальных возможностях и функциях мозга, то количество логических процессов, которые в нем происходят, поразительно велико. Человеческий мозг состоит из трех основных элементов:

1. Глиальные клетки 
2. Нейроны 
3. Дендриты

1) Глиальные клетки 

Название «глиальный» происходит от греческого слова «glia», означающего «клеить». Хотя эти клетки обладают мембранным потенциалом, глиальные клетки по большей части не имеют нервных окончаний и выполняют поддерживающую роль для головного и спинного мозга.

Выявлено 7 типов глиальных клеток, все они выполняют разные функции. Глиальные клетки поддерживают высокий уровень рибонуклеиновой кислоты (RNA), протеинов и энзимов (ферментов). Один из энзимов, производимых глиальными клетками, является ацетилхолинестераза (AChE). Ацетилхолинестераза связана напрямую с памятью и способностью к обработке информации.

Некоторые типы глиальных клеток, особенно астроциты, обеспечивают питание для нейронов. Другие синтезируют миелин, который используется для предотвращения пересечения друг с другом нервов и нейронов. Микроглия и астроциты являются фагоцитарными, это значит, что они очищают центральную нервную систему от мертвых клеток и продуктов распада.

Глиальные клетки обладают способностью делиться и размножаться в течение всей жизни. Они имеют ответвления, но не имеют аксонов и дендритов. В последних исследованиях выяснилось, что некоторые глиальные клетки могут действовать как усилители, наподобие транзисторов.

Их назначение — это поддержка нервных связей и обеспечение функционирования нервной сети, объединяющей различные области коры головного мозга. Человеческий мозг в 5 раз больше, чем мозг шимпанзе, однако нейронов содержит всего на 30-50% больше.

Похоже, что интеллектуальные границы, отделяющий человека от обезьяны, являются следствием действия в человеческом мозге именно глиальных клеток, которые превосходят по численности нейроны примерно 5 к 1.

В результате новых технологических разработок в создании современных исследовательских приборов, ученые смогли изучить различные виды активности, происходящие в глиальных клетках. Исследования нейрофизиолога Гарри Линча (Gary Lynch) из калифорнийского университета в Ирвине показали, что в зародыше, еще в период до роста нейронов и аксонов, глиальные клетки проявляют повышенную активность.

Глиальные клетки делятся и перемещаются в мозге через интактные ткани. Они преодолевают большие расстояния в мозге, чтобы достичь активных областей мозга, а те, которые уже присутствуют на месте, демонстрируют невероятные реакции. Они выбрасывают ответвления и становятся очень большими. Все это происходит еще до того, как аксоны вырастают из нейронов.

2) Нейроны

Нейроны – нервные клетки мозга. Они образуют серое вещество, представляющее собой самый внешний 2-х миллиметровый слой мозга. Нейроны состоят из тела клетки, аксона и одного или более дендритов.

Функция нейронов – создавать и проводить нервные импульсы.

Ко второму триместру беременности развивающийся мозг уже способен вырабатывать примерно сотню нейронов в минуту. К двухлетнему возрасту ребенок может иметь уже сотню миллионов нейронов в мозге. Люди со временем могут терять нейроны, особенно в той части мозга, которая менее всего задействована, но потеря нейронов с лихвой компенсируется увеличением количества дендритов. .

Внешняя поверхность мозга, на которой располагаюся нейроны, состоит из извилин и борозд (складки и извилины мозга). Эта извилины и борозды увеличивают площадь поверхности расположения нейронов.

• Если распрямить борозды и извилины мозга, мы получим поверхность, площадью примерно полтора квадратных фута.
• 3) Дендриты

Это слово происходит от греческого дерево. Аксоны и дендриты служат для связи различных нейронов. Дендриты образованы благодаря процессам в протоплазме нейронов, и передают импульсы к телу клетки нейрона.

Обычно задействованы несколько сотен дендритов. Они формируют связи, которые называются «синапсы», с другими нейронами. В результате, дендриты представляют собой систему «проводов» мозга.

Они формируются мыслительными процессами, воздействием окружающей среды, обучением и жизненным опытом.

Установлено, что у образованного взрослого человека развивается примерно 1 триллион дендритов в мозге, что при физическом измерении составило бы примерно 100 000 миль (160 934,4 км.). На рисунке 1 показан нейрон и его дендриты.

ВОЛНОВАЯ АКТИВНОСТЬ МОЗГА

Типичному нейрону нужна 1 микросекунда, чтобы ответить на стимул, но когда миллионы нейронов реагируют в унисон, они производят «качающиеся» электрические разряды. Эти разряды создают ритм который получил название «мозговая волна». Эти ритмы поддаются наблюдению посредством ЭЭГ. ЭЭГ записывает и измеряет огромное количество нейронов, реагирующих одновременно.

1. Эти ритмы волн мозговой активности формируются в несколько групп, в зависимости от их частот:
2. Бета, Альфа, Тета и Дельта (Beta, Alpha, Theta и Delta.
3. Майкл Маккензи

Электрическая активность мозга, может быть определена посредством ЭЭГ (электроэнцефалограммы), которая измеряет частоту электрического потенциала. Эта частота измеряется в циклах в секунду или Гц (Герц). В любое определенное время эти частоты определяют Ваше настроение. Скорость частоты позволяет нам группировать наши мозговые волны в четыре категории.

Бета волны — самые быстрые мозговые волны, располагающиеся в частоте от 13 до 100 Гц. Во время Бета волновой активности мы находимся в нормальном бодрствующем состоянии, внимания и концентрации.

Когда мы чувствуем себя взволнованными или обеспокоенными — это быстрые бета волны (30 гц ), Когда мы чувствуем угрозу, чрезвычайную опасность или вступаем борьбу или бегство — это сверхбыстрые бета волны. Если закрыть глаза, расслабиться, станать пассивным и рассредоточенным активность мозговых волн замедлится, и появятся альфа-волны.

Они располагаются в частоте от 8 до 12.9 Гц. Мы вступаем в состояние“сверхобучения” находящееся в пределах более высокого конца Альфа волн, и мы начинаем производить успокаивание нейрохимические вещества. Более глубокие структуры Альфа-ритма характерны для традиционной медитации.

Поскольку спокойствие и расслабление углубляются в сонливость, мозговые сдвигаются в сторону более медленных тета-волны. Диапазон частот тета-волн от4 до 7.9 Гц. Тета-волны часто сопровождются неожиданными, сказочными умственными изображениями.

Весьма часто эти изображения могут сопровождаться яркими воспоминаниями, преобладают, как правило, воспоминания детства. Тета активность мозговых волн связана с заживлением, увеличенным творческого потенциала, внезапной способностью проникновения в суть (эврика), когда все внезапно становится ясным. Даже очень продвинутые медитаторы могут достигать тета-состояния в течение короткого периода времени.

Дельта волны — самые медленные мозговые волны, располагающиеся в частоте от 0.1 до 3.9 Гц. Обычно, люди спят во время дельта волн, однако есть доказательство, что возможно остаться в сознании и в этом состоянии —чрезвычайно глубокого подобного трансу. Также в пределах дельта — волновой активности мозга значительно повышается продукция исцеляющего соматотропина.

Каждая из этих групп представляет собой особый тип корковой активности и соотносится с такими состояниями сознания, как тревога, спокойствие, сновидение или состояние сна. Мы постоянно производим некоторое количество одновременно всех этих частот.

Поэтому состояние нашего сознания отражает смешанную активность ритмов разных волн мозговой активности и их локализацию. Ритм волн мозговой активности характеризуется самой большой мощностью волновой активности определенной категории.

Например, человек с закрытыми глазами производит большое количество альфа и малое количество бета волн в визуальной части коры, т.к. он не обрабатывает визуальную информацию.

Когда глаза открыты, производство альфа – волн резко сокращается, а мощность бета–волн возрастет в результате обработки в визуальной части коры поступаюшей визуальной информации.

Каждый из ритмов волн мозговой активности и разные состояния сознания, соответствующие каждому типу волн. Классификация ритмов волн мозговой активности изменяется в процессе того, как ученые получают новые сведения о мозге и состояниях сознания. Например, многие из этих категорий теперь имеют различные подгруппы.

БЕТА ВОЛНЫ

Бета-волны – это быстрые волны, низкой амплитудой, приблизительно от 14 до 40 циклов в секунду (Hz). Бета-волны генерируются естественным путем, когда мы находимся в состоянии бодрствования, тревожном состоянии сознания.

Изначально бета-волны представляют собой процесс обработки данных, включающий сотни мелких вычислений между двумя ближайшими областями коры, которые работают вместе для достижения результата («Что это был за звук или образ?», «Сколько будет 2 + 3?», «Это опасно?», «Я боюсь», «Что мне делать?»).

Существуют 3 основные подгруппы бета-волн: Гамма (от 35 до 40 Hz), Бета 2 (от 24 до 34 Hz) и Бета 1 (от 14 до 23).

Гамма волны, самые быстрые, отражают пиковую деятельность сознания. Чрезмерная активность бета 2 связана с повышенными эмоциональными состояниями, такими как волнение и страх. Частоты бета 1 связаны с познавательными процессами, такими как решение проблем и мышление.

АЛЬФА ВОЛНЫ Альфа волны вибрируют в диапазоне примерно от 8 до 13 Hz. Альфа активность представляет собой вибрации между фрагментами коры и зрительным бугром, известным как корково-таламическая петля.

Альфа волны проявляются в период сенсорного покоя (например, в тихой комнате с закрытыми глазами), умственной релаксации, глубокой релаксации, медитации или умиротворенного сознания (диссоциации). Альфа волны – вожделенный результат медитирующих. Традиционные методы медитации требуют 10 лет практики, чтобы достичь производства идеальных альфа волн.

Производство альфа волн сокращается в момент обработки данной частью мозга сенсорной информации, а также в процессе решения проблем и познавательной активности.

Увеличение количества альфа волн дает:

• чувство умиротворения
• улучшенное академическую успеваемость
• тепло в конечностях
• повышенную производительность на рабочем месте
• ощущение благополучия
• снижение тревожности, улучшение сна
• улучшение иммунной функции.

Считается, что самые креативные гении, такие, как Эйнштейн, постоянно пребывали в почти неизменном альфа состоянии. Большинство из таких творческих людей имели плохую успеваемость в школе и считались неблагополучными учениками. Возможно, они были слишком сконцентрированы на творческой активности, чтобы уделять внимание учебе. В последние несколько лет были выделены новые подгруппы альфа волн. Мю волны (иногда их называют Тальфа) пограничны между Альфа/Тета волнами (от 7 до 9 Hz). Их активное производство ассоциируется со здоровым состоянием сознания, дающим исключительную интуицию и опыт личной трансформации.

Некоторые исследователи уверены, что «здоровая» мю активность может снижать состояние беспричинного гнева и тревоги от скрытых проблемных воспоминаний детства или душевных травм прошлого. Примеры этих волн мозговой активности — резонанс Шумана или «пятая стадия» медитации.

ТЕТА ВОЛНЫ Частоты тета волн — от 4 до 8 Hz. Тета волны ассоциируются с состоянием сна, «сумеречным» состояние, состоянием гипнотического транса, БДГ – фазой сна и состоянием сновидений.

В этом состоянии увеличивается активность памяти.

Память улучшается (особенно долговременная память), повышается доступ к подсознанию, возможность свободных ассоциаций, повышается креативность, имеют место неожиданные озарения.

Это таинственное, особое состояние сознания. Долгое время ученые не могли исследовать это состояние мозга, т.к. обычный человек не может долгое время в нем оставаться без того, чтобы ни свалиться в сон (что также дает большое количество тета волн).

ДЕЛЬТА ВОЛНЫ Дельта волны – самые медленные волны мозговой активности с частотой, колеблющейся от 1 до 4 Hz. Дельта волны доминируют, когда мы засыпаем и продолжают преобладать в состоянии глубокого сна. Некоторые исследователи уверены, что дельта-волны присутствуют у целителей в состоянии «целительства» и у экстрасенсов во время получения информации.

• Следующая таблица представляет свод позитивных, ассоциируемых с активностью разных групп волн мозговой активности.
• Позитивные факторы Категории волн мозговой активности

Возможно, связаны с пиком жизненной активности.  Гамма 35 — 45 Hz Очень активное внешнее внимание.  Бета 2   22 — 35 Hz Активное внешнее внимание.  Бета 1 15-22 Hz Релаксация, пассивное внимание.

Медленные бета волны 12-15 Hz Релаксация, внутреннее внимание, медитация, здоровое ментальное состояние.

Альфа (Верхние) 9- 13 Hz Глубокая медитация, проницательность, Резонанс Шуманна, гипноз Медленные альфа волны — Мю/ Тальфа 7-9Hz Креативность, БДГ- фаза сна, гипнагогическое соостояние Тета 5-7Hz

Улучшение сна.  Дельта 1 -4 Hz

В течение нескольких минут мозг обычно производит некоторое количество всех видов волн. Однако, для специфического вида активности или поведения мозг способен производить изначально волны одной группы.

По сути, волны мозговой активности подобны волнам озера. Когда дует сильный ветер, большие волны появляются далеко в озере (большая амплитуда, низкая частота).

А когда мы бросаем в озеро камешек, появляются небольшие волны очень близко к месту волнения (низкая амплитуда, высокая часота). Интересная зависимость в том, что когда частота увеличивается, амплитуда уменьшается.

Рисунок 3 показывает взаимосвязь типов поведения, ассоциируемых с преобладанием какой-то одной группы частот.

ВОЛНЫ МОЗГОВОЙ АКТИВНОСТИ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Здоровый мозг выполняет много важных ментальных функций одновременно, производя большое количество волн мозговой активности разных частот, отражающих эти функции. При сегодняшнем стрессовом образе жизни мы часто демонстрируем повышенную бета активность. Чтобы преодолеть этот негатив, многие ищут способы производства альфа волн – умиротворенного существования, релаксации.

Когда мы повышаем нашу альфа и тета (включая мю) активность посредством конструктивных процессов – медитаций, упражнений, средствами аудио визуальной стимуляции (АВС), мы добиваемся изменений состояния сознания или «альфа активности». Важно, чтобы мы научились производить альфа волны на ежедневной основе посредством медитации или АВС.

Однако, многие находят, что легче добиваться альфа активности путем применения деструктивных средств, таких, как наркотики или алкоголь.

А также постоянное, неконтролируемое, ненормальное наличие низкочастотной альфа или тета активности является причиной усталости или болезненных состояний, ассоциируемых с бессонницей, депрессией, расстройствами внимания, предменструальным синдромом и синдромом хронической усталости.

Самый важный аспект, связывающий волны мозговой активности со здоровьем человека – это способность изменять эти состояния в соответствии с требованиями ситуации.