Як знання про циркадних ритмах допоможуть вам налаштувати правильний режим сну
Нейробіолог Рассел Фостер (Russel Foster) розповів, що таке циркадні ритми, чому вони збиваються і як це пов’язано зі сном. Каталог статей публікує переклад його статті.
Рассел Фостер (Russel Foster)
Британський нейробіолог, фахівець з циркадним ритмом.
Циркадні ритми — це внутрішні біологічні ритми організму з періодом близько 24 годин. Вони заздалегідь готують організм, налаштовуючи всі фізіологічні процеси у відповідності зі щоденними змінами в навколишньому світі.
Циркадні ритми є практично у всіх живих організмів на планеті, включаючи бактерії. У людини головний циркадний ритм — це цикл сну і неспання.
Клітини-годинник
На молекулярному рівні в організмі працюють циркадні годинники, запускають процеси внутрішніх коливань, які регулюють фізіологічні процеси у відповідності з зовнішнім 24-годинним циклом.
Є кілька видів годинних генів, які відповідають за виробництво білків. Їх взаємодія створює петлю зворотного зв’язку, яка викликає 24-годинні коливання часових білків. Потім ці білки подають клітинам сигнал про те, яке зараз час доби і що необхідно зробити. Це і змушує йти біологічний годинник.
Таким чином, циркадні ритми — це не результат спільної роботи безлічі різних клітин, як передбачалося спочатку, а властивість кожної окремої клітини.
Щоб від циркадних годин була користь, вони повинні бути синхронізовані з сигналами навколишнього світу. Найочевидніший приклад розбіжності між біологічними годинами і зовнішнім світом — десинхроноз.
Коли ми потрапляємо в інший часовий пояс, нам доводиться пристосовувати свої біологічні годинники до місцевого часу. Фоторецептори (світлочутливі нейрони сітківки ока) вловлюють зміни в циклі чергування світла і темряви і посилають сигнали циркадним годинах підігнати біологічний годинник організму у відповідності із зовнішніми стимулами. Підгонка добового ритму забезпечує правильну роботу всіх клітинних процесів.
У складних багатоклітинних організмах часто є головні годинник, які координують роботу всіх клітин-годин. У ссавців головні годинник — це супрахіазматичне ядро (СХЯ), розташоване в головному мозку. Від клітин сітківки ока СХЯ отримує інформацію про світлі, налаштовує що в ньому знаходяться нейрони, а вони вже посилають сигнали, що узгоджують роботу всіх інших процесів в організмі.
Основні властивості циркадних ритмів
1. Циркадні ритми зберігаються при постійних умовах світла чи темряви при відсутності інших зовнішніх стимулів. Це було виявлено в результаті експерименту, проведеного в 1729 році французьким вченим Жаном-Жаком де Мераном. Він помістив рослина в темне місце і зауважив, що навіть у постійній темряві листя відкриваються і закриваються в тому ж ритмі.
Це стало першим свідченням того, що циркадні ритми мають внутрішнє походження. Вони можуть коливатися в залежності від виду бути трохи довше або коротше 24 годин.
2. Циркадні ритми не залежать від зовнішньої температури. Вони не сповільнюються і не прискорюються в значній мірі, навіть коли температура різко змінюється. Без цієї властивості циркадні годинники не змогли б визначати час.
3. Циркадні ритми можуть закріплюватися за зовнішніми 24-годинними цілодобово. При цьому основним сигналом є світло, хоча вплив роблять і інші сигнали.
Значення циркадних ритмів
Наявність біологічного годинника дозволяє організму передбачати передбачувані зміни навколишнього середовища і заздалегідь налаштувати поведінку, беручи до уваги ці умови. Наприклад, знаючи, що світанок настане через три години, організм починає збільшувати швидкість обміну речовин, температуру, підсилювати кровообіг. Все це готує нас до активної діяльності протягом дня.
Ввечері, коли ми готуємося до сну, фізіологічні процеси в організмі починають сповільнюватися. Під час сну мозок активно працює. Він фіксує спогади, обробляє інформацію, вирішує проблеми, посилає сигнали про відновлення пошкоджених тканин і регулює запаси енергії. Деякі частини мозку під час сну більш активні, ніж під час неспання.
Циркадні ритми і сон
Цикл сну — найбільш очевидний добовий ритм людини і тварин, але він залежить не тільки від циркадних ритмів.
Сон — вкрай складний стан, що виникає завдяки взаємодії різних областей головного мозку, гормонів і системи нейромедіаторів. Із-за своєї складності цикл сну дуже легко засмутити.
Недавні дослідження показали, що порушення сну і циркадних ритмів характерно як для нейродегенеративних, так і для нейропсихиатрических розладів, при яких неправильно працюють нейромедіатори. Наприклад, таке порушення характерно для більш 80% пацієнтів з депресією і шизофренією.
Але незручності, які виникають через відчуття сонливості протягом дня, — дрібниці. Порушення сну і циркадних ритмів також пов’язано з цілим комплексом патологій, включаючи депресію, безсоння, погіршення уваги і пам’яті, зниження мотивації, метаболічні розлади, ожиріння, проблеми з імунною системою.
Як налаштувати свої біологічні годинники
Вчені довго задавалися питанням, як око сприймає світло для підстроювання циркадних ритмів. Нещодавно в сітківці були виявлені спеціальні чутливі до світла клітини — фоточутливі ганглионарные клітини сітківки. Ці клітини відрізняються від паличок і колбочок, про яких вченим було відомо давно.
Зорові подразнення, сприйняті фоточутливих ганглионарными клітинами, з ока потрапляють в мозок по зоровому нерву. Але в 1-2% таких гангліонарних клітин є зоровий пігмент, чутливий до синього кольору. Таким чином, фоточутливі ганглионарные клітини фіксують світанок і сутінки і допомагають налаштувати біологічний годинник організму.
З-за сучасного способу життя ми часто не отримуємо достатньо світла, більшу частину часу проводячи в приміщенні. Це може бути причиною того, що наші годинники настроєно неправильно.
Дослідження підтвердили, що приймаючи їжу в один і той же час і займаючись спортом вранці, можна виробити правильний режим сну.