Современный подход к изучению влияния биоритмов на человека

Как применить знания о хронотипах: советы школьникам

Эти рекомендации помогут поддерживать в порядке циркадные ритмы организма и избегать нарушений сна:

• Подстраивайтесь под солнечный свет. Попробуйте не задёргивать шторы плотно на ночь, чтобы утром солнечный свет помогал организму проснуться и настроить свои биологические часы. А также старайтесь чаще бывать на свежем воздухе в течение дня.
• Не злоупотребляйте искусственным освещением. Конечно, совсем от него отказаться не получится, но попытайтесь хотя бы свести его к минимуму по вечерам. В книге «Найди время. Как фокусироваться на главном» Джейк Кнапп, ведущий разработчик Google, рассказывает, как ему помогает засыпать  «искусственный закат»: за полтора-два часа до отхода ко сну он постепенно уменьшает интенсивность света в доме, а за час до сна прекращает пользоваться гаджетами, чтобы дать глазам и мозгу отдохнуть. Воспользуйтесь этим советом для настройки собственных биочасов.
• Ложитесь спать и вставайте в одно и то же время. Привычка отсыпаться до обеда в субботу или воскресенье никак не поможет накопить запас сна на всю неделю, а вот сбить циркадные ритмы в организме может. Вставать в выходные позже можно, но не более чем на полтора-два часа. Это правило поможет сохранить работоспособность на высоком уровне и после выходных.

Знание сильных и слабых сторон своего хронотипа помогает учиться быстрее и эффективнее, повышать работоспособность согласно биологическим часам. Нужно соблюдать лишь несколько правил.

Жаворонки

• Не назначайте встречи, занятия с репетитором, важные события на поздний вечер.
• При смене режима или часовых поясов давайте себе дополнительные пару часов для восстановления. 

Голуби

• Учитывайте кратковременный спад активности днём — можно попробовать дневной сон.
• Снизьте количество активных событий вечером. 

Совы

• Повышайте свой уровень энергии по утрам за счёт питательного завтрака, витаминов, утренней зарядки, пробежки или небольшой прогулки.
• Дополнительные занятия или курсы, выполнение творческих работ переносите на ранний вечер. 
• Уменьшайте количество искусственного света и отказывайтесь от использования гаджетов за час до сна, чтобы засыпать раньше.

И конечно, строго обязателен для всех «птичек» 8-часовой сон, иначе, вне зависимости от хронотипа, по утрам вы всегда будете несчастной «совой», а по вечерам — измотанным «жаворонком».  

Биологические часы и циркадные ритмы

Почти каждая ткань и орган содержат внутренние часы, которые состоят из определенных молекул (белков), взаимодействующих с клетками по всему телу. Биологические часы представляют собой группы сообщающихся между собой молекул и оказывают непосредственное влияние на энергию, здоровье и общее состояние человека .

Биологические часы – это естественные механизмы синхронизации организмов, регулирующие цикл биологических и циркадных ритмов .

Биологические ритмы (или биоритмы) – это повторяющиеся с определенной периодичностью смены характера и интенсивности биологических процессов организма. Биоритмы присущи всем живым материям и являются фундаментальным процессом в живой природе.

Циркадные ритмы – это физические, психические и поведенческие изменения, которые следуют 24-часовому циклу. Эти естественные процессы реагируют, в первую очередь, на свет и тьму и влияют на большинство живых существ, включая животных, растения и даже микробов. Пожалуй, самый популярный и наглядный пример работы циркадных ритмов – цикл бодрствования днем и сна ночью .

Исследователи определили похожие гены у людей, плодовых мушек, мышей, растений, грибов и некоторых других организмов, которые составляют молекулярные компоненты часов. Именно это сходство и позволяет ученым делать важные выводы о биоритмах человека, изучая данные организмы. Исследованием биологических часов занимается наука хронобиология.

Основные или главные часы, контролирующие биологические ритмы, состоят из группы нервных клеток в головном мозге, которые называются супрахиазматическим ядром или SCN. Супрахиазматическое ядро содержит около 20 000 нейронов и расположено в гипоталамусе –  области мозга, находящейся чуть выше пересечения зрительных нервов от глаз .

Когда каждое утро свет попадает на сетчатку глаза, специализированные нервы посылают сигналы в SCN, который, в свою очередь, контролирует цикл производства множества биологически активных веществ. SCN стимулирует соседнюю область мозга, называемую шишковидной железой  .

Согласно инструкциям SCN, данная железа ритмично вырабатывает мелатонин, так называемый гормон сна, который, кстати, на сегодняшний день доступен в форме таблеток во многих магазинах здорового питания и аптеках. По мере того как день переходит в вечер, железа постепенно начинает вырабатывать больше гормона сна. Когда уровень гормона в крови повышается, наблюдается умеренное снижение температуры тела и повышенная склонность ко сну .

Яркий свет, поглощаемый сетчаткой в ​​течение дня, помогает синхронизировать ритмы активности часовых генов с преобладающим циклом окружающей среды. Воздействие яркого света ночью сбрасывает циркадные ритмы, резко изменяя количество продуктов некоторых часов и генов. Несмотря на то, что свет «перенастраивает» биологические часы человека каждый день, циркадные ритмы продолжают действовать даже у людей, лишенных света, что указывает на то, что активность SCN является врожденной .

Для человека одними из наиболее важных генов в этом процессе являются гены Period и Cryptochrome.  Эти гены кодируют белки, которые накапливаются в ядре клетки ночью и уменьшаются в течение дня.  Исследования на плодовых мушках показывают, что данные белки помогают активировать чувство бодрствования, бдительности и сонливости .

Биологические часы человека

Итак, действительно ли в человеке есть часы? И если есть, то как они работают?

Начнем с понятий хронобиология и хрономедицина.

Хронобиология – это наука, изучающая биоритмы человека и влияние внешних факторов воздействия на человеческий организм именно в плане биоритмологии. Соответственно, под внешними факторами мы подразумеваем Солнце, изменение циклов дня и ночи, геомагнитную обстановку Земли. То есть это те процессы, которые влияют на человека и на все живое, находящиеся на Земле в течение всего процесса эволюции.

И тут возникает вопрос: полнолуние все-таки надо лечить в человеке или как?

Ответ неоднозначный. Да, наверное, полнолуние как источник света не очень хорошо воздействует на человеческий организм. Но давайте по порядку.

Наука хронобиология начала формироваться еще 200 лет назад. А термин хронобиология появился в 70-е годы прошлого века. Еще со времен Гиппократа был известен такой орган как шишковидная железа.

Это железа, которая находится в серединных структурах головного мозга и вырабатывает главный гормон – мелатонин. Он влияет на ритмику в нашем организме.

Если говорить о биоритмах как о течении жизни, то биоритм представляет собой последовательность повторяющихся циклов.

Ещё сто лет назад ученые узнали про мелатонин. А послужило тому случайная находка американских дерматологов, которые в коже лягушек обнаружили мелатонин. Вот, собственно, с этого началась история мелатонина как биорегулятора.

Представьте себе часы с маятником, где организм и шишковидная железа является часами, а мелатонин является маятником. Амплитуда маятника – это и есть суточные колебания мелатонина. С течением времени колебания маятника все медленнее и медленнее, амплитуда меньше, и со временем он останавливается. Вот тогда в человеке, если говорить образно, происходит угасание жизни.

Более точное сравнение этого гормона можно провести с солнечными часами. То есть мелатонин – это тень, которую отбрасывает столб. Чем больше света, тем мелатонина меньше.

Мелатонин продуцирует шишковидная железа из серотонина. А серотонин – это гормон удовольствия, гормон нашей активности.

Мелатонин есть в организме всегда: и днём, и ночью. Последние исследования доказали, что мелатонин находится практически во всех органах и тканях. Он продуцируется не только шишковидной железой, но и сетчаткой глаза, предсердиями, желудком, то есть органами, которые были объединены в АПУД-систему. Или по-другому – в диффузную нейроэндокринную систему.

Пик синтеза мелатонина приходится на середину ночи. Это период с 23:00 до 03:00. Проще говоря, мелатонин отвечает за регуляцию наших биологических часов: переводит их из положения «сон» в положение «бодрствование», и наоборот.

Простыми словами: в человеке есть железа, которая, подобно солнечным часам, вырабатывает либо большее, либо меньшее количество мелатонина. И вот эти пиковые значения определяют пики твоего бодрствования и пики в норме твоего не бодрствования.

То есть, иными словами, когда нерадивый работник по мнению руководителя, не хочет работать ночью, на самом деле он просто очень физиологичный и правильный.

Как настроить биологические часы

При несоблюдении режима сна и отдыха, стрессовых ситуациях, смене часовых поясов, нерегулярном питании происходит сбой биологических часов, что не может не отразиться на самочувствии и работоспособности человека. Для того чтобы их настроить, необходимо придерживаться следующих правил:

• размеренный образ жизни;
• приёмы пищи и сон в одно и то же время;
• отказ от вредных привычек;
• избегание переутомления;
• светолечение – создать дополнительное освещение в дневное время, особенно в пасмурную погоду;
• отличным помощником «настроиться» станет звонок будильника, главное, не лениться;
• восход солнца естественным образом синхронизирует собственные биоритмы с природными.

Что такое «хронотип»

Бывают ситуации, когда приходится не спать всю ночь. Однако злоупотреблять ресурсами организма не стоит. Во время бодрствования главной его задачей является переработка накопленных питательных веществ. Этот процесс необходим для хорошей работоспособности днём.

Ночью же активизируется выработка гормона роста. Он запускает анаболические процессы. Регулярный недосып вызывает чувство голода. Людей тянет на сладкое и жирное, замедляется их обмен веществ, а это прямая дорога к ожирению!

При этом все люди отличаются по хронотипу. «Жаворонки» уже с 6-7 утра на ногах, но к 21-22 часам их энергия иссякает. «Совам» трудно встать с утра, их работоспособность повышается лишь к вечеру.

Современные исследователи выделяют ещё «голубей». Эти люди активизируются к середине дня. Факт: статистика утверждает, что в мире целых 40% «совушек», четверть населения относят себя к «жаворонкам», оставшаяся часть – «голуби». Но чаще всего это смешанные виды.

Влияние мелатонина на сон

Если говорить про сон, то зачастую пациентам не объясняют, что мелатонин не является снотворным. Он имеет действие, схожее со снотворным, но механизм его несколько иной.

Причем есть физиологические дозы, которых вы, к сожалению, не найдете в аптеках, потому что они очень маленькие. А есть фармакологические дозы по 3-5 мг, которые значительно больше и продаются в аптеках. Поэтому именно применение мелатонина не сводится к такой панацеи, когда можно спокойно пойти, купить, попринимать и стать здоровым. Да, несомненно, мелатонин продлевает жизнь и оказывает благоприятное действие для язвенников. Но не всё так просто.

Соответственно, что касается сна, применение физиологических доз мелатонина условно решает проблему с засыпанием и решает проблему скорости засыпания. То есть в 2 раза укорачивает скорость засыпания. Но это никак не влияет на фазы сна. Если вы хотите засыпать раньше, если у вас есть проблемы с засыпанием или вы хотите спать на два-три часа больше, то это можно решить с помощью мелатонина.

Здесь сразу стучится вопрос: помимо таблеточного мелатонина, есть хорошие привычки в жизни, которые будут способствовать нормализации уровня мелатонина и решать проблему засыпания?

У пациентов кардиологического профиля очень часто генерирующим фоном проблем является тревога и нарушение сна. И как только мы решаем эту проблему, у них нормализуется артериальное давление, снижаются риски инсультов и инфарктов.

Во избежание этого рекомендовано заводить полезные привычки. Например, вечерние прогулки, нормализация физического и умственного труда и их чередование, успокоительный сбор перед сном.

Поведенческие привычки, которые нормализуют хронобиологию человека:

1. Подготовка отхода ко сну. Это приглушенный свет, отсутствие гаджетов, принятие пищи за 2-3 часа до сна. Сейчас производители смартфонов позаботились, чтобы в наших гаджетах была функция «приглушенный свет экрана». Но все равно исследование показывает, что нахождение за компьютером и смартфоном перед сном в среднем сдвигает сон где-то на 2 часа. Если перефразировать классика Булгакова: «Не только до обеда не надо читать газет, но и не надо читать их перед сном»!
2. Соблюдение режима дня. Необходимо вовремя ложиться спать. Световой день колеблется от 17 до 6 часов в зависимости от региона. Понятно, что в наших условиях жизни в социуме мы не можем вставать с петухами и ложится при этом спать в семь вечера.

Это более физиологичная привычка. Но основная масса людей живет в городских условиях. Есть два самых неблагоприятных фактора города – это яркое вечернее освещение и геомагнитные поля 50-70 герц.

Почему важно следовать биоритмам

Прежде всего, рассмотрим медицинскую сторону этого вопроса.

Если в течение длительного времени биоритмы сбиваются, это может привести сначала к поверхностным, а затем и к более глубоким негативным последствиям, вплоть до сильного снижения иммунитета, истощения надпочечников, гормонального дисбаланса, сахарного диабета, заболеваний щитовидной железы, а также других органов и систем. 

Давайте более подробно рассмотрим возможные последствия пренебрежения своими биологическими ритмами:

а) угнетение выработки мелатонина и гормона роста приводят к появлению избыточного веса по типу висцерального ожирения. Возникнет дефицит антиоксидантной системы, она станет хрупкой и не способной отражать “нападение” вирусов и воспалительных реакций. Полноценное восстановление работы головного мозга, желез внутренней секреции, ЖКТ тоже окажется под угрозой.

б) преждевременное угнетение функций половых систем. У мужчины это ранний дефицит тестостерона (а значит – ухудшение либидо, качества сперматозоидов и эрекции), у женщин – раннее наступление менопаузы. 

Понимание своих биоритмов открывает для человека дополнительные возможности познания себя. А именно –  в какой момент вы достигнете хороших результатов в физической активности, а в какой – в интеллектуальной. Эта информация помогает человеку попросту не растрачивать себя, а направлять свою энергию максимально продуктивно.  

Хронотип и успехи в школе

Жаворонкам и голубям живётся проще в современном городском ритме. Совам по утрам трудно быть концентрированными, вникать в новый материал и быстро реагировать на изменения. В то же время этому хронотипу проще работать с объёмными домашними заданиями: к вечеру их работоспособность достигает пика, тогда как жаворонки и голуби уже начинают спать на ходу. 

Однако, по словам учёных, ярко выраженный хронотип имеется всего у 20% людей. Остальные находятся как бы на стыке и при необходимости могут скорректировать свои биологические часы в нужную сторону.

Кроме того, многие люди, особенно школьники и студенты, ошибочно причисляют себя к совам. Зачастую отсутствие бодрости по утрам связано с недостаточным количеством сна, а вечерняя бодрость и бессонница до полуночи — с активным использованием ноутбуков и телефонов вечером. Яркий экран и постоянный поток информации мешают мозгу настроиться на плавный отход ко сну.

Хронотипы и обучение в онлайн-школе

Обучение в домашней школе «Фоксфорда» одинаково комфортно для всех «птичек». И вот почему:

• Меньшее количество учебных часов, чем в обычной школе. Сравниваем: пятиклассник в домашней школе «Фоксфорда» тратит в неделю 14 часов на вебинары и пять — на самостоятельные занятия. В обычной школе нагрузка порядка 24–25 часов в неделю. При этом выполнять домашние задания представитель каждого хронотипа может в наиболее продуктивное для себя время, подстраиваясь под свои биологические часы.
• Больше свободного времени по утрам. Сборы в школу и дорога до неё — это полтора-два часа бесценного времени. Именно их не хватает совам, чтобы выспаться, а жаворонок может потратить утренние часы на самостоятельное изучение материала вместо тряски в автобусе или метро. Занятия начинаются не раньше 10 утра по московскому времени — можно полноценно выспаться, позавтракать и настроиться на учёбу. 
• Возможность сосредоточиться. На онлайн-занятиях школьник находится дома, и раздражающие факторы в виде шума назойливых соседей по классу, холода, яркого или, наоборот, тусклого света, которые ещё больше снижают уровень концентрации сов по утрам, отсутствуют. Можно создать идеальные условия для учёбы дома и полностью погрузиться в материал.
• Запись занятий. Все онлайн-занятия доступны в записи: сова, например, может дополнительно посмотреть вечером тему, которая трудно далась утром, а жаворонок — освежить знания с утра.
• Привычка планировать. Большее количество свободного времени и занятия для самостоятельного изучения дают возможность выстраивать жизнь исходя из своих биоритмов. Понимание, как эффективно учиться в школе, используя особенности своего организма, поможет и во взрослой жизни. 

Влияние биоритмов на работоспособность и успеваемость

Индивидуальные особенности суточных биоритмов называют хронотипом человека. Мы знаем о трёх хронотипах: совы, жаворонки и голуби. А учёные выделяют целых семь хронотипов, но для удобства они объединены в эти три группы.

• Ранний хронотип — жаворонки — предпочитают ранний подъём. Легко просыпаются, наиболее активны и работоспособны по утрам, но быстро утомляются к вечеру, сонливость наступает уже в 20–22. Плохо адаптируются к изменению распорядка дня.
• Средний хронотип — голуби — пробуждаются рано, клевать носом начинают с 22 до 24. Пики активности у них наблюдаются с 10 до 12 и с 16 до 18, а в обеденное время работоспособность падает.
• Поздний хронотип — совы — ложатся спать после 24 часов. Наиболее активны в вечернее и ночное время, с утра у них плохая работоспособность.

Изменение эффективности у разных хронотипов связано с изменением уровня гормонов — серотонина, мелатонина и кортизола. Так, уровень мелатонина у жаворонков к вечеру падает, а у сов, наоборот, находится на пике.

Биоритмы и сезонные заболевания

Надо понимать, что помимо циркадных ритмов или суточных ритмов, у нас есть еще другие ритмы. Это ритмы, связанные с обращением Земли вокруг своей оси. Есть также сезонные, годовые и месячные ритмы. Эти ритмы присущи как женщинам, так и мужчинам.

Например, в соответствии с наукой хронобиологией, год длится немного меньше, чем 12 календарных месяцев. Если провести параллель годового цикла на жизненный цикл человека, то зима будет соответствовать старости.

Если говорить про возраст, то биологическая зима в рамках года у людей пожилых, старше 80-ти лет начинается в октябре-ноябре. А у молодых лиц до 24 лет она начинается в декабре. Так, с увеличением и уменьшением количества солнечного света в нашем организме серьезно меняется гормональный фон. Весной, соответственно, выработка мелатонина увеличивается, а к осени уменьшается.

В чем причина сезонных обострений болезней?

Основные причины сезонных обострений – это нарушение цикличности биоритмов, связанное с переходом от одного времени года к другому, а также смена привычного ритма жизни.

Вот тут важную роль играет выработка в головном мозге важнейших нейромедиаторов.

Несомненно, основные патологии, которые зависят от выработки мелатонина, – это всевозможные депрессивные расстройства и нарушение сна.

Хотя в сезонных психических расстройствах больше виноват недостаток триптофана. Триптофан – протеиногенная аминокислота, которая в организме превращается в серотонин. Он, в свою очередь, помогает контролировать настроение и сон. Снижение уровня серотонина может привести к тому, что у человека возникнут нарушение сна, повысится уровень стресса, возможно нарушение пищевого поведения. 

Эмоциональный дисбаланс, ухудшение состояния нервной системы и повышенный риск развития депрессии и симптомов тревоги также являются последствиями низкого уровня серотонина.

Если говорить про другие заболевания, то сезонной ритмике очень часто подвержены кардиологические заболевания: ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, инфаркты. Накопленные результаты исследований показывают высокую степень сезонности данных заболеваний.

Также очень яркий пример сезонности заболеваний – это язвенная болезнь 12-перстной кишки. На сегодняшний момент вышло много работ с участием Александра Лакшина, в которых приводятся примеры десинхроноза и его влияния на периоды обострения и ремиссии язвенной болезни.

Важную роль в современной медицине играет направление, которое базируется на хронобиологии и использует её данные для совершенствования профилактики, диагностики и лечения заболеваний.

Хрономедицина – это изучение заболеваний человека, на которые влияют на нарушение ритмики, то есть десинхроноза.

В результате нарушения биоритмов у людей сначала появляется стресс, потом десинхроноз, а потом проявляться уже клинические заболевания.

В частности, весеннее и осеннее обострение при язвенной болезни 12-перстной кишки тому яркий пример. Результат заживления язв – это образование рубца. Применение мелатонина, как показано в ряде научных работ, сокращает время рубцевания язвенного дефекта на два-три дня. Да, количество небольшое, но, в принципе, этого тоже достаточно для качества жизни.

Можно ли принимать мелатонин детям?

Что касается детей, то применение мелатонина детьми не рекомендовано. Почему? Мелатонин появляется в организме ребенка при рождении. Затем с возрастом содержание мелатонина в организме увеличивается. Самое большое количество мелатонина наблюдается у детей приблизительно 7 лет.

В дальнейшем содержание мелатонина снижается. Особенно оно снижается достаточно резко в период полового созревания. Поэтому подростки могут ходить на дискотеки и тусоваться всю ночь. А вот взрослым уже тяжело это делать.

Если хочешь потусить – уменьши количество мелатонина?

К сожалению, принцип действия мелатонина такой. Поэтому у взрослого человека к 80 годам количество мелатонина в два раза меньше, чем в 24 года А в 90 лет его становится еще в полтора раза меньше, чем в 80 лет.

Если брать наше сравнение с часами, то биологические часы угасают, а маятник не дает нужной амплитуды.

Синдром смены часовых поясов

У нас очень большая страна. Поэтому даже в пределах нашей страны мы можем из одного часового пояса, из одной освещенности попасть в совершенно другие условия. Там, где сейчас у нас утро, в другом часовом поясе уже наступает ночь.

В связи с этим, есть ли какие-то базовые рекомендации или медикаментозные коррекции для тех людей, у которых работа сопряжена с перемещениями по разным часовым поясам и разным поясам освещенности, а не только климатическим зонам?

Есть стандартные рекомендации, которые достаточно давно уже разработаны для межмеридианных перелетов. Соответственно, есть разница перелета на восток или на запад.

При пересечении от 1 до 3 часовых поясов ничего предпринимать не нужно. В этом случае прием мелатонина будет неэффективен. Действие мелатонина оказывает эффект при пересечении более 3-х часовых поясов.

При перелетах на восток нужно принимать физиологическую дозу мелатонина после прибытия перед сном.

Это легко сделать, так как мелатонин без рецепта с 80-х годов продаётся во всех аэропортах. Не в наших, конечно. Я имею ввиду, что в Европе и Америке он абсолютно свободно реализовался без рецепта, будучи в то время БАДом. В России мелатонин доступен как лекарственный препарат. Сейчас он все-таки препарат, но зачастую его продают как БАД. Видимо, так проще. Причем продают не в физиологических дозировках, а в фармакологических.

Возможна ли передозировка мелатонином?

Передозировка, конечно же, возможна, но это надо очень постараться. Потому что мелатонин сам по себе абсолютно безопасен. Но он взаимодействует с различными активными веществами и практически находится во всем организме.

Поэтому, если человек постоянно принимает какие-то лекарственные препараты, то прием мелатонина может неблагоприятно сказаться на организме человека. То есть он может уменьшить эти действия препаратов или увеличить их. Введение любого фармакологического препарата в организм приводит к стрессу, а мелатонин как биорегулятор, как антиоксидант и как биологически активное вещество со свободными радикалами может это не совсем правильно воспринять, что приведет к еще большему десинхронозу.

При перелетах на запад мелатонин рекомендуется принимать после прибытия в 23:00-00:00 по местному времени, либо в момент раннего пробуждения.

Принимать мелатонин необходимо в течение несколько дней. То есть минимум 3-4 дня, либо до того момента, как вы почувствуете улучшение самочувствия.

Что касается рабочих специальностей, именно связанных с работой на Крайнем Севере, то здесь все достаточно индивидуально. Этому посвящено очень много работ специалистов Военно-медицинской академии. Их исследования касаются преимущественно подводников и жизни в суровых условиях Арктики.