Глава III Ритмы Функциональные сое юяния

161

Глава III. Ритмы. Функциональные состояния

1. Типы ритмов

2. Механизмы ритмов

3. Психофизиология функциональных состояний

4. Механизмы восприятия времени

В течение миллионов лет эволюционного развития шел процесс не только постоянного усложнения и совершенствования структурной ор­ганизации живых систем, но и процесс их временной организации. Орга­низация жизнедеятельности во времени так же важна, как и организация в пространстве. Адаптация развивалась не через подстраивание к посто­янно меняющимся условиям жизни каких-то отдельных органов, а через скоординированные между собой во времени и пространстве специали­зированные функциональные системы. Поэтому в настоящее время с по­мощью исследований временной организации биосистем изучаются эко-лого-физиологические механизмы. Исследования проводятся на разных уровнях биологической организации — от индивидуума как основной единицы биологического сообщества через популяцию до экосистемы.

Жизнь большинства организмов на Земле подчинена ритмам, ко­торые видоизменят их активность на протяжении суток, лунного ме­сяца или же года (рис. 12). Конечно, эти ритмы синхронизируются всевозможными ориентирами, такими как свет и темнота, приливы и отливы или смены времен года. Но теперь известно, что независимо от внешних факторов, эти ритмы поддерживаются и внутренними рит­мами, они запрограммированы генетически и находятся под контро­лем биологических часов. Это в особенности относится к циклу сна и бодрствования, который может сохранять свою примерно суточную периодичность, даже если индивидуум не получает извне никакой ин­формации о времени суток.

Все ритмы — это генетически запрограммированные приобретения эволюции, позволяющие организму адаптироваться к окружающей среде. Однако программа не есть нечто жесткое: она позволяет орга­низмам реагировать на некоторые изменения внешних условий, в частности на колебания количества света, связанные с изменениями

длины дня на протяжении года. Даже для людей цикл света и темно­ты — это эффективный фактор поддержания биологических ритмов по установленному образцу. У людей, изолированных от световых и социальных сигналов, биологические часы переходят на свободноте-кущий ритм, и синхронность ритмов нарушается.

А "ЮОмс Разряды холодо- (Кошт) ¹ ' бога рецептора 'neruus

- _пг Пейсмейкерная актибнос/ль (Helix " (ganglion parietal?) pomatia)

Рис 12. Биологические ритмы (по Ю. Ашофф).

О большей части ритмических изменений мы даже не подозрева­ем — таковы, например, гормональные приливы и отливы, циклы бы-

11-1015

162

Глава III. Ритмы. Функциональные состояния

строй и медленной активности мозга, циклические колебания темпе­ратуры тела. Мы замечаем ритмические изменения, происходящие в окружающем нас мире: например, смена времен года — весна, лето, осень и зима образуют привычный цикл; солнце восходит каждый день, движется по небу и садится; луна прибывает и убывает; в океане приливы чередуются с отливами. В организме тоже есть ритмы, свя­занные с земными циклами и даже приспособленные к ним.

Интерес к биологическим ритмам прослеживается на протяжении двух тысяч лет и восходит к Архилоху (VII в. до н.э.) — древнегречес­кому поэту, который сказал: «Познай, какой ритм владеет людьми». Одна из новых и быстро развивающихся современных наук — ритмо-логия, или хронобиология — наука, изучающая циклические биологи­ческие процессы, имеющиеся на всех уровнях организации живой системы. Основное внимание уделяется тем ритмам, которые сложи­лись в ходе эволюции как приспособление к периодической среде, за­креплены в генетической структуре и могут использоваться организ­мами как подлинные часы. Главный предмет составляют суточные, приливные, лунные и годовые ритмы. Общее для них то, что они ведут себя как автономные колебания и поддаются синхронизации периоди­ческими факторами среды. Это класс циркаритмов. На основе резуль­татов многочисленных исследований складывается картина многоос-цилляторной структуры биологических систем, которая находится под контролем центральных пейсмекеров. Биологические часы, ответ­ственные за циркадианные (околосуточные) ритмы, видимо, регули­руются нервными клетками передней области гипоталамуса — разру­шение этой области у крыс ведет к утрате ритма активности.

Интерес к биоритмам не ограничивается только стремлением уз­нать, как функционируют живые существа. Сведения об уровне синте­за определенных веществ в организме могут подсказать, например, какое время дня наиболее благоприятно для приема определенных ле­карств. Эксперименты на мышах показали, что чувствительность этих животных к токсичным веществам резко меняется на протяжении суток. Мыши активны ночью, и в это время они могут без всяких пос­ледствий переносить такую дозу препарата, которая днем окажется смертельной или вызовет сильную реакцию.

Ритмы присущи не только организмам с хорошо развитым мозгом, но и вообще не имеющим его, как, например, водоросли. На песчаных пляжах есть водоросли, которые во время прилива находятся в песке, но как только начинается дневной отлив, водоросли продвигаются между песчинками и выбираются на солнце. Незадолго до прилива, они вновь уходят на безопасную глубину. Зависит ли поддержание столь сложного ритма у этих одноклеточных растений от их реакции

163