Шесть месяцев заточения: синхронизм, циркадные ритмы и нарушения сна

Knjazh 14 ноября в 03:30 19,1k

Пульт управления ЧАЭС

Рваный режим сна и бодрствования нетипичен для человека и может привести к фатальным ошибкам. Например, техногенные катастрофы в Бхопале, Чернобыле и Три-Майл-Айленде случились между полуночью и четырьмя часами утра и были связаны с невнимательностью из-за усталости персонала, вызванной нарушениями суточного ритма организма.

Глобализация настраивает наше общество на 24 часовой режим работы — финансовые рынки не дремлют, заводы работают круглые сутки, торговля ведется от рассвета и до рассвета.
Как это исследовалось и каковы причины рассинхронизации — я начну раскрывать в этой статье.

Многим людям знаком недостаток сна у молодых родителей в первые месяцы после рождения детей. Часто дети путают день и ночь, а иногда они бывают настолько ярко выраженными жаворонками, что просыпаются с первыми лучами солнца.
По сути, эти проблемы с ночным сном и ранним пробуждением детей — это сложности с синхронизацией внутренних ритмов с ритмами окружающего мира. Обычно к полугоду они приходят в баланс.

Но рассинхронизация встречается не только у детей, в последнее время все чаще проблемы со сбиванием ритмов сна преследует взрослых.

В целом людям удается держать свой ритм на 24 часах и поддерживать синхронизацию с окружающим миром. А вот у людей, живущих со слепотой, с этим проблемы, и их ритмы сбиваются каждые три недели, а режим сна и бодрствования меняется.

Эти случаи лишь подчеркивают важность синхронизма, который выработался у человека в ходе эволюции, но какая именно часть тела отвечает за ритмы организма?

Возможно, где-то в организме есть внутренний маятник, который настраивает внутренние ритмы в соответствии с окружающим миром, или каждая клетка тела сама синхронизируется независимо от остальных, а может это происходит благодаря связи мозга и глаз. Попробуем разобраться.



Представим наш организм огромным оркестром, где каждая клетка тела — это музыкант, и у каждого музыканта врожденное чувство 24-часового ритма.

Исполнители находятся в почках, печени, поджелудочной и других органах, и 24 часа они исполняют свой биохимический концерт. В разные периоды времени внутри каждого органа они могут быть как активным, так и пассивны и работают над выработкой и регуляцией уровня гормонов и протеинов в организме.

Синхронизация организма состоит из трех ступеней:

  • Все клетки одного органа синхронизированы друг с другом и действуют сообща, изменяя химические и электрические ритмы одновременно.
  • Синхронизм между разными органами одного организма — он называется внутренней синхронизацией. Это не значит, что они работают одновременно, а означает лишь то, что у них четкий график деятельности, построенный на зависимости друг от друга.
  • Синхронизм между организмом и окружающим миром.

Как влияет синхронизм на нашу жизнь — сегодня это один из самых насущных вопросов, и больше всего ученых интересует его влияние на сон. С 70-х годов было проведено несколько экспериментов, которые помогли понять хоть что-то о синхронизме и его воздействии на сон.


Мишель Сифр

Так 14 февраля 1972 года Мишель Сифр на полгода ушел под землю в одну из пещер Техаса — Миднайт Кейв.

Французский геолог занимался исследованиями сна и выступил добровольцем в испытании синхронизма человеческого организма. Он ушел на шесть месяцев в пещеру и изолировал себя от какого-либо восприятия времени. Это был уже не первый эксперимент по нахождению внутренних циркадных часов человека, но на этот раз в более комфортных условиях.

Ранее было месячное пребывание в альпийской пещере в холоде и мраке, а для полугодового эксперимента Сифре выбрал пещеру со стабильной температурой в 21°С, но для него все закончилось еще хуже чем в Альпах.

Пребывая в течении полугода в полном одиночестве, исследователь чуть не сошел с ума из-за постоянного напряжения. Кроме того, через некоторое время его плеер вышел из строя, а книги стали нечитаемы из-за плесени. Для хоть какой-то эмоциональной разгрузки он приручил мышь, подкармливая ее остатками со стола, но их дружба вскоре трагически закончилась: Мишель раздавил доверившуюся ему мышь, уронив на нее самодельную клетку из кастрюли.



На 79 день эксперимента геолог звонил на поверхность и умолял коллег вытащить его на поверхность, но ему в этом отказали. После чего у него начали появляться мысли о суициде.

Показательным было влияние добровольного заточения и на умственные способности Мишеля. Так в последний день эксперимента начали происходить удары током от неисправных приборов, но исследователь догадался отключить питание только после третьего разряда.

Самопожертвование Сифре были не напрасными, и благодаря ему было зафиксировано, что в первые пять недель его суточный цикл установился на 26 часах. Каждый день он просыпался позже чем в предыдущий, и так его график все больше сдвигался относительно общепринятого 24-часового ритма жизни, но распорядок дня при этом не изменялся.

Еще одним важным наблюдением были изменения температуры тела в течении суток. Так температура тела колеблется от 36 до 37 градусов по Цельсию независимо от нашей деятельности. Температура понижается перед сном и повышается незадолго до пробуждения.
И хотя это было замечено еще в 1866 году, эксперимент Сифре доказал, что колебания температуры тела не связанны с окружающем нас миром и временем суток.

После установления 26-часового суточного цикла Сифр ложился спать в одно и тоже время каждый день при понижении температуры тела и просыпался, когда температура повышалась.
Благодаря этому эксперименту было доказано, что изменения температуры тела — один из важных факторов установки внутренних ритмов организма.

На первой стадии эксперимента француз вел себя так же, как ведут себя хомяки или дрозофилы в лабораториях, когда ученые изолируют их от показателей времени для проведения исследований.

Циклы некоторых животных короче 24 часов, а у других они продолжительнее. Эти циклы называют циркадным ритмом и, например, у лабораторной мыши он устанавливается на 23,5 часах, а мимоза раскрывает и закрывает свои лепестки с 22-часовой цикличностью. Практически у всех живых организмов присутствуют свои устойчивые ритмы, и в отсутствии внешних подсказок они достаточно быстро устанавливается самостоятельно.

На 37 день эксперимента циркадный цикл Сифре потерял сходство с ритмами других животных и его тело начало вести себя нетипично, а циркадный ритм рассинхронизировался.

Он часами бодрствовал после снижения температуры тела и не спал всю ночь, а после этого мог проспать по 15 часов, что вдвое больше его обычного времени сна.
Весь следующий месяц его график вел себя непредсказуемо, то возвращаясь к 26-часовому циклу, то переходя на 40 и 50 часов. При этом исследователь не отдавал себе отчета в этих нарушениях, а его организм исправно менял температуру тела в соответствии с 26-часовым циклом.

Эти нарушения циклов впоследствии стали называть самопроизвольной внутренней рассинхронизацией.

Внутренняя рассинхронизация означает, что циркадные ритмы сна и температуры тела начинают работать вразнобой в одном организме, и наблюдается она только у человека, животные и растения ей не подвержены.

Позже стало известно, что циклы сна и бодрствования Сифре не являлись чем-то непредсказуемым и подчиняются простым математическим правилам, а самим сбоям подвержены все люди в той или иной степени.

Впоследствии были проведены еще эксперименты над циркадными ритмами людей, но о них я напишу в другой статье.

Ну, а на сегодня все. Если у вас есть какие-то дополнения к статье — я буду рад обсуждению в комментариях.

Всем хорошего дня, сна и стабильных ритмов!



Литература:
«Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок в природе и в повседневной жизни»
Автор: Стивен Строгац
Манн, Иванов и Фербер, 2017 г.
ISBN: 978-5-00100-388-5
Проголосовать:
+15
Сохранить:
Лучшее на Habrahabr

 «Угнать за 60 секунд» на примере одного каршеринга

из песочницы
Valya-rollerсегодня в 11:34
24

Intel устранила найденную экспертами Positive Technologies уязвимость в подсистеме Management Engine

ptsecurityвчера в 18:51
21

Обзор программы Heisenbug 2017 Moscow: сколько нужно тестировщиков, чтобы запустить тесты на атомной электростанции?

olegchirвчера в 17:14
1

Новая многообещающая методология разработки, которую уже назвали «убийцей Agile»*

botyaslonimсегодня в 14:30
7

Выпуск Rust 1.22 (и 1.22.1)

перевод
ozkriffсегодня в 06:19
4

Данные из Google Таблиц на вашем сайте

tutorial
dkomarovskiyсегодня в 11:09
9

Трёхмерная графика с нуля. Часть 2: растеризация

перевод
PatientZeroсегодня в 11:38
2

Развитие стратегий устойчивости

перевод
AloneCoderсегодня в 13:11
0

Черная пятница айтишника, или Сказ о потере данных

JetHabrсегодня в 15:02
3

HPE ProLiant for Microsoft Azure Stack: частичка облака Azure под вашим полным контролем

Tiggerсегодня в 07:40
2