Биологические часы и как они работают
Многие люди нередко сталкиваются с чувством сильной усталости после многочасового перелета в другой город или дальнюю страну. Также после смены часовых поясов человека любого возраста может одолевать бессонница. Такие моменты часто являются показателями сбоя работы биологических часов. Именно этот внутренний механизм, отвечающий за большое количество настроек и функций человеческого организма, способен существенно повлиять на самочувствие, и, как следствие, на качество жизни.
Особенности биологических часов и циркадных ритмов
Научно доказано, что почти каждый орган и ткань человеческого тела содержит внутренние часы, состоящие из определенных молекул, которые взаимодействуют с клетками по всему организму. Группы сообщающихся между собой молекул напрямую оказывают влияние на уровень энергии, состояние здоровья и общее самочувствие человека. При этом биоритмы присущи всем живым материям и являют собой фундаментальный процесс в природе.
Однако существует также понятие о циркадных ритмах, которое немного различно от характеристики биологических часов. Основная разница состоит в том, что биоритмы являются повторяющимися с определенной периодичностью и интенсивностью биологическими процессами. Тогда как циркадные ритмы представляют собой физические, психические и поведенческие изменения, следующие 24-часовому циклу. Реагируя в основном на чередование света и тьмы, такие естественные процессы влияют не только на людей, но и на животных, растений, микроорганизмов. Одним из ярких примеров протекания такого явления считается цикл чередования бодрствования днем и сна ночью.
Важность обеспечения правильной работы биологических часов
Ввиду того, что биологические часы человека являются чрезвычайно важными механизмами, которые определяют длительность и качество жизни, необходимо следить за поддержанием их безупречного функционирования. Когда дело доходит до того, что они отключаются, страдают все системы организма. Вследствие сбоя в работе таких часов увеличивается риск возникновения сердечных заболеваний, диабета, рака.
Вовремя распознать неполадки позволит ряд симптомов, свидетельствующих о сбое в работе биологических часов:
— проблемы с пищеварением;
— изменения в функционировании гормонального фона;
— снижение физической, умственной работоспособности;
— изменение температуры тела без видимой причины;
— присутствие проблем с засыпанием и просыпанием, чуткий сон.
Также могут возникнуть нарушения в плане настроения, когда появляется беспричинная тревога, раздражительность и даже депрессия. В ряде случаев может развиться пищевая зависимость.
Факторы, влияющие на сбой работы биологических часов
Зачастую биологические часы функционируют по типичному графику, но иногда они могут выходить за пределы нормального диапазона. Такие изменения нередко происходят вследствие определенных факторов, которые напрямую влияют на рассинхронизацию циркадных ритмов и естественного цикла, когда свет сменяет темноту.
Во многом оказывают влияние на изменение хода работы внутренних часов человека такие моменты как:
— сменная работа ночью;
— изменение в определенных генах;
— смена часовых поясов;
— свет, исходящий от электронных устройств в ночное время.
Каждый из таких факторов способен вызвать нарушения сна, привести к формированию хронических заболеваний или способствовать обострению существующих недугов.
Способы сохранения слаженной работы биологических часов
Учитывая то, что лучше осуществить профилактику недуга, чем потом заниматься излечением от него, важно выполнять ряд действий, которые точно помогут сохранить безупречную работы внутренних часов.
1. Соблюдение постоянного графика сна – ложиться спать лучше всего согласно заранее спланированному графику.
2. Формирование правильных привычек перед засыпанием – желательно полностью выключить или по максимуму ограничить воздействие внутреннего освещения, экранов планшетов, смартфонов на несколько часов перед сном во избежание нарушения циркадных ритмов.
3. Начало дня должно происходить при ярком свете – в первые минуты после пробуждения важно включить достаточное количество осветительных приборов или полностью открыть шторы на окнах.
4. Отказ от употребления пищи на ночь – чтобы не пострадало качество сна, следует не налегать на жирную, острую еду за 2-3 часа до начала засыпания.
5. Занятия спортом – физические упражнения в течение минимум 10 минут в день многократно улучшают качество сна.
Однако в тех случаях, когда биологические ритмы сбиваются очень сильно, помимо соблюдения приведенных выше рекомендаций следует дополнительно обратиться к квалифицированному специалисту в области сна. Такому врачу удастся определить причины произошедшего сбоя и подобрать индивидуальный курс терапии для налаживания ситуации.
Значение биологических ритмов в жизни человека.
Вся наша жизнь подчинена биоритмам – суточным, месячным, годовым. В зависимости от смены времени года, времени суток, меняется и наше самочувствие, и поведение. В большей степени суточным ритмам подвержены растения и животные, биоритмы регулируют практически всю их жизнь. Но люди, точно также имеют «внутренние часы», которые руководят процессами в его организме.
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.
Какой орган активен в 3 часа ночи
Для нормальной деятельности человеку необходимы питательные вещества. Они поступают в организм с пищей и являются источником энергии и строительным (пластическим) материалом. У взрослого человека питание поддерживает жизненные процессы и восполняет энергетические затраты на выполнение различных видов работ.
Рациональный режим питания способствует поддержанию аппетита и обеспечивает выделение пищеварительных соков, необходимых для нормального пищеварения и усвоения пищи. Неправильно организованное питание ослабляет организм, снижает его устойчивость к вредным влияниям окружающей среды и заболеваниям.
Рациональный режим питания строится с учетом суточного ритма работы органов пищеварения, ибо пищеварение подчиняется тем же законам ритмичности, что и весь организм.
Ночью и рано утром организм человека, в том числе и его пищеварительная система, находятся в состоянии естественного отдыха, т.е. относительного покоя. Активность органов пищеварения ночью мала, к утру, она повышается, достигает максимума днем, постепенно снижаясь к вечеру.
Суточное количество секретируемой желчи колеблется у взрослого человека от 800 до 1000 мл. При голодании желчеобразование может резко уменьшаться.
Основное значение желчи в процессе пищеварения заключается в том, что желчь активизирует и усиливает действие фермента поджелудочной железы липазы, растворяет большое количество жирных кислот, способствует всасыванию жиров и оказывает положительное влияние на перистальтику и моторную функцию кишечника (в первой половине дня перистальтика и моторная функции усилены, этим обеспечивается утреннее очищение кишечника).
В первой половине дня печень расходует запасной углевод гликоген, превращая его в простые сахара, отдает воду, образует больше мочевины и накапливает жиры.
Таким образом, суточная норма жиров и белков должна быть получена преимущественно в утренние и дневные часы, когда печень выделяет наибольшее количество желчи, необходимое для их переваривания.
Во второй половине дня и вечером разумнее есть пищу, богатую углеводами (картофель, крупы, овощи), поскольку в это время печень перерабатывает и усваивает сахара.
Существуют индивидуальные ритмы питания
У лиц утреннего типа («жаворонков»), просыпающихся утром легко, чувствующих себя сразу после подъема свежими и бодрыми, потребность в завтраке ощущается на протяжении первого часа после пробуждения. У лиц вечернего типа («сов»), встающих утром с трудом, которыми движет не собственный ритм работоспособности, а необходимость успеть вовремя на занятия, на работу, как правило, аппетит после подъема отсутствует, или снижен. Потребность в еде они начинают чувствовать только часа через 1,5-2 после пробуждения. Если лица вечернего типа могут встать позже, то они также не отказываются от плотного завтрака.
Соблюдение интервала между приемами пищи определяется временем пищеварительного цикла желудка (от поступления пищи в желудок и до ее продвижения в кишечный тракт).
Промежутки между приемами пищи должны составлять не менее 3 и не более 4-4,5 часов, поскольку примерно через 3-4 часа заканчивается переваривание пищи в желудке, и она его покидает.
Совершенно недопустимы длительные перерывы в приеме пищи. Суточный рацион питания требует нескольких приемов пищи.
Рекомендуется 4-5 разовое питание (ни в коем случае не реже 3-х раз в день), обусловленное наличием оптимального времени для приема пищи, т.е. времени, когда съеденные продукты усваиваются более полно и лучше обеспечивают потребность организма в пластических, энергетических и регуляторных ингредиентах. Распределение общего объема пищи в течение дня при 4-5 разовом питании представлено в таблице.
Таблица. Примерное распределение энергетической ценности пищи в суточном рационе (в %)
Инструкция к организму: как настроить «биологические часы»?
Скорее всего, вы не раз замечали, что особый прилив энергии вы чувствуете в определенное время суток. Также дела обстоят и с усталостью. Ответственны за это наши “биологические часы”, или, по-научному, циркадные ритмы. Именно они распределяют нашу энергию в течение дня и регулируют время сна и пробуждения.
От биоритмов зависит не только сон, но и настроение, аппетит, физическая и умственная активность и даже иммунитет. Настроив “биологические часы” согласно своему расписанию, вы начнете лучше высыпаться и больше успевать. Рассказываем, как это сделать.
Больше света утром и днем
… И меньше света вечером и ночью
Чтобы избежать бессонницы, вечером обходитесь без яркого искусственного освещения. Также воздержитесь от использования гаджетов перед сном: яркий свет от экрана «обманет» мозг и не даст быстро заснуть.
Ложитесь спать и просыпайтесь в одно и то же время
И постарайтесь, чтобы ваш режим сна в выходные дни отличался от будничного не более чем на 2 часа.
Меняйте режим постепенно
Хотите приучить себя к ранним подъемам? Не делайте этого резко. Просто переводите будильник на 15 минут пораньше каждые 2-3 дня.
Ужинайте не слишком поздно
Переедая на ночь, вы создаете внеплановую нагрузку на пищеварительную систему. Старайтесь ужинать не позднее чем за 2 часа до сна и, желательно, в одно и то же время.
Умеренные физические нагрузки способствуют гармоничному распределению энергии. При этом интенсивные занятия (например, бег или силовые тренировки) лучше проводить до 6 часов вечера. А на позднее время суток оставить йогу или растяжку.
Заведите вечерние и утренние привычки
Например, подготовить мозг ко сну поможет регулярный прием ванны или прослушивание спокойной музыки. А по утрам приучите себя к зарядке под бодрую музыку или к контрастному душу. Повторяясь изо дня в день, такие “ритуалы” будут настраивать организм на нужный лад.
О согласования биологических часов с циклами День-Ночь
Исследователи раскрывают важность согласования биологических часов с циклами День-Ночь
Рис.1. Колонки показывают образцы цианобактерий, взятых в разное время суток и инкубированных с ДНК, которая, если ее взять и инкорпорировать, позволяет им расти на среде, содержащей антибиотики. Повышенный зеленый рост в колонке показывает, что больше клеток приняли ДНК. Образцы в центре, в сумерках и в начале ночи, в тысячи раз лучше поглощают ДНК, чем образцы на рассвете (левый и правый края).
Бактериальная модель показывает, что инкорпорация ДНК зависит от пиков и впадин циркадных ритмов
Теперь ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего, изучающие фотосинтезирующие бактерии, называемые цианобактериями, или «сине-зелеными водорослями», выявили корни поведения, которое регулируется циркадными часами.
Результаты исследования, возглавляемые ассоциированным исследователем проекта отдела биологических наук Арно Татоном (Arnaud Taton) и старшими авторами Джеймсом (James) и Сьюзен Голден (Susan Golden), опубликованы в журнале Nature Communications.
Ученые знают, что в поисках новых генов бактерии включают ДНК из окружающей среды. Такие процессы обеспечивают наличие сырья для создания генетических вариаций, а именно так эволюционируют виды. Все же детали этого удивительного процесса понятны только в нескольких организмах. Способность поглощать ДНК обычно жестко регулируется, что позволяет ученым предположить, что для организма было бы вредно без разбора поглощать чужеродные гены.
В новом исследовании ученые определили механизм поглощения ДНК в цианобактерии Synechococcus elongatus и обнаружили, что внутренние циркадные часы в их клетках предотвращают поглощение ДНК в начале дня и усиливают этот процесс в начале ночи. Они предсказали, что опосредованная часами экспрессия определенных сумеречно-индуцированных генов в темное время суток является центральной для поглощения ДНК из окружающей среды. Они обнаружили, что при наступлении темноты, когда внутренние часы клеток сообщают им, что наступает вечер, поглощение и включение ДНК резко возрастают. Напротив, темнота в моменты времени, которые не совпадают с внутренним тактовым временем, не может обеспечить увеличение поглощения и включения ДНК.
Что касается того, почему раннее поглощение ДНК не поощряется, а позднее усиливается, ученые не совсем разобрались. Они проверяют гипотезы, такие как, может ли быть полезным избегать захвата потенциально опасной ДНК, когда вирусы более распространены, что в некоторых средах происходит днем.
См. дополнительно:
Помимо дезинфекции и социального дистанцирования-здоровый циркадный ритм может держать вас в здравом уме и повышать устойчивость к борьбе с COVID-19
Я возглавляю лабораторию, которая исследует циркадианные ритмы, ежедневные циклы телесных функций, которые формируют основу хорошего здоровья. Эти телесные часы, обнаруженные почти в каждом органе тела и части мозга, являются центральными и жизненно важными для правильно функционирующей иммунной системы. Синхронизированный циркадный ритм в легких, сердце, почках и головном мозге гарантирует, что процессы в нашем организме идут по плану, в то время как иммунная система может эффективно бороться и победить вирус. Когда системы синхронизации в человеческом организме десинхронизированы, основные органы нарушаются, уменьшая потенцию вашей иммунной системы. Циркадные нарушения ослабляют вашу иммунную систему и делают вирус трудно-победимым.
Как мы поддерживаем устойчивый циркадный ритм?
Ответ так же прост, как разработка ежедневного распорядка дня и последовательное его соблюдение. Циркадный ритм в мозге синхронизируется с внешним миром светом и тьмой. Циркадные ритмы в остальной части тела синхронизируются, когда мы едим. Мы можем поддерживать здоровый циркадный ритм с помощью следующих простых практик: сон, время приема пищи, дневное освещение, физические упражнения и управление стрессом.
Сон является наиболее глубоким предиктором здорового циркадного ритма. Когда мы нарушаем наш сон, это имеет последствия за пределами нашего мозга. Исследования показали, что хронически недосыпающие животные и люди имеют более слабые иммунные системы, что облегчает проникновение в организм даже легких инфекций и вирусов и вызывает больше повреждений или даже смерти. Поэтому поддержание постоянного режима сна является мощной стратегией для поддержания лучшего иммунитета.
Исследователи сна предполагают, что младенцы и малыши могут спать до 12 часов каждый день; дети и подростки должны проводить девять часов в постели; а взрослые должны стараться быть в постели в течение восьми часов. Затемнение света за два-три часа до сна и принятие ванны перед сном помогут вам хорошо выспаться. Ванна перед сном также очищает наше тело и может смыть любой вирус, который мог бы прилипнуть к нашей коже.
Когда мы едим, это может питать или мучить наши ритмы.
Когда мы не спим, мы склонны перекусывать или есть. Исследования показывают, что почти 50% взрослых людей, вероятно, едят в течение 15-часового окна или дольше, например, вахтовые рабочие, которые работают рано утром, вечером или ночью, спят и стараются наверстать упущенное в обычной жизни в нерабочее время.
Это неустойчивое планирование может привести к еще худшему графику питания из-за характера их работы. Однако вам не обязательно быть вахтовым рабочим, чтобы жить как вахтовый рабочий.
Осветите свое настроение и затемните его перед сном
Когда снаружи становится темно, уменьшение воздействия яркого внутреннего света в течение двух-трех часов перед сном поможет вам заснуть.
Идеальный распорядок
Мы можем включить эти идеи в нашу повседневную жизнь, чтобы поддерживать сон, время приема пищи, легкий график, физические упражнения и стратегии, чтобы оставаться позитивными, чтобы помочь миллионам людей, которые сейчас застряли дома или имеют минимальный стимул выходить на улицу. Моя лаборатория разработала исследовательское приложение myCircadianClock, чтобы помочь людям контролировать и оптимизировать свои собственные циркадные ритмы.
Простой план для взрослых будет включать в себя следующее:
Точное время, когда каждая семья ложится спать, ест, занимается спортом, исследует природу или общается, зависит от того, где они живут и какие у них могут быть другие ограничения. Но на разработку и реализацию такого плана уходит всего неделя.
Будьте здоровы!
