Дипломная (вкр): Влияние биологических ритмов на физическую работоспособность студентов

По степени зависимости от внешних условий биоритмы подразделяются на экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние).

Экзогенные ритмы полностью зависят от изменения внешней среды. Это биохимические процессы.

Эндогенные ритмы протекают при постоянных оптимальных условиях внешней среды и имеют широкий диапазон частот: от двух тысяч циклов в секунду до одного цикла в год. К эндогенным относятся ритмы сердцебиения, пульса, дыхания, кровяного давления, умственной активности, изменения глубины сна и другое.

Существуют ритмы промежуточного характера. К ним можно отнести, например, серию постепенно затухающих мышечных сокращений, возникающих в результате одиночного внешнего раздражения.

Отличить эндогенные ритмы от экзогенных можно экспериментальным путем. Для этого проводят опыты при постоянных условиях внешней среды - температуры, освещенности, влажности, атмосферном давлении и т.д. Важно отметить, что основной признак эндогенных ритмов состоит в том, что их периодичность близка к суточной, но несколько от нее отличается.

Опыты по выявлению эндогенных ритмов проводились как на растениях, так и на животных (в том числе на человеке).

Впервые эндогенные ритмы на растениях наблюдал более 200 лет назад французский астроном де Мэран. Примечательно то, что суточная периодичность движения листьев у растений была открыта не биологом, а астрономом. Изучая вращение Земли, он сделал открытие о приспособлении живых организмов к вращению Земли.

Эксперименты по изучению внутренних ритмов человека, впервые проведенные Ашоффом, показали динамику взаимодействия физиологических ритмов организма в суточном цикле. В этом плане интересно проследить, как изменяется интенсивность различных физиологических функций в организме человека в зависимости от времени суток [8].

Проблема суточных периодических изменений физиологических функций в организме человека с давних пор привлекает внимание ученых различных специальностей, и, прежде всего физиологов, врачей, биологов. Знание динамики изменение физиологических функций организма в определенный момент и применить более целесообразный и эффективный метод лечения при заболевании. Суточный ритм организма человека определяется различными физиологическими функциями (а их, как мы знаем, в настоящее время насчитывается более сотни). Физиологические функции постоянно изменяются на фоне бодрствования и сна, активной деятельности и покоя. Интенсивность их проявления различна в разное время суток. В одно время она максимальна, в другое - имеет минимальное значение.

Из всех перечисленных примеров можно сделать вывод: суточным ритмом охвачен весь организм человека, представляющий собой единую систему взаимодействия всех органов, тканей и клеток. Ритмичность физиологических процессов, отражающая единство организма и среды, их взаимодействие проявляется в организме человека в том, что их максимумы и минимумы приурочены к определенным часам суток. А объясняется это тем, что характер проявления физиологических реакций организма в разное время суток различен и в основном зависит от факторов внешней среды. Благодаря приспособлению к ритмически изменяющимся условиям внешней среды в организме человека происходит физиологическая подготовка к активной деятельности даже тогда, когда организм находится в состоянии сна. И, наоборот, организм человека готовится ко сну задолго до засыпания.

Исходя из сказанного, возможно, следовало бы самую трудную и ответственную работу выполнять в периоды естественного подъема работоспособности, оставляя для других, менее важных дел, остальное время относительно низкой работоспособности. Но из правил есть исключения. Бывают случаи, когда время наибольшей продуктивности в труде приходится на ночные и вечерние часы. Таких людей принято называть «совами», в отличие от «жаворонков» - людей, имеющих наибольшую работоспособность в утренние и дневные часы. «Жаворонки», как правило, просыпаются рано, чувствуют себя бодрыми и работоспособными в первой половине дня. Вечером же у них появляется сонливость, и они рано ложатся спать. «Совы» засыпают поздно ночью, встают также поздно утром и работоспособны, бывают во второй половине дня.

В результате экспериментальных исследований немецкий физиолог Р. Хашпп установил, что 1/6 часть людей относятся к людям утреннего типа, 1/3 - вечернего типа, а половина людей легко приспосабливается и к утреннему, и к вечернему режиму труда. Последних называют «голубями». Это преимущественно люди, занятые физическим трудом [9].

Но, хотя биологические ритмы важны для жизнедеятельности, они вовсе не определяют роковым образом физические, психические возможности человека, а тем более поведение личности в целом. В организме человека имеются беспредельные возможности для компенсации временного снижения тех или иных функций.

Следует иметь в виду, что естественный ритм жизнедеятельности организма обусловлен не только его внутренними факторами, но и внешними условиями (экзогенными ритмами). Например, для спортсмена одним из условий компенсации снижения физических возможностей во время отрицательного периода физического цикла является тренировка, распределение ее во времени и чередование с отдыхом. Это же относится не только к спортсменам, но и к людям любой специальности, а также к студентам, занимающимся физкультурой и спортом. [10].

Понятия «цикл» и «ритм» довольно близки. Под цикличностью подразумеваются только повторяемость событий, а, прибегая к термину «ритм», имеют в виду, что известны и другие параметры процесса, и, прежде всего период (в зависимости от длительности периода сложилась одна из классификаций биоритмов) и частота. Период - это время между одинаковыми состояниями соседних циклов, его выражают в единицах времени (рис. 1), частота - число циклов, завершающихся в единицу времени. Биоритмы с коротким периодом и высокой частотой более очевидны, они, что называется, «лежат на поверхности» (например, частота сердечных сокращений - ЧСС). Но ученые обнаружили и весьма длительные периоды биоритмов - два, три, четыре года и более. А всего у человека обнаружено более 300 периодически меняющихся физиологических функций.

Рис. 1 - Параметры биоритма

Большую роль в жизнедеятельности нашего организма играет суточный биоритм, связанный с вращением Земли вокруг своей оси. Замечено, что в ответной реакции организма на одну и ту же нагрузку существуют различия, зависящие от времени суток. Это объясняется тем, что в течение суток влияние на организм ряда внешних факторов заметно меняется (освещенность и спектральный состав света температура и влажность воздуха и т. д.). Правда, не все биоритмы человека «подстраиваются» к 24 часам, есть и так называемые циркадианные, т. е. околосуточные. (Однако некоторые ученые это отрицают.) Добавим, что в современной науке суточные ритмы человека используются в качестве универсального критерия оценки состояния здоровья. Четкий биоритм характеризует нормальное состояние, нарушение же ритма, десинхронизация,- явный (зачастую - первый) сигнал неблагополучия.

Рассогласование и перестройка биологических ритмов связаны с вызванным той или иной причиной стрессом. Будучи свидетельством неблагополучия, они и сами способны вызывать серьезные, в том числе и патологические, изменения в работе организма.

Десинхроноз бывает внутренним и внешним. Внутренний происходит при нарушении согласования ритмов внутри организма. Например, нарушение ритма питания по отношению к ритму сна и бодрствования (отсюда плохое самочувствие, раздражительность, отсутствие аппетита, бессонница и т. д.). Внешний возникает при нарушении синхронности биоритмов и смены фаз внешней среды. (Чаще всего на практике наблюдается при переезде человека из одного часового пояса в другой.)

По данным ученых, десинхроноз может быть острым и хроническим, явным и скрытым, тотальным и частичным. Так, при быстром перемещении со сменой большого количества часовых поясов может возникнуть острый десинхроноз, а при неоднократных подобных переездах - хронический. Вот почему существуют для летчиков определенные нормы полетов со сменой часовых поясов.

Явный десинхроноз проявляется как в объективных показателях (изменение артериального давления, нарушение сна, плохой аппетит), так и в субъективных (раздражительность, упадок сил). При скрытом десинхронозе субъективно ощущается лишь небольшой дискомфорт, но нарушения естественной фазовой синхронизации внутренних и внешних циркадианных ритмов уже произошли.

Исследование циркадианных ритмов может дать и объективные показатели выздоровления, оценить степень индивидуальной адаптации человека к работе в экстремальных условиях.

В древние времена зародилось учение о суточной циркуляции жизненной энергии. В восточной медицине придавали большое значение понятию жизненной энергии, или жизненной силы. Оно обозначалось индийскими врачами словом «прана», китайскими - «чи» (по-японски «ки»). Считалось, что каждый орган или система обладают «чи», которая циркулирует по всему организму. Более того, древние ученые установили, что каждый орган имеет свою определенную во времени кульминационную точку - период особенно напряженной деятельности. Именно в это время орган наиболее уязвим для различного рода патологических воздействий и наиболее податлив к воздействиям лечебным. Иными словами, еще в далекие времена медики знали о том, что для каждого органа существует свое «лечебное время».

А сегодня говорят о «времени лечебного удара». Например, печень наименее «работоспособна» примерно в 1-3 часа ночи, почки - в 17-19 часов и т. п. Врачи рекомендуют измерять температуру тела в утренние часы и в 18 часов. Наибольшая частота пульса большинством исследователей отмечена в 17-18 часов, однако имеются еще и пики в 9-10 часов; уменьшение частоты пульса наблюдается в 13-14 часов и 22-23 часа. Артериальное давление имеет минимальные значения в ранние утренние часы и около полуночи, а максимальные - в 16-20 часов. В первую половину дня у большинства людей (за исключением лиц вечернего типа, «сов») отмечается наибольшая возбудимость коры головного мозга. Установлено, что в течение суток у человека в определенное время наступает сонливость - это 9, 13 и 17 часов. Наконец, людям, которые не могут похвастаться здоровым сердцем, следует - помнить: работоспособность сердца снижается примерно в час пополудни и в 9 часов вечера; в это время не следует подвергать его перегрузкам.

Занимающимся гантельной гимнастикой небезынтересно знать, что мышечная сила также колеблется в течение суток. Установлено, что максимальные значения показателей силы отмечаются в 5, 12, 16, 20 и 24 часа, а минимальные - в 2, 9, 14, 18 и 22 часа (причем как у мужчин, так и у женщин). Со статическими напряжениями организм хуже справляется в 8, 10 и 14 часов, а лучше - в 18 и 20 часов.

Известно, что даже спортивные результаты в ряде случаев «подчиняются» закономерностям биоритмов. Исследования лиц, не имеющих высоких спортивных разрядов, показали, что с 16 до 19 часов результаты в прыжках в длину, в толкании ядра и в беге на короткие дистанции были на 10-26 процентов выше, чем в период с 13 до 14 часов. Исследования спортсменов показали, что под влиянием стандартной нагрузки максимальный прирост частоты пульса отмечается в 13-14 часов; этот период считается наиболее неблагоприятным для выполнения больших физических нагрузок.

Наиболее эффективны тренировки, проводимые в период от 10 до 12 и от 15 до 18 часов. Однако соревнования нередко назначаются именно на 12-14 часов, и спортсмены вынуждены выступать в «неблагоприятные» часы. Однако и в этом случае тренироваться все же следует в наиболее благоприятные часы суток, и только за 1,5-2 недели до соревнований перенести тренировки на время предстоящего выступления. Исследования показали, что такая перестройка дает положительные результаты. Оговоримся, что, конечно, не у всех спортсменов можно наблюдать одинаково значительные колебания результатов в течение суток: сказываются и индивидуальные отличия, и уровень тренированности спортсмена.

Медицинские наблюдения и обследования лучше проводить в «неблагоприятные» часы суток. В эти часы снижаются компенсаторные возможности организма и легче выявить имеющиеся отклонения в состоянии здоровья.

Суточные биоритмические циклы - сложные, взаимосвязанные процессы. Подобно механизму часов, их, как уже говорилось, можно «подводить», уточняя ход и поддерживая слаженность в работе. Но эти «часы» можно и «сломать» неумелой или безрассудной организацией своей жизни. Казалось бы, так просто поддерживать четкую работу биологических часов - разумным режимом питания, сна и двигательной активности, отказом от вредных привычек. К сожалению, человек часто делает все наоборот. А потом требуются колоссальные усилия - и его самого, и многих других людей,- чтобы возвратить ему растраченное здоровье.

Еще одно сравнение. Наш организм похож и на огромный, чрезвычайно сложный завод, где выполняются различные программы производства и где каждое вырабатываемое вещество появляется в определенных местах в нужное время и в соответствующем количестве. Чем четче работает «производство», тем дольше сохраняется здоровье и работоспособность. Вся эта гармония предопределена не только природой человека, но и окружающим миром, поскольку человек - часть этого мира, вместе с Землей, Солнцем, Луной, космосом.

Окружающее нас мироздание наполнено ритмами. Мир ритмов находится и внутри нас. Наши биоритмы - часы здоровья, и от точности их хода зависит бодрость, полнота мироощущения, работоспособность и долголетие. [7].

Многие родители знают, как тяжело поднимать ребенка с постели в ранние утренние часы. А вечером его не легче уложить спать - в это время он наиболее активен. Однако есть дети, которые любят рано вставать и охотно укладываются спать. Подобные различия сохраняются на всю жизнь. В чем их причины?

Ученые выявили, что по различному и всегда индивидуальному расположению акрофаз (пиков) биоритмов люди делятся на три основные хронотипа - «жаворонки» (утренние), «голуби» (дневные) и «совы» (вечерние). Их различия проявляются в функциональных возможностях организма в те или иные часы суток. А это, в свою очередь, связано с целым рядом других характеристик конституции.

Известно, что важнейший показатель реактивности организма - его способность переносить нехватку кислорода (гипоксию). Так вот, оказалось, что «жаворонки» отличаются минимальной устойчивостью к гипоксии. Не будем углубляться в другие, обнаруженные медиками и физиологами, отличия, присущие организмам людей разного хронотипа (тут и объемы выделяемого железами адреналина, и тонус блуждающего нерва, и выделение с мочой некоторых продуктов метаболизма, и многое другое). Скажем только, что они, безусловно, подтверждают давным-давно сложившееся на бытовом уровне деление людей на три основных хронотипа. Нас здесь больше интересует другое: отличия в поведении, в возможностях организма людей разных типов надо учитывать, используя оптимальные периоды психофизиологического состояния для повышенных нагрузок и щадя организм в периоды естественного спада активности. Ибо характер временной организации - существенная особенность конституции личности, с чем сейчас, пожалуй, согласны специалисты различных научных школ.

«Жаворонки» в утренние часы имеют четко выраженную синхронизацию работоспособности, уровня функционального состояния центральной нервной системы и ее периферического двигательного отдела. У «сов» же в утренние часы отмечено повышенное напряжение функций центральных регуляторных систем. Статистически доказано, например, что в утренние часы «совы» делают в полтора раза больше ошибок при чтении корректур, чем «жаворонки».

Ну, а «голуби»? У лиц этого хронотипа наблюдаются особенности как «жаворонков», так и «сов». Например, они не любят очень рано вставать, но и ложиться поздно тоже не хотят. Их работоспособность имеет два пика - в 10- 12 и в 15-18 часов. Лица этого типа любят нормальный 7-8-часовой сон, придерживаются нормального режима дня.

Люди разных хронотипов неодинаково реагируют на множество внешних воздействий. Так, организмы примерно одинаково тренированных спортсменов проявляют неоднозначную реакцию в зависимости от их хронотипов на пребывание в сауне. У «сов» в 9-10 часов утра после сауны частота пульса значительно выше, чем у «жаворонков» и «голубей». В вечерние часы они меняются местами, и более напряженную реакцию сердечно-сосудистой системы показывают «жаворонки». Неоднозначная реакция у лиц разного хронотипа наблюдалась и на лекарства и даже их дозы.