Для выявления клеточных механизмов циркадианного ритма применяли разные методы, в том числе воздействие фармакологическими агентами, подавляющими генерацию импульсов и передачу сигналов в химических или электрических синапсах. В настоящее время нет единого мнения о том, какие именно локальные нейронные сети в глазу аплазии генерируют циркадианный ритм. По-видимому в сетчатке аплазий существуют клетки двух основных типов - фоторецепторы и вторичные нейроны. Фоторецепторы в свою очередь подразделяется на два подтипа: R- клетки, дающие на световое воздействие градуальный, неимпульсный ответ, и Н- клетки, реагирующие на свет потенциалом действия с последующей гепераолиризацией. Во вторичных нейронах, или D-клетках, в ответ на вспышку света возникает деполяризация, сопровождающаяся залпом импульсов, и эта импульсация коррелирует с разрядами, регистрируемыми в зрительном нерве; таким образом, можно предполагать, что именно активность D- клеток обусловливает импульсацию в зрительных нервах, изменяющуюся в соответствии с циркадианным ритмом. Важную роль во взаимодействиях между клетками разного типа играют, видимо, электрические синапсы.
Какие же механизмы лежат в основе особых песмейкерных свойств или D-клеток? Высказывались предположения, что эти механизмы могут быть связанны с мембраной, цитоплазмой или ядром. Из возможных цитоплазматических механизмов все больше внимания привлекает синтез белков, роль которого удобно изучать с помощью ингибиторов этот процесса. Можно видеть, что ингибитор белкового синтеза (анизомицин), длительно воздействующий в высокой концентрации, не подавляет импульсную активность в зрительном нерве, но циркадианный ритм этой активности утрачивается. После внесения в омывающую препарат среду ингибитора наблюдается задержка («сдвиг по фазе») очередного цикла. В присутствии анизомицина полибосомы не повреждаются; синтез новых пептидных цепей может начинаться, но не может идти дальше, так как анизомицин присоединяется к 60S- субъединице рибосомы (возможно, он специфически воздействует на пептидилтрансферазу). По мнению исследователя из Олбани Дж. Джеклета, «эти данные означают, что для хода циркадианных часов необходимо ежедневный синтез белка». Чтобы уточнить роль белкового синтеза и связать его с регуляцией импульсных разрядов, нужны дальнейшие эксперименты.
Итак, у аплазии циркадианный ритм глаза обусловлен деятельностью генератора, находящегося в самом глазу. В отличие от этого мечехвоста (Limulys) изменения структуры, пигментации и чувствительности омматидиев наступают под влиянием эфферентной импульсации от центрального генератора. Ночью эта импульсация более интенсивна, чем днем. Частота импульсов, возникающих в ответ на световую вспышку, также выше в ночное время. Это согласуется с тем фактом, что ночью животное ведет себя более активно. Как показала внутриклеточная регистрация, повышенная активность в волокнах от генератора (в ночное время) подавляет спонтанные квантовые реакции клеток ретикулы на фоновую освещенность. В результате мембранной потенциал становиться более стабильным (так как снижается уровень влияющих на него шумов) и одновременно усиливается импульсный ответ на световую вспышку, т. е, повышается чувствительность рецепторов. Оба эффекта приводят к тому, что ночью, когда нужна большая чувствительность зрительного аппарата, отношение сигнала к шуму возрастает. Это пример того, каким образом центральный генератор может влиять на самые ранние этапы преобразования и передачи сигналов в сенсорной системе.
Многолетние и годовые циклы человека
На возможность существования многолетних биологических ритмов указывали исследования Н.Я. Перна (1925) на основании длительных наблюдений ученый установил, что у значительно числа людей проявляется ступенчатость жизни с «узловыми точками», или так называемыми пиками, в определенные возрастные периоды. Оказалось, что примерно через каждые 5-6 лет у человека наблюдаются взлеты творческой активности. Автор отметил, что определенные качественные изменения с подобной периодичностью происходят и у детей и юношей.
Многие известные специалисты в области спорта при изучении динамики спортивных результатов отмечали, что на достаточно высоком уровне, спортивного совершенствования все же происходят временные спады или временная стабилизация результатов. Исследования индивидуальной динамики, спортивных результатов сильнейших спортсменов мира (В.И. Шапошникова 1969) позволило установить, что у спортсменов более значительные приросты спортивных результатов происходят через 2 года на третий, а у спортсменок - через год. Был установлен и еще один интересный факт: варианты «мужского ритма» у спортсменок «женский» - у спортсменов особенно в период, приближающийся к завершению спортивных выступлений. Это позволило предположить, что значительную роль в формировании данных ритмов играет эндокринная система.
Изучения динамики спортивных результатов у сильнейших штангистов, сильнейших атлетов, пловцов и конькобежцев позволило сделать вывод о возможности прогнозирование многолетних темпов прироста спортивных результатов с учетом выявленной закономерности.
Из наблюдений, было установлено, что приросту функциональных возможностей предшествуют периоды скачкообразного прироста соматических признаков. Л.И. Конча, изучая скорость роста продольных размеров тела, установила максимум ее у мальчиков 12 и 15 лет, т.е., через два года на 3й, а у девочек в 11,13,15, т.е. через год. Э.А. Городниченко изучал силу сгибателей кисти у 1956 мальчиков от 8 до 17 лет. В данном случае наибольшие приросты силы отмечались в 9, 12 и 15 лет. Двухгодичные ритмы девочек можно было видеть у Г.В. Доля.
На основании изучения особенности роста в процессе полового развития мальчиков пришли к выводу, что ускорения роста является следствием анаболического действия андрогенов. Ученные отметили, что у одних наблюдателей выраженная скачкообразность роста, а у других процесс протекает вяло. Т.С. Пронина показала, что возрастная динамика гипофизарно-надпочечниковой системы (по среднепериодическим данным) отражает трехлетний процесс становления эндокринной функции от 7 до 13 лет. Глюкокортикоидная активность надпочечников высока у семилетних детей, к девятилетнему возрасту оно достоверно снижается, вновь возрастая к 10-11годам. Минералокортикоидная активность меняется аналогично, однако периоды снижения и усиления активности сдвинуты на один год, то есть падение активности происходит к десятилетнему возрасту, а последующее повышение к 11-12 летнему.
В.Р. Левин высказал предположении о существовании 3х-годичных биологических ритмах, связанных с иммунными процессами организма. Были установлены периодические подъемы частоты рецидивов (1раз в 3 года) при вычислении сроков их появления от даты выявления заболевания и частоты возникновения рецидивов у больных туберкулезом (751), 1 раз в 3 года, наблюдалось их увеличении, на 4м- 7м, 10м, 13 годах от даты взятия на учет периодичность имело место даже после современного длительного (более 12 месяцев) курса химиотерапии. Даже если число рецидивов уменьшилось, то они все же возникали, преимущественно с периодом около 3х лет, в которых может видеть, что случаи повторных реактиваций процесса, при туберкуломах по датам в большинстве своем соответствуют периодичности с периодом около 3х лет.
Ф. Дол по данным массовых флюорографических обследований отметил, что заболевание, ренгеноположительных лиц туберкулезом в основном возникали через 3 года 7 месяцев, после обнаружения у мужчин и через 2 года 10 месяцев - у женщин. В работе по наблюдениям за детьми, оказалось, что среди 3102 детей прослеженных многие годы с момента инфицирования микробактериями туберкулеза, образования кальцинатов, шло неравномерно: приблизительно раз в 3 года (Р меньше 0,05) темп образования извести в легких и в их корнях нарастали. Приводятся данные, которые были получены, у детей которые были получены у детей после внутрикожной вакцинации, 0,01 мг сахарозного препарата. Максимум положительных реакций был между 1и 2 годами (в среднем около 1,5 лет), а спад на 3й год. Вышеприведенные данные позволяют считать, что периодичность изменения величин прироста спортивных результатов и иммунных возможностей организма человека, является выражением многолетних биологических ритмов. Однако характер, биоритмов человека может быть различным по амплитуде колебаний и частоте максимальных значений - пиков. Эти различия особенно проявляется у талантливых спортсменов имеющих четкое периодическое повышение темпов прироста спортивных результатов. По данным С.И. Степановой, существует три биоритмологических типа людей. У одних эндогенность более выражена и воздействие внешних факторов не отражается на амплитуде биоритмов. У других людей, под влиянием внешних воздействий амплитуда биоритмов может уплощаться. Несомненно, так же роль гипофиз - адреналовой и репродуктивных систем в проявлении многолетний ритмичности. Во многих исследованиях доказано наличие тесной связи, между гонадами и мышечной системой, а так же между гонадами и тканевой резистентностью. Известно, что кора надпочечников, выделяет три группы стероидов, одна из которых по преимущественому действию сходна с гормонами половых желез.
Одновременность активизации гормональной функции надпочечников и половых желез, является необходимым условием, для появления скачков в приросте соматических признаков и проявлении функциональных возможностей. Есть основания говорить и о волнообразном характере иммунных процессов организма, ибо половые гормоны и кортикостероидные гормоны играют существенную роль в адаптационном синдроме, поддержании гомеостаза и выполнении адаптационно - трофической функции. Нерешенным пока остается вопрос о возможном существовании в 3хгодичном цикле 2х фаз, по 18 месяцев.
В работе Gutjar J., Kunkel H., имеется ссылка на исследование Гольдштейна, который в результате обработки данных ежемесячные регистрации ЭЭГ в течении 28 месяцев сделал заключение о существовании периода равного 18 месяцев.
В 1975 году мы решили посмотреть, как распределяется в 3х годичном цикле в случае смерти от инфаркта миокарда у мужчин. С помощью специальной программы на ЭВМ задавался набор пробных периодов «в днях». Для каждого индивида вычислялось, в каком месте пробного периода наступало исследуемое событие. Статистически достоверные увеличения случаев смерти отмечалось на 12й месяц при отсчете от даты рождения (месяц перед датой рождения). Во втором годовом цикле увеличений числа смертных случаев произошло на 11-12-й месяцы от даты рождения. Характерным было и снижение величин смирных случаев на 9,10-й и в двух циклах на 11-й месяц от даты рождения. При рассмотрении распределения подобных случаев у женщин, снова выделился месяц перед датой рождения.
Рассмотрение распределения по месяцам от даты рождения 676 случаев острых воспалительных заболеваний органов дыхания неспецифической этиологии (совместно ЦНИИ туберкулеза) показало аналогичную картину - увеличение заболеваний за месяц перед датой рождения. Анализ данных по распределению по месяцам от даты рождения 2134 заболеваний детей скарлатиной, 563 случаев ОРЗ у юных спортсменов подтвердил, что за месяц перед датой рождения эти величины значительно возрастают. У детей еще выделился по данным заболеваниям 8-й месяц от даты рождения.
Другие исследования, по количеству осложнений после прививок, сделанных в разные месяцы от даты рождения, показали, что осложнения значительно возрастают в случаях, когда прививки сделаны на 2-12-й месяцы от даты рождения. Все эти данные послужили основанием для рассмотрения распределения личных рекордов спортсменов (22 человека) за период их выступлений от 6 до 15 лет. Оказалось, что при среднемесячном показателе 8,3 %, в первый месяц от даты рождения было установлено 19,5% личных рекордов. Кроме того, увеличение плотности распределения отмечено на 5, 6, 9-11 месяцы от даты рождения. Подобные же распределения выявились и при рассмотрении 5554 лучших спортивных результатов, легкоатлетов (25 сильнейших в каждом сезоне). Наибольшее количество высоких результатов сконцентрировано в первый месяц от даты рождения и некоторые увеличения плотности распределения - на 9-й, 10-й, 11-й месяцы от даты рождения.
Сопоставляя полученные данные можно сказать, что 2 пика - максимальное число заболеваний и случаев смерти и максимальное число личных рекордов находится в непосредственной близости друг от друга. Кроме того, снижение количества неблагоприятных случаев (заболеваний и смерти), отмечено на 9, 10 и 11 месяцы от даты рождения, а у спортсменов в эти месяцы наблюдается увеличение количества личных рекордов. Несомненно, что в данном случае проявляется эндогенный годовой цикл - индивидуальный год.
Подтверждено предположение о существовании у человека эндогенных годовых часов, таких же, как эндогенные суточные. Также было же определенно, что у человека существуют ритмы низких частот: 2, 5, 7…20…30…365 дней.
Сообщалось о результатах наблюдений за здоровым мужчиной на протяжении 16 лет. Спектрально анализ проб 17-КС, выявил период 378 дней, а по объему мочи 365 дней, т. е., объективно показано существование цирканнюального ритма с разными периодами. Анализ показал и существование 29-30дневных циклов, с 45 до 49 лет период 29,5 дней. С 49 до 53 - период 30,7 дней, с 53 до 56 лет 30,7 дней и с 56 до 59 лет период 29,9 дней. Из этого авторы сделали заключения, о том, что существуют устойчивые ритмы к воздействию природы, они изменяются периодическим образом и предсказуемы в функции времени.
Реиндерг А. изучая колеблемость показателей метаболизма калия, установил, что существует годовой эндогенный цикл. Было установлено, что биоритмы с годичным периодом наблюдаются в колебании пульса, температуры, плазматического кортизола, плазматического тестостерона, калия, 17-кетостероидов мочи, половой активности, и пищевых реакций. Метаболизм калия, является предсказуемым процессом.
Gutjar J., Kunkel H., Macheld W. по анализам получили уверенную годовую цикличность по а - ритму и b-ритму. Кроме того получена периодичность 410 дней у женщин, а при функциональных расстройствах у женщин выявлен ритм 515 дней. Из других исследований выявлены окологодовые колебания экскреции катехоламинов с мочой у здорового человека и окологодовой ритм норадреналина; из них было определено, что в летние месяцы акрофаза его в суточном цикле смещаются на несколько часов под влиянием увеличения светового дня.
По наблюдениям было установлено, что наибольшее число травм (при анализе 845 случаев) приходятся на 2-й и 11-й месяц от даты рождения. Авторы подчеркивают, что выявленные факты подтверждают наличие в годовом эндогенном цикле закодированной последовательности смены типов двигательной активности, с чем вероятно, связанны травмы. Ф.И. Комаров указывает, что годовые и другие ритмы характеризуются большим размахом ритмических колебаний, а индивидуальные особенности биоритмов организма отражают его способность к адаптации к изменениям окружающей среды. Несомненно, что внешняя среда может вносить определенную коррекцию, увеличивая или уменьшая амплитуду ритма, в зависимости от индивидуальных особенностей организма.
Из полученных данных 1975 году геппотиза, согласно которой первый годовой эндогенный цикл начинается от момента зачатия и завершается через 3 месяца после рождения.
Генетическая программа развития плода (временная последовательность закладки и дифференцировки органов и систем и критические периоды, наличие которых установлено в эмбриональном развитии, повторяются затем в каждом годовом эндогенном цикле онтогенеза: в начале по росту и развитию организма ребенка, а далее - во временной последовательности физической регенерации. В данном случае 9 месяц эмбрионального развития соответствует 12-му от даты рождения. Несомненно, что у каждого индивидуума в определенных временных пределах отдельные компоненты развиваются с разной скоростью (задерживаясь, или ускоряясь) в зависимости от различных условий, однако к наступлению узловых этапов развития, в строго запрограммированные временные периоды происходят завершение того или иного цикла. Волнообразное изменение интенсивности обменных процессов - необходимое условие накопления энергии для проявления двигательной активности, необходимы для жизнедеятельности организма. Это особенно необходимо и сразу после рождения ребенка. Раскрывая физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития известно, что после рождения при гомойтермии появляется более интенсивный мышечный тонус, чем антенатальном периоде. Изучение содержание гликогена в печени и в скелетных мышцах у плодов кроликов, показало, что к концу антенатального развития содержание гликогена увеличивается в СМ на 55% и особенно в печени (в 10раз). Все это предусматривает трату его мышцами, сразу же после рождения в связи с резким перепадом температуры. Можно полагать, что заложенные в генетической программе механизмы обеспечения высокой жизнестойкости при переходе в новую среду обитания необходимы для жизнедвигательной активности и реализуется затем в каждом годовом эндогенном цикле.
П.Г. Светлов показал, что в процессе эмбрионального развития существуют критические периоды, предшествующие важнейшим этапам развития. Они характеризуются повышением интенсивности обмена веществ и скорости процесса, совершающихся в это время. Критическими периодами считаются первые и третий месяцы эмбрионального развития, ибо в это время образуются зачатки важнейших органов плода. Во второй и четвертый месяцы, как показывали исследования, увеличивается двигательная активность плода. В 6 месяцев он обладает всеми основными двигательными актами новорожденного. В этот период тоже является узловым этапом развития плода. На 8 месяце развития плода отмечен перелом в формировании биоэлектрической активности. В это время впервые регистрируется электрическая активность, синергичная в обоих полушариях. При нормальной беременности 9 месяц отличается по показателям крови недостаточно развитой защитной функцией организма. Увеличение веса плода в этот период свидетельствуют о повышении интенсивности обмена веществ и большой скорости процессов, совершающихся в это время.
Как считается, завершение эмбрионального периода человека, критическим периодом. Пик прироста веса плода приходится на 9 месяц, а после рождения на 12-й месяц. Следовательно, 9 месяц утробного развития соответствует 12-му постнатального. Средняя продолжительность двигательных комплексов эмбриона постепенно увеличивается по мере приближения к рождению. А затем, накануне рождения резко снижается. Увеличение двигательной активности в первый месяц после рождения является необходимым условием, для обеспечения жизнедеятельности организма. Чрезвычайно важно для эволюционной физиологии является изучение механизмов закрепления врожденных координаций, складывающихся в процессе эмбриогенеза и раннего постнатального онтогенеза, и субординационных отношениях между ними. Важным вопросом является и вопрос о значении генетически запрограммированных процессов с функциональной самодифференцировки и роли афферентных систем в созревании врожденных координаций.
