Шпоры по биоритмологии

Подождите немного. Документ загружается.

Свободнотекущие ритмы

В условиях изоляции от внешних времязадателей у испытуемых

обычно наблюдаются свободнотекущие ритмы с периодами

несколько длиннее суток. Индивидуальные различия

поразительно малы. Средний период ритма ректальной

температуры по выборке из 147 случаев составлял 25,0 ч со

стандартным отклонением всего лишь ±0,50 ч.

Другие условия могут систематическим образом изменять

свободнотекущий ритм. Период растягивался у испытуемых,

имевших возможность по желанию включать и выключать свет,

задавая себе, режим освещения, или периодически изменять

температуру в помещении; кроме того, период сокращался под

влиянием слабого переменного электромагнитного поля частотой

10 Гц . В большинстве случаев период изменялся лишь в узких

пределах, и в целом складывается впечатление, что цир-кадианная

система у человека исключительно стабильна.

Внутренняя упорядоченность циркадианной системы в

свободнотекущем и захваченном состояниях различна. В

обычных условиях максимум температуры тела приходится на

вечер, а минимум - на вторую половину времени сна. В

свободнотекущем состоянии обе акрофазы сдвинуты на более

раннее время относительно цикла сна и бодрствования на

несколько часов. В результате температура обычно снижается в

период бодрствования и возрастает во время сна, в

противоположность картине, наблюдаемой при захваченном

ритме.

Захватывание искусственными принудителями

В отличие от большинства других организмов человек не так

легко поддается захватыванию циклами освещения, если он

находится в ситуации выбора, т. е. не полностью «обездвижен»

темнотой в тот период, когда общее освещение комнаты

выключено. Если в распоряжении испытуемых оставляют хотя бы

маленькую настольную лампу, они обычно предпочитают

свободнотекущий ритм, постепенно дрейфуя относительно

принудителя с периодом длиннее суток, несмотря на явное

неудобство: время от времени им приходится спать при ярком

свете и бодрствовать в полумраке. В таких условиях все же

сохраняется некоторое действие принудителя (хотя и не

способного захватить ритм), что проявляется в небольшой

модуляции средней величины периода - «относительном

захватывании».

Для того чтобы сделать цикл освещения эффективным

принудителем при наличии настольной лампы, достаточно ввести

дополнительный периодический сигнал времени, например удары

гонга. По звуку гонга испытуемый должен был произвести сбор

мочи, и этот сигнал, в отличие от режима освещения,

воспринимался им как более живой «социальный» контакт с

экспериментатором. С помощью таких принудителен

циркадианные ритмы человека удавалось захватывать периодами,

отличными от 24 ч. Следует еще отметить, что и здесь в конце

эксперимента, когда ритмы испытуемого вышли из-под

захватывающего действия принудителя и стали сво-

боднотекущими, имело место «относительное захватывание»

(модуляция ритма).

В результате ряда экспериментов с такими относительно-слабыми

принудителями было установлено, что окно захватывания лежит в

пределах от 23 до 27 ч. Внутри этого окна все ритмы по мере

изменения навязанного периода систематическим образом

меняют свои фазы относительно принудителя. Смещение фазы;

при изменении периода на 1 ч для температурного ритма больше,

чем для ритма активности. Эти результаты показывают, что

циркадианная система может распадаться на компоненты,

продолжающие независимый свободный бег с разными

периодами. Это называют внутренней десшхро-низацией

(разлучением циркадианных ритмов). В рассмотренных случаях

это явление было связано с «частичным захватыванием», т. е. с

захватыванием одного ритма, в то время как другой оставался

свободнотекущим.

Внутренняя десинхронизация и частичное захватывание

Захватывание циркадианных ритмов слабыми принудителями с

периодами, отличными от суток (например, циклами освещения

при возможности пользоваться настольной лампой), лишь изредка

приводит к внутренней десинхронизации. Между тем ее легко

вызвать у любого испытуемого, применяя «сильный»

принудитель, т. е. в данном случае - исключив использование

настольной лампы. В таких условиях испытуемый вряд ли

способен заниматься чем-нибудь после выключения света и

поэтому вынужден приспосабливать свой ритм сна и

бодрствования к циклу освещения. В результате этот ритм

поддается захватыванию с периодом 28 и даже 32 ч. Однако эти

периоды лежат вне окна захватывания температурного ритма.

Одновременно регистрируемый ритм умственной

работоспособности (скорость счета в уме) был синхронным с

температурным ритмом при 28-часовых «сутках» и с ритмом

активности - при 32-часовых «сутках». Анализ периодических

составляющих временных рядов показывает, что температурный

ритм во время десинхронизации содержал две компоненты:

главную с периодом 24,8 ч и дополнительную, соответствующую

периоду принудителя. В ритме умственной работоспособности

при 28-часовых «сутках» имелись обе компоненты, а при 32-

часовых - только лишь период принудителя. Эти данные, подобно

многим другим, противоречат часто выдвигаемой гипотезе о

прямой причинной связи ритмов работоспособности с

температурой тела.

Если период сильного принудителя медленно возрастает

(например, на 10 мин в сутки), ритмы различных вегетативных

функций и показателей работоспособности выходят из-под

контроля принудителя не одновременно. Как правило, первым

отделяется температурный ритм, а другие - лишь после

достаточного удлинения периода принудителя. Это говорит в

пользу того, что циркадианные ритмы разных функций имеют

разную ширину окна захватывания. Таким образом, вынужденная

«частичная» десинхронизация может стать методом выявления

отдельных компонентов циркадианной системы.

Внутренняя десинхронизация происходит не только под

действием принудителей, но иногда и спонтанно при свободном

беге ритмов. Ее можно вызвать внезапным удлинением или

сокращением периода ритма активности. Эти два типа внутренней

десинхронизации в некоторых отношениях различны.

Десинхронизации температурного ритма при растяжении ритма

активности предшествует более долгий совместный период, а

после десинхронизации период температурного ритма несколько

укорачивается. Во втором случае, напротив, внезапному

сокращению цикла активности предшествует более короткий

совместный период, а после десинхронизации цикл температуры

тела несколько удлиняется. При взаимном захватывании

колебателей устанавливается промежуточный по величине

период, который из-за различий в изменчивости гораздо ближе к

собственному периоду температурного коле-бателя, чем к

периоду колебателя активности. Если период ритма активности

сокращается или растягивается настолько, что выходит из окна

захватывания температурным ритмом, сопряжение этих ритмов

становится невозможным и происходит десинхронизация.

Эксперименты со сдвигом фазы и перелеты в широтном

направлении

Сдвиги фазы принудителя и перелеты через несколько часовых

поясов позволяют исследовать перестройку циркадианной

системы во время переходного процесса.

В процессе ресинхронизации все циркадианные ритмы могут

дрейфовать в одном направлении - вслед за принудителен. Однако

иногда циркадианная система распадается на две составляющие,

которые движутся в разных направлениях. Такая «раздельная

ресинхронизация» чаще наблюдается после опережения фазы

(перелета на восток), чем после задержки фазы (перелета на

запад), и ее вероятность увеличивается с ростом величины сдвига

фазы (числа пересеченных часовых поясов).

Для переходного процесса после сдвига фазы принудителя всегда

характерно нарушение упорядоченности циркадианной системы -

либо из-за разной скорости перестройки отдельных ритмов, либо

(более резкое нарушение) из-за раздельной ресинхронизации.

Вероятно, оно способствует снижению работоспособности и

различным недомоганиям, наблюдаемым после перелетов. Вопрос

о том, могут ли многократные перелеты или сдвиги фазы

приводить к более серьезным последствиям, остается открытым.

Эта проблема, прежде всего, касается тех сменных рабочих,

которые постоянно живут в ситуации конфликта между

сдвинутыми и несдвинутыми времязадателями. Их циркадианная

система редко приспосабливается к ночной работе, а изменения

формы суточной волны отражают скорее маскирующий эффект,

чем подлинный сдвиг.

Зависимость от времени дня

Колебания умственной работоспособности в период

бодрствования изучались, по меньшей мере, на протяжении

последних 100 лет. Еще Эббингауз в 1885 г. отметил, что

запоминание бессмысленных слогов обычно быстрее происходит

утром - по его мнению, из-за того, что «в более поздние часы

умственные силы и восприимчивость снижены». С другой

стороны, Бехтерев утверждал, что психические процессы утром

замедлены, а вечером - ускорены, причем скорость их протекания

минимальна в послеполуденное время. Об этом послеполуденном

снижении говорил также Крепелин, который связывал его с

приемом пищи. Обстоятельно изучив «кривую

работоспособности», он тоже заметил подъем в утренние часы, но

в отличие от Эббингауза заключил, что наблюдавшийся спад и

сопутствующие явления «отнюдь не свидетельствовали об

утомлении», поскольку они «исчезали спустя 2-3 часа, даже если

работа продолжалась».

Таким образом, даже в самых ранних работах встречаются

упоминания о двух различных тенденциях на протяжении дня, а

также о «спаде после ленча» (после полудня). Утомление было

признано важным фактором, хотя его конкретное проявление во

времени представлялось спорным. Гейтс (1916), работа которого

была связана главным образом с вопросами школьного

распорядка, заключил, что утром все кривые работоспособности

совпадают (т. е. работоспособность повышается примерно до

полудня). Но после полудня «были обнаружены характерные

различия»: «собственно интеллектуальные» процессы достигают

своего максимума в середине дня и значительно снижаются после

ленча, тогда как преимущественно «двигательные» функции

проявляют «непрерывный подъем эффективности на протяжении

всего [школьного] дня». По мнению автора, его работа в этой

части подтверждала вывод, сделанный ранее Уинчем. Результаты

исследования двигательных функций оказались также близкими к

данным Холлингуорта, который, кроме того, полагал, что время

пика работоспособности

при выполнении таких задач частично зависит от привычных для

данного человека часов работы.

Лэрд весьма критично отнесся к лабораторным исследованиям

своих предшественников, объяснив разногласия между ними

«недостаточной вдумчивостью при проведении

экспериментальных работ» (сам он в тщательно контролируемых

опытах на студентах обнаружил почти непрерывное на

протяжении дня ухудшение результатов при испытании ряда

психических функций, включая память). Критические замечания

Лэрда представляются не вполне справедливыми, хотя они не

противоречат данным, рассмотренным в обзоре Фримена и

Ховленда. Вывод этих авторов, что различные исследователи

получали все четыре возможные формы кривой

работоспособности (неуклонный подъем; неуклонный спад;

подъем, затем спад; спад, затем подъем), равносилен

утверждению, что определенного профиля вообще не существует.

Между тем более вероятно, что разным видам заданий

соответствуют различные тенденции изменения, как уже ранее

показал Гейтс.

Круглосуточные исследования

На показателях работоспособности, получаемых в ночные часы,

неизбежно будет сказываться либо лишение сна, либо внезапное

пробуждение. Однако было все же проведено несколько

круглосуточных исследований, так как с чисто практической

точки зрения часто бывает важно знать, снижается ли ночью

данный конкретный вид работоспособности (даже если 178

трудно было бы доказать связь наблюдаемых изменений с какой-

то колебательной системой организма).

Эти работы в значительной части финансировались военными

ведомствами, так как ясно, что в системах обороны чрезвычайно

важно обеспечить высокий уровень готовности в любое время

суток. Была исследована работоспособность у рядового состава

военно-морского флота по целому ряду тестов; некоторые тесты

имитировали действительные обязанности моряков в условиях

частой смены вахт, обычной на военных кораблях. Результаты

подтвердили общие предсказания, вытекавшие из лабораторных

экспериментов, проводившихся в дневное время (особенно тех,

где испытуемыми были военнослужащие): уровень

работоспособности в тестах, требующих быстрой переработки

информации, оказался выше во время послеполуденных и

вечерних вахт по сравнению с утренними. Во время ночных вахт

(перед более поздним сном или после укороченного сна)

эффективность в таких тестах была снижена, а время реакции

удлинено. Если средние показатели по отдельным вахтам

отложить на одной 24-часовой шкале, то существование

Помимо военных организаций круглосуточная динамика

работоспособности представляет интерес для тех, кто составляет

графики сменных работ. Сменные рабочие (в отличие от

лабораторных испытуемых) вынуждены работать более или менее

непрерывно по 8 и более часов, как в ночные, так и в дневные

смены; на основании результатов описанных выше экспериментов

можно ожидать, что их работоспособность в первом случае будет

ниже, чем во втором. Бьернер и др. в своей классической работе

исследовали ошибки в записях рабочих трех смен на газовом

заводе и показали, что работоспособность реальной

производственной деятельности в ночные часы действительно

снижена; данные, объединенные по всем трем сменам, выглядели

как ясно выраженный суточный ритм. Однако истинный размах

вариаций при сравнении смен может быть замаскирован

частичной адаптацией рабочих к измененному режиму сна и

бодрствования за время продолжительной работы в ночную

смену. Поэтому более точных оценок «истинной» величины

циркадианных изменений можно ожидать в тех случаях, когда

такой адаптации не происходит (например, при быстром

чередовании смен, когда, скажем, человек работает только две

ночи подряд). Недавно Фолкард и др., проводившие исследование

при быстром чередовании смен (2 - 2 - 2), обнаружили очень

большой (40%) суточный перепад работоспособности в задании

по интерполированной быстрой переработке информации. Форма

суточной кривой приблизительно соответствовала предсказанной

на основе экспериментов в дневное время. Однако добавление

значительной нагрузки на память сверх прежнего задания привело

к смещению фазы наблюдаемого ритма примерно на 8 ч.

Влияние сдвига фазы времязадателя

Один из способов выявить эндогенность наблюдаемого

физиологического ритма состоит в том, чтобы проверить,

действительно ли он не может тотчас же изменить фазу при

резком сдвиге фазы времязадателя. Некоторые исследования

проводились в изолированных камерах, где сдвиг фазы задавался

просто переводом часов, другие - в «нормальных» условиях, когда

изменялся только распорядок сна - бодрствования. Кроме того,

был проведен ряд наблюдений за ритмами работоспособности до

и после перелетов через несколько часовых поясов.

Миллс и Форт измеряли работоспособность в тестах на

вычеркивание и прицеливание до и после перевода часов па 8 ч

вперед и назад в изолированной камере. Восстановление прежней

фазы работоспособности происходило быстрее после опережения,

чем после задержки. Кроме того, время, необходимое для

перестройки, было больше, когда сон приходился на время между

8 и 16 часами (как бывает обычно при работе в ночную смену),

чем тогда, когда он приходился на промежуток от 16 часов до

полуночи. В первом случае, конечно, изменялась обычная

последовательность сна, работы и отдыха, и ритм должен был

приспосабливаться так же и к этому.

В связи с такими экспериментами встает вопрос об эффективных

принудителях (времязадателях) для циркадианных ритмов

человека, в том числе для ритмов работоспособности. Независимо

от того, служит ли для человека решающим принудителем цикл

освещения, важную роль, по-видимому, играют и социальные

факторы; поэтому можно ожидать, что в случае, когда группа

людей вынуждена работать ночью, а спать днем при нормальных

остальных условиях, должен возникнуть конфликт между

социальными времязадателями, связанными с жизнью всего

населения, с одной стороны, и с самой группой -с другой.

Поэтому при социальной изоляции ритмы должны

перестраиваться быстрее, чем в обычной городской среде. Между

тем в экспериментах Хьюза и Фолкарда оказалось, что даже в

группе, полностью лишенной контактов с внешним миром (но с

сохранением нормального физического времязадателя) не все

изученные ритмы работоспособности перестроились через 10

дней после 8-часового сдвига фазы цикла сна и бодрствования. С

другой стороны, степень перестройки в целом все же

была значительно больше, чем при исследовании ночной смены в

обычном социальном окружении. Действительно, по одному

показателю (скорости вычислений), который проверялся в обоих

исследованиях, перестройка в изолированной группе была

полной, а в ночной смене, по-видимому, лишь частичной.

Хотя результаты этих исследований в некоторых отношениях

противоречивы, все они свидетельствуют о том, что

предположение о единой скорости перестройки всех ритмов

работоспособности столь же неоправданно, как предположение об

их единой фазе. Когда люди быстро пересекают на самолете

несколько часовых поясов, все времязадатели (как физические,

так и социальные) одновременно сдвигаются на одинаковую

величину. Такая ситуация, идеальная для доказательства

эндогенной природы ритмов, разумеется, использовалась именно

с этой целью в отношении различных физиологических функций.

Мотивация, обстановка и индивидуальные различия

В специальных экспериментах с направленным изменением

психического состояния было отчетливо показано его

существенное влияние на ритмы работоспособности.

Исследователи исходили либо из простого предположения, что

«если достаточно постараться, можно преодолеть что угодно» (в

том числе и отрицательное влияние пониженной

физиологической активации в нижнем участке Циркадианного

профиля), либо из чуть более замысловатой гипотезы о том, что

уровень бодрствования, вероятно, в основном определяющий

работоспособность, сам зависит от психологических и

физиологических факторов.

Предположение, что поздние пики, отмеченные Блейком, были

обусловлены «эффектом конца работы», означает, что на дневные

колебания работоспособности могла влиять мотивация. Сам

Блейк считал мотивацию одним из возможных факторов, и в

последующих экспериментах ему удалось показать, что

изменения мотивации действительно могут оказывать

существенное влияние на амплитуду дневного ритма в тесте на

вычеркивание букв. Использовав то, что все испытуемые в группе

были хорошо знакомы друг с другом, он повысил мотивацию,

немедленно объявляя каждый индивидуальный результат в

присутствии всех членов группы. Это привело к возникновению

сильного духа соперничества между испытуемыми и уменьшило

средний размах колебаний на протяжении дня до недостоверного

уровня.

Была обнаружена также связь между свойствами личности и

ритмами некоторых физиологических, показателей (особенно

температуры тела). Так, повторный анализ данных Блей-ка

позволил заключить, что установленное им различие фаз

температурного ритма у экстравертов и интравертов значительно

сильнее выражено у лиц с невротическими симптомами. Позднее

было показано, что даже эти небольшие личностные различия

могут приводить к довольно устойчивым существенным

различиям в способности ритма приспосабливаться к сдвигу фазы

времязадателя. Например, после перелета через 8 часовых поясов

ритмы у невротиков-интравертов не перестроились вовсе, а у

невротиков-экстравертов почти полностью закончили

перестройку. Кроме того, было показано, что ночные сиделки,

относящиеся к типу невротиков-интравертов, проявляют за

первый день работы в ночную смену значительно меньшее

приспособление ритмов, чем невротики-экстраверты.

Эти наблюдения вместе с данными о большей изменчивости ото

дня ко дню температурной кривой у экстравертов по сравнению с

интравертами позволили Колькюхуню и Фолкарду выдвинуть

гипотезу о том, что система ритмов, по крайней ме-184

ре, у невротиков-экстравертов, имеет собственный период больше

24 ч. Частичное подтверждение этой гипотезы можно усмотреть в

данных Лунда о том, что у невротиков наблюдается большая

тенденция к десинхронизации ритмов при длительной «изоляции

от времени». Другим объяснением может быть меньшая

физиологическая (и психологическая) лабильность невротиков и

(или) интравертов, а поэтому и меньшая склонность их ритмов

реагировать на внешнюю обстановку, привычную или

непривычную.