ПС является критическим периодом, завершением развития организма, после которого начинается перестройка системы БР. Имеются данные о том, что после ПС с возрастом частота пачек импульсов СХЯ мало изменяется, а частота пачек импульсов АркЯ и других ядер продолжает уменьшаться, они всё менее согласуются с частотой СХЯ, период ритмов увеличивается гетерохронно, что является характерным признаком старения организма. Можно считать, что асимметричное отклонение распределения БР в сторону пожилого возраста связано с асимметрией большинства БР, обусловленной особенностями биологических структур и процессов. Большинство неравновесных процессов асимметричны, поэтому происходит их дестабилизация и параметры организма отклоняются разнонаправленно от исходного состояния.
Большинство биологических процессов довольно жестко ограничены с одной стороны и менее жестко с другой. Например, отклонения частоты пульса, дыхания и уровень артериального давления ограничены нижним пределом, концентрация гормонов в крови снижается постепенно от пикового значения.
На основании этих данных нами была предложена гипотеза о механизме старения как следствии десинхронизации БР в онтогенезе [15]. В возрасте полового созревания БР многих физиологических процессов, концентрации гормонов в крови и нейромедиаторов в мозгу достигают оптимума и синхронности вследствие резонансных процессов при совпадении частоты импульсов СХЯ с частотой осцилляторов органов. Это проявляется в усилении функций организма, повышенной адаптации и жизнеспособности. После созревания у млекопитающих амплитуда большинства БР снижается, изменяются фазовые отношения между БР и их согласованность, они приобретают свободный бег со сдвигом фаз в сторону пожилого возраста, вплоть до инверсии акрофаз ЦР (инсулина, тироксина, кортизола и тирозинаминотрансферазы у мышей, крыс и человека), наблюдается блуждание фаз БР [6].
Десинхронизация БР (до 70% ритмов у людей 40-71 год) постепенно охватывает весь организм и проявляется в возрастной патологии и гетерохронности старения. Так, у мужчин более 65 лет частота пиков ЛГ и тестостерона уменьшается примерно вдвое. Имеются наблюдения, что при увеличении периодов пиков ЛГ в 2-3 раза у человека, обезьян и овец наступает климакс в возрасте ускоренного старения.
У старых мышей, крыс и людей установлены нарушения БР уровня гормонов в крови (СТГ, ФСГ, ЛГ, кортикостерона, пролактина, альдостерона и др.) и активности ферментов в печени, эстрального цикла и цикла ритма сна [6,10,18]. У пожилых происходит сдвиг фаз и снижение уровня ЦР тиреодных гормонов вплоть до инверсии БР [10]. Постепенно развиваются патологические изменения в органах и тканях, в т.ч. и в самих пейсмекерах. В пожилом возрасте и болезни Альцгеймера объем СХЯ и количество нейронов в нем существенно снижаются [14].
Изменяются механизмы регуляции секреции нейрогормонов, что приводит к накоплению их в Гт и к снижению в крови уровня тропных гормонов гипофиза [3-5]. У человека после 30 лет смещаются фазы сна и уменьшается доля медленно-волновой фазы сна [6]. У человека после 30 лет смещаются и сокращаются фазы сна, уменьшается глубина сна, происходят прерывания сна, время сна смещяется на более ранние засыпание и просыпание [6]. Это приводит к смещению ритмов АКТГ, СТГ, пролактина, гонадотропинов, кортизола и др. При этом повышения СТГ во время сна у пожилых не происходит. Для всех заболеваний характерно увеличение периодов многих БР и их рассогласование. Имеются наблюдения, что у долгожителей изменения ЦР менее выражены.
У незрячих детей и у крыс, выращенных в темноте, ПС наступает раньше [25,28,30], что можно объяснить недостаточной функцией СХЯ. Для них характерно ускоренное старение. Как отмечено выше, если у человека в возрасте 1 год происходят нарушения развития мозга с повышением активности АркЯ или оно не согласуется с СХЯ, то в возрасте 3-6 лет может наступить раннее ПС с одновременным соматическим развитием [10]. Это наблюдается редко как одна из форм прогерии и сопровождается ускоренным старением.
На основании проведенного анализа предлагается гипотеза резонанса.
Процесс развития организма сопровождается резонансным кодированным управлением системой БР организма по иерархическому принципу: главный водитель ритма СХЯ - ядра гипоталамуса и внегипоталамические структуры мозга - гипофиз - эндокринные железы - органы и ткани; каждая подсистема дополнительно управляется автономно с помощью отрицательных и положительных связей;
Ритмы СХЯ согласованы с ЦР свет-темнота и смещаются в течение суток, согласуя другие ЦР.
Кодами управления БР являются пачки разрядов нейронов ядер Гт, которые следуют в каждом ядре с определенной частотой в течение суток.
При совпадении частот следования пачек СХЯ и одного из ядер (или двух), в последнем происходит резонансное повышение электрической активности, связанное с подключением резервных нейронов (частотная модуляция), вызывающее большой пик выделения рилизинг гормона Гт (амплитудная модуляция), пик тропного гормона гипофиза и пик уровня гормона в крови.
Разные ядра имеют свои частоты следования пачек. СХЯ имеют основные частоты (обертоны) пачек разные для отдельных ядер и гармоники (кратные) этих частот. С возрастом функция СХЯ мало изменяется, а частоты пачек других ядер Гт постоянно уменьшаются. Резонанс между пачками СХЯ и отдельных ядер возможен на основных частотах СХЯ и ядер (в момент созревания организма) или на 1-й гармонике СХЯ и основной частоте пачек ядра (в молодом возрасте). После зрелости период следования пачек ядер продолжает увеличиваться по отношению к СХЯ, что приводит в рассогласованию системы БР и выражается в возрастной патологии и старении организма. Это может быть обусловлено: биологией (или дефектами) развития органов и систем; волновой природой биологических процессов, так как биологическое время определяется циклическим характером БР; волновыми механизмами управления процессами синхронизации и десинхронизации БР.
Для замедления возрастных изменений и степени десинхронизации БР нами предлагается принцип резонансной синхронизации. Сама система БР обладает способностью к синхронизации. Наилучшая синхронизация наблюдается при совпадении частот 2-х и более осцилляторов и менее эффективная на 1-й, 2-й гармониках.
Это особенно характерно для ритмов с периодами 4,6,8,12 час, кратных 24 час у мелких млекопитающих. Ритмы не кратные 24 час в природе практически отсутствуют. Вблизи полос синхронизации 2-х колебаний c частотами f1 и f2 могут появляться резонансные “биения” этих колебаний с частотой fo=(f1+f2)/2, амплитуда которых значительно увеличивается затем уменьшается с периодом То=Т1Т2/2(Т1-Т2), при этом То намного превышает Т1, Т2 и биения обладают большой стабильностью, в отличие от вариабельности отдельных ритмов. Здесь важную роль играет фазовая синхронизация, совпадение фаз. Для медленноволнового сна характерны т.н. “сонные веретена” с частотой 12-16 Гц [6]. Веретена наблюдаются и на ЭЭГ при синхронизации БР различных структур мозга, особенно во время сна. У молодых они четкие, у пожилых расплывчатые. Среди БР мозга во время сна обнаружен ритм с периодрм 15-20 с, способствующий оптимизации приспособительной деятельности организма. В фазе медленного сна повышается секреция гормонов анаболического действия. Это способствует клеточному обновлению и увеличению скорости митозов в разных тканях, синтезу белков и РНК, в т.ч. в мозгу, ядрах гипоталамуса. Для молодого возраста характерна высокая синхронность процессов анаболизма и катаболизма с повышенным обновлением. Это проявляется в регулярности околочасовых ритмов синтеза белка, активности ферментов, концентрации АТФ, цАМФ в клетках, секреции белков, дыхания клеток разных органов млекопитающих и человека. Природа околочасовых ритмов мало изучена. Есть основания полагать, что в основе замедления БР с возрастом лежит снижение темпа клеточного обновления.
У млекопитающих имеется важная особенность синхронизации БР, основанная на открытом более 100 лет назад феномене 12 суточной ритмичности роста животных.
За последние 60 лет в опытах на тысячах сельскохозяйственных и лабораторных животных установлено, что у разных видов и у человека большинство суточных колебаний морфологических, биохимических и физиологических показателей пластического и энергетического обмена, процессов катаболизма и анаболизма, самообновления и ежедневных привесов тела ритмически увеличиваются и уменьшаются по амплитуде с периодами 10-16 суток (в среднем 12 сут). У каждого организма эти периоды в течение всей жизни относительно постоянны, стабильны, мало зависит от возраста и других факторов. Считается, что причина этого феномена остается невыясненной [1].
Проведенный нами анализ опытных данных по биоритмологии с т.з. теории колебаний позволил объяснить это явление резонансными “биениями” в циркадианной системе организма. У человека при изоляции от влияния освещения проявляются свободнотекущие, естественные, БР организма с периодами 20-28 часов [6], которые группируются около интегрального периода 25 час, связанного с ритмами температуры тела и цикла сон- бодрствование.
При захвате этих ритмов внешним 24 час ритмом (принудителем через СХЯ) у всей системы ведомых ритмов со средним периодом 25 час должен происходить сдвиг фаз и резонансные биения суточных ритмов, амплитуда которых увеличивается, затем уменьшается, в пределах 11,5-13,5 дней со средним периодом То=24х25/2(25-24) часов=12,5 сут. Описанный феномен должен наблюдаться у организмов, имеющих ЦР, то есть у всех эукариот. Структура этих биений достаточно стабильна и продолжительна. Это позволяет интегральным способом эффективно синхронизовать многие БР . Установлено, что 12 -суточные микроциклы тренировок гимнастов на увеличение силы рук были в 2 раза более эффективными, чем традиционные, 7-девные, циклы [1].
В работе [13] приводятся результаты опытов на тысячах животных: млекопитающих, птиц и рыб. Подбирали периоды голодания и кормления в соответствии с ритмами прироста животных. При этом у них наблюдалось замедление старения и значительное продление жизни.
См. также:
Свойства и особенности биоритмов
Роль биоритмов в процессе развития
Синхронизация ритмов и повышение резервов организма
Продление жизни
Литература
Обсудить на форуме
