Дмитрий Жуков «Стой, кто ведет? Биология поведения человека и других зверей»
Социальный смысл существования двух полов
Наличие достаточно жестких рамок мужского и женского поведения позволяет человеку ощущать себя членом определенного сообщества - либо мужчин, либо женщин. Даже если человек терпит неудачи в других сферах жизни, тем не менее он удовлетворяет основную социальную потребность - в самоидентификации, ощущая свою принадлежность к социальной группе, сформированной по признаку пола.
Биологические ритмы
Все функции живых организмов ритмически организованы, т. е. проявления любой функции колеблются во времени, причем эти колебания не беспорядочны. Ритмы обнаруживаются в функциях отдельной клетки, всех органов, организмов и сообществ животных.
Для того чтобы согласовать мириады ритмических процессов, имеющих место в организме, в единый ритм организма как целого, понадобилось создание специальной системы. В ее состав входят и нервные элементы, действующие наподобие генератора колебаний в электронных системах, и огромный гуморальный отдел.
Основные принципы биоритмологии
Биологические ритмы принято классифицировать в первую очередь по величине периода колебаний. Для околосуточных, или циркадианных, ритмов он составляет от 20 до 28 часов. Таким ритмам подчиняется большинство психических и физиологических процессов. Период ультрадианных ритмов меньше - несколько часов. Например, ритм двигательной активности кишечника имеет период около четырех часов. Период колебаний инфрадианных ритмов составляет несколько суток. Они включают околонедельные, или циркасептальные околонедельные ритмы. Кроме недельного ритма трудовой активности человека, существуют и другие инфрадианные ритмы. Например, потребление крысами сладких и горьких растворов колеблется с периодом около пяти суток. Годовые, или цирканнуальные, ритмы, включающие многочисленные сезонные изменения, имеют длительность около года. Кроме того, существуют и мегаритмы с периодом 10 лет и более. Например, 11-летний цикл, обнаруживаемый во многих биологических системах, обусловлен колебанием солнечной активности.
Как легко заметить, большинство ритмов зависит от Солнца, т. е. главным образом от изменения освещенности. Именно ее колебания задают значение периода, с которым колеблются все функции нашего организма.
Едва ли не единственным ритмом, который не зависит от космической активности, является менструальный цикл. Впервые это было обнаружено в ходе длительных экспедиций в подземные пещеры. Если у спелеологов нет часов и отсутствует связь с поверхностью земли, то субъективный суточный ритм, определяемый циклом сна и бодрствования, начинает постепенно удлиняться. Однако менструальный цикл у женщин по-прежнему сохраняет свою длительность. В дальнейшем эти наблюдения были подтверждены в условиях лабораторного эксперимента с изоляцией испытуемых от внешнего мира. Таким образом, механизм менструального цикла является полностью эндогенным, т. е. не имеющим внешнего водителя ритма.
Суточные и сезонные ритмы
Биологический смысл суточных ритмов очевиден. Он состоит в том, чтобы максимальная активность проявлялась в определенное время суток, наиболее благоприятное для деятельности данного организма и функционирования данной системы. Кроме того, суточные ритмы позволяют живым организмам «отсчитывать» время, т. е. выполняют функцию «внутренних часов».
Суточное изменение активности гипоталамуса, гипофиза и эпифиза ведет к суточным колебаниям активности всех периферических желез. Максимумы их секреторной активности, как правило, несколько запаздывают по отношению к секреции соответствующих гипофизарных гормонов. Так, пик секреции АКТГ приходится на вторую половину ночи, а максимум секреции кортизола - на раннее утро, т. е. на те часы, которые непосредственно предшествуют пробуждению. Такой характер секреции кортизола (и других кортикостероидов) создает условия для высокой работоспособности организма человека сразу после пробуждения. У животных, ведущих ночной и сумеречный образ жизни, например у большинства грызунов, максимум секреции кортикостероидов приходится на вечерние часы.
У человека максимум секреции гормонов щитовидной железы приходится на вторую половину ночного сна. Это обеспечивает высокий уровень метаболизма во всех клетках к моменту пробуждения. Гормон роста, который секретируется в гипофизе, наиболее активно выделяется в кровь в первой половине ночи. Он, как следует из названия, стимулирует процессы роста, в частности белкового синтеза, а также дифференцировки и формирования тканей. Состояние физического покоя во сне наиболее благоприятно для этих процессов.
Поэтому правильный режим сна особенно важен для детей, у которых процессы роста и дифференцировки идут наиболее интенсивно. Во время бодрствования особенно высока активность мозгового слоя надпочечников.
Циркадианная ритмическая активность эндокринных функций может существенно меняться под влиянием внешних факторов, таких как интенсивность физических и психических нагрузок, диета, перемещение по часовым поясам. При перелетах на большие расстояния происходит рассогласование внутренних суточных ритмов и условий освещенности в новом месте пребывания с местным поясным временем. Такое рассогласование приводит к снижению работоспособности, повышению утомляемости и чувству дискомфорта. В эксперименте было установлено, что искусственный ритм сна-бодрствования не в 24, а в 23,5 часа отрицательно сказывается на самочувствии человека.
Учет циркадианных ритмов важен при приеме лекарственных препаратов, особенно если это связано с эндокринной системой. Так, АКТГ, назначаемый с целью стимуляции секреторной функции коры надпочечников, наиболее целесообразно вводить в вечерние и ранние ночные часы. В это время секреция глюкокортикоидов снижена, поэтому реакция на АКТГ высока, тогда как в утренние часы, т. е. во время акрофазы секреции глюкокортикоидов, реактивность коры надпочечников к действию АКТГ низка. Если лечение проводится самими глюкокортикоидами, то оптимальным временем для их введения в организм будут утренние часы - в это время максимальна чувствительность тканей к этим гормонам, поскольку количество и функциональное состояние внутриклеточных гормональных рецепторов также изменяется в течение суток.
Хорошо известны и цирканнуальные, в частности сезонные, ритмы эндокринных функций. Зимой увеличена активность мозгового слоя надпочечников, т. е. секреция адреналина, так же как и активность системы «тиреолиберин-тиреотропин-гормоны щитовидной железы». Высокое содержание адреналина и гормонов щитовидной железы усиливает энергетический обмен, т. е. увеличивает теплопродукцию, что очевидным образом целесообразно в условиях пониженной температуры окружающей среды. Летом, когда, напротив, температура окружающей среды повышена, увеличивается секреция вазопрессина. Напомним, что другое его название - антидиуретический гормон, т. е. гормон, уменьшающий образование и выделение мочи. Это функциональное изменение предохраняет организм от лишних потерь воды и обезвоживания.
У животных четко выражена сезонность репродуктивных процессов. В основе этого лежит цирканнуальная ритмика синтеза и секреции гонадолиберина, которые стимулируют секрецию гонадотропинов гипофизом, а те, в свою очередь, стимулируют продукцию периферических половых гормонов и половых клеток. У человека нет выраженной сезонной ритмики репродуктивной активности, поскольку его половая жизнь регулируется в большей степени социальными, чем метеорологическими факторами. Однако секреция гонадолиберина под воздействием изменяющейся длины светового дня меняется в течение года так же, как и у животных, - возрастает весной и снижается осенью. Это отражается не только в возрастании полового влечения весной и ее снижении осенью, но и в сезонных колебаниях аффекта. По всей вероятности, сезонные колебания либидо обусловлены не только активацией системы «гонадолиберин-гонадотропины-периферические половые гормоны», а еще и психотропным действием гонадолиберина путем прямого воздействия на ЦНС. Напомним, что гонадолиберин обладает антидепрессивным действием и вызываемое им эйфорическое состояние усиливает половую активность.
Мелатонин и суточные ритмы
Циркадианные и цирканнуальные ритмы живых организмов основаны на восприятии животными колебаний освещенности, вызванных вращением Земли и ее движением вокруг Солнца. В преобразовании сигнала, поступающего с сетчатки глаза в гипоталамус, где находится водитель ритма всего организма, важнейшую роль играют гормоны эпифиза.
Эпифиз - это маленькая (100-200 мг) железа, которая лежит над четверохолмием головного мозга. Его секреты функционируют как местные гормоны (распространяющиеся в прилегающих тканях путем диффузии), как традиционные, т. е. распространяющиеся с системным кровотоком, и как гормоны спинномозговой жидкости. Мелатонин, помимо регуляции ритмов, тормозит половую функцию и контролирует обмен темного пигмента меланина. Серотонин стимулирует секрецию АКТГ и пролактина, усиливает воспаление.
Особенностью регуляции функций эпифиза служит прямая связь с гипоталамическими ядрами, непосредственно связанными с сетчаткой. Секреция эпифизарных гормонов усиливается в темноте. Помимо нервной регуляции, многообразные гуморальные влияния на эпифиз оказывают вещества, содержащиеся в спинномозговой жидкости.
Центральную роль в организации всех ритмов играет супрахиазматическое ядро гипоталамуса. Оно воспринимает сигналы от сетчатки глаза и имеет собственный водитель ритма (пейсмейкер). Таким образом, ритм сигналов пейсмейкера обусловлен и собственной, внутренней активностью, и информацией, поступающей в это ядро извне.
Выделяют три системы ритмической организации процессов в организме человека и животных. В первой нервные сигналы, поступающие от супрахиазматического ядра, через вентромедиальное ядро гипоталамуса, управляют синтезом и секрецией гипоталамических гормонов в паравентрикулярном ядре гипоталамуса. Утренний (у человека) подъем секреции гормонов стресса - кортиколиберина, вазопрессина и окситоцина - связан с этой системой.
Во второй системе нервные сигналы, поступающие от сетчатки, через супрахиазматическое и вентромедиальное ядра гипоталамуса управляют секрецией гормонов эпифизом. Под действием мелатонина тормозится секреция гонадолиберина и тиреолиберина. Надо подчеркнуть, что на активность эпифиза влияет не только изменение освещенности в течение суток, но и сезонные колебания освещенности. Причем большое значение имеет скорость изменения величины светового дня. С высокой скоростью его прироста связано увеличение половой активности весной, а также весенние и осенние обострения аффективных расстройств.
Нервная регуляция функций эпифиза осуществляется и по третьей системе - от супрахиазматического ядра через верхний шейный ганглий, который относится к симпатической нервной системе. Нервные сигналы, поступающие в этот ганглий, направляются и к периферическим органам, которые имеют свои собственные пейсмейкеры. Хорошо известно, что органы - сердце, кишечник и т. д., выделенные из организма и помещенные в физиологический раствор, обогащенный кислородом, какое-то время живут, т. е. демонстрируют функциональную активность. При этом она ритмически организована, что обусловлено наличием внутри этих органов собственных пейсмейкеров, т. е. водителей ритма.
Помимо освещенности (и скорости ее изменения) на биологические ритмы влияют и космические процессы: колебания электромагнитного поля Земли, электромагнитная активность Солнца.