Биологические ритмы и работоспособность

3. Биологические ритмы и работоспособность

Все живое на нашей планете несет отпечаток ритмического рисунка событий, характерного для нашей Земли. В сложной системе биоритмов, от коротких – на молекулярном уровне – с периодом в несколько секунд, до глобальных, связанным с годовыми изменениями солнечной активности живет и человек. Биологический ритм представляет собой один из важнейших инструментов исследования фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации.

Биологические ритмы или биоритмы – это более или менее регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях. [

Выделим следующие важные достижения хронобиологии:

1. Биологические ритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы – от одноклеточных до биосферы. Это свидетельствует о том, что биоритмика – одно из наиболее общих свойств живых систем.

2. Биологические ритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах.

3. Установлено, что биологические ритмы, с одной стороны, имеют эндогенную природу и генетическую регуляцию, с другой, их осуществление тесно связано с модифицирующим фактором внешней среды, так называемых датчиков времени. Эта связь в основе единства организма со средой во многом определяет экологические закономерности.

4. Сформулированы положения о временной организации живых систем, в том числе – человека – одним из основных принципов биологической организации. Развитие этих положений очень важно для анализа патологических состояний живых систем.

5. Обнаружены биологические ритмы чувствительности организмов к действию факторов химической (среди них лекарственные средства) и физической природы. Это стало основой для развития хронофармакологии, т.е. способов применения лекарств с учетом зависимости их действия от фаз биологических ритмов функционирования организма и от состояния его временной организации, изменяющейся при развитии болезни.

6. Закономерности биологических ритмов учитывают при профилактике, диагностике и лечении заболеваний.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические. Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки (от 60 удар/мин сердца в покое до 180-200 удар/мин при выполнении работы).

Период экологических ритмов сравнительно постоянен, закреплен генетически (т.е. связан с наследственностью). Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Благодаря экологическим ритмам, организм ориентируется во времени и заранее готовится к ожидаемым условиям существования. Многие животные еще до наступления холодов впадают в зимнюю спячку или мигрируют. Таким образом, экологические ритмы служат организму как биологические часы.

Известным примером действия биологических часов служат «совы» и «жаворонки». Замечено, что в течение дня работоспособность меняется, ночь же нам природа предоставила для отдыха. Установлено, что период активности, когда уровень физиологических функций высок, это время с 10 до 12 и с 16 до 18 часов. К 14 часам и в вечернее время работоспособность снижается. Между тем не все люди подчиняются такой закономерности: одни успешнее справляются с работой с утра и в первой половине дня (их называют жаворонками), другие – вечером и даже ночью (их называют совами).

В современных условиях приобрели значимость социальные ритмы, в плену которых мы находимся постоянно: начало и конец рабочего дня, укорочение отдыха и сна, несвоевременный прием пищи, ночные бдения. Социальные ритмы оказывают все возрастающее давление на ритмы биологические, ставят их в зависимость, не считаясь с естественными потребностями организма. Студенты отличаются большей социальной активностью и высоким эмоциональным тонусом, и, видимо, не случайно им присуща гипертоническая болезнь более, чем их сверстникам из других социальных групп.

Итак, ритмы жизни обусловлены физиологическими процессами в организме, природными и социальными факторами: сменой времен года, суток, состоянием солнечной активности и космического излучения, вращением Луны вокруг Земли (и расположением и влиянием планет друг на друга), сменой сна и бодрствования, трудовых процессов и отдыха, двигательной активности и пассивного отдыха. Все органы и функциональные системы организма имеют собственные ритмы, измеряемые в секундах, неделях, месяцах и годах. Взаимодействуя друг с другом, биоритмы отдельных органов и систем образуют упорядоченную систему ритмических процессов, которая и организует деятельность целостного организма во времени.

Знание и рациональное использование биологических ритмов может существенно помочь в процессе подготовки и в выступлениях на соревнованиях. Если вы обратите внимание на календарь соревнований, то увидите, что наиболее интенсивная часть программы приходится на утренние (с 10 до 12) и вечерние (с 15 до 19) часы, то есть на то время суток, которое ближе всего к естественным подъемам работоспособности. Многие исследователи считают, что основную нагрузку спортсмены должны получать во второй половине дня. Учитывая биоритмы, можно добиваться более высоких результатов меньшей физиологической ценой. Профессиональные спортсмены тренируются по нескольку раз в день, особенно в предсоревновательный период, и многие из них показывают хорошие результаты благодаря тому, что они подготовлены к любому времени соревнований.

Наука о биологических ритмах имеет огромное практическое значение и для медецины. Появились новые понятия: хрономедицина, хронодиагностика, хронотерапия, хронопрофилактика и др. Эти понятия связаны с использованием фактора времени, биоритмов в практике лечения больных. Ведь физиологические показатели одного и того же человека, полученные утром, в полдень или глубокой ночью, существенно отличаются, их можно трактовать с различных позиций. Стоматологи, например, знают, что чувствительность зубов к болевым раздражителям максимальна к 18 часам и минимальна вскоре после полуночи, поэтому все наиболее болезненные процедуры они стремятся выполнить утром.

Использовать фактор времени целесообразно во многих областях деятельности человека. Если режим рабочего дня, учебных занятий, питания, отдыха, занятия физическими упражнениями составлен без учета биологических ритмов, то это может привести не только к снижению умственной или физической работоспособности, но и к развитию какого-либо заболевания.

Здоровье человека во многом определяется состоянием его биологических ритмов и благоприятностью влияния рациональной организации социальных режимов. Поскольку вследствие нарушения ритма функционирования ряда органов и систем организма происходит сбои, что способствует развитию различных заболеваний.

          Биологический ритм представляет собой один из важнейших инструментов исследования фактора времени в деятельности живых систем и их временной организации. В последнее время в нашей стране и за рубежом проводятся большие работы по исследованию биоритмов человека, их взаимосвязи со сном и бодрствованием. Управление внутренними ритмами человека имеет большое значение не только для нормализации ночного сна, но и для устранения ряда заболеваний нервной системы, имеющих функциональный характер.

Успешность  выполнения задач удовлетворенность  этим процессом во многом зависит от работоспособности человека, которая формируется в результате  выполнения конкретной деятельности.

При выполнении конкретной работы, работоспособность человека имеет  определенные закономерные колебания,  поскольку вначале работоспособность  относительно невелика и постепенно  повышается.  

Поэтому работоспособность  и биологические ритмы человека взаимосвязаны между собой.  Принимая во внимание вышесказанное, была определена тема изучения и поставлена цель: рассмотреть общую характеристику биологических ритмов и работоспособности и способы профилактики рассогласования (десинхроноза) биоритмов, а также повышение работоспособности. Основная цель  работы обусловила постановку  следующих задач: рассмотреть сущность понятия биологических ритмов и работоспособности;

1.     рассмотреть классификацию биологических ритмов и их влияния на работоспособность человека;

2.     рассмотреть способы профилактики десинхроноза (рассогласования биологических ритмов) и повышение работоспособности.

Общая характеристика биологических ритмов

      Под понятием биологические ритмы (биоритмы) понимают периодически повторяющиеся циклические изменения характера и интенсивности тех или иных биологических процессов и явлений, дающие организмам возможность приспосабливаться к циклическим изменениям окружающей среды [10, с. 27]. По мнению В.И. Шапошникова «биологический ритм – это один из механизмов, который позволяет организму приспосабливаться к меняющимся условиям жизни. [11]

     Биоритмы – это регулярные изменения характера и интенсивности биологических процессов. Способность к таким изменениям жизнедеятельности передается по наследству и обнаружена практически у всех живых организмов. Их можно наблюдать в отдельных клетках, тканях и органах, в целых организмах и в популяциях [5].

       В основе биологических ритмов лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних факторов. Факторы, которые влияют на ритмичность процессов, происходящих в живом организме, получили определение «синхронизаторы» или «датчики времени».

К внешним факторам относятся: 

• изменение освещенности (фотопериодизм);

• изменения температуры (термопериодизм);

• изменения магнитного поля;

• интенсивность космических излучений;

• приливы и отливы;

• сезонные и солнечно-лунные влияния; 

• социальные влияния, характерные для человека.

     Одним из ведущих факторов, влияющих на биологические ритмы организмов, является фотопериод – это продолжительность светового периода суток. Реакции организмов на изменения фотопериода получили название фотопериодизм (от греч. фотос – свет и периодос – чередование). Продолжительность светового периода суток – один из самых стабильных экологических факторов, поскольку она всегда постоянна в данном месте и в определённый день года. Зато другие факторы (температура, влажность, давление и т.д.) могут изменяться даже на протяжении суток.

   К внутренним факторам относятся нейрогуморальные процессы, протекающие в определенном, наследственно закрепленном темпе и ритме.

Классификация  биологических ритмов 

      Существует несколько видов классификаций биоритмов.

     В зависимости от источника происхождения биологические ритмы делят на экзогенные и эндогенные. Экзогенные ритмы – это колебания, вызванные периодическими воздействиями извне. Они являются пассивными реакциями на колебания факторов окружающей среды. Эндогенные ритмы – автономные (спонтанные, самоподдерживающиеся, самовозбуждающиеся) колебания, обусловленные активными процессами в самой системе. Эндогенные биоритмы поддерживаются механизмами обратной связи. В зависимости от того, на каком уровне биологической организации она замыкается, различают биоритмы в клетках (митотический цикл), органах (сокращения кишечника), организмах (овариальный цикл) и т. п.

      По выполняемой функции биологические ритмы делят на физиологические и экологические. Физиологические ритмы – рабочие циклы отдельных систем (сердцебиение, дыхание и т. п.). Экологические (адаптивные) служат для приспособления организмов к периодичности окружающей среды. Период (частота) физиологического ритма может изменяться в широких пределах в зависимости от степени функциональной нагрузки, как правило, от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Имеются данные о влиянии, например, магнитного поля Земли на период и амплитуду энцефалограммы человека. 

    Период экологического ритма, напротив, сравнительно постоянен, закреплен генетически. По длительности они совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды. К ним относятся суточные, сезонные (годовые), приливные и лунные ритмы. Экологические ритмы служат организму как биологические часы.

     Наиболее распространенной является классификация биоритмов в зависимости от ритмически действующих геофизических и социальных факторов и соответствующая терминология, предложенные Халбергом Ф. (1964): циркадианный, циркасептальный, цирканнуальный ритмы. Данная классификация подвергается критике, поскольку смешиваются три группы ритмов: физиологические, геосоциальные и геофизические. 

      Кроме того, выделяют три группы людей, имеющие три типа суточных биоритмов:

1.     «Жаворонки» - это  люди, у которых среднечастотные ритмы сдвигаются вперед, то есть имеющие синдром опережающей фазы сна.  Люди «жаворонки» спят столько же времени, сколько остальные, но их ритм отхода ко сну сдвинут на более ранний вечер. Они рано хотят спать, быстро засыпают и очень рано встают в одни и те же утренние часы.  В последующей практической части оказалось, что люди-жаворонки, лучше, чем совы, переносят сбои биоритмов при перелёте  с запада на восток. 

2.     «Голуби» - это люди дневного типа. Их циркадный ритм наиболее приспособлен к обычной смене дня и ночи. Период их наилучшей умственной и физической активности отмечается с 10 до 18 часов. Они лучше адаптированы к смене света и темноты.  

3.     «Совы» - это люди, у которых наблюдается отставание фазы сна. Лица вечернего типа легче приспосабливаются к работе в ночную смену и трехсменному труду. Совы лучше контролируют ритм сон-бодрствование по сравнению с другими людьми. Они предпочитают ложиться спать позже 23-24 часов, но зато им тяжелее вставать в ранние утренние часы.

Общая характеристика работоспособности

      Под понятием  работоспособность понимают социально-биологическое свойство человека, отражающее его возможность выполнять конкретную работу в течение заданного времени с необходимым уровнем эффективности и качества.

   Работоспособность человека – это характеристика наличных  или потенциальных возможностей индивида выполнять целесообразную деятельность на заданном уровне эффективности в течение определенного времени.

Уровень работоспособности  отражает:

• потенциальные возможности субъекта выполнять конкретную работу, его личные профессионально ориентированные ресурсы и функциональные резервы

• мобилизационные возможности личности активизировать эти ресурсы и резервы в необходимый рабочий период.

     Степень устойчивости работоспособности обусловливается сопротивляемостью организма и личности к воздействию неблагоприятных факторов деятельности, а так же запасом прочности, натренированностью, развитием профессионально значимых качеств субъекта труда. Как видно из рисунка 1, работоспособность зависит от индивидуальных психофизиологических ресурсов, степени их тренированности или истощенности, а также внешних условий деятельности. По отношению к решаемой задаче выделяют максимальную, оптимальную и сниженную работоспособность.     

          В течение некоторого времени отмечаются изменения уровня работоспособности, что связано с активацией и истощением ресурсов организма, колебанием активности психических процессов, развитием неблагоприятных функциональных состояний.

Работоспособность имеет несколько стадий:

1.     Стадия врабатывания  (нарастающей работоспособности). При этом отмечается некоторое увеличение продуктивности труда, усиление обменных процессов, деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем, возрастание активности психических процессов; возможна гиперреакция организма, неустойчивость рабочих действий, ухудшение скорости и точности восприятия.

2.     Стадия устойчивой работоспособности – проявляется в наиболее высокой стабильной продуктивности и надежности труда, адекватности функциональных реакций величине рабочей нагрузки, устойчивости психических процессов, оптимальности волевых усилий, чувстве удовлетворенности процессом и результатами труда.

3.     Стадия снижения работоспособности (развивающегося утомления) – в начале характеризуется возникновением чувства усталости, снижением интереса к текущей работе, затем нарастает напряженность  психических и физиологических функций, увеличиваются волевые усилия для сохранения необходимой продуктивности и качества деятельности. И, наконец, при продолжении работы нарушаются профессиональные параметры деятельности, снижается производительность труда, появляются ошибочные действия, падает мотивация к труду, ухудшается общее самочувствие, настроение. Иногда в этой стадии может возникнуть либо фаза срыва – полная дискоординация функций организма и отказ от работы, либо фаза конечного порыва – сознательная мобилизация оставшихся психических, физиологических резервов с временным, резким повышением эффективности труда.

4.     Стадия восстановления работоспособности  – характеризуется развитием восстановительных процессов в организме, снижением психического напряжения и накоплением функциональных резервов. Различают:

• текущее восстановление – в процессе работы после завершения ее наиболее напряженных этапов;

• срочное восстановление непосредственно после окончания всей работы;

• отставленное восстановление – на протяжении многих часов после завершения работы;

• медико – психологическая реабилитация восстановления после острых и хронических рабочих перенапряжений с применением активных средств воздействия на психические, физиологические и физические функции и качества личности.

Влияние биологических ритмов на работоспособность человека

     Колебания умственной работоспособности в период бодрствования изучались на протяжении последних 100 лет. Еще Г. 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, В.М. Бехтерев утверждал, что психические процессы утром замедлены, а вечером — ускорены, причем скорость их протекания минимальна в послеполуденное время. О послеполуденном снижении говорил также Э. Крепелин, который связывал его с приемом пищи. Обстоятельно изучив «кривую работоспособности», он тоже заметил подъем в утренние часы, но в отличие от Г. Эббингауза заключил, что наблюдавшийся спад и сопутствующие явления «отнюдь не свидетельствовали об утомлении», поскольку они «исчезали спустя 2-3 часа, даже если работа продолжалась».

    Рассмотрим влияние месячного, недельного и суточного цикла на работоспособность организма человека. Месячный цикл в отличие от недельного существует объективно в окружающей нас природе. Это так называемый сидерический месяц - 27 1/3 дня - период вращения Луны вокруг Земли и 29 1/2 дня - синодический месяц - время от одного новолуния до другого. Известно, что основное действие Луны на Землю связано с взаимодействием их масс (закон всемирного тяготения), проявляющихся в виде приливов и отливов в реках и морях, а так же с экранированием Земли Луной от электромагнитного излучения солнца или дополнительным потоком в виде отраженного света. Это важно знать и учитывать гипертоникам и гипотоникам. Итак, гипертоникам надо остерегаться полнолуния, когда кровь максимально приливает к голове, а гипотоникам - новолуния, когда кровь отливает к ногам. На смене лунных фаз необходимо делать перерывы в работе, для восполнения сил, а также делать кратковременные перерывы в работе на пиках фаз. Поэтому, желательно, в течение месячного цикла планировать нагрузку на работе, в соответствии, с биологическими ритмами, так как в критические дни цикла снижается работоспособность и ухудшается общее самочувствие организма. 
    В недельных ритмах подчеркнуто, выражен социальный (экзогенный) компонент – это недельный ритм работы и отдыха, в соответствии с которым изменяются функциональные отправления нашего организма. 
Динамика работоспособности испытывает влияние недельного ритма: в понедельник происходит врабатываемость после выходных дней, максимум работоспособности наблюдается в середине недели, а к пятнице уже накапливается усталость, утомление и работоспособность падает. Следовательно, в понедельник и пятницу рабочую нагрузку стоит уменьшить за счет других рабочих дней. Недельному биоритму подвержены не только физиологические, но и психические процессы, а точнее целостное протекание тех и других. Поэтому особенно удачным распорядком оказывается тот, когда попеременно усиливается то физическая, то интеллектуальная активность человека.

Распределяя рабочую нагрузку, следует учитывать следующее:

• не стоит планировать сильные нагрузки в понедельник. Понедельник – день конфликтов, инфарктов и инсультов; 

• дни активных действий – вторник, среда, четверг; 

• пятница – день спокойной, рутинной работы, не требующей нагрузки и напряжения.

     Смена дня и ночи, времени года приводит к тому, что органы человека также ритмично изменяют свою активность. Суточный цикл, один из основных циклов, влияющих на работоспособность человека.

      Самочувствие человека во многом зависит от того, насколько режим труда и отдыха соответствует его индивидуальным биоритмам.

      Индивидуальный ритм работоспособности и однотипные колебания работоспособности свойственны не всем людям. Поэтому существует классификация в зависимости от того, кто, когда встает и ложится спать. Традиционно эти группы называются по аналогии с птицами, ведущими сходный с людьми образ жизни: «жаворонки», «совы» и «голуби». 

       Итак, для «жаворонков» характерна максимальная работоспособность утром, следование общепринятым нормам, неконфликтность, любовь к спокойствию, неуверенность в себе, наличие психологических проблем. «Жаворонок» – это интроверт, т.е. замкнут на самом себе. У «жаворонков» с пробуждением проблем нет. Только проснувшись, они уже готовы к  любой деятельности. Это тонизирует их организм.

     «Совы» заметно отличаются от «жаворонков». Пики работоспособности у «сов» выявлены вечером (ночью), они достаточно легко приспосабливаются к изменению режимов, зоны сна сдвинуты на более позднее время. Эти люди легко относятся к удачам и неудачам, не страшатся трудностей, эмоциональных переживаний, их можно отнести к экстравертам - людям, у которых интересы направлены во внешний мир. «Совы» более стрессоустойчивы. Совы живут по внутренне обусловленным, эндогенным ритмам. Совам лучше ложиться спать попозже, так как в начале ночи у них самый плодотворный период. В правом полушарии в это время у них возникает очаг возбуждения, что способствует творчеству.

       «Голубями» называют людей, у которых биоритмы и показатели находятся между показателями «жаворонков» и «сов». У «голубей» пик активности физиологических функций приходится на дневные часы. Соответственно, физическая нагрузка во время зарядки «голубей» должна быть несколько меньше, чем у «жаворонков», но больше, чем у «сов». 

 Выводы. Таким образом, исходя из вышесказанного, можно  сделать вывод о том, что  здоровье человека во многом определяется состоянием его биологических ритмов, под которыми понимают периодически повторяющиеся циклические изменения характера и интенсивности тех или иных биологических процессов и явлений, дающие организмам возможность приспосабливаться к циклическим изменениям окружающей среды. В основе биологических ритмов лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних факторов.

     Существует  различные виды классификаций,  но самой распространённой классификацией является разделение на три группы людей, имеющие три типа суточных биоритмов – «жаворонки», «совы» и «голуби», каждая из которых имеет свои характерные особенности.

   Кроме того, биологические  ритмы влияют на работоспособность  человека. И для каждого типа  работоспособность своя. Например, для «жаворонков» характерна максимальная работоспособность утром. Пики работоспособности у «сов» выявлены вечером (ночью). У «голубей» пик активности физиологических функций приходится на дневные часы.