У лиц, работающих в ночную смену, наблюдаются различные изменения функционального состояния организма. При работе ночью в одних случаях состояние вегетативных функций соответствует этой фазе циркадианного ритма, т. е. их уровень понижен, в других - вегетативные показатели приближаются к дневным и, следовательно, происходит обусловленная работой перестройка циркадианного ритма. Второй тип реакции обнаруживается, как правило, при более напряженной работе, сопровождается меньшими признаками утомления и чаще отмечается у лиц с большим стажем работы в сменном производстве.
Ритмические колебания работоспособности менее стереотипны и чаще изменяются, чем ритм вегетативных функций. Однако частые изменения рабочих смен вызывают невротические расстройства. Около 20% людей не могут приспособиться к сменному графику работы, а у остальных полной адаптации к работе преимущественно в ночную смену не наступает за целый год сменного труда. В то же время специально разработанные режимы труда и отдыха помогают сохранить в течение длительного времени высокую работоспособность. Показано, в частности, что чередование только утренней и вечерней смен переносится гораздо легче, чем работа в три смены или только ночью.
Не всем людям свойственны однотипные колебания работоспособности. Одни (так наз. <жаворонки>) энергично работают в первой половине дня, другие (<совы>) - вечером. Люди, относящиеся к <жаворонкам>, вечером испытывают сонливость, рано ложатся спать, но, рано просыпаясь, чувствуют себя бодрыми и работоспособными. <Совы> же, напротив, засыпают поздно, утром просыпаются с трудом, им свойственна наибольшая работоспособность во второй половине дня, а некоторым - поздним вечером или даже ночью. Индивидуальный ритм работоспособности полезно знать каждому человеку. Знание периодов максимальной работоспособности позволяет использовать их для выполнения наиболее сложных и ответственных заданий.
2.2 Десинхроноз
При нарушении координации тех или иных биоритмов возникает своеобразное патологическое состояние, называемое десинхронозом. Оно является следствием нарушения околосуточных ритмов (например, при работе в ночные смены, в полярных широтах, при перелетах в другие временные пояса). Появление реактивных самолетов и массовый характер трансмеридиональных полетов сделали эту проблему особенно острой. В результате специальных исследований установлено, что минимальная негативно действующая величина временного сдвига составляет 2 ч. Скорость приспособления человека к новому социальному циклу - не более 1-2 ч в сутки. Однако молодые люди быстрее приспосабливаются к новому ритму бодрствование - сон, чем лица старше 30 лет. Значительная перестройка биоритмов необходима при перелетах через 4-5 часовых поясов (в пределах только СССР летчики могут пересекать 11 временных поясов). По данным французских авторов, у 78% летчиков, летающих на большие расстояния, отмечаются явления десинхроноза.
Существует несколько довольно простых правил, выполнение которых облегчает адаптацию к изменению временного пояса. Если изменение часового пояса происходит не на долгое время, то целесообразно сохранить близкий к постоянному месту жительства режим труда и отдыха. Если же на новом месте предстоит работа, требующая максимального напряжения сил, то необходимо заранее (за 3-10 дней) постепенно изменять режим труда и отдыха на месте постоянного жительства, приспосабливая его к новому временному поясу.
Глава 3. Нециркадианные ритмы и их взаимосвязь с циркадианными ритмами
В последнее время все большее внимание привлекают нециркадианные биоритмы. Изменения их характеристик при стрессе также имеют приспособительное значение. Смысл этих перестроек предстоит окончательно расшифровать в ходе дальнейших исследований. Однако уже существуют подходы к объяснению изменений нециркадианных ритмов при хроническом стрессе.
Околомесячные ритмы, характерно влияющие на иммунитет, как и все биоритмы организма, подчиняются фундаментальным биологическим закономерностям. Взаимодействуя с циркадианными ритмами, они помогают организму приспосабливаться к непрерывно меняющейся среде обитания. Правда, периодичность их колебаний менее постоянна, чем у циркадианных ритмов. В обычных условиях их фаза изменяется в широких пределах, и поэтому невозможно предсказать с точностью до дня дату очередного спада. Однако в обычных условиях физические и психические перегрузки нечасты и невелики и организм вполне успевает "восстановиться" после них в рамках обычного суточного чередования труда, отдыха и сна. Когда же перегрузки становятся длительными и отнимают часть времени, отведенного на отдых, тогда "амортизаторы" суточных колебаний не выдерживают, и тяжесть нагрузки принимают на себя околомесячные ритмы, отчего их период стабилизируется, спады становятся более глубокими, а даты спадов более предсказуемыми. Особенно наглядно эти особенности многодневных ритмов проявились при космических полетах. При длительных полетах у космонавтов наблюдаются многодневные колебания работоспособности. Волнообразный, циклический характер накопления усталости отмечали многие участники орбитальных экспедиций.
Что порождает эти "волны" - всевозможные факторы полета или эндогенные околомесячные ритмы? Однозначного ответа на этот вопрос пока нет. Однако несомненно, что многодневные ритмы вносят большой вклад в формирование "текущего" состояния человека. Несомненно также, что от фазы многодневного ритма зависит ритмическая структура каждых конкретных суток. В зависимости от подъема или спада околомесячной "волны" человек, оставаясь в пределах своего биоритмологического типа, становится более или менее выраженной "совой" (если ему присущ вечерний тип активности), более или менее выраженным "жаворонком" (если его тип активности утренний).
Биоритмы различных периодов не существуют изолированно, а образуют единую колебательную систему. Эта система выступает как многоступенчатый демпфирующий (гасящий чрезмерные колебания) механизм, который сглаживает последствия больших неспецифических напряжений организма. В необычных (экстремальных, стрессовых) условиях, когда психические и физические нагрузки на организм увеличиваются и амплитуда биоритмов возрастает, этот механизм работает более напряженно - сопротивляется "раскачке", стремится вернуть колебания к норме. Этим, очевидно, можно объяснить волнообразный характер развития утомления в условиях хронического стресса, а также взаимосвязь околомесячных и околосуточных колебаний работоспособности человека.
Имеются убедительные данные о направленности перестроек околочасовых биоритмов при стрессе, вызванном непрерывной деятельностью, монотонней, дефицитом сна, утомлением. Степень психофизиологического напряжения и утомления коррелирует с симптоматикой десинхроноза не только в "сфере" циркадианных ритмов, но и с выраженностью некоторых сопутствующих изменений околочасовой периодики физиологических функций. Так, в многочасовых экспериментах с дозированной эргометрической нагрузкой показано, что по мере ее выполнения усугубляются периодические около-90-минутные спады функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Выявляемый параллелизм между величиной и продолжительностью выполнения нагрузок, с одной стороны, и амплитудой фундаментального цикла активность - покой - с другой, позволяет рассматривать последнюю как меру накопления обобщенной стрессовой реакции. Амплитудная выраженность около-90-минутного ритма психофизиологических показателей (таких как частота сердечных сокращений, латентный период сенсомоторных реакций, "чувство времени") с успехом может быть использована как объективный диагностический критерий утомления и напряженности человека в процессе трудовой деятельности. У многих видов животных, а также человека доказано наличие минутных биоритмов различных функций организма. Частота этих ритмов лабильна, что указывает на возможность использования их в качестве тонких индикаторов регуляционных изменений. Коллектив авторов в эксперименте на спутнике "Космос-1514" изучал минутные ритмы у обезьян при выполнении программы инструментальных рефлексов. Верификация ритмики во временных рядах производилась автоматически по специальным программам с использованием автокорреляционной функции, перекрестной корреляции и др. Установлено, что характеристики минутных ритмов у обезьян и человека сходны. Проявления десинхроноза в условиях невесомости свидетельствовали об ухудшении адаптации. Был сделан вывод о том, что минутные ритмы точно отражают уровень адаптации и работоспособности в различных условиях существования. Секундные ритмы психических процессов также рассматриваются как факторадаптации.
Итак, изменения биоритмов, происходящие в экстремальных условиях, охватывают все уровни организации и все участки спектра "периодичностей", присущих организму. С дальнейшим познанием особенностей биоритмических перестроек при стрессе связаны перспективы оптимизации режимов деятельности и разработки информативных методов диагностики состояния человека, адаптирующегося к новым условиям обитания. Поэтому проблему биоритмы и стресс целесообразно рассматривать в контексте медико-биологического обеспечения таких глобальных общечеловеческих мероприятий, как мирное освоение космоса и океанского шельфа.
3.1 Нарушения биоритмов
биоритм адаптация циркадионный жизнедеятельность
Накоплен обширный экспериментальный материал, свидетельствующий о том, что нарушения суточной ритмики организма сопровождают не только патологические, но и стрессовые состояния, влияющие на здоровье. "Крайне ошибочно думать, что стресс представляет собой сугубо патологическое явление". Нарушения суточной ритмики непременно входят в неспецифический стереотипный ответ организма на воздействие стрессоров любой природы. Утомление в результате физической или умственной работы приводит к изменениям суточных ритмов физиологических процессов. Чрезмерная тренировочная нагрузка спортсменов, недостаточный отдых, спортивные состязания, усиленная подготовка к экзаменам вызывают нарушения суточного ритма температуры тела вплоть до полного его извращения. Другие авторы также описывали нарушения суточного ритма температуры тела при физическом и умственном утомлении. Непрерывное бодрствование в течение 72 часов по данным А.А. Корешкова, сопровождается снижением суммарного напряжения альфа-волн, сдвигом фазы и уменьшением амплитуды суточного ритма этого напряжения. Суточный ритм содержания железа в плазме крови, по мнению E. FKuhn, принадлежит к числу наиболее чувствительных и лабильных ритмов в организме человека. Этот ритм нарушается в большей степени при длительной депривации сна.
Ритмическая активность функционирования внутренних органов и отдельных структур нарушается под влиянием мелатонина, норадреналина, вазопрессина, окситоцина, гонадотропинов, кортикостерона и других соединений, а также при стрессовых состояниях другой этиологии. Циркадианные ритмы физиологических функций нарушаются при гипокинезии. Постельный режим длительностью 56 сут, по данным С. Winget, при отсутствии физической нагрузки и неизменном фотопериоде приводит к рассогласованию циркадианных ритмов частоты пульса и температуры тела вследствие существенных сдвигов фаз этих ритмов. В состоянии гипокинезии у человека изменяется обычный суточный ритм температуры тела, частоты пульса, артериального давления. Умеренная степень гипоксии вызывает изменение характера суточной кривой биогенных аминов. Сильные и длительные нервно-психические напряжения при различных видах операторской деятельности сопровождаются нарушением суточного ритма экскреции катехоламинов.
Чрезмерная физическая нагрузка, как и ограничение двигательной активности, приводит к десинхронозу. Это было показано и в опытах на животных. При плавании крыс в бассейне в утренние часы возникало рассогласование по фазе ритмов содержания 11-ОКС в крови и надпочечниках на протяжении 18 ч наблюдения. Показано, что по мере нарастания суточного объема физической нагрузки от оптимальной к чрезмерной повышенная ритмичность циркадианных ритмов человека переходит в выраженный десинхроноз.
Факторы космического полета, прежде всего невесомость, являются несомненными стрессорами. При полете спутника "Био-сателлит-3" у подопытной обезьяны было зарегистрировано нарушение фазового соотношения суточных ритмов артериального давления, с одной стороны, и парциального давления углекислого газа в выдыхаемом воздухе, температуры тела и мозга, а также частоты пульса - с другой. Изменения, выявленные во время 8-дневного полета, не наблюдались в наземных экспериментах ни у одного животного, у которого имитировали космический полет на протяжении 10-30 сут. Изменения напряженности гравитационного поля приводят к изменению параметров суточных ритмов. При однократном вращении обследуемых на центрифуге нарушается суточный ритм соотношения биогенных аминов в крови. Полного восстановления исходного соотношения не было даже через 4 месяца после воздействия.
3.2 Циркадионная ритмика при стрессовых воздействиях
Изучая состояние циркадианной ритмики при стрессовых воздействиях, некоторые авторы обращали внимание не только на изменения уровня, акрофазы, амплитуды ритмов отдельных функций, но и на состояние внутренней синхронизации между ритмами этих функций. Р.М. Баевский исследовал, в частности, внутреннюю синхронизацию суточных ритмов частоты пульса, температуры тела и содержания натрия в слюне при 64часовой умственной работе с лишением сна. Т.Д. Семенова использовала суточные ритмы физиологических функций для оценки функционального состояния организма при экстремальных воздействиях. Она получила данные об изменении суточных ритмов концентрации натрия в слюне в процессе адаптации организма человека к условиям длительной изоляции, гипокинезии, 64-часового лишения сна, а также в процессе перестройки к сдвигу суточного цикла.
Как отмечает К.М. Смирнов, изменения биоритмов различных процессов в организме и работоспособности человека все больше становятся важными диагностическими показателями для суждения о тяжести и напряженности труда, о наличии и степени утомления. Говоря о преимуществах такого подхода, подчеркивают, во-первых, то, что изменения ритмов отражают состояние регуляторного аппарата и возникают как один из самых ранних признаков влияния изучаемого труда и, во-вторых, то, что в частности, при изучении суточных и низкочастотных ритмов обнаруживается эффект сочетанного влияния на человека и труда, и всех остальных факторов режима жизни. Указывается, что появление у некоторых лиц десинхроноза как патологического состояния определяет целесообразность включения изучения устойчивости человека к перестройке ритмов и определения границ доступных перестроек ритма в круг вопросов профессионального отбора и профессиональной консультации.