Биоритмы

Биологи́ческие ри́тмы (биоритмы) — периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений в живых организмах и сообществах. Биоритмы связаны с существованием природных периодических процессов (солнечные, лунные ритмы; циркадные ритмы), а также с возникновением естественных циклических химических процессов (периодические реакции), как основы биохимических процессов в живых организмах.

Биоритмы свойственны живой материи на всех уровнях ее организации — от молекулярных и субклеточных до биосферы. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам — суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открывание и закрывание раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)

В в 1960-е гг. ХХ веке были созданы новые научные направления — хронобиология и биоритмология, объединяющие исследования периодических биологических явлений, в том числе в поведении живых систем, временнýю организацию биологических систем, природу, условия возникновения и значение биоритмов для организмов.

На стыке биоритмологии и клинической медицины находится так называемая хрономедицина, изучающая взаимосвязи биоритмов с течением различных заболеваний, разрабатывающая схемы лечения и профилактики болезней с учетом биоритмов и исследующая другие медицинские аспекты биоритмов и их нарушений.

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. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным в организме человека выявлено около 300 суточных ритмов.

Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временные программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические, или адаптивные (например: суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.

История исследований

О существовании биологических ритмов людям известно с древних времен.

Уже в «Ветхом Завете» даны указания о правильном образе жизни, питании, чередовании фаз активности и отдыха. О том же писали ученые древности: Гиппократ, Авиценна и другие.

Основателем хронобиологии — науки о биоритмах, принято считать немецкого врача Христофора Вильяма Гуфелянда, который в 1797 году обратил внимание коллег на универсальность ритмических процессов в биологии: каждый день жизнь повторяется в определенных ритмах, а суточный цикл, связанный с вращением Земли вокруг своей оси регулирует жизнедеятельность всего живого, включая организм человека.

Первые серьезные научные исследования в этой области начали проводиться в начале XX века, в том числе российскими учеными И. П. Павловым, В. В. Вернадским, А. Л. Чижевским и другими.

К концу XX века факт ритмичности биологических процессов живых организмов по праву стал считаться одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни. Но до последнего времени природа и все физиологические свойства биологических ритмов не выяснены, хотя понятно, что они имеют в процессах жизнедеятельности живых организмов очень большое значение.

Поэтому исследования биоритмов пока представляют собой процесс накопления информации, выявления свойств и закономерностей методами статистики.

В результате в науке о биоритмах возникло два научных направления: хронобиология и хрономедицина.

Известные российские ученые Ф. И. Комаров и С. И. Рапопорт в своей книге «Хронобиология и хрономедицина» дают следующее определение биоритмов: «Ритм представляет собой характеристику периодической временной структуры. Ритмичность характеризует как определенный порядок временной последовательности, так и длительность отрезков времени, поскольку содержит чередование фаз различной продолжительности».

Одной из основных работ в этой области можно считать разработанную хронобиологом Ф. Хальбергом в 1964 году классификацию биологических ритмов.

По поводу природы биоритмов было высказано множество гипотез, производились многочисленные попытки определить ещё целый ряд новых закономерностей.

Так, в 1959 году Юрген Ашофф, директор Института физиологии поведения имени Макса Планка в Андексе (Германия) обнаружил закономерность, которая была названа «Правилом Ашоффа» (под этим названием оно вошло в хронобиологию и историю науки): «У ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении, в то время как у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте».

Им было установлено, что при длительной изоляции человека и дневных животных в темноте, цикл «бодрствование-сон» удлиняется за счет увеличения продолжительности фазы бодрствования. Ю. Ашофф предположил, что именно свет стабилизирует циркадные ритмы организма.

Шведский исследователь Фольсгрен в опытах на кроликах обнаружил суточный ритм гликогена и желчеобразования.

Советские ученые Е. Е. Введенский, А. И. Ухтомский, И. П. Павлов и В. В. Парина осуществили попытку теоретически обосновать механизмы возникновения ритмических процессов в нервной системе и показали, что колебания характеристик состояния нервной системы определяются прежде всего ритмами возбуждения и торможения.

Классификация биоритмов

Классификация ритмов базируется на строгих определениях, которые зависят от выбранных критериев.

Классификация биоритмов по Ю. Ашоффу (1984 г.) подразделяется:

• по их собственным характеристикам, таких как период;
• по их биологической системе, например популяция;
• по роду процесса, порождающего ритм;
• по функции, которую выполняет ритм.

Диапазон периодов биоритмов широкий: от миллисекунд до нескольких лет. Их можно наблюдать, в отдельных клетках, в целых организмах или популяциях. Для большинства ритмов, которые можно наблюдать в ЦНС или системах кровообращения и дыхания, характерна большая индивидуальная изменчивость.
Другие эндогенные ритмы, например овариальный цикл, проявляют малую индивидуальную, но значительную межвидовую изменчивость. У других ритмов, о которых упоминалось выше, периоды остаются неизменными в естественных условиях, то есть они синхронизированы с такими циклами внешней среды, как приливы, день и ночь, фазы Луны и время года. С ними связаны приливные, суточные, лунные и сезонные ритмы биологических систем. Каждый из указанных ритмов может поддерживаться в изоляции от соответствующего внешнего цикла. В этих условиях ритм протекает «свободно», со своим собственным, естественным периодом.

Наиболее распространена классификация биоритмов по Ф. Халбергу (1964), по частотам колебаний, то есть по величине. обратной длине периодов ритмов:

Зона ритмов	Область ритмов	Длина периодов
Высокочастотная	Ультрадианная	менее 0,5 ч
		0,5 — 20 ч
Среднечастотная	Циркадная	20 — 28 ч
	Инфрадианная	28 ч — 3 сут
Низкочастотная	Циркасептанная	7 + 3 сут
	Циркадисептанная	14 + 3 сут
	Циркавигинтанная	20 + 3 сут
	Циркатригинтанная	30 + 7 сут
	Цирканнуальная	1 год + 2 мес

Инфрадианные ритмы

Ритмы длительностью больше суток. Примеры: впадение в зимнюю спячку (животные), менструальные циклы у женщин (человек).

Существует тесная зависимость между фазой солнечного цикла и антропометрическими данными молодежи. Акселерация весьма подвержена солнечному циклу: тенденция к повышению модулируется волнами, синхронными с периодом «переполюсовки» магнитного поля Солнца (а это удвоенный 11-летний цикл, то есть 22 года). В деятельности Солнца выявлены и более длительные периоды, охватывающие несколько столетий. Важное практическое значение имеет также исследование других многодневных (околомесячных, годовых и пр.) ритмов, датчиком времени для которых являются такие периодические изменения в природе, как смена сезонов, лунные циклы и др.

Зимняя и летняя спячка

Многие животные периодически впадают в спячку, своеобразное ежегодное оцепенение, сопровождающееся снижением интенсивности обменных процессов.

Лунные ритмы

Влияние (отражение) лунных ритмов на отлив и прилив морей и океанов. Соответствуют по циклу фазам Луны (29.53 суток) или лунным суткам (24.8 часов). Лунные ритмы хорошо заметны у морских растений и животных, наблюдаются при культивировании микроорганизмов.

Психологи отмечают изменения в поведении некоторых людей, связанные с фазами луны, в частности, известно, что в новолуние растёт число самоубийств, сердечных приступов и пр. Возможно, менструальный цикл связан с лунным циклом.

Ультрадианные ритмы

Ритмы длительностью меньше суток. Примеры: концентрация внимания, изменение болевой чувствительности, процессы выделения и секреции, цикличность фаз, чередующихся на протяжении 6…8-часового нормального сна у человека. В опытах на животных было установлено, что чувствительность к химическим и лучевым поражениям колеблется в течение суток очень заметно.

Циркадные (околосуточные) ритмы

Центральное место среди ритмических процессов занимает циркадный (циркадианный) ритм, имеющий наибольшее значение для организма. Понятие циркадианного (околосуточного) ритма ввел в 1959 году Халберг. Он является видоизменением суточного ритма с периодом 24 часа, протекает в константных условиях и принадлежит к свободно текущим ритмам. Это ритмы с не навязанным внешними условиями периодом. Они врожденные, эндогенные, то есть обусловлены свойствами самого организма. Период циркадианных ритмов длится у растений 23-28 часов, у животных 23-25 часов.

Поскольку организмы обычно находятся в среде с циклическими изменениями ее условий, то ритмы организмов затягиваются этими изменениями и становятся суточными. Циркадианные ритмы обнаружены у всех представителей животного царства и на всех уровнях организации. В опытах на животных установлено наличие ЦР двигательной активности, температуры тела и кожи, частоты пульса и дыхания, кровяного давления и диуреза. Суточным колебаниям оказались подвержены содержания различных веществ в тканях и органах, например, глюкозы, натрия и калия в крови, плазмы и сыворотки в крови, гормонов роста и др. По существу, в околосуточном ритме колеблются все показатели эндокринные и гематологические, показатели нервной, мышечной, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем. В этом ритме содержание и активность десятков веществ в различных тканях и органах тела, в крови, моче, поте, слюне, интенсивность обменных процессов, энергетическое и пластическое обеспечение клеток, тканей и органов. Этому же циркадианному ритму подчинены чувствительность организма к разнообразным факторам внешней среды и переносимость функциональных нагрузок. У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

Установлена зависимость суточной периодики, присущей растениям, от фазы их развития. В коре молодых побегов яблони был выявлен суточный ритм содержания биологически активного вещества флоридзина, характеристики которого менялись соответственно фазам цветения, интенсивного роста побегов и т. д. Одно из наиболее интересных проявлений биологического измерения времени — суточная периодичность открывания и закрывания цветков у растений.

Околонаучная концепция «трёх биоритмов» у человека

Существует не признаваемая научным сообществом и опровергнутая экспериментально гипотеза «трех врождённых биоритмов» у человека. Эта концепция постулирует существование трёх многодневных ритмов, не зависящих от внешних факторов и от возрастных изменений организма. Пусковым механизмом этих ритмов является только момент рождения человека, при котором и возникают ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его физической, эмоциональной и интеллектуальной активности.

Графическим изображением этих ритмов является синусоида. Однодневные периоды, в которые происходит переключение фаз («нулевые» точки на графике) и которые, якобы, отличаются снижением соответствующего уровня активности, получили название критических дней. Если одну и ту же «нулевую» точку пересекают одновременно две или три синусоиды, то такие «двойные» или «тройные» критические дни особенно опасны. Не подтверждено научными исследованиями, и основывается на бессистемных эмпирических наблюдениях.

Предположению о существовании «трех биоритмов» около ста лет. Ее авторами стали три человека: психолог Герман Свобода, отоларинголог Вильгельм Флисс, открывшие эмоциональный и физический биоритмы, и преподаватель Фридрих Тельчер, исследовавший интеллектуальный ритм.

Свобода работал в Вене. Анализируя поведение своих пациентов, он заметил, что их мысли, идеи, импульсы к действию повторяются с определенной периодичностью. Герман Свобода пошел дальше и начал анализировать начало и развитие болезней, особенно цикличность сердечных и астматических приступов. Результатом этих исследований стало открытие ритмичности физических (22 дня) и психических (27 дней) процессов.

Доктора Вильгельма Флисса, который жил в Берлине, заинтересовала сопротивляемость организма человека болезням. Почему дети с одинаковыми диагнозами в одно время имеют иммунитет, а в другое — умирают? Собрав данные о начале болезни, температуре и смерти, он связал их с датой рождения. Утверждается, что его расчеты показали существование изменений иммунитета, которые можно прогнозировать с помощью 22-дневного физического и 27-дневного эмоционального биоритмов.

Модная тема биоритмов подтолкнула инсбрукского преподавателя Фридриха Тельчера к своим исследованиям. Тельчер заметил, что желание и способность студентов воспринимать, систематизировать и использовать информацию, генерировать идеи время от времени изменяется, то есть имеет ритмический характер. Сопоставив даты рождений студентов, экзаменов, их результаты, он открыл интеллектуальный ритм с периодом 32 дня. Тельчер продолжал свои исследования, изучая жизнь творческих людей. В результате он нашел «пульс» интуиции — 37 дней

«Теория трех биоритмов» имела многих противников и оппонентов. Исследования биоритмов продолжались в Европе, США, Японии. Особенно интенсивным этот процесс стал с открытием ЭВМ и более современных компьютеров, когда программисты распечатывали по несложной программе рисунки с изображениет трёх пересекающихся синусоид. В 1970—1980 гг. биоритмы завоевали весь мир. К ХХI веку мода на такие «биоритмы» уже прошла.

Академические исследователи отрицают «теорию трех биоритмов». Теоретическая критика «теории» излагается, например, в научно-популярной книге признанного специалиста в хронобиологии Артура Уинфри. К сожалению, авторы научных (не научно-популярных) трудов не сочли нужным специально уделить время критике, однако знакомство с их работами (на русском языке есть замечательный сборник под редакцией Юргена Ашоффа, книга "Л. Гласса".  и "М. Мэки".  и другие источники) позволяют сделать вывод, что «теория» трех биоритмов несостоятельна. Гораздо убедительнее, однако, экспериментальная критика «теории». Многочисленные экспериментальные проверки 70-80х годов полностью опровергли «теорию» как несостоятельную.

Благодаря широкому распространению лженаучной теории трех ритмов, слова «биоритм» и «хронобиология» нередко ассоциируются с антинаукой. На самом деле, хронобиология представляет собой научную доказательную дисциплину, лежащую в традиционном академическом русле исследований, а путаница возникает в связи с недобросовестностью мошенников.

Программы для «определения биоритмов»

Существуют многочисленные программы для определения биоритмов, все они привязываются к дате рождения и не имеют научного обоснования.

В многочисленных алгоритмах таких расчётов предполагается, что, якобы, человек со дня рождения находится под воздействием трех устойчивых и неизменных биологических ритмов: физическом, эмоциональном и интеллектуальном.

• Т. н. Физический цикл равен 23 дням. Он определяет энергию человека, его силу, выносливость, координацию движения.
• Эмоциональный цикл равен 28 дням и обусловливает состояние нервной системы и настроение.
• Интеллектуальный цикл (33 дня), он определяет творческую способность личности.

Утверждается также, что любой из циклов состоит из двух полупериодов, положительного и отрицательного. В положительный полупериод биоритма, человек испытывает положительное влияние данного биоритма, в отрицательный полупериод — отрицательное влияние. Существует также критическое состояние биоритма, когда его значение равно нулю — в этот момент влияние данного биоритма на человека имеет непредсказуемый характер. Энтузиасты таких вычислений считают, что общее состояние человека определяется его «уровнем положительных циклов». Программы суммируют амплитуды трёх «циклов» и выдают «благоприятные и неблагоприятные даты».

Все эти алгоритмы и программы не имеют никакого научного обоснования.

Алгоритмы расчета биоритмов

Автор статьи выше использует формулу:

B=(-cos(2pi*(t-f)/P))*100 % где P={22,27,32}

Повсеместно используется формула:

B=(sin(2pi*(t-f)/P))*100 % где P={23,28,33}

B — состояния биоритма в % либо может выражаться как состояние относительно нуля, а также состояния нарастания или спадания.

pi — число π.

t — количество дней относительно нуля единиц измерения до текущего момента.

f — количество дней от нуля единиц измерения времени до даты рождения.

P — фаза биоритма.

«Совместимость по биоритмам»

Совместимость по отдельным биоритмам определяется по формуле:

S = [((D/P) — [D/P]) * 100]%, где P={23,28,33}

S — коэффициент совместимости биоритмов.

D — разница в датах рождения 2 людей в днях.

[] — функция округления десятичной дроби до меньшего целого (антье).

P — фаза биоритма.

K — Коэффициент совместимости биоритмов %

Коэффициент находится по таблице

S	0	3	4	6	7	9	11	12	13	14	15	18	21	22	25	27	28	29	31	33	34	36	37	40	43	44	45	46	48	50	51	53	54	55	56	59	62	63	65	66	68	70	71	72	74	75	77	78	81	84	85	86	87	88	90	92	93	95	96
K%	100	99	98	96	95	92	88	85	83	80	78	70	60	57	50	43	40	36	30	25	22	17	15	8	4	3	2	1	0.5	0	0.5	1	2	3	4	8	15	17	22	25	30	36	40	43	48	50	57	60	70	78	80	83	85	88	92	95	96	98	99

См. также

• Периодичность
• Хронобиология
• Циркадные ритмы

Литература

• Губин Г. Д., Герловин Е. Ш. Суточные ритмы биологических процессов и их адаптивное значение в онто- и филогенезе позвоночных. — Новосибирск: Наука, 1980.
• Хронобиология и хрономедицина/Под ред. Ф. И. Комарова. — М.: Медицина, 1989. ISBN 5-225-01496-8
• Пэрна Н. Ритм, жизнь и творчество/Под ред. П. Ю. Шмидта — Л.-М.: Петроград, 1925.

Ссылки

• Предложена новая модель «биологических часов»
• Биологические ритмы. Краткая Медицинская Энциклопедия, издательство «Советская Энциклопедия», издание второе, 1989, Москва
• О. Белоконева. Триллионы беззвучных часов. // Наука и жизнь, № 5, 2009.