Связь экзогенных и эндогенных ритмов в хрономедицине
Параметры эндогенных биоритмов определяются структурой самого организма. В данном разделе не рассматриваются конкретные теории о ее организации, но в наиболее общем виде эта структура может быть представлена как упорядоченная совокупность нескольких
взаимосвязанных колебательных систем (осцилляторов). Каждый из них может иметь собственные параметры ритма. Не исключено, что длительность их периодов связана с иерархическим уровнем, который занимает осциллятор в целостном организме. В соответствии с этой концепцией, для организма как целого наиболее характерна циркадианная ритмика, для частных систем тканевого и клеточного уровня - ультрадианная. Внутриклеточным процессам, определяемым деятельностью клетки как целого, в ультрадианном диапазоне свойственны более медленные колебания, чем процессам, связанным с деятельностью клеточного ядра или органелл цитоплазмы. Это не противоречит многочисленным проявлениям циркадианной ритмики у одноклеточных растений и животных, так как у них каждая клетка представляет собой одновременно и целостный организм.
В организме осцилляторы одного иерархического уровня функционируют параллельно, а разных уровней - последовательно. Если осциллятор изолировать от связи с другими осцилляторами, период его колебаний может измениться. В таких условиях проявляются его собственные (эндогенные) колебания, параметры которых зависят только от его собственной структуры (свободно текущий ритм). Таким образом, взаимодействующие осцилляторы имеют параметры ритмики, несколько отклоняющиеся от собственных. Нередко во взаимосвязанных системах ритмы имеют одинаковый период, а разность их фаз постоянна; их называют синхронизированными. Синхронизация осуществляется благодаря наличию специальных управляющих структур - водителей ритма, или пейсмекеров. Последние воздействуют на подчиненные им структуры так, что ритм первых изменяет эндогенный ритм вторых или, как иногда говорят, затягивает его.
Внешние по отношению к организму ритмические факторы тоже выступают в роли синхронизирующих затягивающих агентов по отношению к ритмике отдельных индивидуумов (ритм чередования света и темноты, ритм труда и отдыха, пищевой режим и др.). Их иногда называли датчиками времени или воспроизводили по-русски без изменения соответствующее немецкое слово «цейтгебер». А. М. Алпатов, справедливо считая, что слово «датчик» применять не следует (в технических науках так называют приборы, воспринимающие состояние среды), предложил для внешнего периодического сигнала, воздействующего на уровень целостного организма, термин «времязадатель». Этот же сигнал при изучении процессов с позиций системы внутренних осцилляторов автор предложил называть принудителем. Вряд ли это целесообразно: аспект изучения (субъективный фактор) не может менять материальной природы объективно существующего явления. Кроме того, задается не время, а точка его отсчета. Вместе с тем целесообразно четко различать понятия синхронизатора и синхронизирующего фактора, применяя первое по отношению к физически существующему осциллятору, а второе - к средствам реализации его воздействия. Так, при рассмотрении внешних природных систем в качестве осциллятора-синхронизатора выступает вращающаяся планета Земля, а в качестве синхронизирующего фактора (агента) - смена света и темноты. В рамках колебательной системы организма в качестве осциллятора может выступать супрахиазматическое ядро, а в качестве синхронизирующих факторов - периодически ме-няющиеся импульсы, в нем возникающие.
С этих позиций нецелесообразно исключать из категории синхронизаторов и водители ритма (пейсмекеры) внутренних органов. А. М. Алпатов предложил не применять понятие «пейсмекер» к ведущим осцилляторам на более высоких уровнях организации и назвал их колебателями. Первое предложение не вызывает возражений: устоявшийся частный термин, закрепленный в физиологии за осцилляторами органного уровня, вряд ли стоит делать более общим (каждый пейсмекер - осциллятор и синхронизатор, но не каждый синхронизатор - пейсмекер).
В то же время если вводить новый термин «колебатель» для осцилляторов с циркадианными периодами, то и для многих других осцилляторов с колебаниями в иных диапазонах пришлось бы также вводить свои наименования. Семантически понятие колебателя в силу свойств русского языка отражает только действие на подчиненные объекты, которые он активно заставляет колебаться; сущность осциллятора как системы с эндогенными свойствами при этом «затушевана». Общее понятие осциллятора наиболее предпочтительно: это и колебательная система с собственными свойствами, и объект, который в определенных условиях может управлять периодикой других объектов (синхронизатор), и объект, который может перестраивать собственные колебания под влиянием поступающих на него внешних по отношению к нему синхронизирующих факторов. Любую колебательную систему в самом общем смысле достаточно обозначать как осциллятор, но необходимо уточнять иерархический уровень, занимаемый осциллятором по отношению к организму (или в самом организме), его значение как активного синхронизатора по отношению к подчиненным ему осцилляторам или же как объекта, синхронизируемого поступающими в него сигналами (синхронизирующими факторами или агентами), а также природу и механизм последних. Такая характеристика достаточно полна и не требует введения новых терминов взамен уже существующих.
Во всех работах, посвященных изучению синхронизации колебательных систем, встречаются термины «затягивание и «захватывание». Последний более «активен», поэтому оправдано его применение к отношениям осцилляторов, последовательно включенных в общей системе, где один управляющий, другой управляемый. При таких условиях имеет смысл и термин «подневольный» по отношению к ритму второго из них. О затягивании (взаимном) целесообразно говорить, если оба осциллятора занимают в иерархии одинаковое место и в результате взаимодействия у них устанавливается общий период колебаний. Эти процессы совершаются за счет изменения длительности периода колебаний Т и (после установления общности периодов) фазы 0. Скорость и длительность процесса (скольжения фаз) зависят от инерционности систем. Изменение Т возможно лишь в определенных пределах, в каждом диапазоне есть свои границы затягивания по периоду.
Если по окончании перехода фаза синхронизируемого процесса смещается на угол, равный изменению фазы синхронизатора, т. е. фазы их сдвига равны, затягивание полное. Поскольку в разных системах длительность перехода неодинакова, взаимное соотношение фаз устанавливается не сразу, необходимая для нормального функционирования согласованность во времени различных физиологических процессов нарушается, возникает десинхронизация (десинхронизм, или дисхронизм). Для такого состояния часто употребляют термин «десинхроноз», однако он менее предпочтителен, так как в медицине слова с окончанием «оз» традиционно используют для обозначения дистрофических (в отличие от воспалительных) процессов (артроз и артрит, геморрой и нефрит и т. п.).
Наиболее глубокие проявления дисхронизма связаны с рассогласованием не только фаз, но и длительности периодов колебаний осцилляторов.
Параметры ритмики установлены уже для нескольких сотен проявлений состояния организма. В ходе де- и ресинхронизации выделяют группы показателей, скорость перестройки которых одинакова. Не все из них можно регистрировать, используя простые инструментальные средства. Если в группе, взаимно связанной по скорости перестроек, существует один показатель, технически наиболее удобный для учета, то по его поведению можно судить и об остальных. Его ритм называют маркерным, а если с ним сравнивают другой ритм - отсчетным.
взаимосвязанных колебательных систем (осцилляторов). Каждый из них может иметь собственные параметры ритма. Не исключено, что длительность их периодов связана с иерархическим уровнем, который занимает осциллятор в целостном организме. В соответствии с этой концепцией, для организма как целого наиболее характерна циркадианная ритмика, для частных систем тканевого и клеточного уровня - ультрадианная. Внутриклеточным процессам, определяемым деятельностью клетки как целого, в ультрадианном диапазоне свойственны более медленные колебания, чем процессам, связанным с деятельностью клеточного ядра или органелл цитоплазмы. Это не противоречит многочисленным проявлениям циркадианной ритмики у одноклеточных растений и животных, так как у них каждая клетка представляет собой одновременно и целостный организм.
В организме осцилляторы одного иерархического уровня функционируют параллельно, а разных уровней - последовательно. Если осциллятор изолировать от связи с другими осцилляторами, период его колебаний может измениться. В таких условиях проявляются его собственные (эндогенные) колебания, параметры которых зависят только от его собственной структуры (свободно текущий ритм). Таким образом, взаимодействующие осцилляторы имеют параметры ритмики, несколько отклоняющиеся от собственных. Нередко во взаимосвязанных системах ритмы имеют одинаковый период, а разность их фаз постоянна; их называют синхронизированными. Синхронизация осуществляется благодаря наличию специальных управляющих структур - водителей ритма, или пейсмекеров. Последние воздействуют на подчиненные им структуры так, что ритм первых изменяет эндогенный ритм вторых или, как иногда говорят, затягивает его.
Внешние по отношению к организму ритмические факторы тоже выступают в роли синхронизирующих затягивающих агентов по отношению к ритмике отдельных индивидуумов (ритм чередования света и темноты, ритм труда и отдыха, пищевой режим и др.). Их иногда называли датчиками времени или воспроизводили по-русски без изменения соответствующее немецкое слово «цейтгебер». А. М. Алпатов, справедливо считая, что слово «датчик» применять не следует (в технических науках так называют приборы, воспринимающие состояние среды), предложил для внешнего периодического сигнала, воздействующего на уровень целостного организма, термин «времязадатель». Этот же сигнал при изучении процессов с позиций системы внутренних осцилляторов автор предложил называть принудителем. Вряд ли это целесообразно: аспект изучения (субъективный фактор) не может менять материальной природы объективно существующего явления. Кроме того, задается не время, а точка его отсчета. Вместе с тем целесообразно четко различать понятия синхронизатора и синхронизирующего фактора, применяя первое по отношению к физически существующему осциллятору, а второе - к средствам реализации его воздействия. Так, при рассмотрении внешних природных систем в качестве осциллятора-синхронизатора выступает вращающаяся планета Земля, а в качестве синхронизирующего фактора (агента) - смена света и темноты. В рамках колебательной системы организма в качестве осциллятора может выступать супрахиазматическое ядро, а в качестве синхронизирующих факторов - периодически ме-няющиеся импульсы, в нем возникающие.
С этих позиций нецелесообразно исключать из категории синхронизаторов и водители ритма (пейсмекеры) внутренних органов. А. М. Алпатов предложил не применять понятие «пейсмекер» к ведущим осцилляторам на более высоких уровнях организации и назвал их колебателями. Первое предложение не вызывает возражений: устоявшийся частный термин, закрепленный в физиологии за осцилляторами органного уровня, вряд ли стоит делать более общим (каждый пейсмекер - осциллятор и синхронизатор, но не каждый синхронизатор - пейсмекер).
В то же время если вводить новый термин «колебатель» для осцилляторов с циркадианными периодами, то и для многих других осцилляторов с колебаниями в иных диапазонах пришлось бы также вводить свои наименования. Семантически понятие колебателя в силу свойств русского языка отражает только действие на подчиненные объекты, которые он активно заставляет колебаться; сущность осциллятора как системы с эндогенными свойствами при этом «затушевана». Общее понятие осциллятора наиболее предпочтительно: это и колебательная система с собственными свойствами, и объект, который в определенных условиях может управлять периодикой других объектов (синхронизатор), и объект, который может перестраивать собственные колебания под влиянием поступающих на него внешних по отношению к нему синхронизирующих факторов. Любую колебательную систему в самом общем смысле достаточно обозначать как осциллятор, но необходимо уточнять иерархический уровень, занимаемый осциллятором по отношению к организму (или в самом организме), его значение как активного синхронизатора по отношению к подчиненным ему осцилляторам или же как объекта, синхронизируемого поступающими в него сигналами (синхронизирующими факторами или агентами), а также природу и механизм последних. Такая характеристика достаточно полна и не требует введения новых терминов взамен уже существующих.
Во всех работах, посвященных изучению синхронизации колебательных систем, встречаются термины «затягивание и «захватывание». Последний более «активен», поэтому оправдано его применение к отношениям осцилляторов, последовательно включенных в общей системе, где один управляющий, другой управляемый. При таких условиях имеет смысл и термин «подневольный» по отношению к ритму второго из них. О затягивании (взаимном) целесообразно говорить, если оба осциллятора занимают в иерархии одинаковое место и в результате взаимодействия у них устанавливается общий период колебаний. Эти процессы совершаются за счет изменения длительности периода колебаний Т и (после установления общности периодов) фазы 0. Скорость и длительность процесса (скольжения фаз) зависят от инерционности систем. Изменение Т возможно лишь в определенных пределах, в каждом диапазоне есть свои границы затягивания по периоду.
Если по окончании перехода фаза синхронизируемого процесса смещается на угол, равный изменению фазы синхронизатора, т. е. фазы их сдвига равны, затягивание полное. Поскольку в разных системах длительность перехода неодинакова, взаимное соотношение фаз устанавливается не сразу, необходимая для нормального функционирования согласованность во времени различных физиологических процессов нарушается, возникает десинхронизация (десинхронизм, или дисхронизм). Для такого состояния часто употребляют термин «десинхроноз», однако он менее предпочтителен, так как в медицине слова с окончанием «оз» традиционно используют для обозначения дистрофических (в отличие от воспалительных) процессов (артроз и артрит, геморрой и нефрит и т. п.).
Наиболее глубокие проявления дисхронизма связаны с рассогласованием не только фаз, но и длительности периодов колебаний осцилляторов.
Параметры ритмики установлены уже для нескольких сотен проявлений состояния организма. В ходе де- и ресинхронизации выделяют группы показателей, скорость перестройки которых одинакова. Не все из них можно регистрировать, используя простые инструментальные средства. Если в группе, взаимно связанной по скорости перестроек, существует один показатель, технически наиболее удобный для учета, то по его поведению можно судить и об остальных. Его ритм называют маркерным, а если с ним сравнивают другой ритм - отсчетным.