Научно-исследовательский проект "Биологические ритмы у человека как приспособительные ритмы жизни"

Проведенное мной исследование является актуальным на сегодняшний день, так как изучение биологических ритмов человека открывает новые возможности для регуляции и управления процессами, протекающими в организме человека под влиянием различных внутренних и внешних факторов.

Целью моей работы является изучение биологических ритмов человека путем проведения исследования.

Объект исследования: оптимизация учебной деятельности учащихся

Предметом эмпирического изучения являются биологические ритмы и хронотип человека.

Гипотеза: изучение характера биологических ритмов имеет большое значение при организации рационального режима труда и отдыха человека

Этапы работы:

• изучение теоретического материала;
• проведение исследования своего хронотипа;
• поиск программ для проведения исследования.

В своем исследовании я исходила из следующих предположений. Любой процесс деятельности, в том числе и учебной, может быть оптимизирован при следующих условиях:

• знание субъектом своего хронотипа;
• при наличии желания и стремления использовать знания о хронотипе для оптимизации собственной учебной деятельности;
• при наличии у субъекта средств, способствующих использованию хронотипа.

Исходя из поставленной цели, мною были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать научную литературу по проблеме исследования в целях определения основных теоретических понятий и положений исследования;

2. Подобрать соответствующие методики диагностики;

3. Провести эмпирическое изучение своего биоритма.

Практическая значимость исследования заключается в том, что я смогла скоординировать учебную деятельность, свой режим дня, общее физическое состояние. Удалось заинтересовать других, привлечь их к исследованию, при наличии знаний и средств улучшить их учебную деятельность.

Теоретические основы исследования биологических ритмов у человека

1.1. Природа биологических ритмов.

Одна из быстроразвивающихся наук ХХ века — биоритмология, т.е. наука, изучающая циклические биологические процессы, имеющиеся на всех уровнях организации живой системы, тесно связанная с связанная с медициной, физиологией, экологией. Дело в том, что живая система постоянно находится в состоянии обмена веществ с окружающей средой и обладает сложной динамикой процессов, является саморегулирующейся и самовоспроизводящей системой. «Биологические часы» в организме — отражение суточных, сезонных, годовых и других ритмов физиологических процессов.
А так как темпы научно-технического прогресса сейчас приобретают стремительный характер и предъявляют серьезные требования к человеку, нам кажется, проблема актуальности биоритмов является сегодня самой важнейшей. Бездумное отношение человека к самому себе, как и к окружающей природе, часто является следствием незнания биологических законов, эволюционных предпосылок, адаптивных возможностей человека и т.д. Чтобы сохранить здоровье человека, всесторонне и гармонично развивать его физические и духовные качества.

Биологические ритмы в той или иной форме присущи, по-видимому, всем живым организмам и отличаются на всех уровнях организации: от внутриклеточных процессов до популяционных и биосферных.

А.М. Эшше считал, что ритмы растений проявляются, например, в суточном движении листьев, лепестков, в ряде физиологических процессов (осенние листопады, одревеснение зимующих побегов и т.д.).

Ритмы животных четко выражены в периодичности двигательной активности и многих физиологических и биохимических функций (температурные колебания, секреция гормонов, синтез РНК, образование рибосом, деление клеток и другие). Ритмический характер могут носить колебания численности популяций и т.д. У многоклеточных организмов отдельные клетки или их группы берут на себя роль датчиков времени (синхронизаторы), управляя ритмикой органов или всего организма в целом. Независимые ритмы индивидуальных органов, тканей клеток и клеточных компонентов участвуют в создании временной упорядоченности биологических явлений, что может служить основой для интеграции всех процессов, протекающих в организме.

Н.А. Лаврентьева и В.А. Доскин полагали, что биологические ритмы наследственно закреплены и являются важнейшими факторами естественного отбора и адаптации организмов. В основе биологических ритмов лежат изменения метаболизма биологических систем, обусловленные влиянием внешних и внутренних факторов.

К внешним факторам относятся: изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений, приливы и отливы, сезонные и солнечно-лунные влияния; социальные влияния, характерные для человека.

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

Биологические ритмы могут возникать как реакция на периодические изменения среды и называются экзогенные, но чаще они генерируются самим организмом, тогда они возникают на основе саморегулирующихся процессов, с запаздывающей обратной связью. Такие биологические ритмы называются эндогенными (внутренние). Эндогенный компонент ритма дает организму возможность ориентироваться во времени (биологические часы) и заранее готовиться к предстоящим изменениям среды.

Способность отсчета времени наблюдается на различных уровнях биологической интеграции и присуща любой клетке эукариот. Существует предположение о регуляции эндогенных ритмов млекопитающих гипоталамо-гипофизарной системой.

Ритмы формируют внешние синхронизаторы. Ярким примером формирования эндогенных ритмов под влиянием синхронизаторов внешней среды является влияние на новорожденного ребенка с его эндогенными ритмами таких синхронизаторов, как свет, звук, пища и др., а по мере развития ребенка усиливается роль социальных факторов. Сравнительно быстро у ребенка формируется суточный 24-часовой ритм физиологических процессов. Известный хронопедиатр Т.Хельбрюгге установил, что первые признаки суточной периодики выделения с мочой натрия и калия отмечается на 4-20 неделе, а креатинина и хлоридов на 16-22 месяце после рождения. На 2-3 неделе происходит начало синхронизации с ритмом дня и ночи на протяжении суток таких показателей, как температура тела, а частота пульса - на 4-20 неделе жизни ребенка. В первые 2 недели жизни экскреция с мочой котизола и кортикостерона имеет незначительные суточные колебания (максимальная экскреция в 16-20 часов, минимальная - поздним вечером и ночью), что характерно для детей старшего возраста и взрослых. Таким образом, становление суточного ритма экскреции кортикостероидов происходит уже на 2-3 неделе жизни ребенка.

1.2 Суточные биоритмы.

Ниже приводится время максимальной активности человека в его суточном биоритме:

печень - с 1 до 3 часов ночи;

легкие - с 3 до 5 часов утра;

толстая кишка - с 5 до 7 часов утра;

желудок - с 7 до 9 часов утра;

селезенка и поджелудочная железа - с 9 до 11 часов утра;

сердце - с 11 до 13 часов дня;

тонкая кишка - с 13 до 15 часов дня;

мочевой пузырь - с 15 до 17 часов дня;

почки - с 17 до 19 часов вечера;

органы кровообращения, половые органы - с 19 до 21 часов вечера;

органы теплообразования - с 21 до 23 часов ночи;

желчный пузырь - с 23 до 1 часа ночи.

Суточный ритм в работе органов пищеварения значительно зависит от привычного приема пищи. У людей, ведущих дневной образ жизни и питающихся 3 раза в день, в первой половине дня происходит переваривание белков и жиров, а во второй половине дня- накапливание гликогена и воды, поэтому клетки печени увеличиваются в объеме в 3 раза. В утренние часы отмечена повышенная чувствительность организма к алкоголю. Строгая ритмичность в работе сердца является главным признаком его нормального состояния, наибольшая частота пульса отмечается в 18 часов, минимальная- около 4 часов. Днем в крови человека больше тироксина и адреналина.

Наиболее четко проявляются различия между утренним и вечерним, дневным и ночным состояниями организма. Значение суточных ритмов можно использовать для усиления, а также для снижения доз лекарственных препаратов, так как в период активности органов максимально усваиваются даже небольшие дозировки.

Физиологическая подготовка организма к активной деятельности начинается до пробуждения, а подготовка ко сну- задолго до засыпания. Именно поэтому просыпаться и ложиться спать нужно в одно и то же время, так как в организме, пытающемся приспособиться к дневным ритмам, будут происходить постоянные сбои, что приведет нарушению ЦНС, а точнее к истощению и разрушению коры головного мозга, что в свою очередь влечет к различного рода тяжелым заболеваниям.

1.3 «Совы» и «Жаворонки»

Многие родители знают, как тяжело поднимать ребенка с постели в ранние утренние часы. А вечером его не легче уложить спать - в это время он наиболее активен. Однако есть дети, которые любят рано вставать и охотно укладываются спать. Подобные различия сохраняются на всю жизнь. В чем их причины?

Ученые выявили, что по различному и всегда индивидуальному расположению акрофаз (пиков) биоритмов люди делятся на три основные хронотипа - «жаворонки» (утренние), «голуби» (дневные) и «совы» (вечерние). Их различия проявляются в функциональных возможностях организма в те или иные часы суток. А это, в свою очередь, связано с целым- рядом других характеристик конституции. Известно, что важнейший показатель реактивности организма - его способность переносить нехватку кислорода (гипоксию). Так вот, оказалось, что «жаворонки» отличаются минимальной устойчивостью к гипоксии. Они, безусловно, подтверждают давным-давно сложившееся на бытовом уровне деление людей на три основных хронотипа.

Наибольший интерес представляют отличия в поведении, в возможностях организма людей разных типов надо учитывать, используя оптимальные периоды психофизиологического состояния для повышенных нагрузок и щадя организм в периоды естественного спада активности. Ибо характер временной организации существенная особенность конституции личности, с чем сейчас, пожалуй согласны специалисты различных научных школ.

«Жаворонки» в утренние часы имеют четко выраженную синхронизацию работоспособности, уровня функционального состояния центральной нервной системы и ее периферического двигательного отдела. У «сов» же в утренние часы отмечено повышенное напряжение функций центральных регуляторных систем. Статистически доказано, например, что в утренние часы «совы» делают в полтора раза больше ошибок при чтении корректур, чем «жаворонки».

Люди разных хронотипов неодинаково реагируют на множество внешних воздействий. Так, организмы примерно одинаково тренированных спортсменов проявляют неоднозначную реакцию в зависимости от их хронотипов на пребывание в сауне. У «сов» в 9-10 часов утра после сауны частота пульса значительно выше, чем у «жаворонков» и «голубей». В вечерние часы они меняются местами, и более напряженную реакцию сердечно-сосудистой системы показывают «жаворонки».

Изучалась и реакция спортсменов на физическую нагрузку в разные часы суток. При выполнении стандартной нагрузки на велоэргометре в поздние утренние часы и дневные часы лучшую реакцию по пульсу и биохимическим показателям можно было наблюдать у «голубей». «Совы» же и «жаворонки» трудились с большим напряжением и явно большими затратами энергии.

Учет хронотипа важен разумеется, не только для спортсменов. В Кишинёве был проведен очень показательный эксперимент: студентов протестировали для выявления их хронотипа и расселили по комнатам «сов» вместе с «совами», «жаворонков» - с «жаворонками», «голубей» — с «голубями». Успеваемость значительно повысилась. Тем, кто в свое время жил в общежитии, понятно, как хорошо стало этим студентам жить.

Один французский психолог пишет: «Общество бичует «сов», которые охотно бы отказались ходить в школу утром. Еще совсем маленьких, нас учат не обращать внимание на наше тело и не доверять своим ощущениям. Мы вынуждены ходить в школу с восьми до шестнадцати часов и подчиняться произвольному рабочему расписанию. Поэтому ничего удивительного нет в том, что мы потеряли контакт с нашим телом, страдаем многими болезнями, а к пятидесятилетнему возрасту «наживаем» массу патологий».

Как показали исследования В. А. Доскина и Н. Н. Куинджи, хронотип ребенка, во многом определяет и его поведенческую активность, и реактивность его организма. Вот почему они должны служить одним из важных ориентиров для разработки - научно обоснованного режима труда и отдыха. «Жаворонки» -школьники показывают повышение внимания в 8-10 часов, а «совы» бывают внимательней в 16 часов. Как же не учитывать этой закономерности?

Те же авторы установили и еще один интересный факт: по мере увеличения возраста, с 10 до 45 лет, происходит постепенное расширение зоны биоритмологического оптимума активности, т. е. организм «oтвоёвывает» все больший промежуток времени максимального подъема работоспособности.

Важна и еще одна выявленная особенность хронотипов. «Жаворонки» имеют 24- часовой ритм, синхронизированный с астрономическими сутками. У «сов» же он несколько больше 24 часов, потому в условиях обыденной жизни частично происходит его «подгонка» к суточному ритму, а частично — «скольжение».

Наконец, установлено, что лица с удлиненным естественным суточным периодом быстрее адаптируются к сдвигу фаз ритма сна — бодрствования после перелета в западном направлении, а лица с укороченным естественным суточным периодом легче переносят смену фаз после перелета в восточном направлении.

За рубежом на хронотип человека обращают серьезное внимание. Крупные предприятия Германии, Франции, Японии и других развитых стран подбирают рабочих для ночных смен исключительно из "Сов". Это повышает производительность труда до 25%, снижает травматизм и процент брака. При таком режиме работы у работников ночных смен любого производства сохраняется работоспособность на достаточно высоком уровне.

Ученики же вынуждены ходить в школу с 8 до 16 часов и подчиняться произвольному расписанию. Отсюда нет ни чего неожиданного в том, что дети теряют контакт со своим организмом, страдают многими болезнями (от десинхроноза) и к 50 годам от неразумной и не цивилизованной жизни возникают признаки преждевременного старения и старческих болезней. Как показали исследования В. А. Доскина и Н. Н. Куниджи, хронотип учащегося во многом определяет его поведенческую активность, реактивность его организма. Поэтому, выявление хронотипа учащегося служит одним их важных ориентиров для научно-обоснованного режима труда и отдыха. Также мне бы хотелось привести статью из исследований, проведенных над людьми трех хронотипов, в которой дано описание каждого хронотипа и его влияние на состояние человека с физиологической точки зрения.

«"Жаворонки" просыпаются рано, чувствуют себя бодрыми и работоспособными в первой половине дня. Вечером у них появляется сонливость и они рано ложатся спать. "Совы" засыпают поздно ночью, встают поздно утром и работоспособны бывают во второй половине дня. Половина людей - аритмики- "голуби" приспосабливаются и к утреннему и вечернему режиму труда. Это преимущественно люди, занятые физическим трудом. У учащихся «сов» механизмы, ответственные за повышение давления, работают медленнее, поэтому большая умственная нагрузка, избыток информации, эмоциональное напряжение, которым приписывают решающую роль в возникновении артериальной гипертонии, несколько сглаживаются. Утренние типы были энергичнее. У них неудачи легко вызывали сомнения в собственных силах, появлялись тревоги и волнения, стремительно ухудшалось настроение. Свои затруднения и конфликты они были склонны относить за счет плохого самочувствия, они старались избегать ссор, неприятных разговоров. Учащиеся вечернего типа также обладали высокой активностью, но легко забывали свои неудачи и неприятности. Их не пугали возможные трудности, конфликты и эмоциональные проблемы. Они меньше волновались и очень чутко улавливали характер и особенности окружающих людей. “Голуби” занимали промежуточное положение между ними, но все же был ближе к утреннему типу. Таким образом, наиболее уязвимыми в плане здоровья (повышенное АД, стрессонеустойчивость) были “жаворонки” ».

Практическая часть

Определение биоритмов (хронотипа) человека.

Объект изучения: суточная активность организма.

• и материалы: медицинский термометр для определения температуры тела, секундомер для определения пульса.

Я рассмотрела два варианта для определения хронотипа человека.

Вариант 1

В течении трех выходных дней через каждые 2 часа измеряла температуру тела и подсчитывала пульс в спокойном состоянии. Усредненные данные занесла в таблицу 1.

Таблица 1

После обработки результатов, я выделила пик активности и пришла к выводу, что мой хронотип «жаворонок». Повышенная температура(36/7) показала утренний пик активности (12.00).

Вариант 2

Во втором исследовании я использовала простой тест на “Определение биоритмов”. В результате обработав результаты получилось, что я жаворонок.

Далее для определение хронотипа я использовала программу для определения биоритмов 4.0. В результате диаграмма программы показала, что мой пик активности приходится на утро (хронотип жаворонок).

Заключение

Данная работа помогла мне правильно распределить свое время.Узнав свой хронотип, я изучила советы по режиму дня для «жаворонков». И пришла к выводу, что нормализации и улучшению состояния обучающихся нужен упорядоченный режим дня.

Например, у большинства «жаворонков» есть только два пика интеллектуальной активности. Правда, в отличие от «сов», эти периоды являются более продолжительными. Первый пик активности начинается в 8-9 часов и заканчивается к 12-13 часам. Второй - более короткий - пик интеллектуальной активности приходится на послеобеденное время – с 16 до 18 часов. Для более точного планирования своего рабочего дня можно воспользоваться соответствующим тестом.

Что касается физической активности «жаворонков», то она также носит двухфазный характер. Наиболее эффективно они могут выполнять физическую работу утром с 7 до 12 часов и вечером с 16 до 19 часов.

Думаю, что знание своего хронотипа поможет человеку не только правильно распределить свое время, но и сохранить свое здоровье.