Биологическим ритмам подвержены все без исключения процессы, происходящие в растущем организме. С одной стороны, они являются одним из важных механизмов приспособления ребенка к окружающей среде, а с другой, – служат универсальным критерием функционального состояния детского организма. Ритмическая структура организма генетически запрограммирована. Биоритмы, как известно, имеют разную продолжительность. В возрастной физиологии наиболее изучены циркадианные ритмы, имеющие длительность периода от 20 до 28 часов. Они синхронизированы с вращением Земли вокруг своей оси, сменой дня и ночи. Прежде всего это ритмы «сон-бодрствование», а также суточные колебания различных физиологических параметров (температуры тела, артериального давления). Эти ритмы наиболее устойчивы и сохраняются в течение жизни организма.
При резком изменении ритмов внешней среды происходит рассогласование циркадианных ритмов отдельных функций организма и возникает десинхроноз. Среди факторов, приводящих к десинхронозу, называют смену временных поясов (трансмеридианные перелеты, переезды на значительные расстояния в широтном направлении); устойчивое рассогласование по фазе с местными датчиками ритма «сон-бодрствование» (учеба во II и III смены), частичное или полное исключение географических датчиков времени (условия Арктики, Антарктики); воздействие различных стрессоров, среди которых могут быть патогенные микробы, болевые или физические раздражители, психическое или усиленное умственное напряжение.
Перестройка биоритмов обнаруживается также и под влиянием неблагоприятных условий, первично не связанных с трансформацией ритмов и приводящих к развитию десинхроноз а лишь вторично. Такой эффект имеет, например, утомление.
Учебная деятельность оказывает существенное влияние на систему циркадианных ритмов ребенка. В. А. Доскин (1989) изучал их на школьниках 10-11 лет. Так, акрофаза циркадианного ритма температуры тела в дни отдыха приходилась на интервал 12.30-16.30, акрофаза частоты сердечных сокращений (ЧСС) выявлялась большую часть года в 12.30, акрофаза диастолического давления (ДД) – в 16.30, акрофаза систолического (СД) – в 20 ч. Циркадианный ритм умственной работоспособности в дни отдыха детей имел четкую во все сезоны года акрофазу в 10.30.
Под влиянием учебной деятельности фазы циркадианных ритмов и их соотношения у отдельных функций менялись. Учеба приводила к инверсии циркадианного ритма ЧСС в часы занятий со смещением его акрофазы на 20 часов. Акрофаза циркадианного ритма систолического давления на протяжении учебного года становилась преобладающей в 12.30. Акрофаза ДД утратила свою относительную стабильность в разные сезоны года, – она приходилась на различные часы дня, а в сентябре отмечался двухфазный характер дневной кривой этой функции. Акрофаза циркадианного ритма умственной работоспособности у школьников от начала к концу года сместилась по шкале времени влево и приходилась в сентябре на 16.30, в январе – на 10.30, в апреле – на 8.30.
Иными словами, указанные изменения акрофазы ритма умственной работоспособности, т.е. ее увеличивающееся смещение влево при противоположном сдвиге акрофазы ритма ЧСС вправо, наряду с нарушением стабильности фазы циркадиан-ных ритмов остальных функций сердечно-сосудистой системы, позволяют констатировать десинхронизирующее влияние учебной деятельности школьников на систему циркадианных ритмов их организма.
Исследователи предполагают, что признаки десинхроноза у учащихся были обусловлены не только объемом учебной нагрузки, но и нерациональной учебно-воспитательной работой (гиподинамия, неправильно составленное расписание уроков, нарушение режима дня).
При изучении основных видов (учебной и трудовой) деятельности детей, установлено, что степень и характер изменений биоритмов во многом обусловлены утомлением.
У таких учащихся было отмечено достоверно большее снижение индекса колеблемости ЧСС, уменьшение этого показателя для СД и увеличение для ДД, что приводило к резкому снижению индекса для пульсового давления. Следовательно, учебное утомление сопровождалось неблагоприятной перестройкой регуляции гемодинамики, проявлялось выраженным извращением фазовой структуры циркадианных ритмов ЧСС, нарушением регуляции сосудистого тонуса и тонуса прекапилляров.
Помимо учебной нагрузки на циркадианные ритмы у детей большое влияние оказывают телевидение и радио, работа культурно-бытовых учреждений, искусственное удлинение светового дня, которые расширяют границы бодрствования. Частые изменения привычной временной среды, связанные с трансмеридианными перемещениями школьников во время каникул, спортивных соревнований и экскурсий, также влияют на циркадианные ритмы.
У подростков разница во времени в 1 час практически не вызывает неблагоприятных изменений в состоянии организма. Сдвиги на 2 часа приводят к появлению расстройства сна, нарушению аппетита, быстрой утомляемости и ухудшению самочувствия. Увеличение временного сдвига на 3 часа характеризуется достоверным ростом жалоб подростков на нарушение сна. Частота остальных расстройств статистически не отличается от аналогичных цифр, зарегистрированных при 2-х часовой разнице.
Более длительные временные сдвиги обуславливают прогрессирование субъективных расстройств. При 3-4 ч сдвигах впервые обнаруживаются отклонения периода околосуточного ритма от 24 ч., что свидетельствует о существенных изменениях в циркадианной системе. Более выраженные 5 ч сдвиги приводят к существенной деформации биоритмических характеристик.
Выраженное десинхронизирующее влияние оказывает и процесс реадаптации подростков к месту постоянного жительства после обратного перелета. На 1-е сутки после возвращения наблюдается снижение работоспособности, ухудшение самочувствия. Реадаптация сопровождается повышением температуры тела во вторую половину дня, что свидетельствует о выраженных эрготропных реакциях. Это, по всей видимости, служит основной причиной расстройства сна, затрудняя засыпание подростков из-за относительно высокого уровня бодрствования. Небольшой временной сдвиг (1-2 ч) переносится легко и процесс реадаптации составляет 1-2 суток. Когда же сдвиг превышает 3 часа, процесс реадаптации более длителен. Но через 5 дней отрицательных изменений уже не обнаруживают. Таким образом было установлено, что допустимым является одночасовой сдвиг.
Определение устойчивости растущего организма к перестройке ритмов и границ их допустимых перестроек используют в профессиональном отборе. При этом анализируют взаимообусловленность различных ритмов, выявляют слабые и сильные звенья системы временной организации подростка.
В настоящее время разрабатываются системы мероприятий по биоритмологической оптимизации основных видов деятельности детей и подростков. Они направлены в первую очередь на защиту самого важного звена временной организации растущего организма – ее циркадианной системы. Для повышения уровня работоспособности, увеличения сопротивляемости утомлению, а также для сохранения активного бодрствования главным биоритмологическим принципом рациональной организации деятельности ребенка является совмещение ритмов работоспособности и физиологических функций между собой и с часами работы.
Актуальным является изучение адаптационной динамики биологических ритмов в критические периоды биологического и социального развития организма детей и подростков. Здесь усилия сосредоточены на поиске хронобиологических средств профилактики заболеваний. Проводятся исследования по выявлению связи ритмических процессов с конституцией организма в зависимости от состояния здоровья, биологического возраста, физического развития и различных социальных факторов. В последнее время встает вопрос изучения возможностей управления биологическими ритмами детского организма и связанной с этим коррекции начальных стадий десинхроноза, вызванного влиянием различных факторов окружающей среды.