Oamenii de stiinta de cercetare am ajuns să știm până acum, a cerut întrebare foarte specifice sau stabilite noi înșine obiective specifice pentru a dezvolta metode pentru soluția sa de a da un anumit răspuns.
Darwin, de exemplu, a vrut să știe de ce „somn“ frunze - și el le fixat în extins, full-time, poziția, și pe baza reacțiilor lor ajuns la concluzia că se adaugă frunzele pe timp de noapte pentru a proteja de frigul nopții. Harker a dorit să afle în cazul în care animalele sunt vii ceas. Dupa ce a petrecut o operație chirurgicală delicată pe gândaci, ea le-a găsit în cele patru celule ale ganglionului hipofaringe. Hamner a decis să afle dacă existența ritmurilor circadiene depinde de forțele asociate cu rotația Pământului. El a adus plantele și animalele de pe Polul Sud și rotiți-le acolo în direcția opusă rotației Pământului. Pe baza acestui experiment, se concluzionează că ritmurile din plante și animale există independent de forțele care rezultă din rotația Pământului.
În toate aceste cazuri a fost posibil să se formuleze o întrebare specifică, pentru a dezvolta o metodă de cercetare experimentală și de a obține un anumit răspuns. Dar cum să formuleze întrebarea, a început să studieze ceasul intern al unei persoane?
„Curbele zilnice“ ale unei persoane depinde de atât de mulți factori care acestea sunt extrem de dificil de interpretat. Omul, în acest sens, este foarte incomod pentru corpul experimentului. Prin urmare, o imagine mai completă a proceselor care determină existența ritmurilor circadiene la om, pot fi obținute în primul rând pe baza studiului de animale mai puțin foarte bine organizate.
Vederea modernă a acestei probleme complexe a fost exprimată de către Jurgen Aschoff, unul dintre cei mai mari oameni de știință din studiul ritmurilor biologice.
„Chiar și un nespecialist este bine cunoscut - Aschoff a scris - temperatura corpului acelei persoane este minimă dimineața devreme și atinge apogeul în seara. Acest fenomen a fost descris încă din 1842. De atunci, numeroase studii clinice și fiziologice au arătat că organismul uman nu există nici un organism și nu are caracteristici care nu sunt în viață la ritmul detectăm de zi cu zi. Măsurăm numărul de celule se divid într-un anumit țesut, de urină, răspunsul la medicament sau acuratețea și viteza de rezolvare a problemelor aritmetice - vom găsi, de obicei, că valoarea maximă corespunde unui moment al zilei, iar cea minimă -. Un alt "
Deci, de ce sunt oameni facilitate slab pentru studii experimentale?
Nu dintr-o discuție filozofică despre diferențele dintre oameni și animale umile, observăm numai că, în condițiile experimentale pe parcursul timpului comportamentul unei persoane este mult mai puțin consistentă decât, să zicem, comportamentul veveritele. Și omul poate fi (desigur, cu acordul său) pentru a plasa în condiții controlate cu atenție, în mod special concepute pentru măsurarea ritmului de curgere liberă a activității sale. Dar, ca ritmurile umane sunt influențate de mai mulți factori, majoritatea experimentelor pentru a studia bioritmike implicate în procesele interne efectuate în animalele inferioare.
Întrebarea este, modul în care ceasul intern al omului rămâne ritmurile biologice de cercetare cea mai dificilă problemă. Pentru a obține rezultate comparabile cu rezultatele experimentelor recente pe animale, este necesar și în experimente pe oameni pentru a asigura menținerea unor condiții controlate cu precizie de lumină, temperatură, umiditate, și așa mai departe. D. Este necesar să se elimine toate obiectivele de referință externe care pot indica adevărata timp (mai ales pentru toți un fel de zgomot). Având în vedere că cel mai important este lumina de referință temporală, este extrem de important pentru a asigura un nivel de iluminare controlată cu precizie.
Funcția cu cicluri de zi cu zi
Pentru a ține evidența ritmurilor studiate, trebuie să aveți echipamentul pentru a înregistra ciclul „somn - veghe“, schimbarile de temperatura corpului, etc., precum și caracteristicile clinice determină funcțiile fiziologice ... Și, prin urmare, este necesar să se studieze individual izolat, că reacția unui om nu a afectat comportamentul altora.
curiosii au incercat mult timp pentru a explora ciclul de „somn - veghe“ la om. Nathaniel Kleitman asupra somnului specialist în fiziologie, si Bruce Richardson de la Universitatea din Chicago, în 1938, a închis într-unul din compartimentele din Peștera Mammoth din Kentucky. Scopul experimentului a fost de a afla dacă fiecare se poate regla ceasul lor intern la ritmul, caracterizat prin cotidianul. Ei au petrecut treizeci și două în peștera zilei, încercând să se obișnuiască cu ciclul de 28 de ore, constând din 19 de ore de la starea activă, și 9 ore de somn. Richardson, care a fost de douăzeci și trei de ani, până la sfârșitul primei săptămâni stabilit cu succes ceasul meu la noul program, și Kleitman mai în vârstă decât prietenul său timp de douăzeci de ani, și nu au putut adapta.
În acest moment, a fost un studiu foarte interesant, dar, în comparație cu facilități moderne Mammoth Cave este similar cu „casa întunecată“ Garner și Allard, comparativ cu Canberra phytotron (vezi. Fig. 22-23).
Echipament pentru studiul ritmurilor la om este dificil de fabricat și costisitoare pentru a funcționa. Nu este surprinzător faptul că există până în prezent unic. Aceasta este „anvelope-Bunker“, situat la Institutul de Fiziologie de la comportamentul Max Planck.
Aschoff interes direct pentru studiul ritmurilor umane stimulează cercetările efectuate de acestea pe cinteze. Dar, cu mult înainte de aceasta, el a studiat ritmurile activității locomotoare a șoarecilor în condițiile de lumină constantă și întuneric constantă. Numeroase experimente l-au dus să se stabilească o ipoteză, cunoscut sub numele de „regula de Aschoff.“ Conform acestei ipoteze, cu o creștere în intensitate a duratei de iluminare constantă a perioadei de activitate a zi a animalelor este redusă, iar noaptea - este în creștere. Această regulă este confirmată în mod repetat de către mulți cercetători cu privire la o varietate de animale. El a confirmat experimentele sale cu cinteze și Aschoff însuși. „Mâini ceas“, el a servit ca activitatea motorie a cinteze - pereparhivanie un biban la altul (este înregistrată automat de metri de imprimante digitale). Aici sunt rezultatele unui experiment tipic Aschoff:
1. Adaptarea la intercala condițiilor de 12 h lumină și 12 ore întuneric. timp de activitate a coincis cu o perioadă de iluminare: întrerupător de lumină - păsările au început să sară de la un biban la altul, în afara - păsările calmează-te.
2. 27 zile de debit liber în lumină slabă continuă (iluminare de 0,4 lux). Primele două zile păsările au început activitatea în același timp, ca și mai înainte. Dar apoi a început să se mute la un moment ulterior, astfel încât ritmul de curgere liberă a ceasului din spatele timp de aproximativ o oră.
3. Repetați împletește condițiile de 12 h lumină și 12 ore de întuneric timp de 15 zile. Timpul de întârziere oprit și reluat un ciclu de 24 de ore.
4. Rata de curgere liberă, în lumina strălucitoare continuă (iluminare de 120 lux). Perioada de activitate a păsărilor a început în fiecare zi un pic mai devreme, orele lor sunt acum grăbindu aproape două ore pe zi.
Această secvență a confirmat comportamentul regula păsărilor Aschoff, și anume că animalele au ritm de zi cu zi lungă perioadă de curgere liberă sub lumină scăzută și mai mici - în luminoase.
Dar, mai important, aceste experimente au dovedit în mod clar și convingător că Finch are un ceas intern, „săgeți“, care poate fi tradus ca urmare a modificărilor în modul de iluminare. Ele ar putea merge la vor face exact accelera sau decelera.
Cu aceste rezultate, Aschoff a decis pentru a afla cum să se comporte într-un mediu de laborator controlat de ore de lucru interne și dacă sunt sau nu sunt endogene în natură.
El știa că o persoană este bine dezvoltat simțul timpului. De exemplu, o persoană care nu costă nimic să se trezească la un anumit moment în seara când a fost hotărât să o facă. De asemenea, știm că oamenii care lucrează în schimburi, a observat creșterea și căderea productivității muncii; cel puțin trebuie să fie la ora 3 dimineața: în momentul în care cel mai mare număr de erori și accidente.
Ce este în spatele toate astea?
Programul de cercetare al Aschoff ritmuri umane concepute pentru o viață lungă. Prima locație pentru a izola subiecți a servit ca funcționare izolată fonic, rămase din al doilea război mondial. S-au obtinut rezultate preliminare care au inspirat cercetătorii să creeze un premise mai sigure - anvelope-Bunker.
Subiecții trăiesc în buncăr trei până la patru săptămâni în izolare completă. Pe lângă o cameră confortabilă, care combină o cameră de zi și dormitor, există un duș și o bucătărie mică, în cazul în care subiectul se pregătește propriile mese. „Îl întrebăm - explică Aschoff - să efectueze“ măsurat „viață: mananca trei mese pe zi, în consistența sa obișnuită, să nu te complaci în după-amiaza și petrec mai multe teste psihologice. Orice altceva poate să facă ce vrea. Cel mai adesea, subiecții sunt studenți. Activitatea lor preferată, ascult muzică înregistrată. "
Experimentatori deschide ușa într-un timp foarte nesigur, astfel încât de la acțiunile lor nu se pot trage concluzii cu privire la momentul zilei. Subiectul se pune luminile atunci când merge la culcare, și se aprinde atunci când acesta se trezește și se ridică. Dar intensitatea iluminării este instalat în afara. Subiecții au fost permise doar pentru a regla temperatura în siloz, după cum Aschoff a constatat că mici schimbări în acest parametru nu au nici un efect notabil asupra rezultatelor.
În aceste condiții controlate cu atenție, toți subiecții prezintă ritmul circadian distincte. Aceste ritmuri „somn - veghe“, modificări ale temperaturii corpului, eliminarea de urină (în volum și conținutul de calciu și potasiu). Ritmuri de toate aceste funcții nu este complet în afara de faza, dar durata medie a perioadei cu rata de curgere liberă a fost de 25 de ore, adică, curge liber ceas uman în spatele timp de o oră pe zi.
Yu Aschoff și K. Pittendray
Primul test a fost foarte Aschoff. După ce iese din buncăr, el a făcut următoarea mențiune:
Excitare din primele două zile în buncăr pe timp „adevărat“ a înlocuit pierderea oricărui interes în acest subiect și un sentiment de confort de viață complet fără timp. Rezultatele experimentelor cu animale m-au pregătit pentru ce propriul meu ciclu să fie mai scurt de 24 de ore. Prin urmare, sunt foarte surprins când am aflat că în ultima, a zecea zi m-am trezit la 15.
Potrivit „dimineața“, a fost foarte dificil de a decide cât timp am dormit suficient. A opta zi, m-am ridicat, am dormit doar trei ore. Imediat după micul dejun, am scris în jurnalul meu: „Ceva este greșit. Mă simt ca pe ceas. " Și a culcat din nou; Am început ziua mea din nou numai după încă trei ore de dormit. Bazat pe curba temperaturii corpului prima mea naștere doar coincide cu cea mai gravă faza circadian veghe a ciclului, adică cel mai de jos punct al temperaturii corpului. Voință mi-a prezentat eroarea și ceasul meu fiziologic este pus în aplicare.
Al doilea ocupant buncăr a fost Patricia de Cour-si, care de atunci a terminat experimentele sale cu care zboară veveriță. Amintirile ei ne ajută să înțelegem mai bine natura Aschoff: „Am participat la un al doilea cobai să devină cunoscut acum ca experimente Aschoff pentru a studia ritmurile la om. Cred că un om de temperamentul său este dificil să se izoleze de societate, chiar și pentru câteva zile, așa că a dorit să găsească o liniște, predispus la viața privată a individului. Am bucuros retras la „trei săptămâni de vacanță relaxantă“, cu o placă turnantă, note de lucru și planul de articol următor ".
Mai târziu, a spus Aschoff unele situații neplăcute a trebuit să îndure de Courcy. Pe la mijlocul experimentului sa stricat termostatul, iar buncărul a fost foarte cald. Este în afara nu a observat nimic. Patricia nu a înțeles ce se întâmplă, în mod serios îngrijorat. Cu toate acestea ea a făcut față cu emoție ei și a adus experimentul până la capăt.
Prin 1965, experimentele Aschoff completat de 26 de persoane. Rezultatele obținute el considerate ca fiind preliminare, așa că doar le descrie pe scurt aici:
1. Ritmuri 22 de persoane din 26 au perioade de curgere liberă mai mult de 24 de ore în durată.
2. Durata acestor perioade de valori crescute sub lumină scăzută și luminoase au scăzut. Astfel omul, fiind ziua animalelor, modificați durata perioadei de care curge liber în conformitate cu articolul Aschoff.
3. O persoană ar putea schimba în mod deliberat durata perioadei sale active. La un nivel foarte ridicat de iluminare (1500 lux) ritmul de curgere liberă activitatea a fost egală cu 19 ore în primele zece zile. Apoi, încercând să prelungească perioada activității sale, el a adus până la 25,6 ore. Ca un singur om controlează în mod conștient pe durata perioadei lor de activitate, rezultatele altor discipline ar putea afecta și controlul inconștient.
4. Unul dintre subiecți a fost observată funcțiile desynchronization pronunțate. Ciclul sau „somn - trezie“ a fost surprinzător de lungă - 32,6 ore, în timp ce ritmurile vibrațiilor corpului, temperaturile care excreția urinară a reprezentat doar 24.7 oră. Cu toate acestea, observate momente când această funcție ritmic complet în faza. A fost apoi că a simțit deosebit de bine, după cum reiese din dosarul său în jurnalul său.
Aceste observații au condus la concluzia Aschoff că o astfel de-sincronizare și este principala problemă pentru navele de pasageri de mare viteză, care sosesc într-un fus orar îndepărtat.
In fiecare an, acumulează tot mai multe dintre aceste mesaje și a devenit clar că starea generală de rău resimțite de pasageri căptușelilor transatlantice, este altceva decât viteza de zbor.
Piloții care zboară în avioane cu reacție, a subliniat că zborurile de la vest spre est mai oprimați decât zborurile de la est la vest. Un hamei din nord la sud și înapoi la aceeași viteză și la aceeași distanță nu au nici un efect special. Acest lucru se întâmplă pentru motivul că multe dintre zborurile prin meridianele bat omul viu de ore din faza cu împrejurimile sale, în timp ce zborurile de-a lungul meridianelor, adică zboruri, care aderă la anumite zone de timp, nu afectează activitatea ceasului intern.
Este foarte probabil ca diferența de ceasul intern la ora locală este un fel de raspuns de stres al organismului, dar cauza mai precisă a unui astfel de stres și de calea de eliberare din el rămâne neclar.
Este posibil să învețe de la un pur de cercetare orice nucleu rațional pentru a rezolva problema practică?
Aschoff răspunde la această întrebare afirmativ. Este posibil ca, din nou, sincroniza ceasul intern al pasagerilor pot fi utilizați, de exemplu, semne artificiale de timp. În acest scop, pasagerii imediat după zbor trebuie expus la perioadele scurtate de lumină și întuneric. Cu toate acestea, toate aceste considerații sunt încă în stadiul de interpretare teoretică și experimente preliminare pe animale ... Știm încă prea puțin ce se întâmplă cu oamenii, pentru a le expune la aceste teste.