Хронобиология

Наука
Хронобиология  (от др.-греч. χρόνος — время)
Биоритмология , Биологические ритмы
Предмет изучения	биоритмы
Основные направления	биология

Хронобиология (от др.-греч. χρόνος — время)  — раздел биологии, изучающий условия возникновения, природу, закономерности и значение биологических ритмов.

История

Идеи о ритмичном характере процессов в природе и в организме человека выдвигались в трудах античных философов, таких как Гераклит, Платон и Аристотель. Так же в Средние века и эпоху Возрождения эти процессы изучались такими учёными как Фрэнсис Бэкон, Тихо Браге и Иоганн Кеплер. Первое научное наблюдение биологических ритмов сделал французский астроном Жан Жаком Мераном в 1729 году, обнаруживший суточную периодичность движения листьев у растений. Это явление затем изучал Чарлз Дарвин в 1880 году и ряд ботаников XIX века. Ещё в XVIII веке Карл Линней предложил «Цветочные часы», основанные на способности цветков различных растений открываться и закрываться в определённое время дня.

Ритмы движения листьев растений были детально исследованы в 30-х годах XX века голландским ботаником Антония Клейнхонте и немецким учёным Эрвином Бюннингом. В 1920 году американские учёные Уильям Гарнер и Харри Аллард открыли фотопериодизм у растений, механизмы которого, как было установлено позже, тесно связаны с биологическими ритмами. В XIX веке биологические ритмы были зарегистрированы также у животных и человека. В 20-х годах XX века были проведены первые работы по фотопериодизму у животных как беспозвоночных, так и позвоночных. В изучение Хронобиологии значительный вклад внесли русские и советские учёные. Над проблемой восприятия времени животными и человеком работали Иван Сеченов, Иван Павлов, Владимир Бехтерев. Николай Введенский и Алексей Ухтомский дали научное объяснение закономерностям ритмических воздействий на клетку и явлению «усвоения» клеткой внешнего ритма. Владимир Вернадский впервые рассмотрел биосферу как систему, организованную не только в пространстве, но и во времени. Цикл исследований Хронобиологии у человека и животных был проведён советским физиологом Константином Быковым; Советский энтомолог Александр Данилевский плодотворно разрабатывал проблему фотопериодизма у насекомых. Основатель гелиобиологии Александр Чижевский изучал влияние солнечных ритмов на биологические объекты.

Роль Хронобиологии в регуляции функций организма и их изменениях в условиях космического полёта освещены в работах советских учёных. Большой вклад в развитие Хронобиологии в XX веке внесли Аксель Йорес, Джон Вудленд Гастингс, Фред Браун. Эрвину Бюннингу принадлежит гипотеза об эндогенной природе биологического ритма, высказанная им в начале 30-х годов. Юрген Ашофф провёл фундаментальные исследования влияния условий внешней среды на биологические ритмы, в том числе у человека, и ввёл в 1951 году термин «датчик времени», обозначающий фактор, который синхронизирует биоритм. Франу Халберг сформулировал в 1959 году понятие об околосуточных или циркадных ритмах и дал представление о временной координации физиологических функций организма. Его заслугой является введение в Хронобиологии математических методов обработки данных и использование в этих целях ЭВМ. Им было установлена изменение чувствительности организма к действию вредных факторов в зависимости от времени суток.

Задачи и методы хронобиологии

Некоторые показатели циркадного биологического ритма человека

Хронобиология исследует ритмические процессы на различных уровнях организации живого: бесклеточные системы, клетка, одноклеточные организмы, культуры клеток и тканей, многоклеточные животные и растения, популяции организмов. Как область биологии Хронобиология разрабатывает законы осуществления периодически повторяющихся биологических процессов и поведения различных биологических систем во времени; она тесно связана с физиологией, биохимией, биофизикой, экологией и другими естественными науками.

Биологические ритмы широко распространены в живой природе, имеют эндогенное происхождение и зависят от ритмических изменений во внешней среде (фото-, термо-, баропериодичность, колебания электромагнитного поля Земли). Взаимодействие биологических ритмов друг с другом и с периодически изменяющимися условиями среды формирует временную организацию биологических систем, лежит в основе адаптации организмов и обеспечивает единство живой и неживой природы. Биологические ритмы независимо от длины периода и частоты их колебаний (суточные, лунные, сезонные, годичные) отражают процессы регуляции функций организмов.

Установление закономерностей временного течения биологических процессов способствует прогрессу в других областях знания о живой природе и имеет большое практическое значение. Например, учение о фотопериодизме важно для сельского хозяйства; медицина использует данные Хронобиологии при диагностике и лечении некоторых заболеваний. К наиболее актуальным проблемам Хронобиологии относятся: изучение природы и механизма различных биологических ритмов, влияние на них внешних факторов, значение биологических ритмов в приспособлении организма к окружающей среде, роль биологических ритмов в трудовой деятельности человека и в развитии у него заболеваний, в решении задач космической биологии и медицины.

Хрономедицина

Хрономедицина — это самостоятельное медико-биологическое направление, которое базируется на хронобиологии и использует её данные для совершенствования профилактики, диагностики и лечения заболеваний. Основной задачей хрономедицины является выявление и коррекция десинхроноза как одного из патогенетических факторов развития заболеваний сердечно-сосудистой, репродуктивной, эндокринной и нервной систем. К разделам хрономедицины относятся хронотерапия, хронодиагностика, хронопрофилактика, хронопатология, хронофармакология:

• хронотерапия — использует хронобиологические закономерности в лечении заболеваний, что обеспечивает повышение эффективности лечения, снижение дозы лекарственных препаратов и минимизацию побочных эффектов;
• хронодиагностика — использует хронобиологический подход для диагностики, прогноза течения заболевания и оценки эффективности терапии;
• хронопрофилактика — разрабатывает мероприятия и методы, направленные на предотвращение развития различных видов патологии с временным фактором;
• хронопатология — изучает пути и механизмы отклонений в биоритмах и роль этих нарушений в возникновении заболеваний.

Литература

• Биологические ритмы / Большая Российская энциклопедия // научно-редакционный совет: председатель - Ю. С. Осипов и др. — Москва : Большая Российская энциклопедия, Т. 3: "Банкетная кампания" 1904 - Большой Иргиз. — 2005. — 766 с.
• Хронобиология / Большая советская энциклопедия // Глав. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т. 28: Франкфурт-Чага. — 1978. — 615 с.
• Биологические ритмы / Большая медицинская энциклопедия // гл. ред. акад. Б. В. Петровский ; [Акад. мед. наук СССР]. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т. 3: Беклемишев - Валидол. — 1976. — 584 с.
• Хронобиология и хрономедицина: Руководство / Под ред. Ф. И. Комарова. — М.: Медицина, 1989. — 400 с.