Без согласования во времени невозможно функционирование целостного организма, состоящего из неоднородных по своим временным параметрам систем. Таким образом, можно утверждать, что усвоение ритмов - характерное универсальное свойство всего живого.
^ Внешние задаватели времени
В терминологии, характеризующей внешние факторы и порождаемые ими внутренние колебания, нет единообразия. Так, например, существуют названия: «внешние и внутренние датчики времени», «задаватели времени», «внутренние биологические часы». Генераторы внутренних колебаний называют также внутренними осцилляторами и т. д. Мы будем пользоваться терминами «задаватели ритмов» и «задаватели времени» в отношении внешних условий, вызывающих те или иные закономерные колебания функций, а сами эти колебания будем относить к биоритмам.
Существует много различных классификаций биоритмов в зависимости от внешних задавателей времени. Наиболее распространенная принадлежит Халбергу (1969), который выделяет следующие группы ритмов:
Ритмы высокой частоты. К ним относятся все колебания. Наименьшая длительность цикла - 0,5 часа.
2. Ритмы средней частоты: (ультрадный - с длительностью от 0,5 до 20 часов, циркадный - 20-28 часов, инфрадный - с длительностью от 28 часов до 6 дней);
Ритмы низкой частоты:(циркавижинтанный - с 20-дневной длительностью, циркатригинтанный - соответствует лунному месяцу, цирканный – годичный).
Связь времязадателей с биоритмами
Все эти вопросы далеко не однозначно решаются разными авторами. Существует ряд представлений о механизме взаимодействия различных систем организма с внешними факторами - задавателями времени.
1. Централизованное управление внутренними колебательными процессами (наличие единых биологических часов). Эта теория касается, главным образом, восприятия смены света и темноты и трансформации этих явлений в эндогенные биоритмы.
Естественно, что воспринимающим прибором здесь является глаз. Далее, как представляют себе ученые, импульсы, в которых закодирована степень освещенности, распространяясь по зрительным нервам достигают супрахиазматического ядра гипоталамуса. Об этом свидетельствуют электрофизиологические эксперименты. Они же фиксируют вовлечение эпифиза в механизм восприятии изменений освещенности. Эпифиз секретирует гормон мелатонин, а последний принимает участие в управлении уровнем половых гормонов, а также кортикостероидов, обладающих четко выраженной суточной периодикой, и, возможно, антагонистически взаимодействует с меланофорным гормоном гипофиза.
Сторонники теории единых биологических часов, включающих гипофиз-эпифиз железы внутренней секреции, опираются в своих построениях на опыты с расстройством суточных биоритмов при разрушении упомянутых структур, а также на опыты, проводимые на слепорожденных, у которых не выражены суточные биоритмы и электрические феномены в гипофизе, от которых эти биоритмы зависят.
2. Представления другой группы авторов сводятся к признанию взаимодействия мультиосцилляторных механизмов внешних времязадавателей с различными осцилляторами организма. В соответствии с данной концепцией, единые биологические часы, централизованно управляющие осцилляциями, отсутствуют. Под действием многочисленных факторов, имеющих разные точки приложения в организме, происходят колебания в системах, органах, тканях.
Все это многообразие синхронизируется и вступает в иерархические соотношения с помощью механизмов, заложенных в нервной и эндокринной системах. Биоритмы отличаются большой стойкостью. Изменение привычных ритмов времязадавателей далеко не сразу сдвигает биоритмы. Как же изменяются функции организма при полном устранении датчиков внешнего времени? Чтобы ответить на этот вопрос, проводят специальные эксперименты, помещая, например, человека в пещеру, где день и ночь стоит одинаковая температура, создается равномерное искусственное освещение и нивелируются многие другие факторы типа влияния излучения, колебания геомагнитного поля и т. д. Пребывая длительное время в подобных условиях, человек обычно испытывает различные расстройства функций организма. В настоящее время для изучения соотношения эндогенных биоритмов с экзогенными датчиками времени строят специальные, изолированные от всех внешних раздражителей камеры - биотроны, где изучают функции организма человека, лишенного колебательных влияний внешних факторов.
Особенно многообразны, временные параметры в жизни людей. С развитием цивилизации жизнь человека в обществе все более усложняется, время суток насышается разными формами деятельности. Взрывообразно растет информация, которую необходимо усваивать во все более короткие сроки. Течение времени воспринимается субъективно, в зависимости от интенсивности физической или психической деятельности каждого отдельного индивидуума. Время как бы становится более емким при большей занятости или при необходимости принять правильное решение в экстремальной ситуации. Здесь за считанные секунды человек успевает проделать сложнейшую работу. Например, летчик в аварийной ситуации принимает решение изменить тактику управления самолетом. При этом он мгновенно учитывает и сопоставляет динамику развития многочисленных факторов, влияющих на условия полета. Вспоминая свою жизнь, человек деятельный, активный воспринимает ее как длительный отрезок времени, ведь она была насыщена многими событиями. Человек же, который ничем не интересовался, не преуспел, вел себя, как считают психологи, пассивно, ощущает медлительность течения каждого дня, но в ретроспективе чувствует, что жизнь его пронеслась, промелькнула, не оставив следа.
Информация о времени суток, о длительности временных интервалов между отдельными событиями складывается из множественных ощущений, исходящих из внешней и внутренней среды. Если подача пищи совпадает, например, с каждым двадцатым циклом, то условный раздражитель при этом становится, упрощенно говоря, эндогенным. На каждый 20-й вдох начинает выделяться слюна.
Субъективное времяощущение, по-видимому, и реализуется на основе условно-рефлекторных механизмов, дозируемых по естественным эндогенным ритмам. Все мы обладаем чувством времени, что дает нам возможность, например, утверждать, что от одного события до другого прошло, предположим, два часа. Одни ошибаются меньше, другие - больше. Человек иногда чувствует время очень точно. Для лиц, занятых преподавательской работой, особенно характерна способность точно определять длительность так называемого академического часа. Люди ощущают течение времени даже во сне. Многие обладают способностью просыпаться в точно заданный самому себе час.
Переработка получаемых от различных времязадавателей сигналов, действующих на соответствующие рецепторы, осуществляется корой больших полушарий с участием подкорковых систем и одновременно порождает осознанную субъективную оценку человеком времени или временных интервалов. Следует отметить, что такое свойство мозга, как память, абсолютно необходимо для субъективной оценки времени. Как известно, полушария мозга обладают функциональной асимметрией. Особую роль в восприятии времени приписывают левому полушарию. Правое же полушарие в большей степени участвует в переработке информации о пространственных отношениях предметов во внешней среде. Животные с удаленными правыми полушариями хорошо дифференцируют временные интервалы и не утрачивают способность вырабатывать условный рефлекс на время. После удаления левого полушария рефлексы на время почти невозможно выработать, но животное хорошо дифференцирует предметы, расстояние между ними, их расположение. В экспериментах с разобщением полушарий (рассечение всех связей между правым и левым полушариями) животные неодинаково реагировали на раздражители, предъявляемые справа и слева. В первом случае у них сохранялись рефлексы на вид, форму показанных предметов, но нарушались рефлексы, требующие точной ориентировки в последовательности опыта или во времени. Во втором случае при сохранении рефлексов на время нарушалось дифференцирование предметов по форме. У больных с нарушениями левого полушария коры головного мозга нередко отмечаются извращенные оценки течения времени. При этом одни утверждают, что «время остановилось», вторые считают, что время проходит стремительно, у третьих настоящее, будущее, прошлое - все путается, дезорганизуется. Трезвая, четкая оценка времени - один из критериев здоровой психики человека.
3. Фактор опережения - основа целенаправленного поведения
Если бы деятельность организмов - от самых простейших до человека протекала только в форме реакции на сиюминутные раздражения (по принципу безусловных рефлексов), животный мир не развивался бы, так как такая форма взаимосвязи с внешней средой не несет в себе приспособления. Только реакция на сигналы, то есть условно-рефлекторная деятельность, обеспечивает более высокую форму приспособления. Когда мы реагируем на сигналы, предшествующие отрицательным раздражителям, то тем самым учимся бороться с ними или избегать их. В эксперименте, например, зажигание лампочки предшествует раздражению конечности животного током, что вызывает оборонительную реакцию сгибания. Когда условный рефлекс выработан, животное сгибает лапу на сигнал зажигания лампочки и тем самым избавляется от неприятного раздражения током.
Реакция на сигналы, предшествующие положительным раздражителям, дает возможность приблизить этот раздражитель, ускорить овладение им (например, зверь находит пищу по сигналу, которым служит запах). Так, в ходе эволюции любые животные организмы научились проявлять активность, направленную на будущее время. Наиболее всестороннее освещение принцип опережающего отражения действительности получил в теории функциональной системы Анохина. Информация о результате действия путем обратной афферентации (4) поступает к акцептору действия - происходит сличение акцептора действия с результатом. При их несовпадении формируется новый афферентный синтез, и рефлекс реализуется по-новому.
Таким образом, условно-рефлекторная деятельность как бы включает в себя будущее время. Таково свойство биологических систем в отличие от неживой материи.
Наиболее исчерпывающе описал связь деятельности живых организмов с будущим П. К. Анохин, создавший теорию функциональных систем. Всякая поведенческая реакция, по П. К. Анохину,- это, прежде всего действие в соответствии с заранее сформулированной моделью ожидаемого результата действия, так называемый акцептор действия.
Время в биологических системах выступает как сложная категория, причем живые организмы, существуя в настоящем, в своей деятельности опираются на прошлое, а сама деятельность управляется, регулируется будущим.