Циркадные ритмы: научное объяснение внутренних биологических часов

Циркадные ритмы, которые управляют нашим режимом сна и бодрствования, играют важную роль в нашем здоровье. Эти внутренние биологические часы, работающие в 24-часовом цикле, контролируют многие процессы в организме, включая сон, метаболизм и уровень гормонов. Когда эти ритмы нарушаются, это может привести к проблемам со здоровьем, таким как ожирение, диабет и психические расстройства.

В этой статье мы рассмотрим, как работают циркадные ритмы, почему они важны для нашего здоровья и как различные факторы могут влиять на их корректность. Вы узнаете, как поддерживать и восстанавливать свои циркадные ритмы, чтобы улучшить качество сна и общее самочувствие.

Как работают циркадные ритмы

Люди и другие живые существа настроены на 24-часовой цикл вращения Земли. Однако эти ежедневные циклы зависят не только от внешних факторов, таких как восход и закат солнца, но и от внутренних биологических часов, которые есть у каждого из нас¹.

Что такое циркадный ритм?

Наши внутренние часы называются «циркадными» потому, что это слово означает «около одного дня» (с латинского «circa» — «около» и «diem» — «день»). Без внешних сигналов, например, от восхода и заката солнца, эти часы устанавливаются на цикл, который длится примерно 24,2 часа².

С помощью внешних сигналов наши внутренние часы каждый день перенастраиваются на точный 24-часовой цикл, чтобы соответствовать 24-часовому вращению Земли.

🧬 В телеграм канале HappyPeople научные упражнения, как стать счастливее.

Циркадные часы и биологические часы

Термины «циркадные часы» и «биологические часы» можно использовать как синонимы. Это механизм внутри организма, который контролирует циркадные ритмы. Внутри нашего тела существует сложная система белков, которые регулируются тысячами генов³.

У позвоночных животных, включая людей, есть главный механизм, который управляет этими генами и белками. У человека этот главный механизм находится в мозге и называется супрахиазматическим ядром (СХЯ, SCN)³.

Супрахиазматическое ядро (СХЯ, SCN) поддерживает связь с «часами» в других частях тела, таких как сердце и печень, чтобы все ткани организма работали синхронно⁴.

Почему циркадный ритм имеет решающее значение для психического и физического здоровья

Циркадный ритм — это наши внутренние биологические часы, о которых мы часто не задумываемся, пока они не начинают сбоить. Когда циркадный ритм нарушается, это не только вызывает плохое самочувствие, но и в долгосрочной перспективе может нанести вред здоровью.

Исследователь Сатчин Панда в TEDxYouth⁵ подробно раскрывает, как циркадные ритмы, или внутренние биологические часы, управляют различными процессами в организме и влияют на здоровье.

Он рассматривает, как время приема пищи влияет на циркадные ритмы. Примеры исследований на мышах показывают, что даже при одинаковом количестве потребляемых калорий, мыши, которые едят только в определенное время суток, остаются здоровее и стройнее по сравнению с теми, кто ест в любое время.

Подчеркивается важность соблюдения режима дня и питания для поддержания здоровья. Нарушение циркадных ритмов, например, из-за неправильного режима сна или частого употребления пищи в ночное время, может привести к ожирению и другим заболеваниям.

Сон

Циркадные ритмы играют важную роль в обеспечении хорошего сна, а хороший сон необходим для поддержания здоровья. Если сон постоянно нарушается, это может привести к таким проблемам, как ожирение, диабет, рак и снижение когнитивных функций^6,7,8.

В нормальных условиях гормон кортизол достигает своего пика вскоре после того, как мы просыпаемся. Это запускает цикл бодрствования и усталости, который через несколько часов снова приводит нас ко сну⁴.

Но этот процесс может легко сбиться. Основной сигнал для организма, чтобы вызвать этот всплеск кортизола, — это солнечный свет, хотя также на это влияют прием пищи и физическая активность. Если человек не подвергается воздействию солнечного света в первый час после пробуждения, его внутренние часы могут не настроиться правильно. Искусственное освещение, которое мы чаще видим по утрам, обычно недостаточно яркое, чтобы выполнить эту задачу⁹.

И это еще не все. Утром мы видим слишком мало света, а вечером — слишком много. Искусственные источники света в наших домах, на экранах мобильных телефонов и компьютеров светят ярко вечером после захода солнца. Это приводит к тому, что наши внутренние часы продолжают держать нас бодрыми, из-за чего мы не засыпаем так рано или так глубоко, как нужно⁹.

Оптимальное функционирование организма

Помимо сна, циркадные ритмы влияют на многие аспекты нашего метаболизма, такие как выработка гормонов, аппетит, пищеварение и температура тела. Все эти процессы важны для правильного функционирования организма⁹.

Когда циркадные ритмы нарушаются, это может повысить риск развития различных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые болезни, ожирение, диабет и рак. Это происходит отчасти из-за того, что сбой циркадных ритмов напрямую влияет на метаболизм, а также из-за изменения предпочтений в еде. Люди чаще склонны к употреблению жирной и сладкой пищи, когда им не хватает сна¹⁰.

Производительность

Циркадные ритмы, как и ожидалось, оказывают значительное влияние на нашу физическую и умственную работоспособность.

В одном исследовании ученые обнаружили, что пловцы показывают самые быстрые результаты через 90 минут после того, как температура их тела снижается вечером¹¹. Другие исследования показали, что у спортсменов в течение дня наблюдаются колебания в ключевых показателях производительности, таких как максимальное потребление кислорода (VO2 max), сила, гибкость, скорость спринта и время реакции¹².

Что касается умственной работоспособности, есть данные о том, что когнитивные функции зависят от уровня бодрствования, который, в свою очередь, регулируется циркадными ритмами. Это особенно важно для таких когнитивных функций, как контроль внимания, рабочая память, способность переключаться между задачами и психомоторная бдительность¹³.

Психическое здоровье

Нарушения циркадных ритмов встречаются очень часто при всех типах психических заболеваний¹⁴. В одном исследовании, в котором приняли участие 121 взрослый, получающий лечение в центре психического здоровья, более 85% людей имели как минимум две или более проблемы, связанные со сном и циркадными ритмами¹⁵.

Связь между циркадным ритмом и психическим здоровьем, похоже, взаимная. Нарушения циркадного ритма могут способствовать развитию проблем с психическим здоровьем, а проблемы с психическим здоровьем, в свою очередь, могут вызывать нарушения циркадных ритмов¹⁵.

Есть несколько факторов, которые могут объяснить эту взаимосвязь, включая недостаток дневного света, нарушение сна, который играет важную роль в эмоциональной обработке и нейропластичности, а также влияние на микробиом¹⁶.

Бессонница и гиперсомния (повышенная сонливость), которые свидетельствуют о нарушении циркадного ритма, настолько распространены при депрессии, что они включены в диагностические критерии этого заболевания¹⁷. Примерно треть людей с тяжелой депрессией испытывают оба эти состояния¹⁸.

Несмотря на все эти тревожные факты, есть надежда на лечение депрессии с помощью методов, направленных на восстановление циркадного ритма. Есть доказательства того, что воздействие очень яркого искусственного света утром может быть эффективным в лечении как сезонной депрессии (сезонного аффективного расстройства), так и депрессии в целом^19,20.

Как и в случае других психических заболеваний, между тревожностью и нарушениями сна существует сильная связь: 24% людей с тревожными расстройствами также страдают бессонницей, а 28% испытывают гиперсомнию²¹.

Опять же, как и в случае других психических проблем, причинно-следственная связь здесь работает в обе стороны. С одной стороны, трудно заснуть и хорошо спать, когда человек испытывает тревогу. С другой стороны, нарушение сна ухудшает эмоциональную обработку во время сна, что в свою очередь усиливает тревожность, гипервозбуждение, навязчивые мысли и эмоциональную реактивность в течение дня²².

Нарушение циркадного ритма

Нарушения циркадного ритма, хотя и классифицируются в Международной статистической классификации болезней и проблем, связанных со здоровьем²³ как расстройства сна и бодрствования, а не как психические и поведенческие расстройства, очень часто связаны с различными проблемами психического здоровья, как было упомянуто ранее.

Нарушение циркадного ритма возникает, когда ваши внутренние биологические часы перестают соответствовать времени суток и окружающей среде. Это может проявляться по-разному и иметь различные формы²⁴:

• Ранний отход ко сну и раннее пробуждение. Это происходит, когда человек ложится спать очень рано вечером и просыпается очень рано утром. В результате ему сложно бодрствовать до позднего вечера, что может мешать нормальной жизни, особенно если требуется быть активным в вечернее время.
  
  
• Поздний отход ко сну и позднее пробуждение. Это ситуация, когда человек ложится спать очень поздно ночью и просыпается поздно утром или даже днем. Это может создать проблемы с выполнением утренних обязанностей, таких как работа или учеба, так как человек просто не может проснуться вовремя.
  
  
• Нерегулярный сон. Здесь сон разбивается на несколько коротких периодов, которые происходят как днем, так и ночью. Это приводит к тому, что полноценного ночного сна не получается, и это может сильно ухудшить качество жизни.
  
  
• Цикл сна не соответствует 24-часовому дню. В этом случае у человека цикл сна и бодрствования не совпадает с обычными 24 часами. Например, время засыпания и пробуждения может сдвигаться каждый день на несколько часов вперед. Это делает невозможным соблюдение привычного графика дня.
  
  
• Джетлаг. Возникает при пересечении нескольких часовых поясов во время путешествий. Внутренние часы человека не совпадают с местным временем, что приводит к усталости и проблемам со сном.
  
  
• Нарушение режима при сменной работе. Это происходит, когда человек работает в разные смены — например, сначала днем, а потом ночью. Такие смены нарушают внутренние часы, что приводит к несоответствию режима сна и бодрствования с рабочими часами и временем суток.

Эти расстройства могут существенно повлиять на здоровье и качество жизни, так как они нарушают естественные циклы сна и бодрствования, которые важны для физического и психического благополучия.

Признание индивидуальных различий в циркадных ритмах

Легко заметить, что у разных людей могут быть разные циркадные ритмы — например, одни люди легко просыпаются рано утром («жаворонки»), а другие предпочитают ложиться спать и просыпаться позже («совы»). Эти особенности называются хронотипом человека²⁴.

Важно понимать, что хронотип человека не является чем-то неизменным. Он может меняться под влиянием различных факторов, таких как количество света, которое человек получает, время года, ежедневные привычки и возраст. Например, маленькие дети часто просыпаются рано, в то время как подросткам, как известно, сложно вставать рано утром и они предпочитают спать до полудня. Однако существует и генетическое влияние на хронотип, которое делает его относительно стабильным и объясняет, почему хронотипы могут передаваться в пределах одной семьи²⁵.

Как определить свой циркадный ритм

Многие из нас могут легко определить, «жаворонки» они или «совы», но если требуется более точная оценка, существуют научно обоснованные опросники, разработанные учеными для этой цели.

Среди них Мюнхенский опросник хронотипа (Roenneberg et al., 2007), Опросник хронотипа Хорна-Остберга (Horne & Östberg, 1976) и Комплексный опросник хронотипа Смита (Smith et al., 1989). Эти опросники помогают более точно определить, в какое время суток человек чувствует себя наиболее бодрым и продуктивным.

Как свет влияет на циркадный ритм

Наш организм использует множество сигналов для настройки своих внутренних часов, и самым важным из них является свет. Специальные клетки в сетчатке глаза, называемые ганглиозными клетками, улавливают свет и передают информацию о его уровне в центральные циркадные часы, расположенные в супрахиазматическом ядре (SCN) мозга²⁶.

Однако то, как свет воздействует на наши циркадные часы, зависит от времени суток, в которое мы подвергаемся воздействию света, а также от частоты света, то есть его цвета²⁷.

Утренний свет

Воздействие яркого света утром помогает продвинуть циркадные часы вперед, что делает время сна ближе. Иными словами, утренний свет сообщает организму, что настал день, и запускает внутренние часы, которые начинают отсчитывать время до ночи и сна. Но не любой свет подходит для этого. Естественный дневной свет значительно ярче, чем большинство искусственных источников света, и именно к дневному свету наш циркадный ритм приспособлен в ходе эволюции²⁸.

Вечерний свет

Когда мы подвергаемся воздействию света вечером, это может «обмануть» наши внутренние часы, заставив их думать, что всё ещё день. Это приводит к тому, что засыпание откладывается на более позднее время. К сожалению, этот эффект может быть вызван искусственным светом, поэтому если мы включаем свет или смотрим в экран компьютера или телефона вечером, это может заставить бодрствовать дольше.

Синий свет

Синий свет — это свет с короткой длиной волны, и он оказывает наиболее сильное воздействие на циркадный ритм. Это происходит потому, что пигмент меланопсин, который находится в клетках сетчатки и регулирует циркадные ритмы, наиболее чувствителен именно к свету этой частоты²⁷.

Красный свет

Красный свет, в отличие от синего, имеет более длинную волну, поэтому он оказывает меньшее влияние на пигмент меланопсин в глазах. Соответственно, красный свет меньше воздействует на циркадные ритмы, чем синий²⁹.

2 научных способа восстановить циркадные ритмы

Джетлаг

Самый лучший способ справиться с джетлагом — это перестроить свои внутренние часы, чтобы они соответствовали новому часовому поясу. Это можно сделать, если подвергать себя яркому свету: утром — чтобы ложиться спать и просыпаться раньше, или вечером — чтобы ложиться и вставать позже. Вы можете начать делать это до поездки или уже после прибытия.

Вот как это сделать³⁰:

1. Определите время, когда ваша температура тела достигает самого низкого уровня. Обычно это происходит за два-три часа до вашего обычного времени пробуждения.
   
   
2. Если вам нужно сдвинуть циркадный ритм на более раннее время, постарайтесь проводить четыре часа на свету до того, как температура тела достигает минимума, и избегайте света в течение четырех часов после этого. Если вам нужно сдвинуть циркадные часы на более позднее время, делайте наоборот.
   
   
3. Цель состоит в том, чтобы сдвигать время минимальной температуры тела на один час в день, если вы хотите засыпать и просыпаться раньше, и на 1,5 часа, если хотите делать это позже.

Для удобства можно использовать онлайн-калькуляторы джетлага или специальное приложение для частых путешественников.

Сменная работа

Работа в сменном графике может сильно нарушить циркадный ритм, особенно если это долгосрочное расписание. К счастью, центр по контролю и профилактике заболеваний (CDC) предлагают обучение, основанное на научных данных, для медсестер, работающих в ночные смены. В это обучение включены следующие рекомендации³¹:

• Сделайте сон приоритетом. Ложитесь спать сразу после ночной смены, вместо того чтобы заниматься делами или домашними обязанностями.
  
  
• Старайтесь проводить как можно больше времени в ярко освещенных местах в первую половину ночной смены, а во вторую половину — в затемненных местах. Это поможет телу адаптироваться к новому циркадному ритму.
  
  
• Попробуйте надевать очки, блокирующие синий свет, когда возвращаетесь домой после ночной смены при дневном свете. Это не полностью устранит воздействие света на ваши циркадные часы, но снизит его влияние.
  
  
• Сделайте свою спальню как можно темнее, чтобы улучшить качество сна.
  
  
• В крайнем случае, рассмотрите возможность приема мелатонина перед сном. Этот гормон помогает организму быстрее уснуть.

6 простых советов, как улучшить свой циркадный ритм

Свет является самым важным фактором, который регулирует наши внутренние биологические часы, но есть еще несколько привычек, которые могут помочь вам укрепить ваш циркадный ритм. Эти советы предложены Эндрю Хуберманом³², который в своем подкасте о здоровье и продуктивности подробно объясняет, как циркадные ритмы и правильный уход за сном влияют на наше самочувствие.

1. Занимайтесь физическими упражнениями утром.
   Старайтесь выполнять интенсивные физические нагрузки в первой половине дня, так как тренировки позже могут сдвинуть время вашего отхода ко сну на более позднее время, что может нарушить ваш циркадный ритм.
   
   
2. Пейте кофе утром и в умеренных количествах.
   Старайтесь пить кофеиновые напитки только в первой половине дня и не слишком много. Кофеин стимулирует бодрость, но если употреблять его поздно, это может повлиять на время, когда вы сможете уснуть.
   
   
3. Не переедайте вечером или ночью.
   Еда — это сигнал для вашего тела быть активным, поэтому избегайте больших приемов пищи в вечернее или ночное время. Это поможет вам легче засыпать и поддерживать стабильный циркадный ритм.
   
   
4. Избегайте (или ограничьте) употребление алкоголя.
   Хотя алкоголь может помочь вам заснуть быстрее, он ухудшает качество сна, что может нарушить ваш циркадный ритм и привести к ощущению усталости на следующий день.
   
   
5. Не спите слишком долго или поздно днем.
   Короткий дневной сон может быть полезным, но если он затягивается или происходит поздно днем, это может сбить ваши биологические часы и затруднить засыпание вечером.

Эти простые советы помогут вам лучше настроить свои биологические часы и поддерживать стабильный режим дня и ночи³².

Наладьте циркадные ритмы с помощью нашей программы СЧАСТЬЕ 365

Годовая программа СЧАСТЬЕ 365 начинается с удовлетворения базовых потребностей, аналогично пирамиде Маслоу, и фокусируется на восстановлении физических ресурсов. Без достаточного уровня энергии невозможно эффективно изменить другие аспекты жизни.

Первый модуль «Силы и энергия», помогает наладить циркадные ритмы, улучшить качество сна, добавить в рацион продукты, которые наполняют энергией и улучшают настроение. Он учит правильно отдыхать, менять привычки и укреплять силу воли. Это не только увеличивает запас сил, но и помогает поддерживать его на высоком уровне.

Этот модуль идеально подходит, если вы чувствуете себя выгоревшим, испытываете колебания в уровне энергии, планируете крупный проект или длительную цель, испытываете трудности с силой воли, часто бросаете начатое, или не можете внедрить полезную привычку.

Модуль длится 60 дней и проводится раз в год. Записаться можно как на отдельный модуль, так и на годовую программу.