Понятие о хроноритмах как общефизиологическом явлении

Под биологическими ритмами понимают колебания интенсивности фи­зиологических процессов и реакций, в основе которых лежит изменение мета­болизма, обусловленное влиянием внешних и внутренних факторов [159].

К. внешним факторам относятся ритмическое изменение освещенности, температуры, магнитного поля Земли, космического излучения, сезонные и солнечно-лунные влияния.

Внутренними факторами являются нейрогуморальные процессы, протекаю­щие в определенном, наследственно закрепленном темпе и ритме [44, 50, 194].

Спектр биологических колебаний простирается от гармоник с периодом в доли секунды до сверхнизкочастотных процессов с периодом, составляющим

десятки лет.

По мнению С.Л. Загускина [42], эталоном биологического времени для многоклеточного организма является ритм пульса, а для биогеоценоза - око­лосуточный ритм.

В хрономедицине основное внимание уделяется вопросам высокочастот­ных колебаний функциональных систем организма (околочасовым, декасе- кундным и т.д.). Ритмы же большой продолжительности (суточные, годичные и т.д.) традиционно рассматриваются в рамках другой дисциплины - биорит­мологии. Их изучение выходит за рамки нашего исследования [42, 50, 79].

Декасекундные ритмы впервые были зарегистрированы в биопотенциалах ЦНС. Предполагалось, что их источником являются структуры гипоталамуса или лимбической системы. Они регулируют процессы медиаторного обмена, адаптации и стресса [10, 60, 208]. К этому диапазону относятся и колебания электроэнцефалограммы [6], пульса, дыхания, перистальтики кишечника и т.д. [4, 22, 25, 79, 98].

Согласно представлениям В.А. Илюхиной [57], физиологические процессы в отдельных структурных подразделениях головного мозга характеризуются собственными амплитудно-временными характеристиками, иерархически со­подчиненными друг с другом и лежащими в частотной полосе от 0,001-0,5 Гц.

Нисходящий нейромышечный контроль, а вместе с ним и изменение воз­будимости сегментарного аппарата спинного мозга (СМ) также подвержены медленным колебаниям декасекундного (околоминутного) диапазона.

Аналогичный тип ритмической организации был обнаружен во внутрен­них органах (сердце, лёгкие, печень, почки), мышцах, коже и в биологически активных точках [11,19,22].

Всё это позволяет сформулировать положение об информационной роли флюктуаций декасекундного диапазона в межорганных и межсистемных взаимодействиях [79].

В настоящее время наиболее изучены и широко применяются в клинике показатели вариабельности ритма сердца (ВРС) [23, 161, 163]. В 1996 г. рабо­чая группа Европейского кардиологического общества и Североамериканско­го общества стимуляции и электрофизиологии предложила рекомендации по анализу и интерпретации ВРС с подразделением их на частотные диапазоны [161]: высокочастотный диапазон (high frequency - HF) - 0,18- 0,5 Гц; низко­частотный диапазон (low frequency - LF) - 0,04-0,17 Гц; сверхнизкочастотный диапазон (very low frequency - VLF) - 0,0033-0,07 Гц и ультранизкочастотный диапазон [35] (ultra low frequency - ULF) - менее 0,0033 Гц [163].

Сердечные ритмы HF спектра отражают состояние периферической нерв­ной системы и характеризуют вагоинсулярные влияния; LF - связаны с сег­ментарным уровнем нервной регуляции и сосудисто-гемодинамическими процессами. Отношение LF/HF можно рассматривать как показатель баланса симпатической и парасимпатической систем. VLF — колебания имеют пре­имущественное отношение к церебральным проявлениям и по своей клинико­физиологической значимости отражают энергетическую сторону состояния

или процесса. При значительном увеличении мощности данной области спек­тра он может характеризовать включение высших церебральных управляю­щих и регуляторных структур [80]. Генез колебаний сердечного ритма в ULF- диапазоне мало изучен. Имеются данные об их связи с активацией адаптаци­онных механизмов [14].

Соотношение спектров ВРС также сопряжено и с эндокринно-метаболичес­кой регуляцией. Преобладание HF наблюдается при эрготропных процессах (на­пример, у лиц с низкой массой тела или тенденцией к её снижению). Наоборот, трофотропные процессы (например, быстрое накопление жировой ткани) харак­терны при низких показателях HF и значительном преобладании VLF [133].

Спонтанные колебания активности мотонейронов СМ имеют период с ак- рофазой через каждые 1,0-1,2 минуты. При этом максимальный прирост ам­плитуды показателя превышает на 20% средние значения (мезор). У больных вегетативной дистонией и артериальной гипертонией наблюдается значитель­ное рассогласование этого биоритма [2, 4, 135].

Многочисленные исследования хроноритмов доказывают их фрактальную структуру. Это означает, что их амплитудно-частотные характеристики не мо­гут быть описаны простыми гармоническими колебаниями, а представляет собой детерминированный хаос [79, 207].

Статистическим выражением хаотических флуктуаций являются шумы [129]. Выделяют три основных типа шумов: белый, коричневый и фликкер-шум. Характерной особенностью белого (гауссова) шума является то, что в нем можно встретить колебания с любыми частотами и фазами при нулевом средним значе­нием, причем во всем диапазоне частот эти колебания имеют одинаковую ам­плитуду [72, 96]. В природе белый шум встречается скорее как исключение.

Более сложными характеристиками обладает коричневый шум, характе­ризующий, например хаотические перемещения малых частиц, взвешенных в жидкости, или тепловые колебания молекул (броуновское движение). Эти движения образует трехмерную сильно коррелирующую последовательность.

Частица как бы всегда «помнит», где она была и «бродит» вверх и вниз по­ходкой пьяного [202]. По данным исследования кардиоинтервалограмм фраг­менты коричневого и белого шумов выявлены у лиц с шизофренией [96].

Промежуточное положение между белым и коричневым шумом занимает фликкер- или l/f-шум (flicker - по-английски - мерцание).

Природа фликкер-шума остается невыясненной. Предполагается, что в его основе лежат процессы с очень большим временем релаксации (долговременной памятью). При этом достаточно энергичное воздействие на систему заставляет ее «забыть» о первоначальном состоянии и приводит к исчезновению шума.

К l/f-процессам относится многие биологические явления. Например, из­менения скоростей биохимических реакций, вариации разности потенциалов на нейромембранах и в перехватах Ранвье нервного волокна, динамики актив­ности альфа-волн головного мозга [72].

Известно, что самоорганизующиеся неравновесные процессы, для которых характерен l/f-шум, легко подстраиваются под ритмы внешних воздействий, даже очень слабых [79]. Обычно требуемый результат может быть получен в течение некоторого времени путем одного или серии малозаметных, незначи­тельных возмущений параметров системы. Каждое из них лишь слегка изменит траекторию, но через некоторое время накопление и экспоненциальное усиле­ние малых возмущений приведут к существенной коррекции движения [96].

Для математического и графического описания детерминированного хао­са пользуются понятием, называемым странный аттрактор (to attract - притя­гивать). Аттрактор - это множество траекторий (рис.1), к которым притяги­ваются все остальные траектории из окрестного бассейна притяжения. Термин «странный» используется, чтобы подчеркнуть необычность свойств хаотиче­ского поведения [79].

х

Рис. 1. Странный аттрактор

Комбинация управляемости и пластичности, по мнению многих исследо­вателей, является причиной того, что хаотическая динамика является харак­терным типом поведения для многих жизненно важных подсистем живых ор­ганизмов [72].

A.L. Goldberger [207] высказал предположение о том, что нормальная ди­намика у здоровых индивидуумов имеет «хаотическую2 природу, а болезнь связана с упорядочиванием поведения.

Например, по данным А.Н. Ложкиной [90], не смотря на ряд общеизвест­ных закономерностей, у каждого индивидуума определяется свой стиль из­менчивости R-R интервалов электрокардиограммы [90]. Дыхательный цикл ещё более вариабелен по сравнению с сердечным, у некоторых лиц он не со­храняется даже в течение часа.

Хаотический характер ритма сердца позволяет ему гибко реагировать на изменение физических и эмоциональных нагрузок, подстраиваясь под них [11].

Вариабельность периода сердечного цикла снижается при ожогах, сепси­се, кровопотере, лихорадке, сахарном диабете, неглубокой гипертензии, ин­фаркте миокарда, сердечной недостаточности, ишемической болезни сердца [163, 167]. Регулярность свидетельствует об уменьшении сопротивляемости организма случайным воздействиям внешней среды, когда он уже не способен

адекватно отследить изменения и достаточно гибко на них отреагировать. Из­вестно, что регуляризация сердечного ритма приводит через некоторое время к летальному исходу [14].

Вопросы оптимизации и индивидуализации лечебных воздействий - акту­альнейшая проблема физиотерапии и курортологии. Одним из перспективных направлений в данном случае является использование хронобиологического подхода [80]. При этом, как правило, пытаются согласовывать режим воздей­ствия физиофактора с тем или иным биоритмом (ЭКГ, пульсограмма, фото- плетизмограмма и др.) [44].

К настоящему времени в литературе описаны примеры биоритмологиче­ской коррекции при некоторых заболеваниях (артериальная гипертензия и хронический бронхит) [19, 24, 25, 27, 49, 80, 150], однако данные о попытках хронотерапии у больных с НПОП отсутствуют.