Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Обзор, включая некоторые физиологические параметры, циркадного ритма человека («биологические часы») .

Хронобиология - это область биологии , изучающая временные процессы , включая периодические (циклические) явления в живых организмах, такие как их адаптация к солнечным и лунным ритмам. [1] Эти циклы известны как биологические ритмы. Хронобиология происходит от древнегреческого χρόνος ( chrónos , что означает «время»), а « биология» относится к изучению или науке о жизни . Термины , связанные с chronomics и chronome были использованы в некоторых случаях для описания либо молекулярного механизмы, вовлеченные в хронобиологические явления или более количественные аспекты хронобиологии, особенно там, где требуется сравнение циклов между организмами.

Хронобиологические исследования включают, помимо прочего, сравнительную анатомию , физиологию , генетику , молекулярную биологию и поведение организмов, связанное с их биологическими ритмами . [1] Другие аспекты включают эпигенетику , развитие, воспроизводство, экологию и эволюцию.

Тема [ править ]

Хронобиология изучает вариации времени и продолжительности биологической активности живых организмов, которые происходят во многих важных биологических процессах. Они происходят (а) у животных (еда, сон, спаривание, спячка, миграция, клеточная регенерация и т. Д.), (Б) у растений (движение листьев, фотосинтетические реакции и т. Д.) И у микробных организмов, таких как грибы и простейшие. . Они даже были обнаружены в бактериях , особенно среди цианобактерий (они же сине-зеленые водоросли, см. Циркадные ритмы бактерий ). Наиболее изученный ритм в хронобиологии - это циркадный ритм , примерно 24-часовой цикл, показанный физиологическими процессами во всех этих организмах. Термин циркадныйпроисходит от латинского circa , что означает «около», и dies , «день», что означает «примерно день». Это регулируется циркадными часами .

Циркадный ритм можно далее разбить на рутинные циклы в течение 24-часового дня: [2]

  • Дневной , который описывает организмы, активные в дневное время.
  • Ночной образ жизни , который описывает организмы, активные в ночное время.
  • Сумеречный , который описывает животных, которые в основном активны в часы рассвета и заката (например, белохвостый олень, некоторые летучие мыши).

В то время как циркадные ритмы определяются как регулируемые эндогенными процессами, другие биологические циклы могут регулироваться экзогенными сигналами. В некоторых случаях мультитрофические системы могут демонстрировать ритмы, управляемые циркадными часами одного из членов (на которые также могут влиять или сбрасывать внешние факторы). Эндогенные циклы растений могут регулировать активность бактерий, контролируя доступность производимого растениями фотосинтата.

Также изучаются многие другие важные циклы, в том числе:

  • Инфрадианные ритмы , которые представляют собой циклы длиннее одного дня. Примеры включают круглогодичные или годовые циклы, которые управляют циклами миграции или воспроизводства многих растений и животных, или менструальный цикл человека .
  • Ультрадианные ритмы , которые представляют собой циклы короче 24 часов, такие как 90-минутный цикл REM , 4-часовой назальный цикл или 3-часовой цикл выработки гормона роста .
  • Приливные ритмы , обычно наблюдаемые у морских обитателей, следуют примерно 12,4-часовому переходу от прилива к отливу и обратно.
  • Лунные ритмы , следующие за лунным месяцем (29,5 дней). Они актуальны, например, для морской жизни, поскольку уровень приливов модулируется в течение лунного цикла.
  • Колебания генов - некоторые гены экспрессируются больше в определенные часы дня, чем в другие часы.

Внутри каждого цикла период времени, в течение которого процесс более активен, называется акрофазой . [3] Когда процесс менее активен, цикл в его bathyphase или корыто фазе. Конкретный момент наивысшей активности - это пик или максимум ; самая низкая точка - это надир .

История [ править ]

Циркадный цикл впервые наблюдал в 18 веке в движении листьев растений французский ученый Жан-Жак д'Орту де Майран . [4] В 1751 году шведский ботаник и натуралист Карл Линней (Carl von Linné) сконструировал цветочные часы с использованием определенных видов цветущих растений . Расположив выбранные виды по кругу, он разработал часы, которые показывали время дня по цветам, которые были открыты в каждый конкретный час. Например, среди членов семейства ромашек он использовал растение ястребиной бороды, которое распускало свои цветы в 6:30 утра, и соколиную бородку.который не распускал свои цветы до 7 часов утра. [5]

Симпозиум 1960 года в лаборатории Колд-Спринг-Харбор заложил основу для развития хронобиологии. [6]

Также в 1960 году Патрисия ДеКурси изобрела кривую фазовой характеристики , которая с тех пор является одним из основных инструментов, используемых в этой области.

Франц Халберг из Университета Миннесоты , придумавший термин « циркадный» , широко считается «отцом американской хронобиологии». Однако именно Колин Питтендрай, а не Халберг, был избран руководителем Общества исследования биологических ритмов в 1970-х годах. Халберг хотел, чтобы больше внимания уделялось человеческим и медицинским вопросам, в то время как Питтендрай больше интересовался эволюцией и экологией. Под руководством Питтендрайга члены Общества проводили фундаментальные исследования всех типов организмов, растений, а также животных. В последнее время было трудно получить финансирование для таких исследований на каких-либо других организмах, кроме мышей, крыс, людей [7] [8] и плодовых мух .

Последние события [ править ]

Совсем недавно световая терапия и введение мелатонина были исследованы Альфредом Дж. Леви ( OHSU ), Жозефиной Арендт ( Университет Суррея , Великобритания) и другими исследователями как средства для сброса циркадных ритмов животных и человека. Кроме того, слабое освещение ночью ускоряет повторный унос хомяков всех возрастов в циркадном ритме на 50%; Считается, что это связано с симуляцией лунного света. [9]

Люди могут иметь склонность быть утренними или вечерними людьми; эти поведенческие предпочтения называются хронотипами, для которых существуют различные оценочные анкеты и корреляции биологических маркеров. [10]

Во второй половине 20 века существенный вклад и формализация были сделаны европейцами, такими как Юрген Ашофф и Колин Питтендриг , которые придерживались различных, но дополняющих друг друга взглядов на феномен увлечения циркадной системы светом (параметрический, непрерывный, тонический, постепенный). vs. непараметрический, дискретный, фазовый, мгновенный соответственно [11] ).

Существуют также биологические часы, переносимые с пищей, которые не ограничиваются супрахиазматическим ядром. Местоположение этих часов оспаривается. Однако, работая с мышами, Fuller et al. пришли к выводу, что часы, способные переносить пищу, по-видимому, расположены в дорсомедиальном гипоталамусе . Во время ограниченного кормления он берет на себя контроль над такими функциями, как время активности, увеличивая шансы животного успешно определить местонахождение пищевых ресурсов. [12]

В 2018 году исследование, опубликованное в PLoS ONE, показало, что 73 психометрических показателя, измеряемых в контенте Twitter, следуют дневному графику.[13]

Другие поля [ править ]

Хронобиология - это междисциплинарная область исследований. Он взаимодействует с медицинскими и другими областями исследований, такими как медицина сна , эндокринология , гериатрия , спортивная медицина , космическая медицина и фотопериодизм . [14] [15] [16]

См. Также [ править ]

  • Бактериальные циркадные ритмы
  • Биологические часы (старение)
  • Циркадный ритм
  • Круговой цикл
  • Цирказептан , 7-дневный биологический цикл
  • Фрэнк А. Браун младший
  • Хитоши Окамура
  • Световые эффекты на циркадный ритм
  • Фотопериодизм
  • Супрахиазматическое ядро
  • Скотобиология
  • Восприятие времени

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Патрисия Дж. ДеКурси; Джей С. Данлэп; Дженнифер Дж. Лорос (2003). Хронобиология . ISBN Sinauer Associates Inc. 978-0-87893-149-1.
  2. ^ Нельсон RJ. 2005. Введение в поведенческую эндокринологию. Sinauer Associates, Inc .: Массачусетс. Pg587.
  3. ^ Refinetti, Роберто (2006). Циркадная физиология . CRC Press / Taylor & Francis Group. ISBN 0-8493-2233-2 . Сложить резюме 
  4. ^ описание циркадных ритмов у растений де Майраном, Линнеем и Дарвином см. в [1] Архивировано 25 декабря2005 г. в Wayback Machine.
  5. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 12 декабря 2013 года . Проверено 12 декабря 2013 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  6. ^ Leon Kreitzman; Рассел Г. Фостер (2004). Ритмы жизни: биологические часы, которые контролируют повседневную жизнь каждого живого существа . Нью-Хейвен, Коннектикут: Издательство Йельского университета. ISBN 0-300-10969-5.
  7. ^ Zivkovic, Bora (2006-07-03). "ClockTutorial # 2a, сорок пять лет эмпирических обобщений Питтендри" . Блог круглосуточно . ScienceBlogs . Проверено 23 декабря 2007 .
  8. ^ Zivkovic, Bora (2006-05-17). «Часы в бактериях V» . Блог круглосуточно . ScienceBlogs . Проверено 23 декабря 2007 .
  9. ^ Франк, DW; Evans, JA; Горман, MR (2010). «Зависящие от времени эффекты тусклого света ночью на повторное вовлечение и маскировку ритмов активности хомяка». Журнал биологических ритмов . 25 (2): 103–112. DOI : 10.1177 / 0748730409360890 . PMID 20348461 . S2CID 41985077 .  
  10. ^ Бреус, доктор философии, Майкл (2016). Сила когда . Маленький Браун и компания. ISBN 978-0-316-39126-9.
  11. ^ см. эту историческую статью , требуется подписка
  12. ^ Фуллер, Патрик М .; Джун Лу; Клиффорд Б. Сэпер (23 мая 2008 г.). «Дифференциальное спасение легких и пищевых циркадных ритмов» . Наука . 320 (5879): 1074–1077. Bibcode : 2008Sci ... 320.1074F . DOI : 10.1126 / science.1153277 . PMC 3489954 . PMID 18497298 .  
  13. ^ Дзоганг, Фабон; Стаффорд Лайтман; Нелло Кристианини (20.06.2018). «Суточное изменение психометрических показателей в содержании Twitter» . PLOS ONE . 13 (6): e0197002. Bibcode : 2018PLoSO..1397002D . DOI : 10.1371 / journal.pone.0197002 . PMC 6010242 . PMID 29924814 .  
  14. ^ Postolache, Теодор Т. (2005). Спортивная хронобиология, выпуск клиник спортивной медицины . Сондерс. ISBN 978-1-4160-2769-0.
  15. ^ Эрнест Лоуренс Росси, Дэвид Ллойд (1992). Ультрадианские ритмы в жизненных процессах: исследование фундаментальных принципов хронобиологии и психобиологии . Springer-Verlag Berlin и Heidelberg GmbH & Co. K. ISBN 978-3-540-19746-1.
  16. Перейти ↑ Hayes, DK (1990). Хронобиология: ее роль в клинической медицине, общей биологии и сельском хозяйстве . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-56802-5.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Гастингс, Майкл, « Мозг, циркадные ритмы и гены часов ». Клинический обзор " BMJ 1998; 317: 1704-1707 19 декабря.
  • Конгресс США, Управление оценки технологий, « Биологические ритмы: последствия для рабочего ». Типография правительства США, сентябрь 1991 г. Вашингтон, округ Колумбия. ОТА-БА-463. НТИС ПБ92-117589
  • Асикари, М., Хигучи, С., Исикава, Ф., и Цунецугу, Ю., « Междисциплинарный симпозиум« Человек и окружающая среда »: подходы из биологической антропологии, социальной антропологии и психологии развития ». Воскресенье, 25 августа 2002 г.
  • « План управления экспериментом по биоритмам », НАСА, Исследовательский центр Эймса. Моффетт Филд, 1983.
  • « Биологические ритмы и адаптация человека к окружающей среде ». Командование медицинских исследований и материальных средств армии США (AMRMC), Научно-исследовательский институт медицины окружающей среды армии США.
  • Эберт Д., Эбмайер К.П., Рехлин Т. и Кащка В.П. « Биологические ритмы и поведение », Успехи в биологической психиатрии . ISSN 0378-7354
  • Хорн, Дж. А. (Джим) и Эстберг, Олов (1976). Анкета для самооценки для определения "утро-вечер" в циркадных ритмах человека. Международный журнал хронобиологии, 4, 97–110.
  • Роеннеберг, Тилль, Кельн (2010). Wie wir ticken - Die Bedeutung der Chronobiologie für unser Leben, Dumont, ISBN 978-3-8321-9520-5 . 
  • Линнеевское общество Лондона

Внешние ссылки [ править ]

  • Хронобиологический центр Хальберга при Миннесотском университете , основанный Францем Халбергом , "отцом хронобиологии"
  • Университет Вирджинии предлагает онлайн учебник по хронобиологии.
  • См. Публикацию Музея науки Вирджинии. Могут ли растения определять время?
  • У Манчестерского университета есть информативный веб-сайт «Биологические часы».
  • Анализ С. Эртелем творчества Чижевского