Cirkadiánní rytmus

Již v roce 1922 Curt Richter naznačoval, že tělo samo o sobě generuje cykly aktvity a neaktivity, nicméně bylo třeba ještě mnoho získat výzkumných dokladů, aby akademická obec přijala tato tvrzení; samotní psychologové tuto možnost v té době silně odmítali. Poslední výzkumy ukazují významnou podobnost ve struktuře fungování cirkadiánních hodin napříč různými živočišnými druhy i rostlinami, jež jsou vyvolávány fyziologickými, biochemickými a molekulárními ději v organismu, které jsou však často přehlíženy. Fundamentálním vlastnostem života a rytmům biologických procesů se snaží porozumět biologie času - chronobiologie.

Zjištění týkající se cirkadiánních rytmů:

Obr. 1: Suprachiasmatická jádra

• Označení pro nastavení organismu v průběhu 24 hodin, které se děje v průběhu změn zejména podmínek světlo-tma a teploty, a které pokračuje v periodě 24,0h i pokud je organismus izolován od vnějších vodítek
• Periodicita je řízena endogenně ("biologickými hodinami"); rytmy existují i když je člověk v naprosto neperiodickém období
• Jedná se o biologické mechanismy, které zajišťují homeostázu → týká se to nejen spánku/bdění, ale i chemických, biologických (teplota, složení moči a krve), hormonálních pochodů
• V izolovaném prostředí (když člověka zavřeme do tmy) se ukazuje, že vnitřní perioda není 24 hodin, ale je delší: jedná se o průměrné hodnoty mezi 24,2 - 24,5h
• 24,5h je průměrná vnitřní perioda u nevidomých; Helena Illnerová se přiklání k tomu, že tato délka je pravděpodobně nejpřirozenější, neboť nevidomí nejsou ovlivněni světlem
• Subjektivita rytmu - Pokud bychom žili v neperiodickém prostředí, tak by každému rytmy běžely s vnitřní periodou; každý má mírně odlišné periody a časy by se potom rozešly –> to, že jsme všichni nastaveni na periodicitu 24,0h je dáno externí synchronizací prostřednictvím světla
• Helena Illnerová mluví o časovém systému organismu – nyní máme dobře zmapovánu organizaci organismu po stránce prostorové, je však důležité zmapovat ji i po stránce časové – to je doména chronobiologie

Biologická úroveň

Obr. 2.: Hodiny od nástupu spánku

• Cirkadiánní časový systém může být u savců definován jako síť vzájemně propojených diencefalických struktur, které regulují načasování fyziologických procesů a behaviorálních stavů
• Oscilátorem vnitřní rytmicity jsou suprachiasmatická jádra hypothalamu o množství 10 000 buněk, která jsou umístěna přímo za očima, které synchronizují tělo s časem dne a noci

• Dnes víme, že v tělo obsahuje tisíce či více odlišných hodin, které pečlivě koordinují funkci tkání - každý orgán v těle má svou časovou organizaci a je sám „hodinami“, přesto má ale mozek tu nejdůležitější úlohu – je schopen synchronizovat celé tělo k jednomu času
• Vnitřně regulovaný 24 hodinový rytmus vzniká důsledkem interakce "hodinových" genů s externím prostředím prostřednictvím nově objevených fotoreceptorů
• Světločivé buňky (fotoreceptory) jsou spolu s tyčinkami a čípky umístěny v sítnici a dopomáhají k synchronizaci; informace získaná prostřednictvím jich pokračuje dále do příslušného centra v mozku a může v důskedku ovlivnovat náladu a imunitní systém.
• Co se týče regulace tělesná teploty: některé zdroje ukazují, že 1 až 2 hodiny po usnutí dochází k poklesu teploty, v polovině spánku se teplota zase zvýší, a pak až ke konci zase klesá. Nejnižší teplotu má člověk těsně před probuzením. Helena Illnerová tvrdí, že nejnižší teplota je přibližně kolem 3:00 ráno, naopak nejvyšší odpoledne mezi 16:00 - 18:00
• V průběhu dne se, díky metabolické aktivaci, teplota zvyšuje, v poledne je teplota na vrcholu a odpoledne zase klesá.
• Kvůli těmto změnám se v nemocnicích měří teplota 3x denně.
• Velkou roli v tom hraje thalamus (reguluje spánek/bdění, chemické pochody) a melatonin (vznik v epifýze, jeho množství je závislé - přímá úměra - na slunečních paprscích)
• S průběhem cirkadiánního rytmu souvisí i riziko infarktu (kritická doba velmi brzy ráno) či astmatické záchvaty (záležitost noční)

Chemická úroveň

• Této dimenzi cirkadiánních rytmů odpovídá hormonální systém
• Růstový hormon - simuluje anabolickou aktivitu, po usnutí se jeho hladina zvyšuje, od vrcholu noci pak prudce klesá a jeho hladina se zvyšuje až ve dne
• Kortizol - v noci se jeho hladina pořád zvyšuje (na rozdíl od STH), ve dne jeho hodnoty klesají a kolísají
• pokud někoho zavřeme do temné místnosti, tak spánek/bdění, teplota a STH se budou stále držet té své křivky, nebude docházet k výkyvům; kortizon se ale tímto úplně desynchronizuje a nebude korelovat s cirkadiánními rytmy
• Melatonin - tento hormon, který je produkován v šišince, reguluje cykly bdělosti/spánku. Tento hormon ovlivňuje naši únavu a je produkován zejména v noci. V případě časového posunu, je způsobeno právě melatoninovým rytmem, než se začnou cítit ospalí ve stejnou dobu, jak je nastaven denní cyklus v novém časovém pásmu

Psychogenní úroveň

• Je známa blízká souvislost cirkadiánní regulace a nálad, což lze odvodit z faktu, že mnoho psychologických poruch je charakterizováno poruchami spánku a cirkadiánními alteracemi; narušení cirkadiánního rytmu může vézt k relapsu u lidí s psychiatrickou diagnozou v osobní historii
• Aktuální studie poukazují na to, že mechanismy spánku a psychického zdraví sdílí některé neurální mechanismy. Narušené spánkové a cirkadiánní rytmy jsou komorbidní s celým spektrem poruch počínaje poruchami nálad (zvláště unipolární a sezónní afektivní podtyp) či psychotickými poruchami (schizofrenie)
• Narušené cykly spánku a bdění souvisí sníženým kognitivním výkonem a pamětí, změny v cirkadiánním rytmu ve smyslu cyklu aktivita/odpočinek vedou k dysfunkcím hippokampu a příspívají dokonce k paměťovým deficitům a mohou být také spojeny se stárnutím a úbytkem paměťových schopností
• Cirkadiánní rytmy souvisí i s náladami alterovanými v půběhu dne - ve studii se ukázalo, že od probuzení do pozdního odpoledne se zvyšuje pozitivní nálada a později se snižuje až do času spánku
• Jasné (ranní) světlo slouží jako velmi důležitý synchronizátor a ukázalo se, že má terapeutické účinky ne jen při léčbě sezonních depresí; tzv. bright light therapy (BLT) se považuje jako prostředek léčby sezónní afektivní poruchy i non-sezónní deprese; klinické užití BLT je velmi variabilní a levné
• Rytmy ovlivňují psychickou I fyzickou způsobilost, každý má jinak nastavený vrchol svých způsobilostí v rámci denního běhu

Otázky

Následující otázky můžete využít ke zjištění, kolik jste si s tohoto článku zapamatovali faktů. Odpovědi naleznete níže.

1. Jak je dlouhý přirozený rytmus člověka?
2. V kterou denní dobu je vliv světla nejdůležitější?
3. Jaká je souvislost nálad a světla?
4. Jak je dlouhý cirkadiánní rytmus nevidomých?
5. Jak se jmenuje hlavní oscilátor, který řídí cirkadiánní rytmy?
6. Jaký vliv má melatonin na cirkadiánní rytmus?

Odpovědi

1. ABCD

Zdroje

Foster, R. G., & Kreitzman, L. (2014). The rhythms of life: What your body clock means to you! Experimental Physiology, 99(4), 599-606.

Gillete, M. (2013). Chronobiology: biological timing in health and disease, 199. Academic Press.

Kalat, J. W. (2016). Biological Psychology (12th ed.). Boston: Cengage Learning.

Karatsoreos, I. N. & Silver, R. (2004). Chronobiology: biological timekeeping. Physiology & Behavior, 82, 927 - 929.

Salem Press Encyclopedia of Health (2016). Circadian rhythms.

de Lange, C. (2016). Get in sync. New Scientist, 230(3069), 30-33.

Sherman, S. M., Mumford, J. A., & Schnyer, D. M. (2015). Hippocampal activity mediates the relationship between circadian activity rhythms and memory in older adults. Neuropsychologia, 75617-625. doi:10.1016/j.neuropsychologia.2015.07.020

Oldham, M. A., & Ciraulo, D. A. (2014). Bright light therapy for depression: A review of its effects on chronobiology and the autonomic nervous system. Chronobiology International: The Journal Of Biological & Medical Rhythm Research, 31(3), 305-319.

Hydepark civilizace (2014). Helena Illnerová, fyzioložka a biochemička, bývalá předsedkyně Akademie věd [Videosoubor]. Retrieved fromhttp://www.ceskatelevize.cz/porady/10441294653-hyde-park-civilizace/213411058091116/