Температурный ритм нашего организма: понять и использовать

Без уважения и учета биоритмов накакой прогресс и улучшение здоровья невозможны.

Настоящее здоровье – это правильно организованный режим жизни. Без уважения и учета биоритмов накакой прогресс и улучшение здоровья невозможны. Природа человека сложна, и у нас есть не один, а несколько водителей ритма, которые могут быть синхронизированны, а могут быть нет (десинхроз).

Хочу рассказать про один важный водитель ритма – температурный. Это важно знать, так как ритмическая организация базовых физиологических функций (сон, питание, физическая активность, стресс) влияет на состояние здоровья, работоспособность и устойчивость организма к различным воздействиям.

Водители ритмов: световой и температурный

Адаптация организма человека к меняющимся условиям окружающей среды (смена времени суток, времен года, солнечная активность и т.п.) осуществляется при помощи биологических ритмов, или “внутренних часов”. Сформировавшись в ходе эволюции, циркадианные ритмы организмов синхронизированы с продолжительностью фотопериодов. Являясь одним из фундаментальных свойств живой материи, биоритмы проявляются в функционировании всех систем организма (нервной, эндокринной, репродуктивной, сердечно-сосудистой и др.). 

Биоритмы подразделяют на циркадианные (суточные), цирканнуальные (годичные), ультрадианные (длящиеся более суток), инфрадианные (длящиеся менее суток) и др. Центром регуляции биоритмов считается гипоталамус. Генератор циркадианных ритмов локализован в супра-хиазматических ядрах (СХЯ) переднего гипоталамуса. Супрахиазматические ядра получают информацию об освещенности через ретиногипоталамический тракт. Циркадианный водитель ритма реагирует на различные параметры освещенности — длину волн, продолжительность и время воздействия. Главным внешним синхронизатором циркадианной ритмичности является цикл свет—темнота, но даже при отсутствии внешних световых (солнечных) воздействий (бункер, подводная лодка, пещера и т.п.) циркадианные ритмы сохраняются, меняясь по длительности, за счет внутренней периодичности. Более того, мелатонин благодаря гипотермическим свойствам оказывает прямое влияние на циркадианный ритм температуры тела. 

Хотя супрахиазматические ядра (водителем которых является свет) определенно играют важнейшую роль в регулировании циркадианных временных систем, имеются данные о существовании также и других ритмоводителей у млекопитающих. Так, например, у обезьян саймири с поврежденными супрахиазменными ядрами исчезают ритмы питания, питья и активности, но остается неизменным суточный цикл температуры тела. Это показывает, что колебания температуры находятся под контролем какого-то другого водителя ритма. 

Тот факт, что у испытуемых наблюдается спонтанная десинхронизация, т.е. несовпадение циркадианного ритма температуры тела и цикла сон-бодрствование, указывает на существование по меньшей мере двух водителей. Имеются определенные наборы ритмов, которые в таких экспериментах никогда не десинхронизируются и, следовательно, должны быть подчинены общему ритмоводителю. В один такой набор входят ритмы сна и бодрствования, температуры кожи, концентрации гормона роста в крови и содержания кальция в моче. Предполагается (хотя это отнюдь не доказано), что эту группу ритмов контролируют супрахиазменные ядра. Во вторую группу показателей, варьирующих согласованно даже тогда, когда происходит десинхронизация других функций организма, входят циклы сна с БДГ, внутренней температуры тела, уровня кортизола в крови и калия в моче. Пейсмейкер, контролирующий эти ритмы, по-видимому, более устойчив, чем тот, от которого зависит ритм сна и бодрствования. В тех случаях, когда ритмы становились свободнотекущими, т. е. при отсутствии внешних времязадателей, эта группа редко отклонялась. 

Температурный режим настраивается при перелетах намного позже, чем световой. Даже если человека полностью отрезать от любых внешних сигналов, таких, как световой день, изменения погоды, часы приема пищи и другие, у него все равно останутся суточные колебания температуры. Однако в такой ситуации колебания остаются ритмическими, но их цикл не составляет точно 24 часа. Ритмические колебания температуры тела в условиях изоляции от внешних факторов обычно протекают в течение 24 – 25 часов, и данный промежуток времени называется циркадной периодичностью. То есть, все суточные колебания температуры целиком основаны на эндогенных биологических ритмах, которые синхронизированы с периодом вращения Земли вокруг своей оси. Если человек перемещается в пространстве с пересечением часовых меридианов, то после прибытия на постоянное место жительства в течение 1 – 2 недель его суточные колебания температуры тела будут синхронизироваться с новым местным временем (!).

Температура тела

Температура тела — комплексный показатель теплового состояния организма животных, включая человека. Является одним из основных и старейших биомаркеров. Наша температура тела легко измерима и является очень полезным показателем. Проблема сейчас в том, что колебания минимизированы, что приводит к многочисленным сбоям. Мы днем и ночью во все сезоны года находимся в одной зоне температурного комфорта и это не очень хорошо. Очень часто температурный ритм начинает конфликтовать со световым и это приводит к десинхронизации, что является причиной многих проблем. 

Итак, давайте разберемся, как работает температурный цикл. Главным, как и всегда, является гипоталамус. В осуществлении гипоталамической регуляции температуры тела участвуют железы внутренней секреции, главным образом щитовидная и надпочечники. Щитовидная железа и ее гормоны увеличивают термогенез и усиливают обмен веществ, повышая температуру. Надпочечники вырабатывают адреналин, который также усиливает окислительные процессы в тканях, в частности в мышцах, повышает теплообразование и суживает кожные сосуды, уменьшая теплоотдачу. 

Нервные клетки гипоталамуса имеют рецепторы, которые напрямую реагируют на температуру тела увеличением или уменьшением секреции ТТГ (тиреотропного гормона), который, в свою очередь, регулирует активность щитовидной железы, гормоны которой (Т3 и Т4) отвечают за интенсивность метаболизма. В меньшей степени в регуляции температуры участвует гормон эстрадиол (основную роль играет в терморегуляции тел у женщин во время менструального цикла), повышение его уровня ведет к снижению базальной температуры.

Суточные ритмы занимают ведущее место среди биологических ритмов человека. Современные авторы называют их совокупность и согласованность — временной организацией, подчеркивая, что она играют особую роль, как при синхронизации внутриорганизменных процессов так и при взаимодействии организма с окружающей средой. Среди параметров ритма особое место занимает мезор и амплитуда. Мезор (среднесуточный уровень) отражает центральную линию, вокруг которой происходят колебания физиологической функции на протяжении суток. Амплитуда (размах колебаний) является наиболее пластичным показателем функциональной морфологии и одной из первых изменяется при воздействии различных факторов. Величина амплитуды может служить показателем адаптационного процесса.

"Термостат" (гипоталамус) находится в головном мозгу и постоянно занимается терморегуляцией. В течение суток температура тела у человека колеблется, что является отражением суточных ритмов. Температура тела каждого человека в течение дня колеблется в небольших пределах, оставаясь в диапазоне от 35,5 до 37.0°C для здорового человека. Следуя суточному ритму, наиболее низкая температура тела отмечается утром, около 6 часов, а максимальное значение достигается вечером. Как и многие другие биоритмы, температура следует суточному циклу Солнца, а не уровню нашей активности. Люди, работающие ночью и спящие днем, демонстрируют тот же цикл изменения температуры, что и остальные.

Температурный цикл

1. Утро и пробуждение.

Опыты американских физиологов, проведенные под руководством профессора Цейслера, показали, что сон и пробуждение тесно связаны с температурой тела. Утром температура тела повышается. Ученые установили, что у охотников-собирателей режим сна и бодрствования коррелирует не только с распорядком дня и ночи (что тривиально и в подтверждении не нуждается), но и с окружающей температурой. Последний вывод как раз менее очевиден, но подтверждается измерениями. Пробуждение и у сан, и у циманов наступает тогда, когда температура окружающей среды минимальна. О пробуждении свидетельствует резкое снижение температуры пальцев, отражающее сужение периферических сосудов, которое сопровождается увеличением притока крови к мозгу, и, следовательно, указывает на переход от сна к бодрствованию. У сан минимальная температура среды бывает через час после рассвета, а у циманов — за час до рассвета. Время засыпания и у тех, и у других приходится на время резкого снижения окружающей температуры, а не на наступление темноты. Этим и объясняется слегка различный режим дня в этих во многом похожих традиционных обществах. Вероятно, сдвиг сна на самое холодное время суток способствует экономии энергетических затрат, потому более приемлемо для жизни в традиционных условиях.

Зарядка и умеренная физическая активность утром способствуют подъему температуры тела и более высокой активности. Я также являюсь сторонником белкового завтрака, так как белок обладает наиболее высоким термогенным эффектом, по сравнению с другими нутриентами. Таким образом, просыпается человек всегда на подъеме температурной кривой. Поэтому и продолжительность сна зависит от того, на какую фазу температурного цикла приходится момент засыпания: очередной подъем температуры тела вас разбудит, даже если перед этим вы не спали несколько суток. 

2. День и активность

Что касается нашей активности, то умственная и физическая активность повышается при повышении температуры тела.  Физическая активность помогает поддерживать умственную активность на протяжении дня. Так, спортсмены знают, что «разогрев» повышает результативности, и, действительно, оптимальные уровни гипертермии, (Т ядра тела = 38,7 – 39,2°), обеспечивают максимальную работоспособность в упражнениях на силу, быстроту, гибкость и ловкость. А при выполнении прерывистой физической нагрузки повышение температуры тела до уровня 38,7-39,2°С является "нормальным" и даже желательным для эффективности мышечной работы. Если человек испытывает интенсивные физические нагрузки, то оптимальной температурой будет повышенная (для силовых занятий). Температура тела достигает максимума в вечернее время, понижается ночью и быстро поднимается по пробуждении.

Исследования также показывают, что изменения привычной температуры тела, вызванные жарой или холодом, могут оказать существенное влияние не только на настроение, но и на когнитивные функции. Познание – это процесс, который управляет тем, как мы реагируем на окружение, а также на способность хранить воспоминания и выполнять умственные задачи, такие как арифметика. И эта способность ухудшается, если температура тела отклоняется от нормы. Экстремальные температуры или длительное воздействие некомфортной погоды могут изменить температуру тела, нарушить гомеостатический контроль (способность организма поддерживать свою температуру). Исследования также показали, что при понижении окружающей температуры, температура тела падает, и это негативно сказывается на когнитивных способностях. Ученые из Университета Кента (США) помещали испытуемых в воду температурой 13 градусов Цельсия на 30 минут. После этого у большинства температура тела падала до уровня 35-36 градусов Цельсия, что чуть ниже нормального диапазона 36,5-37,2 градусов Цельсия. Участники отдыхали в течение 15 минут, а затем исследователи попросили их выполнить Тест Струпа (в рамке пишется название цвета, но в бланке ответа надо указать цвет шрифта, которым написано слово). При кажущейся простоте, тест требует некоторого когнитивного напряжения. Участников просили называть цвет шрифта как можно быстрее. Оказалось, что тест был значительно более трудным для участников, помещенных в холодную воду. Это исследование показывает, что низкая температура тела оказывает существенное влияние на внимание к деталям, которое считается маркером познания.

Сниженная температура тела днем – это частый симптом гипотиреоза. Регулярное понижение температуры – это один из первых признаков нарушений в работе щитовидной железы. Субклинические гипотиреоз часто сопровождается хронической усталостью, сниженной температурой, набором веса, слабостью.  Нормальная подмышечная температура тела, определяемая утром сразу после пробуждения с целью диагностики гипотиреоза, находится в диапазоне 97,4 ─ 98,2 градусов по Фаренгейту (36,3 ─ 36,8 ˚С). Женщины должны определять температуру тела в течение первых 5 дней цикла и затем усреднить значения. Температура ниже 36,3 ˚С указывает на недостаточность функции щитовидной железы (гипотиреоз). Если рассчитывалась средняя температура по вышеописанной методике и она окажется ниже 36,5 ˚С, то у вас очень высока вероятность гипотиреоза. Вопрос в том, является ли это нарушение первичной недостаточностью функции щитовидной железы или оно относится к «неполадкам» в гипофизе или к недостаточности надпочечников. 

3. Вечер и засыпание

В 18-19 часов наблюдается максимальная температура тела, после чего она начинает снижаться. Хорошо, если отход ко сну совпадает с пониженной температурой тела. Индивидуальный биоритм времени скорейшего спада температуры (экстремальная точка перегиба на кривой) соответствует оптимальному времени для засыпания. Так — можно будет легко уснуть и быстрее выспаться. Поэтому улучшают засыпание все процедуры, связанные с охлаждением тела. Также важен и свет, желтый низкий свет способствует выработке мелатонина, который вызывает сонливость и контролирует температуру тела.

Мы уже говорили, что в течение суток температура тела испытывает циклические колебания с амплитудой около 1 °C. Люди, как правило, склонны засыпать при снижении температуры тела, а просыпаться при ее подъеме. 19:00 — самый высокий уровень кровяного давления и самая высокая температура тела. Внутренним сигналом для отхода ко сну является понижение температуры тела.

Наш организм через руки, лицо и ноги тело выделяет тепло, когда приходит время сна. Охлаждение продолжается приблизительно до четырех утра. Однако если что-то мешает снижению температуры тела, то качество сна сразу же ухудшается. Человек не может заснуть, страдает от бессонницы. В связи с эти ученый советует грамотно выбирать постельное белье, отдавая предпочтение натуральным тканям. Матрас, сделанный из пены или иных синтетических материалов, нуждается в наматраснике из натуральной ваты. А те, кто испытывает проблемы с засыпанием, и вовсе могут держать в течение дня подушку в холодильнике. Перед сном можно также подержать руки под холодной водой в течение нескольких минут. После этого рекомендуется сразу же ложиться спать.

Однако многие люди крепко засыпают после теплой ванны, и медикам этот эффект хорошо известен. Возможно, дело в том, что нагревание приводит к расширению сосудов рук и ног, представляющих собой эффективные теплообменники. Когда человек выходит из ванны, расширенные сосуды его конечностей усиленно отдают тепло и охлаждают тело.

Есть и другое объяснение. У кенгуровых крыс локальное нагревание области гипотоламуса увеличивает продолжительность медленной фазы сна. Возможно, дело в том, что перегретый гипоталамус включает дополнительную систему охлаждения мозга. Если этот механизм справедлив и для человека и кровь, проходящая через вертебральные артерии из нагретого тела в мозг, преимущественно поступает в область гипоталамуса, с ним происходит то же, что и сумчатой крысой: гипоталамус включает систему охлаждения, что вызывает сон, точнее, его медленноволновую фазу.

Любопытное описание механизма зевоты с точки зрения охлаждения мозга. Итак, сравнительно недавно в качестве системы быстрого охлаждения головного мозга учеными стал рассматривается акт зевоты, что кроме того позволило объяснить связь зевоты с засыпанием и гипоксией. Зависимость частоты зевоты от температуры окружающей среды замечена давно. Кроме того, влияние зевоты на температурозависимые приступы эпилепсии, мигрени и рассеянного склероза указывало на важную роль данного акта в терморегуляции мозга. Предполагаемая связь зевоты с охлаждением мозга была доказана, когда в 2010 году исследователи ввели в мозг крыс датчики температуры и обнаружили, что увеличение температуры мозга всего на 0,1°С мгновенно провоцировало у грызунов приступы зевоты, вслед за которыми наблюдалось снижение температуры мозга на 0,5°С. Однако эти наблюдения долго не удавалось обосновать анатомически - как зевота отводит лишнее тепло от мозга? Акт зевоты начинается с раскрытия рта и расширения носоглотки, что ведет к ее заполнению холодным воздухом через ротовое отверстие. Попробуйте зевнуть. Почувствовали холодок и сильное натяжение в самом центре головы?

Оказалось, что на пике зевоты нижняя челюсть натягивает крыловидные мышцы, а те, в свою очередь, оттягивают клиновидный отросток, увлекая за ним заднюю стенку верхнечелюстной гайморовой пазухи. Объем пазух носа у взрослого человека достигает 34 куб. см, а натяжение задних стенок во время зевоты увеличивает их размеры еще на треть. Возникшее отрицательное давление в пазухах "всасывает" холодный воздух из носоглотки. Этот воздух вызывает испарение влаги на стенках пазухи, охлаждая тем самым капилляры слизистой оболочки. Охлажденая таким образом кровь затем собирается в вены крыловидного сплетения. С завершением зевоты, челюсти сжимаются, и жевательные мышцы сдавливают крыловидное сплетение (этап 4) вызывая отток охлажденной крови в синусы твердой мозговой оболочки. Эта кровь, в свою очередь, охлаждает спинномозговую жидкость, потоки которой также увеличиваются во время зевоты - в данном акте она выступает в роли охлаждающей жидкости центральной нервной системы. Таким образом охлаждение мозга произойдет сразу после завершения акта зевоты.

4. Ночь и восстановление

Большинство людей лучше засыпают в прохладном помещении. На протяжении сна тело остывает, в 4.00-5.00 — самая низкая температура тела. Идеальная температура в спальне — 18–21 °C. У людей с тяжелыми случаями бессонницы суточный ритм температуры тела нарушен: она варьирует незначительно и без определенных закономерностей. Либо ритм существует, но его период далек от 24 часов. С таким ритмом человеку удается нормально заснуть только в дни, когда снижение температуры приходится на вечерние часы.

Температура тела (и мозга) подчиняется циркадному ритму, и, когда она понижается, хочется спать. Кроме того, ночная сниженная температура способствует ночному жиросжиганию, аутофагии и выработке гормона роста.  Охлаждение мозга не просто связано с засыпанием, а стимулирует его. Вероятно, на этом основан известный многим бытовой способ борьбы с бессонницей: надо хорошенько замерзнуть. Группе американских ученых из расположенного в штате Пенсильвания Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh) удалось разработать методику, позволяющую довольно эффективно избавляться от бессонницы. Особая шапочка, охлаждающая лобные отделы коры головного мозга пациента, позволяет значительно повысить качество и продуктивность ночного отдыха. В ходе исследования, о котором здесь идет речь, американские эксперты под руководством доктора Эрика Нофцингера (Eric Nofzinger) изучали влияние пониженной температуры на активность участков коры головного мозга, а также на процессы обмена веществ у пациентов, страдающих бессонницей. При этом ученые опирались на данные, полученные в ходе предыдущих исследований, согласно которым активность процессов метаболизма в лобных отделах коры головного мозга здорового человека снижается во время сна. В то же время было доказано, что у пациентов, страдающих бессонницей, во время ночного отдыха активность указанного отдела мозга остается повышенной.

Для полноценного сна очень важно чередование медленного и быстрого сна, сопряженного с чередованием пониженной и повышенной температуры.

Многочисленные эксперименты свидетельствуют, что изменения температуры мозга не случайны. У крыс она всегда возрастает в ответ на внешние раздражители: боль, социальный контакт с другой особью, сексуальное возбуждение. Причем температура каждого отдела мозга в ответ на разные стимулы повышается до одного определенного значения, как будто стремится именно к нему.

Например, для прилежащего ядра мозга крыс эта температура составляет 38,5°С. А в фазе медленного сна происходит охлаждение на величину от нескольких десятых долей градуса до нескольких градусов в разных отделах мозга у разных животных. Очевидно, температура мозга меняется не пассивно, а регулирует активность нервной ткани. Не зря о человеке, трезво мыслящем, говорят, что у него холодная голова. 

Автор: Андрей Беловешкин