«Флюгегехаймен» или изучение циркадных ритмов через терморектальное зондирование

в 20:18, , рубрики: Здоровье гика, мозг, Научно-популярное, сон, циркадные ритмы, Читальный зал

В одной из предыдущих статей разбирались в циркадные циклы и их синхронизм с температурой тела. Сегодня я хочу продолжить эту тему, и для этого снова обратимся к экспериментам на людях.

Итак, добро пожаловать в 1970 год.
Именно в это время в Моньтефьере, в Бронксе, Эллиот Вейцман и его ученик Чарльз Чейзлер решили провести серию экспериментов в изоляции от времени.
В их вооружении были: старый корпус больницы, звукоизолированные помещения без окон, двенадцать добровольцев, найденных через газету, бюджет в несколько тысяч долларов и ректальные зонды для измерения температуры.

Не то чтобы это был необходимый запас для экспериментов, но если решил начать изучать циркадные ритмы, становится трудно остановится. Единственное, что могло вызвать опасения у добровольцев — это ректальные зонды.

Нет ничего более беспомощного и жалкого, чем подопытный доброволец с ректальным зондом, который запрещено извлекать. Все знали, что рано или поздно на них начнутся жалобы, но их показания были необходимы для исследований.

«Флюгегехаймен» или изучение циркадных ритмов через терморектальное зондирование - 1

Перед началом эксперимента ученым необходимо было подготовится. Для работы они выбрали помещение на пятом этаже больницы, где звукоизолировали несколько комнат и закрыли их от поступления дневного света. Экспериментальные помещения состояли из трех комнат для подопытных и контрольной комнаты в центре.

Следующим этапом было нахождение добровольцев. Ученые разместили объявление в газете, и основной упор они делали на студентов, художников и аспирантов. Почему именно эти категории людей — один день эксперимента обходился примерно в 1000 долларов, и поэтому было необходимо найти людей, привыкших доводить начатое дело до конца, а также именно у представителей этих категорий может найтись работа, которой не только не помешает, но и поможет отгораживание от мира на три-шесть месяцев. Также испытуемых ожидал психологический тест, ведь ученые не хотели допустить досрочного завершения эксперимента из-за съехавшей крыши у кого-то из подопытных.

Из хороших новостей для испытуемых — их ждала не только возможность заняться каким-либо проектом, не отвлекаясь на окружающий мир, но и материальная компенсация в несколько сотен долларов еженедельно, а это немалая сумма учитывая 70-й год. Также им предоставлялось комфортное жилье, качественное питание и никаких ограничений во времяпрепровождении. Ложиться спать и просыпаться они могли когда захотят, никто не запрещал читать книги и газеты или слушать музыку. Также не исключалось общение испытуемых между собой и даже с лаборантами, в отличии от Сиффре.

Под запретом были часы, радио, телевизор и звонки по телефону. Газеты могли быть только с давно прошедшими публикациями. Цель таких запретов — изолировать испытуемых от внешней трансляции текущего времени. Также для достоверности эксперимента под запретом были алкоголь, кофе и чай, наркотики и снотворное, стимуляторы и иные вещества, способные повлиять на цикл сна и бодрствования.
К слову, ранее проведенные эксперименты на животных доказали, что кофеин и алкоголь могут изменять циркадные ритмы, хотя и в меньшей степени чем седативные и стимулирующие препараты.

Так день за днем Чейзлер и Вейцман, проводя эксперимент, измеряли уровень гормонов и изменение температуры тела. Для замера гормонов в руку каждого испытуемого был введен катетер, пробы крови брались каждые 20 минут, а для фиксирования изменения температуры тела — ректальный зонд, который было запрещено извлекать кроме как во время принятия душа и мастурбации.
Также во время испытания фиксировались мозговые волны во время сна и бодрствования.

Отдельно стоит упомянуть про требования к лаборантам. Первым требованием было проявление бдительности — чтобы избежать случайное упоминание времени суток, здоровались, всегда используя только: «Привет!». Мужчины-лаборанты всегда должны были быть чисто выбритыми, чтобы щетина не выдала наступление вечера. А распределение по сменам было рандомное.

Вот воспоминания одного из участников эксперимента:

«Когда я окончил учебный год в коллежде, я чувствовал смертельную усталость, и участие в этом эксперименте стало для меня шансом заработать неплохие деньги и подтянуть «хвосты» по учебе. За месяц эксперимента мне удалось сделать больше чем за последний семестр.

Они берут у меня кровь на анализ каждые пятнадцать минут. В мою руку вставлен катетер, а в задницу зонд. Все эти штуковины подсоединены к подвижному шесту. Первые несколько дней меня это слегка напрягало, но потом я привык, и мне начало казаться, что у меня отрос хвост.

Я никогда не знал, который сейчас час, но, по правде говоря, я даже не задумывался над этим. Однажды, когда кто-то из лаборантов явился ко мне с совершенно усталым и помятым лицом, я сказал ему: «Нелегкая выдалась ночка, не так ли?»

В первой дюжине испытуемых у шестерых из них произошла внутренняя синхронизация. По каким-то причинам они могли раз за разом очень подолгу спать, с ними происходило то же что и с Сиффром. У некоторых этот странный 40-часовой  режим поддерживался до самого конца эксперимента. У других подопытных длительные циклы сна и бодрствования чередовались с короткими, а потом могли возвращаться к нормальным 26-часовым. Поначалу казалось, что этому не удастся найти логическое объяснение.

Ученые пытались найти связь между 15-часовым сном и длительным бодрствованием, но построив графики зависимости, разочаровались — было обнаружено немало примеров, когда продолжительные периоды бодрствования перемежались коротким сном и наоборот.

Зато графики температуры тела и выработки гидрокортизона, а также скорость реакции всегда оставались неизменными и были немногим больше 24 часов.
Возможно, разгадка циркадных ритмов была здесь.

Тем временем Чейзлез продолжал попытки найти зависимость между бодрствованием и температурой тела. В этом ему помогло построение растрового графика, который ранее использовался биологами для отслеживания циклов раскрытия листьев растений и ритмов активности у лабораторных мышей, но в исследованиях проводимых на людях — еще никогда.

«Флюгегехаймен» или изучение циркадных ритмов через терморектальное зондирование - 2

После построения графиков по одному из рассинхронизированных испытуемых было замечено, что эпизоды короткого и длинного сна выстраивались вдоль температурной диагонали, которую накладывали выше.

«Флюгегехаймен» или изучение циркадных ритмов через терморектальное зондирование - 3

Отсюда был сделан вывод, что хотя, на первый взгляд, циклы сна и бодрствования не зависят от температурных, но из графика прослеживается наглядная связь — эпизоды продолжительного сна всегда начинаются при высокой температуре тела, а кратковременного — при низкой. После нахождения этой связи, Чейзлер проанализировал старые данные от проведенных ранее исследований, которые проводились во Франции, Германии и Англии, и его выводы подтвердились.
Это  была разгадка циркадного цикла!

Для конкретизации выводов был построен еще один график. В нем Чейзлер взял все «холодные» эпизоды сна и сгруппировал их вместе, а после сделал то же самое с периодами сна, начинающимися вблизи температурного максимума. И несмотря на разительные индивидуальные различия циклов у испытуемых, а они могли быть как 20-часовыми, так и 40-часовыми, продолжительность сна сгруппировывалась в узком диапазоне и образовывала некую математическую кривую.

«Флюгегехаймен» или изучение циркадных ритмов через терморектальное зондирование - 4

Каждый раз засыпая вблизи температурного пика, испытуемых ждал продолжительный сон в среднем по 15 часов. А укладываясь спать вблизи температурного минимума — около 8 часов.

И хотя такие выводы кажутся нелогичными, если следовать линейному закону, но укладываясь спать со значительным запаздыванием по сравнению с температурным циклом, испытуемые спали меньше, хотя бодрствовали больше. Позже такие же зависимости были найдены у людей, работающих по ночам. Так и вы могли замечать, что зачастую засыпая поздно и надеясь поспать подольше, просыпаетесь уже через 5-6 часов.
Все дело в нашем внутреннем температурном будильнике — он начнет звенеть независимо от того, во сколько мы ложимся спать.

У людей, вовлеченных в 24-часовой режим сна и бодрствования, температура тела достигает своего минимума за примерно два часа до привычного пробуждения и начинает расти. Отсюда выходит, что температурный минимум у людей, просыпающихся в 6-7 часов утра, приходится на 4-6 часов. А скачек продолжительно сна наступит примерно через десять часов, где-то в послеобеденное время.
Сиеста!

На этом я закончу, а всех желающих обсудить или дополнить статью приглашаю в комментарии.
Всем стабильных циркадных циклов и здорового сна!


Литература:
«Флюгегехаймен» или изучение циркадных ритмов через терморектальное зондирование - 5«Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок в природе и в повседневной жизни»
Автор: Стивен Строгац
Манн, Иванов и Фербер, 2017 г.
ISBN: 978-5-00100-388-5

Автор: Артём Князев

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля