A biológiai ritmus "az élőlény meghatározott funkciójának periodikus vagy ciklikus változása". Ez a biológiai ritmus kétféle lehet: fiziológiai vagy biokémiai .
Háromféle biológiai ritmus létezik: cirkadián ritmus , infradián és ultradián ritmus .
A biológiai ritmusoknak nagy szerepe van az élő szervezetek működésében , például szívverés, szemhéj vagy légzési mozgások, étkezési / emésztési ritmusok, váltakozó ébrenléti és alvási állapotok , ovulációs ciklusok, a növények virágzási és termési ritmusai, vagy a gombák szezonális termése, illetve az állatok vándorlása, a szőrzet szezonális változása vagy a szőrzet vastagsága stb.
Emberben ezeket a ritmusokat főként a melatonin és a suprachiasmaticus mag szabályozza , főként a fénynek való kitettség hatására (bizonyos hullámhosszúságoknál, valamint bizonyos intenzitás, idő és időtartam mellett, az expozíciós szekvenciák modelljétől vagy a fény időtartamától függően). impulzusok). Ezek a ritmusok fontosak a megszokott viselkedésünk ( étel , alvás stb.) Szinkronizálásában . A cirkadián ritmussal történő szinkronizáció különféle rendellenességek forrása lehet (immunrendszer, hangulat, hőmérséklet-szabályozás, szív- és érrendszeri, alvási figyelem, memória stb.), Különösen az éjszakai dolgozóknál . Az éjszakai mesterséges megvilágítás túlzott expozíciója, különösen bizonyos hullámhosszakon ezért az endokrin rendellenességek forrása , ezt a helyzetet a WHO és az IARC is figyelembe veszi, mivel2007. decemberMint a „potenciálisan rákkeltő” abban az esetben, váltott műszakban végzett munka ).
Ez a közelmúltban Felfedezte különböző típusú „ molekuláris oszcillátorok ,” beleértve a gomba ( Neurospora crassa ), valamint egy bakteriális cirkadián ritmus Kimutatták, és nagyrészt a baktériumokban fotoszintetikus ( cianobaktériumok ). Néhány sejt pedig fényt észlel, még egy kórosan vagy természetesen vak állatnál is.
A főbb biológiai ritmusok számos modellje előre meghatároz másokat, esetleg "lépcsőzetesen". Az emlősökben a legismertebbek a teljes fiziológiájukat (testhőmérséklet, figyelem és ébrenlét, alvási ciklusok, sejtregeneráció, vándorlás, szexualitás, szaporodás) befolyásoló hormonális szekréciós ciklusok ( melatonin , kortizol ).
A biológiai ritmusok relatív kiszámíthatósága lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megértsük a ragadozó aktivitás, az élelem rendelkezésre állásának, a szaporodásnak stb. Emberben még a balesetek jobb megértését és előrejelzését is lehetővé tették.
Nem ez az egyetlen figyelembe vett paraméter, de a nap és az éj fényessége és időtartama az első és fő inger, amely szabályozza a nagy biológiai ritmust: az élőlények élettani reakcióinak aktiválásával vagy gátlásával ritmust is adnak a párok, a fajok teljes populációinak viselkedése, például fotoszintetikus cyanophyceae baktériumokban és az ökoszisztémák, a biomok vagy akár a bolygó léptékében (bizonyos állatvándorlások esetén ). Ez az egyik oka annak, hogy a fényszennyezés és az éjszakai környezet romlása mind ökológiai, mind egészségügyi szempontból aggodalomra ad okot.
A melatonin ebből a szempontból esszenciális hormonnak tűnik az ember számára és nyilván sok faj számára, mivel nemrégiben kiderült, hogy különféle algák és növények is termelik azt.
A biológiai ritmust a periódus, a periódus idõskálájának variációjának akrofázisának (vagy csúcsa, vagy csúcsa, vagy zenitje ) elhelyezkedése, a variáció amplitúdója és átlagos szintje ( MESOR ) jellemzi .
Két olyan epizód között mért időintervallum, amely a variáció során megismétlődik önmagukkal. A biológiai változó ritmusának periódusát spektrális elemzéssel lehet megkapni , megadva az alapvető túlsúlyos időszak és annak harmonikusainak becslését . A szinkronizátorok ritmusának (kísérleti körülmények) ismeretében is megszerezhető.
Az uralkodó periódustól függően a kronobiológia a ritmusok három fő területét különbözteti meg:
Bizonyos biológiai változók ( például a plazma kortizol termelődése ) ezeken a területeken megmutathatják ritmusukat.
Az akrofázis (csúcs vagy zenit), amelynek ellentéte a "batyphase" vagy a "bathyphase", a biológiai változó időskálán mért legmagasabb értékének helyzete az időskálán mért időtartam alatt. időbeli hivatkozás. Amikor a cirkadián tartományban vagyunk, a csúcs órákban adható meg, referenciaként egy óra (például: helyi idő éjfél). Lehetséges megadni az akrofáz helyét a testhőmérséklethez viszonyítva, de ez sokkal ritkább.
A Cosinor- módszer alkalmazásakor a csúcs lesz a szinuszos funkció legmagasabb pontja , de legtöbbször csúcsról beszélünk a kísérleti értékek tekintetében.
A jellemzés megegyezik a fizikai tudományokkal vagy a matematikával . Ez a figyelembe vett időszak alatt mért biológiai érték teljes változékonyságát képviseli.
MESOR a Rythm statisztikájának becsléséhez . Ez a biológiai változó mérésének számtani átlaga.
A biológiai ritmusok mind endogén, mind exogén eredetűek :
Eredetük genetikai , veleszületett, és nem az egyéni tanulás eredménye. Biológiai órák (vagy időmérők ) irányítják őket . Ez a jellemző egy izolációval (szabad menetprotokoll) bizonyítható, amely során a ritmusok rájuk jellemző frekvencián maradnak fenn .
Ezeket az endogén tényezőket az exogén tényezők, a Zeitgeberek vagy a szinkronizátorok vezérlik .
Az eredeti endogén származik alkotmány genetika a fajok és egyének . Lehetséges, hogy egyrészt az adott ritmust közvetlenül programozó gének vesznek részt, másrészt az egyén általános szerkezete mind az összes többi genetikai adattól, mind a szociálpszichológiai tényezőktől függ.
A emlősök , cirkadián ritmus által vezérelt központi cirkadián óra található, a hipotalamuszban és a szekunder (vagy perifériás ) órák jelen az összes szervben. Ezeket közvetlenül vagy közvetve szinkronizálja a központi óra. Ez a hierarchia nem létezik gerincteleneknél (például rovaroknál ), amelyek mind az agyi, mind a perifériás óráikat közvetlenül és főként a fény szinkronizálja.
Számos gén létezik, amelyek különböző biológiai órákat kódolnak : például leírtak egy étkezési órát, amely szabályozná az eljövendő étkezés emésztési előkészítését (Vö. Étienne Challet et al. , Current Biology du2006. október 24).
Valójában a test összes sejtjének, és nem csak azoknak, amelyek a speciálisabb agyi struktúrákhoz tartoznak, saját órája van, amelyet in vitro normál laboratóriumi körülmények között nehéz kimutatni. Benoît Kornmann és munkatársai felfedezték az aktivitás elhagyásának vagy a májsejtek órájának megsemmisítésének lehetőségét; ez lehetővé tette annak megállapítását, hogy a cirkadián ritmusuk 90% -a „helyi” eredetű, de legalább 10% -os „globális” (központi és / vagy közvetlenül a külső szinkronizátorokhoz kapcsolódó) hatás van. Ez a rész nagyon robusztus és akkor is fennáll, ha a perifériás sejteknek megfelelő óra blokkolva van.
A szinkronizáló tényező az agyon kívül, környezeti (nappali / éjszakai ciklus), néha társadalmi, de mindig periodikus, képes módosítani a biológiai ciklus periódusát vagy fázisát. A szinkronizátorok nem hozzák létre a biológiai ritmust, de módosítják az időszakot és a fázist.
Az emberek ritmusképzésének fő tényezői az aktivitás / pihenés, a világos / sötét napi szinten váltakoznak , vagy akár a fotoperiódus (rövid napok / hosszú napok) és a hőmérséklet éves vagy szezonális szinten, de másodlagos jelek a kognitív természet módosítja az előbbit; a társadalmi-ökológiai mutatók fontos szerepet játszanak ezen a területen.
A biológiai ritmus fényérzékenysége az életkor függvényében jelentősen változik, részben a lencse és a retina időbeli változásai miatt .
A gyermek példával arányosan sokkal több melatonint termelt, mint a felnőtt sötétben. Ez az arány az életkor előrehaladtával csökken (az időseknél akár 10-szer kevesebb, mint egy ötéves gyermeknél), ami az időseknél gyakoribb álmatlanság egyik magyarázó tényezője.
A biológiai ritmusok tehát bizonyos mértékben edzhetők (a ritmusok időszakának bizonyos módosítása lehetséges), de állandóak is (ezt mutatják a szabad futás vagy a szabad tanfolyamok protokolljai , amelyekben az egyén el van választva minden jeltől. Valószínűleg újraszinkronizálja).
A szinte mindenütt jelen lévő cirkadián ritmusok a leg figyelemre méltóbb és legkönnyebben megfigyelhető biológiai ritmusok. Fázisukat mozgathatjuk indukcióval, a szinkronizálók manipulálásával (főleg a fény, két érzékenységi csúccsal az embernél: az egyik 555 nm - nél (kék-zöld), a másik 480 nm-nél (kék), de 494 felé mozog nm az időseknél), és ezáltal előrehaladást vagy késést hoz létre ezekben a fázisokban. Bizonyos patológiák esetében így lehetséges a biológiai óra és így a szervezet időbeli szerveződésének „alaphelyzetbe állítása”.
Más szinkronizálók - különösen a társasak - a kéregünkre irányulnak . Jelek és megtanulhatók. A specifikus agymunkának köszönhetően bármely időbeli viszonyítási alapként érzékelt jel szinkronizálóvá válhat, és tájékozódhat a cirkadián „tapasztalatunkról”, de adott esetben cirkániás, ultradianikus stb. Más szavakkal, belső „óragyártásunkat” befolyásolja a szomszédok zaja, az ébresztőóra megszólaltatása, a postás átutazásának ideje, az a napi idő, amely alatt az ilyen és olyan személy megszokta, hogy telefonáljon nekünk stb. .) Emberben a szociális szinkronizálók nagyobb hatást gyakorolnak, mint a természetes szinkronizálók, de bizonyos társadalmi állatokban hasonló jelenségeket figyelhetünk meg, amelyek szinkronizálódnak a rokonaik által adott információknak köszönhetően. A szociális szinkronizáló helyettesítheti a másikat egy tanulási jelenséggel.
Ezek a ritmusok sok hormon szintjét szabályozzák . Megpróbáljuk jobban figyelembe venni őket bizonyos gyógyszerek alkalmazásakor, amelyeket hatékonyságuk javítása érdekében meghatározott időpontokban és / vagy ritmusban kell beadni, különben a biológiai ritmushoz viszonyított elmozdulás a hatékonyság elvesztését és / vagy a mellékhatások növekedése, sőt egyes esetekben a vártnak ellentétes hatás.