Циркадный ритм и циркадная чувствительность

September 14, 2011 by admin Комментировать »

Период чередования сна и бодрствования человека приблизительно равен 24 ч. Такой суточный ритм часто называют циркадным ритмом или циркадным циклом. Название этого термина произошло от двух латинских словcircaиdies(в родительном падежеdiem),означающих приблизительно и день. Издавна известно, что свет ответствен за синхронизацию биологических часов человека, т. е. за его циркадный ритм. В работах (Pittendrigh, 1993) и (Sehgal, 2004) рассказано, как люди пришли к пониманию существования циркадного ритма и того, что свет является главным инициатором запуска эндогенных процессов.

Ритм чередования сна и бодрствования человека синхронизируется сменой интенсивности и спектрального состава света. Солнечный свет — естественный регулятор жизни человека. В дневные часы солнечный свет характеризуется высокой интенсивностью, высокой цветовой температурой и высокой долей голубого излучения. В вечерние часы интенсивность, цветовая температура и голубая составляющая солнечного света значительно снижаются. Люди адаптировались к такой смене световых параметров, и их циркадный ритм фактически определяется тремя факторами: интенсивностью, цветовой температурой и голубой составляющей солнечного излучения.

Сообщается о том, что регулярное облучение человека светом слишком высокой интенсивности (не соответствующей времени суток) в предвечерние и вечерние часы может грозить ему сбоем биологического ритма, бессонницей и даже серьезными заболеваниями, такими как рак (Brainardetal., 2001; Blasketal., 2003). Поэтому следует ограничивать облучение светом высокой интенсивности в предвечерние и вечерние часы (Schubert, 1997).

Долгое время считалось, что оптически чувствительными рецепторами человеческого глаза являются только палочки (стержневые рецепторы) и три вида колбочек (конических рецепторов). Однако, в работе (Brainardetal., 2001) утверждается, что в человеческом глазу есть неизвестные ранее фоторецепторы, отвечающие за циркадный ритм человека. Имеются доказательства (Bersonetal., 2002; Hattaretal., 2002) того, что нервные узлы на сетчатке также обладают световой чувствительностью. Эти узлы показаны схематично на рис. 16.1. Были проведены работы по определению спектральной чувствительности нервных узлов на сетчатке млекопитающих. Результаты этих исследований приведены на рис. 16.9. Видно, что максимальная чувствительность нервных узлов сетчатки наблюдается на длине волны 484 нм, лежащей в синей части спектра.

В работе (Bersonetal., 2002) представлены факты, подтверждающие важную роль фоточувствительных нервных узлов сетчатки глаза в управлении циркадным ритмом. Предполагается, что из-за высокой чувствительности нервных узлов сетчатки в синем спектральном

Рис. 16.9. Кривая спектральной чувствительности нервных узлов сетчатки млекопитающих, полученная методом измерения фотоотклика. Из рисунка видна значительная разница между спектральными чувствительностями нервных центров сетчатки глаза и человеческого зрения (Bersonetal., 2002)

 

диапазоне голубизна неба в дневные часы является важным фактором, синхронизирующим эндогенный ритм человека. Исходя из этого, фоточувствительные нервные центры иногда называют рецепторами голубого неба.

Из рис. 16.9 видна большая разница между чувствительностью нервных узлов сетчатки в красном и синем диапазонах спектра. Влияние синего излучения на синхронизацию биологического ритма людей в несколько раз превышает влияние красного света. Эта особенность синего света обязательно должна учитываться при проектировании систем освещения и применении источников искусственного света.

Библиографический список

Berson D.M., Dunn F.A., and ТакаоМ. "Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock" Science295, 1070 (2002).

Brainard G. C., Hanifin J. P., Greeson J.M., Byrne В., Glickman G., Gerner E., and Rollag M. D. "Action spectrum for melatonin regulation in humans: Evidence for a novel circadian photoreceptor" /.Neuroscience21, 6405 (2001).

Blask D.E., Dauchy R.T., Sauer L.A., Krause J. A., Brainard G.C. "Growth and fatty acid metabolism of human breast cancer (MCF-7) xenografts in nude rats: Impact of constant light-induced nocturnal melatonin suppression" Breast Cancer Research and Treatment79, 313 (2003).

CIE Commission Internationale de I’Eclairage Proceedings (Cambridge University Press, Cambridge, 1931).

CIE Proceedings1,Sec. 4; 3,p. 37; Bureau Central de la CIE, Paris (1951).

CIE data of 1931 and 1978 available at http://cvision.ucsd.edu and http://www.cvrl.org(1978). Данные CIE1931 V(A) были модифицированы D.B. JuddandJ.J. Vosв 1978. Их модифицированную функцию чувствительности глаза часто обозначают Ум(Л); см. J.J. Vos "Colorimetric and photometric properties of a 2-deg fundamental observer" Color Res. Appl.3, 125 (1978).

CIE publication 75-1988Spectral Luminous Efficiency Functions Based Upon Brightness Matching for Monochromatic Point Sources withand10° Fields ISBN 3900734119 (1988).

CIE publication 86-1990CIE 1988 2° Spectral Luminous Efficiency Function for Photopic Vision ISBN 3900734232 (1990).

Dowling J. E. The retina: An Approachable Part of the Brain (Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, 1987).

EncyclopediaBritannica, Inc. Изображение человеческого глаза взято из издания 1994 г. (1994).

Hattar S., Liao H.-W., ТакаоМ., Berson D.M., and Yau K.-W. "Melanopsin- containing retinal ganglion cells: Architecture, projections, and intrinsic photosensitivity" Science295, 1065 (2002).

MacAdam D. L. "Maximum attainable luminous efficiency of various chromatici- ties" J. Opt. Soc. Am.40, 120 (1950).

Osram Sylvania Corporation Lumens and mesopic vision Application Note FAQ0016-0297 (2000)

Pittendrigh C. S. "Temporal organization: Reflections of a Darwinian clockwatcher" Ann. Rev. Physiol.55, 17 (1993).

Schmid W., Scherer M., Karnutsch C., Plobl A., Wegleiter W., Schad S., Neu- bert В., and Streubel K. "High-efficiency red and infrared light-emitting diodes using radial outcoupling taper" IEEE J. Sel. Top. QuantumElectron. 8, 256 (2002).

SchubertE.F. Автор этой книги в 1997 г. заметил, что работая в офисе после 20.00 в условиях яркого освещения, он может заснуть только очень поздно, обычно после полуночи. Причиной бессонницы оказались высокая интенсивность освещения офиса. Как только ее уменьшили, бессонница прекратилась. (1997).

Sehgal А., editor Molecular Biology of Circadian Rhythms (John Wiley and Sons, New York, 2004).

Vos J.J. "Colorimetric and photometric properties of a 2-deg fundamental observer" Color Res. Appl.3, 125 (1978).

Wyszecki G. and Stiles W. S. Color Science — Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae2nd edition (John Wiley and Sons, New York, 1982).

Wyszecki G. and Stiles W. S. Color Science — Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae2nd edition (John Wiley and Sons, New York, 2000).

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты