Широкое применение сменных графиков работы и изменение временной организации процессов жизнедеятельности человека при трансмеридиальных авиаперелетах актуализировали проблемы хронофизиологической адаптации человека. Взаимодействие организма с факторами окружающей среды стало рассматриваться в неразрывной связи с его циклическими эндогенными процессами, основными из которых являются циркадианные ритмы [3; 9].
Наличие эндогенных биологических часов, детерминирующих периодичность сна и бодрствования, привело к возникновению концепции, в соответствии с которой психическое и физическое здоровье характеризуется как естественная синхронность процессов регуляции вегетативных, сомато-поведенческих и информационных функций организма при их взаимодействии с окружающей средой [2; 6; 8].
Исследования, проведенные на организменном уровне, показали, что фазная структура циркадианных ритмов физиологических и психических функций у людей имеет значительные индивидуальные различия. Широко известные типологические концепции о «жаворонках» и «совах» были основаны на наличии индивидуальных различий профилей ритмов умственной и физической работоспособности [5]. Преобладание соответственно «утреннего» или «вечернего» типов максимальной активности индивида рассматривалось и как генетически детерминированное явление, и как свойство личности, формируемое под влиянием условий воспитания.
Фазная структура циркадианных ритмов зависит от типа вегетативной нервной системы. У людей, работающих посменно, были отмечены колебания вегетативного тонуса при увеличении длительности рабочей смены. При этом вместо 24-часовой ритмики вегетативных функций наблюдалась 12-часовая. Характер ритмики зависел от длительности периода отдыха и индивидуальных особенностей испытуемых. Устойчивость людей к изменениям времени рабочей смены (утро, день, ночь) определялась индивидуальной фазовостью ритмики состояния вегетативной нервной системы («дневной» или «ночной» тип).
В целом вышеприведенные данные позволяют сделать вывод о том, что взаимосвязанные и в то же время относительно парциальные свойства личности и типологические различия уровней функционирования отдельных физиологических систем организма могут являться своеобразными внутренними детерминаторами процессов хронофизиологической адаптации. Разнообразие концептуальных подходов к оценке критериев адаптоспособности человека, по-видимому, можно объяснить различной природой факторов, заполняющих «временную среду» и воздействующих на те или иные звенья механизмов регуляции межсистемных соотношений в организме [1-4].
В процессе перестройки временной структуры организма после смещения фаз внешних датчиков времени происходит изменение норм суточных кривых, периодов, амплитуд и фаз циркадианных колебаний показателей работоспособности человека, физиологических и биохимических процессов. При этом внешняя десинхронизация может приводить к внутренней. Явления десинхроза по амплитудно-фазо-частотным показателям физиологических функций организма человека прослеживались от 1-2 недель до одного месяца. Многие авторы выделяли отдельные фазы этого процесса, которые, несмотря на различие наименований, часто основывались на одних и тех же признаках.
Для формализованного описания амплитудно-фазо-частотных параметров циркадианных биологических ритмов организма и выделения базовых параметров часто используют методы аппроксимации последовательности значений показателей косинусоидальными функциями (косинор-анализ) [7], разложения их в ряд Фурье и методы анализа спектральной плотности гармонических составляющих. С их помощью были установлены среднестатистические значения гармонических составляющих физиологических функций организма человека, в том числе таких, как частота пульса, дыхания, уровень артериального давления и др. Вместе с тем наличие у многих людей «неправильных» форм суточных кривых (уплощенные кривые, наличие нескольких максимумов или минимумов и т.п.) и неполная воспроизводимость профилей ритмов свидетельствовали о неадекватности математического описания флюктуаций показателей функционального состояния периодическими функциями.
В последние годы получили распространение методы распознавания степени организованности суточных кривых показателей функционального состояния, основанные на экспертных оценках. В этих случаях многообразие форм графиков суточной динамики показателей часто разделяют на 4-5 типов, в числе которых выделяют «полную волну», отсутствие колебаний, «полуволны» и т.п. При этом приводятся данные о том, что такое типологическое деление может быть использовано в качестве критериев биоритмологической адаптации человека при работе посменно и вахтовым методом. В то же время, оценивая методические и методологические особенности проведения такого анализа суточной динамики физиологических показателей, следует указать на вероятностный характер экспертных оценок графических форм кривых. Наряду с этим необходимо учитывать, что при обследовании людей, занятых реальной трудовой деятельностью, в течение рабочего периода практически невозможно стандартизировать условия «покоя» (продолжительность и частоту перерывов в работе, однотипность предшествующих производственных операций и т.п.). На профили ритмов в данном случае могут также оказывать влияние трудноконтролируемые ситуационные факторы, приводящие к значительным погрешностям измерений. Помещение же обследуемых на несколько суток в профилакторий для биоритмологического обследования будет приводить к дезадаптации организма относительно факторов, составляющих условия производственной деятельности, в том числе режимного характера. Таким образом, невозможность отделения экзо- и эндогенных компонентов циркадианных ритмов процессов жизнедеятельности человека, занятого в современном производстве, приводит к значительным трудностям в интерпретации изучаемых явлений. Тем более что состояния сна и бодрствования, образующие в своей последовательности суточный ритм временной организации процессов жизнедеятельности, имеют различное физиологическое содержание.
Значительный интерес для понимания механизмов взаимодействия циклических эндогенных и апериодических (быстрых и медленных) составляющих адаптационной динамики функционального состояния представляют условия, при которых одновременно со сдвигом по фазе или нарушением периодичности предъявления внешних датчиков времени происходит изменение содержания или условий деятельности организма в течение периода бодрствования. Такие условия жизнедеятельности, требующие частой переадаптации организма к одновременно и последовательно воздействующим факторам окружающей среды и трудового процесса, возникают при режимах труда и отдыха (РТО) 12×12 ч., 15÷15 сут. и 8×8 ч. 6÷6 сут., характерных для вахтовых рабочих нефтяной промышленности. При графике 12×12 ч. в течение рабочего периода, состоящего из ночных смен (с 20 до 8 ч.) интенсивные физические нагрузки, обусловленные содержанием труда, приводят к сдвигу фаз циркадианных ритмов поведенческих и вегетативных функций организма, близкому к 180°. В течение последующего 15-суточного отдыха, рабочего периода с дневными (с 8 до 20 ч.) сменами и отдыха после дневной вахты стереотип ночного сна и дневного бодрствования сохраняется. В условиях Западно-Сибирского региона в течение большей части года у рабочих-нефтяников основных профессий трудовая деятельность сочетается с воздействием на организм низких температур воздуха. Вследствие этого способность организма адаптироваться к разноплановым по физиологическим механизмам действия факторам окружающей среды и трудового процесса, предъявляемым в различных сочетаниях, будет зависеть от адекватности его опережающих, актуальных и следовых реакций. При режиме труда и отдыха 8×8 ч. 6÷6 сут. программа адаптации организма к физическим нагрузкам и гипотермии должна формироваться в условиях нарушения эндогенной периодичности циркадианных ритмов. Анализ этих явлений представляется важным для выявления механизмов, лежащих в основе циклической временной организации процессов перекрестной адаптации функционально сопряженных систем организма.
Такие методические приемы изучения адаптационных процессов у людей, неоднородных по генетическим и фенотипическим признакам, не позволяли получить ответы на целый ряд вопросов. Так, остались невыясненными соотношения между циклическими эндогенными и апериодическими условно рефлекторными и эмоциональными составляющими опережающих реакций организма человека, развивающихся в процессе индивидуальной адаптации к физическим нагрузкам и холодовым воздействиям в течение рабочих периодов с 8- и 12-часовой периодичностью смен. Не были установлены причинно-следственные отношения между опережающими актуальными и следовыми реакциями физиологических систем на воздействие комплекса факторов, составляющих вахтовые условия труда. Поскольку действие холода на организм рабочих-нефтяников исключается в теплое время года, представлялось важным также оценить реакции организма и на снятие низкотемпературных воздействий. В целом проведенные ранее исследования не позволили сделать однозначно выводы о том, обеспечиваются ли циркадианные ритмы физиологических и психических процессов опережающей настройкой организма рабочих-нефтяников на сочетанное действие факторов окружающей среды и трудового процесса при вахтовых режимах труда с 8-12-часовой периодичностью смен в климатических условиях Западно-Сибирского региона.
В связи с сезонными изменениями климатических условий в большинстве регионов планеты представляют интерес исследования, направленные на изучение природы биологических ритмов с периодом, равным календарному году. Известно, что эндогенная природа цирканнуальных ритмов характернав для ряда гомойотермных, прежде всего – неспящих, животных. В то же время в исследованиях, проводимых на людях, каких-либо однозначных результатов получено не было. При снятии или сдвиге по фазе сезонных колебаний факторов природной среды ритмические изменения основного обмена артериального давления, экскреции метаболитов глюкокортикоццов и андрогенов сохранялись. С другой стороны, имеются данные о том, что условия длительной социальной адаптации не позволяют принимать во внимание наличие генетически детерминированных цирканнуальных ритмов. В последнем случае сезонные различия психофизиологических состояний человека объясняются актуальными реакциями на естественно природные факторы и сезонные различия применяемых от них средств социальной защиты.
Таким образом, анализ литературных данных показывает, что адаптация организма к постоянно меняющимся условиям окружающей среды обеспечивается не отдельными органами, а скоординированными во времени и пространстве и соподчинёнными между собой функциональными системами. Эндогенные механизмы регуляции циркадианных ритмов процессов жизнедеятельности обеспечивают циклические изменения работоспособности человека, состояний его высших интегративных, сомато-двигательных и вегетативных функций. Фазовые соотношения циркадианных ритмов отдельных физиологических систем, изменяющиеся в зависимости от условий, могут обеспечивать опережающий адаптационный эффект. Вместе с тем большинство исследований, посвященных изучению закономерностей хронофизиологической адаптации человека, проводилось применительно к условиям, не связанным с изменением интенсивности и продолжительности факторов, воздействующих в течение периодов бодрствования. Не были сформированы представления о механизмах, лежащих в основе психофизиологической адаптации человека, одновременно относящихся к факторам окружающей среды и трудового процесса при работе посменно и вахтовым методом. Исследования, посвященные изучению динамики состояния психических и физиологических функций организма у рабочих-нефтяников Западной Сибири при вахтовых и традиционных режимах труда, также не позволили сделать каких-либо однозначных выводов о закономерностях индивидуальной адаптации к факторам различной природы, предъявляемым одновременно и последовательно. В значительной степени это было связано с индивидуально-типологическими различиями циклических эндогенных и апериодических составляющих адаптационно-регуляторных перестроек соподчиненных функциональных систем, обусловленных неоднородностью обследуемых по гено- и фенотипическим признакам. В то же время каких-либо однозначных критериев индивидуальности содержания и направленности адаптационного процесса, подходов, обеспечивающих возможность выявления опережающих, актуальных и следовых реакций организма применительно к этим условиям, предложено не было.
Полученные результаты представляют интерес для широкого круга исследователей, занимающихся проблемами хронофизиологической адаптации человека, в том числе у вахтовых рабочих, рабочих-мигрантов, иностранных студентов и пр.
Работа выполнена при финансовой поддержке РГНФ, проект № 13-16-70001 и РФФИ, проект 14-06-00026.
Рецензенты:
Фокин В.А., д.т.н., профессор кафедры биологической и медицинской кибернетики, ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет», г. Томск.
Языков К.Г., д.м.н., с.н.с., профессор кафедры клинической психологии ГБОУ ВПО «Сибирский государственный медицинский университет», г. Томск.