Rytm dobowy – czym jest i w jaki sposób działa?

Rytmy biologiczne, inaczej biorytmy, to cykliczne zmiany zachodzące w organizmach żywych w odpowiedzi na zróżnicowane warunki środowiskowe z odpowiadającą im częstotliwością. Wśród nich znajdują się rytmy o różnym czasie trwania, od bardzo krótkich, przez dobowe, aż po sezonowe czy roczne. Szczególnie istotny dla codziennego funkcjonowania człowieka wydaje się rytm dobowy. Wiele procesów w organizmie człowieka przebiega zgodnie z tym rytmem, jak chociażby cykle snu i czuwania czy wydzielanie hormonów.

Nauką badającą rytmy biologiczne jest chronobiologia. Jej odkrycia pozwoliły lepiej poznać rytm dobowy człowieka, jego potencjalne zaburzenia oraz możliwe chronotypy, czyli określone wzorce funkcjonowania zgodne z wewnętrznym zegarem biologicznym. Poznanie własnego, indywidualnego wzorca aktywności pozwala ponadto na właściwe zsynchronizowanie z nim swojego trybu życia. Może to w znaczący sposób ograniczyć ryzyko wystąpienia zaburzeń rytmu okołodobowego.

Rytm dobowy – informacje w pigułce

Czym są rytmy okołodobowe?

Rytmy okołodobowe (cyrkadialne) są w przybliżeniu 24-godzinnymi rytmami biologicznymi, choć szerzej przyjmuje się, że mogą trwać od 20 do 28 godzin. Jednym z najbardziej charakterystycznych z nich jest cykl snu i czuwania, regulujący codzienne funkcjonowanie ludzkiego organizmu. Wśród przykładów rytmów okołodobowych można wymienić także zmiany w temperaturze ciała, ciśnieniu krwi czy wydzielaniu hormonów. Tego typu cykle działają w oparciu o tak zwany zegar biologiczny.

Jest to mechanizm wewnętrzny, funkcjonujący niezmiennie nawet w izolacji od czynników środowiskowych. Wykazał to eksperyment Aschoffa i Wevera z 1962 roku – nawet w warunkach całkowitej izolacji od zewnętrznych cykli u osób badanych utrzymywał się stały rytm snu i czuwania trwający około 25 godzin.Ich wyniki pokrywały się z wcześniejszymi badaniami Kleitmana i Richardsona, którzy spędzili 32 dni w Jaskini Mamuciej w zupełnym odosobnieniu. Przez cały czas trwania eksperymentu z 1938 roku badacze funkcjonowali w jednolitych warunkach, bez bodźców środowiskowych czy świadomości co do pory dnia i nocy. Mimo tych specyficznych warunków, cykl snu i czuwania Kleitmana i Richardsona był dosyć regularny, a ich rytm okołodobowy mieścił się w okresie 25-28 godzin.

Strukturą w mózgu odpowiedzialną za regulację rytmów okołodobowych są podwzgórzowe jądra nadskrzyżowaniowe (SCN). Znajdują się one ponad skrzyżowaniem nerwów wzrokowych, a ich zadaniem jest synchronizowanie czynników zewnętrznych i wewnętrznych dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Stanowią przez to główny zegar biologiczny człowieka, dbający o to, by działać jak najbardziej wydajnie.

Rytmy infradobowe i ultradialne

Rytmy infradobowe to wszystkie rytmy trwające dłużej niż 28 godzin, w tym miesięczne, sezonowe oraz roczne. Niektóre teorie przypisują im związek między innymi z fazami księżyca, jak chociażby cykl menstruacyjny u kobiet. Część badaczy uwzględnia w tej kategorii także rytmy okołomiesięczne, które nie zostały jeszcze dostatecznie zbadane i wyjaśnione, jak na przykład 33-dniowy cykl twórczości intelektualnej, 28-dniowy cykl właściwości psychicznych czy 23-dniowy cykl fizycznej wydolności organizmu.

Rytmy ultradobowe (inaczej ultradialne) cechują się czasem trwania krótszym niż 20 godzin. Oznacza to, że w ciągu doby może wystąpić więcej niż jeden pełny cykl. Charakterystycznym przykładem tego typu rytmu są między innymi fazy snu, które mogą występować kilkukrotnie w ciągu nocy.

Cechy rytmów biologicznych

Rytmy biologiczne, w tym rytm okołodobowy, charakteryzują się określonymi parametrami. Wśród nich można wymienić okres rytmu, czyli czas, jaki zajmuje pełny cykl zmian, jak również częstotliwość rozumiana jako liczba pełnych cykli w ciągu doby. Następny parametr to faza, czyli wartość przyjmowana przez zmienną w danym momencie. Z kolei moment wystąpienia maksymalnej wartości rytmu to akrofaza. Cechą biorytmu jest również jego wartość średnia (MESOR), natomiast różnicę między średnią a wartością maksymalną określa się amplitudą. Rytmy zawierają w sobie ponadto nakładające się na siebie składowe endogenne i egzogenne, stanowiące wzajemne oddziaływania między funkcjonowaniem organizmu a czynnikami środowiskowymi.

Cykl snu i czuwania

Rytm okołodobowy reguluje cykle snu i czuwania, dzięki czemu z organizmu płynie informacja, kiedy powinniśmy się budzić i zasypiać. Mimo pewnych różnic związanych z wiekiem oraz trybem życia, można dostrzec pewne charakterystyczne wzorce. Najniższy poziom aktywności występuje pomiędzy 2 w nocy a 4 nad ranem, znaczący spadek występuje również między 13 a 15, co w wielu kulturach skutkuje korzystaniem z poobiedniej drzemki. U niektórych osób, zwłaszcza nastolatków i młodych dorosłych, obniżenie energii może występować nieco później – między godziną 14 a 17. Z kolei wzrost aktywności można odnotować między 8 a 12 oraz pomiędzy 16 a 21.

Rytm dobowy niemowląt

Rytm dobowy niemowląt w sposób znaczący różni się od tego, który występuje u dorosłych. Na etapie pierwszych trzech miesięcy życia, organizm noworodków nie różnicuje jeszcze dnia i nocy, zatem niezależnie od pory, długość snu i aktywności może rozkładać się równomiernie. Dopiero po okresie od 3 do 6 miesięcy życia dziecka zaczyna kształtować się rytm, w którym większa aktywność występuje w ciągu dnia, a sen w coraz większym stopniu występuje w nocy. Ponadto, niemowlęta początkowo śpią kilkanaście godzin dziennie w cyklach trwających 3-4 godziny, związanych przede wszystkim z porą karmienia.

Rytm dobowy hormonów

Działanie hormonów w organizmie człowieka również podlega rytmom okołodobowym. Najwyższe stężenie insuliny występuje w godzinach porannych, natomiast wieczorem można zauważyć jej spadek. Rytm cyrkadialny ze szczytem w godzinach porannych wykazują też między innymi takie hormony, jak dopamina, adrenalina oraz tyrozyna. Z kolei hormon wzrostu jest wydzielany w największym stopniu podczas snu wolnofalowego, dlatego zdrowy i odpowiednio długi sen jest tak ważny dla organizmu człowieka, szczególnie dla rozwijających się dzieci i młodzieży. W kontekście snu szczególnie istotne wydają się rytmy dobowe melatoniny oraz kortyzolu.

Rytm dobowy melatoniny

Wydzielanie melatoniny jest ściśle powiązane z natężeniem światła w ciągu doby. Poziom tego hormonu we krwi zmniejsza się pod wpływem bodźców świetlnych, zarówno promieni słonecznych, jak i sztucznych źródeł, na przykład światła niebieskiego emitowanego przez urządzenia elektroniczne. Z tego powodu istotne jest zadbanie o to, by w sypialni było ciemno. U osób zdrowych wydzielanie melatoniny zaczyna zwiększać się późnym wieczorem, a swój szczyt osiąga pomiędzy 2 a 3 w nocy. Później stopniowo się obniża; o poranku jej stężenie jest stosunkowo niewielkie, podobne do występującego przez większość dnia.

Rytm dobowy kortyzolu

Kortyzol, często nazywany hormonem stresu, produkowany jest przez nadnercza i wykazuje rytm cyrkadialny. Docierające do nerwu wzrokowego światło dzienne, oddziaływuje na jądra nadskrzyżowaniowe (SCN) regulujące rytm sen-czuwanie. Wpływa to na zwiększoną produkcję kortyzolu oraz neuroprzekaźników, takich jak noradrenalina i serotonina. Ich celem jest utrzymanie organizmu w stanie czuwania i pobudzenia. Maksymalny poziom kortyzolu występuje w godzinach porannych, między 6 a 8. Najniższe stężenie odnotowuje się natomiast pomiędzy północą a godziną 4. Poziom kortyzolu cechuje się dużą zmiennością, ponieważ na jego wydzielanie wpływa między innymi doświadczany stres.

Rytm okołodobowy a różnice czasu

Badania pokazują, że każda zmiana strefy czasowej wpływa na rytm okołodobowy człowieka i wymaga przystosowania się organizmu. Pojawia się coraz więcej dowodów sugerujących, że podróże lotnicze z zachodu na wschód wymagają więcej czasu na dostosowanie się zegara biologicznego. Wynika to z faktu, że mózg może wykorzystywać odrębne mechanizmy do radzenia sobie z nadwyżką lub utratą czasu. Lepsze poznanie mechanizmów stojących za adaptacją zegara biologicznego do nowej strefy czasowej może pozwolić na ograniczenie skutków zjawiska, jakim jest jet lag (zespół nagłej zmiany strefy czasowej). Ponadto, sezonowe zmiany czasu z zimowego na letni również wymagają przystosowania się i mogą wpływać na krótkotrwałe problemy ze snem oraz gorsze funkcjonowanie.

Zaburzenia rytmu okołodobowego

Zespół opóźnionej fazy snu

Zespół opóźnionej fazy snu to zaburzenie rytmu dobowego charakteryzujące się znacznym opóźnieniem w cyklu snu i czuwania. Doświadczające go osoby mogą nie odczuwać zmęczenia aż do późnych godzin nocnych, a budzenie się wcześnie rano sprawia im ogromną trudność. Ich rytmy okołodobowe są przesunięte minimum o dwie godziny. Może to powodować trudności z realizacją ról społecznych, na przykład szkolnych lub zawodowych. Co więcej osoby, u których występuje opóźniona faza snu, często próbują odsypiać „na zapas” w dni wolne, przez co często wpadają w błędne koło bezsenności. Konsekwencją może być bezsenność przewlekła oraz deprywacja snu. Zaburzenie to dotyczy najczęściej nastolatków, zmaga się z nim od 7 do 16 procent młodych ludzi.

Zespół przyspieszonej fazy snu

Zespół przyspieszonej fazy snu powoduje, że u doświadczających go osób senność występuje znacznie wcześniej niż przy standardowym rytmie dobowym. Ponadto budzą się one wcześnie rano lub jeszcze w ciągu nocy. Próba dostosowania się do typowego rytmu cyrkadialnego może prowadzić do deprywacji snu i występowania bezsenności. Tego typu cykl snu i czuwania występuje przede wszystkim u osób w średnim wieku i seniorów.

Nieregularny rytm okołodobowy

Wśród najczęstszych przyczyn zaburzenia określanego jako nieregularny rytm okołodobowy można wyróżnić pracę zmianową oraz nieregularny tryb życia. Wskazuje się na to, że praca zmianowa często prowadzi do rozregulowania rytmu okołodobowego i w pewnym stopniu zaburza cykle snu i czuwania. Może się to przekładać na zaburzenia snu, zarówno w postaci bezsenności w nocy, jak i nadmiernej senności w ciągu dnia. Negatywny wpływ pracy zmianowej na jakość snu można ograniczyć, wprowadzając regularny grafik zmian. Podobnie w przypadku nieregularnego trybu życia – warto wprowadzać nawyki związane ze snem, by nie zdezorganizować swojego rytmu okołodobowego.

Chronotypy

Chronotyp stanowi rodzaj wewnętrznego zegara biologicznego, regulującego funkcjonowanie organizmu. Prawdopodobnie jest uwarunkowany genetycznie. Wyróżniono takie typy, jak sowy i skowronki. Niektóre źródła uwzględniają także typ niezróżnicowany, bez dominacji konkretnego chronotypu i wskazują, że typ pośredni może być najczęściej występującym.

Chronotyp sowy i skowronka

Chronotyp skowronka, czyli typ poranny, charakteryzuje osoby, które lubią wcześnie wstawać i stosunkowo wcześnie kładą się spać. Szczyt aktywności tych osób przypada na poranki. Przeciwieństwem tzw. „rannych ptaszków” są sowy, określane jako typ wieczorny. Tego typu chronotyp wiąże się z późniejszym zasypianiem oraz wstawaniem, a osoby te największą produktywność wykazują w godzinach wieczornych.

Nowe podejście do chronotypów – delfin, niedźwiedź, lew i wilk

Ze względu na ograniczenia związane z dotychczasowym podziałem chronotypów, wraz z poszerzaniem się stanu wiedzy na temat snu, poszukiwano nowych możliwości klasyfikacji. Michael Breus, autor popularnonaukowej publikacji „Potęga kiedy” zaproponował podział chronotypów na 4 kategorie.

Delfin

Pierwsza z nich to delfin, typ charakteryzujący około 10 procent populacji. Są to osoby, które mogą zmagać się z przewlekłą bezsennością. Ich sen jest bardzo lekki, często i łatwo budzą się w nocy, przez co mogą odczuwać zmęczenie w ciągu dnia. Szczyt aktywności delfinów przypada na późny wieczór lub godziny nocne.

Niedźwiedź

Kolejnym chronotypem jest niedźwiedź, według autora ten wzorzec może dotyczyć nawet połowy populacji. Ich funkcjonowanie jest względnie zgodne z występowaniem światła słonecznego. Największa aktywność tych osób występuje późnym rankiem, a zmęczenie zaczynają odczuwać w późnych godzinach wieczornych. Typ niedźwiedzia wykazuje duże zapotrzebowanie na sen, dosyć głęboko śpią i może być im trudno budzić się na dźwięk budzika.

Lew

Lew to chronotyp charakteryzujący około 15 procent ludzi. Spośród klasycznych typów, najbardziej przypomina chronotyp skowronka. Są to osoby wstające bardzo wcześnie rano, które szczyt produktywności osiągają o poranku i wykazują się dużą aktywnością do południa. Ponadto wieczorem dosyć wcześnie zaczynają odczuwać zmęczenie. Mają umiarkowane zapotrzebowanie na sen.

Wilk

Ostatni chronotyp według Breusa to wilk, którym może być co 6 lub co 7 osoba w populacji. Pod wieloma względami jest analogiczny do typu sowy. Trudno jest im wstawać wcześnie rano, lubią spać dłużej. Najbardziej aktywne i produktywne są późnym wieczorem, a zmęczenie mogą odczuwać dopiero około północy. Wykazują umiarkowane zapotrzebowanie na sen.

Bibliografia:

Anna Maluszczak

Magister psychologii, certyfikowana trenerka umiejętności społecznych, terapeuta ręki, autorka artykułów psychoedukacyjnych. Obszar zainteresowań koncentruje wokół psychologii dziecięcej oraz psychoterapii CBT i ACT.