Cronobiologie
Cronobiologia , din grecescul timeρόνος chrónos „ timp ” și din biologie („studiu al vieții”), este o ramură a biologiei care studiază fenomenele periodice (ciclice) din organismele vii și adaptarea lor la ritmurile solare și lunare relative. [1] Aceste cicluri sunt cunoscute sub numele de ritmuri biologice . Termenii chronomics și chronoma înrudit au fost utilizate în unele cazuri , pentru a descrie atât moleculare mecanismele implicate în fenomenele cronobiologice și aspectele mai cantitative ale chronobiology, în special atunci când este necesar să se compare ciclurile diferitelor organisme.
Studiile cronobiologice găsesc ajutor în diferite discipline, cum ar fi anatomia comparată , fiziologia , genetica , biologia moleculară și etologia indivizilor. [1]
Descriere
Variații în momentul și durata activității biologice în organismele vii apar pentru multe procese biologice esențiale. Acest lucru se întâmplă la animale (mâncare, dormit, împerechere, hibernare , migrație , regenerare celulară etc.) și la plante (mișcări ale frunzelor , reacții fotosintetice etc.). Ei identifică:
- ritm circadian , un ciclu de aproximativ 24 de ore, cum ar fi ciclul veghe-somn;
- ritmuri infradiene , adică mai puțin ( infra ) frecvente decât 24 de ore și, prin urmare, mai lungi decât o zi, cum ar fi ciclul menstrual , migrația anuală sau ciclurile de maree , observate frecvent în viața marină;
- ritm ultradian , mai ( ultra- ) frecvent decât 24 de ore și, prin urmare, mai scurt decât o zi, cum ar fi ciclul REM de 90 de minute, ciclul nazal de 4 ore sau ciclul de producție a hormonului de creștere de 3 ore.
fundal
Un ciclu circadian a fost descoperit pentru prima dată în secolul al XVIII-lea de către omul de știință francez Jean Jacques Dortous de Mairan prin studierea mișcării frunzelor plantelor. În 1751, botanistul și naturalistul suedez Carolus Linnaeus a proiectat un ceas cu flori folosind anumite specii diurne de plante florale . [2] Organizând speciile selectate într-un model circular, el a proiectat un ceas care indica ora din zi observând ce flori se deschid și care se închid. De exemplu, el a descoperit că planta cu barbă a șoimului a deschis flori la 6:30 dimineața, în timp ce alte specii, precum Leontodons , nu și-au deschis florile până la 7:00 dimineața.
În 1924 Alexander Chizhevsky , a absolvit Facultatea de Medicina a Universitatii din Moscova , a publicat lucrările interdisciplinare „factori fizici în spatele procesului de istorie“ și „catastrofe epidemiologice și activitatea periodică a Soarelui“ , care studiază ciclurile în organismele vii în raport cu ciclu solar și cu ciclul fazelor lunii . Chișevski a dezvoltat o nouă disciplină, heliobiologia , o ramură a astrobiologiei . În 1939 Chizhevsky a fost ales președinte de onoare al Congresului internațional de fizică biologică, în urma publicației sale din 1936 The Earth's Echo of Solar Storms . [3] Cu toate acestea, Chișevski a fost arestat curând de guvernul sovietic și exilat în Siberia în timpul dictaturii lui Iosif Stalin . Publicațiile lui Chizhevsky au fost cenzurate și cercetările sale datând din anii 1930 privind relația dintre ciclurile circadiene umane și parametrii sângelui și electromagnetici ai eritrocitelor au fost interzise; a fost publicat în 1973 , 40 de ani mai târziu. Publicația lui Chizhevsky din 1928 intitulată „Influența cosmosului asupra psihozei umane” a fost cenzurată în Uniunea Sovietică , deși în 2003 această lucrare a fost raportată ca referință într-un articol din Journal of Circadian Rhythms . [4]
Simpozionul din 1960 organizat la Cold Spring Harbor Laboratory părea să definească momentul în care cercetătorii, din domenii foarte diferite, au descoperit faptul că studiau cu toții același fenomen. Întâlnirea anticipată a pus bazele dezvoltării moderne a cronobiologiei.
În anii 1960, Patricia DeCoursey a inventat curba de răspuns de fază (PRC), o diagramă de timp care arată efectul unui tratament capabil să influențeze ritmul circadian (de exemplu, debutul somnului în diferite momente ale zilei).).
Franz Halberg de la Universitatea din Minnesota , care a inventat termenul de circadian , este în general considerat ca fiind unul dintre părinții cronobiologiei moderne. Cu toate acestea, Colin Pittendrigh și nu Halberg a fost ales director al Societății pentru Cercetare în Ritmuri Biologice în anii '70 . Halberg a cerut mai mult accent pe aspectele umane și medicale , în timp ce Pittendrigh a avut o pregătire personală orientată mai mult spre evoluție și ecologie . Sub conducerea lui Pittendrigh, s-au efectuat cercetări pe tot felul de organisme, atât vegetale, cât și animale. Mai recent, a fost dificil să se obțină finanțare pentru astfel de cercetări pe alte organisme decât șoareci , șobolani și oameni. [5] [6]
Recent, fototerapia și administrarea orală a melatoninei au fost studiate de Dr. Alfred J. Lewy ( Oregon Health & Science University ) și alți cercetători ca metodă de control al ritmurilor circadiene animale și umane. Bărbații pot fi oameni dimineața sau seara; aceste variații se numesc cronotipuri și există diverse instrumente de evaluare și markeri biologici pentru caracterizarea lor.
De asemenea, de remarcat a fost contribuția biologului german Jürgen Aschoff , considerat unul dintre fondatorii cronobiologiei moderne împreună cu Franz Halberg și Colin Pittendrigh.
Instrumente de evaluare
În 1976 , JA Horne și O. Östberg au dezvoltat Chestionarul Morningness-Eveningness ca instrument pentru a determina dacă o persoană are cel mai înalt nivel de vigilență în timpul zilei sau al serii. [7] În articolul lor au făcut distincția între oamenii de dimineață și de seară, în timp ce alți autori folosesc uneori termenii „alunetă” și, respectiv, „bufniță” pentru a indica pe cei care se încadrează în cele două cronotipuri diferite. Horne și Östberg au remarcat că, deși distincția dintre tipurile de dimineață și de seară datează din 1900 , tocmai datorită lucrărilor lui Freeman-Hovland ( 1934 ) și Kleitman ( 1939 ) au început cercetările sistematice ale acestor cronotipuri diferite. Öquist ( 1970 ) a produs un chestionar suedez pentru a distinge seara de tipurile de dimineață; acest chestionar a fost modificat de Östberg în 1973 , punând bazele pentru chestionarul ulterior al lui Horne și Östberg în limba engleză . Folosind acest chestionar, Horne și Östberg au găsit diferențe semnificative statistic între tipurile de seară și dimineață în ceea ce privește somnul și orele de trezire, dar nu au găsit diferențe relevante în ceea ce privește durata diferită a somnului. Cei doi oameni de știință au remarcat, de asemenea, că a fost necesar să se ia în considerare vârsta persoanei pentru a-și evalua cronotipul, observând cum „a merge la culcare la ora 23:30 poate fi indicativ pentru un tip de dimineață în cadrul unei populații de studenți, dar poate fi mai legat de un tip de seară într-o grupă de vârstă de 40-60 de ani. " Horne și Östberg au remarcat, de asemenea, modul în care vârfurile de temperatură variază între tipurile de dimineață și seara. După ce acești autori și-au elaborat scara, alți autori au dezvoltat, de asemenea, instrumente de evaluare pentru aceste concepte și există unele dovezi că tipurile de dimineață și de seară pot fi de fapt două tipuri separate.
Alte domenii
Cronobiologia este un domeniu de investigație interdisciplinar. Acesta interacționează cu medicina și alte domenii de cercetare, cum ar fi jet lag , tulburări de somn , endocrinologie , geriatrie , medicină sportivă , medicină spațială și fotoperiodism . [8] [9] [10]
Teoria nefondată a bioritmurilor , care pretinde că descrie un set de variații ciclice ale comportamentului uman bazate pe cicluri fiziologice și emoționale, nu face parte din cronobiologie.
Notă
- ^ a b Jay C. Dunlap, Jennifer J. Loros Patricia J. DeCoursey,Chronobiology , Sinauer Associates Inc, 2003, ISBN 978-0-87893-149-1 .
- ^ Pentru o descriere a ritmurilor circadiene ale plantelor, consultați contribuția lui de Mairan, Linnaeus și Darwin în Biological Clocks - Garden Variety Experiments Arhivat 25 decembrie 2005 în Internet Archive .
- ^ Cartea, în limba rusă originală, poate fi descărcată online aici
- ^ Articolul în cauză este acest Filed 19 ianuarie 2007 în Internet Archive .
- ^ Bora Zivkovic, ClockTutorial # 2a, Patruzeci și cinci de ani de generalizări empirice ale lui Pittendrigh , pe A Blog Around the Clock , ScienceBlogs, 3 iulie 2006. Accesat la 13 martie 2008 .
- ^ Bora Zivkovic, Clocks in Bacteria V , A Blog Around the Clock , ScienceBlogs, 17 mai 2006. Accesat la 13 martie 2008 .
- ^ JA Horne, Östberg, O., Un chestionar de autoevaluare pentru a determina dimineața-seara în ritmurile circadiene umane , în International Journal of Chronobiology , vol. 4, nr. 2, 1976, pp. 97-110.
- ^ Teodor T. Postolache,Sports Chronobiology, An Issue of Clinics in Sports Medicine , Saunders, 2005, ISBN 978-1-4160-2769-0 .
- ^ David Lloyd Ernest Lawrence Rossi, Ultradian Rhythms in Life Processes: Inquiry into Fundamental Principles of Chronobiology and Psychobiology , Springer-Verlag Berlin și Heidelberg GmbH & Co. K, 1992, ISBN 978-3-540-19746-1 .
- ^ DK Hayes, Chronobiology: Its Role in Clinical Medicine, General Biology, and Agriculture , John Wiley & Sons, 1990, ISBN 978-0-471-56802-5 .
Bibliografie
- Hastings, Michael, „ Creierul, ritmurile circadiene și genele ceasului ”. Revizuirea clinică. BMJ 317: 1704-1707, 1998.
- Congresul SUA, Biroul de evaluare a tehnologiei, „ Ritmuri biologice: implicații pentru lucrător ”. Biroul de tipărire al guvernului SUA, 1991. Washington, DC. OTA-BA-463. NTIS PB92-117589
- Ashikari, M., Higuchi, S., Ishikawa, F. și Tsunetsugu, Y., „ Simpozion interdisciplinar despre„ Ființe umane și medii ”: abordări din antropologia biologică, antropologia socială și psihologia dezvoltării ”, 2002
- „ Planul de gestionare a experimentelor de bioritm ”, NASA, Centrul de Cercetare Ames. Moffett Field, 1983.
- „ Ritmuri biologice și adaptarea umană la mediu ”. US Army Medical Research and Materiel Command (AMRMC), US Army Research Institute of Environmental Medicine.
- Ebert, D., KP Ebmeier, T. Rechlin și WP Kaschka, „ Ritmuri și comportament biologic ”, Progrese în psihiatrie biologică . ISSN 0378-7354
- Horne, JA & Östberg, O. (1976). Un chestionar de autoevaluare pentru a determina dimineața-seara în ritmurile circadiene umane. Jurnalul internațional de cronobiologie, 4, 97-110.
linkuri externe
- (EN) Laboratorul de cronobiologie Halberg , pe msi.umn.edu. Accesat la 13 martie 2008 (depus de „Adresa URL originală la 10 octombrie 2008).
- ( EN ) Tutorial de cronobiologie al Universității din Virginia
- ( EN ) Site-ul web cu ceas biologic al Universității din Manchester
- ( EN ) Cycles Research Institute , la cyclesresearchinstitute.org .
- ( EN ) Chestionarul automat de dimineață-seară , la dialogix.org:8080 . Adus la 6 aprilie 2019 (arhivat din original la 20 decembrie 2007) .