ВРЕМЯ В БИОЛОГИИ

Из статьи Карен Райт "Время нашей жизни"

Устройства биологических часов столь же различны, как устройства секундомера и солнечных часов. Некоторые из них точны и стабильны, другие не очень надёжны, одни управляются планетарными циклами, другие - молекулярными...

Механизм измерения времени замыкается через цепь: кора - стриатум - толамус - кора... впрыскивание дофамина играет важную роль в кодировании временного интервала... Марихуана снижает уровень дофамина и тем самым замедляет время. Такие наркотики, как кокаин и метамфетамин, повышают уровень дофамина и ускоряют ход часов, измеряющих длительность интервала. Адреналин и другие стрессовые гормоны действуют так же, и поэтому в неблагоприятной ситуации секунда может показаться часом. В состоянии глубокой сосредоточенности или сильного эмоционального возбуждения система может быть полностью заблокирована и тогда кажется, что время остановилось или даже не существует вовсе. Таймер способен работать в подсознании или подчиняться сознательному управлению... Точность таймера интервалов от 5 до 60%.

К счастью, есть более точные часы - циркадные (от лат. circa - вокруг и diem - день). Они заставаляют нас подчиняться циклам смены дня и ночи, вызванным вращением Земли... Температура тела регулярно повышается к вечеру и падает за несколько часов до утреннего пробуждения. Кровяное давление начинает расти между 6 и 7 часами. По утрам секреция стрессового гармона картизона в 10-20 раз выше, чем ночью. Призывы к мочеиспусканию и работа кишечника обычно подавляются ночью и возобновляются утром... Суточные циклы сохраняются в каждой клетке нашего тела... Изменения цикла составляют не более 1%. Для установления суточного цикла свет не нужен, однако он необходим для синхронизации этих запрограммированных часов с естественным суточным циклом.

Два кластера по 10000 нервных клеток , расположенных в гипоталамусе, являются местом расположения часов... эти центры называются супрахиазматическим ядром (СХЯ). Джозеф Такахаши из Северо-Западного университета... считает, что в наших органах есть осцилляторы, функционирующие независимо от осцилляторов в нашем мозгу... Приспособление суточных ритмов к внезапному изменению часового пояса может потребовать нескольких дней или даже недель... "Совы"... Даже если они могут отсыпаться днем, их глубинными ритмами продолжают управлять СХЯ, и поэтому эти ритмы "спят" ночью... можно произвольно наладить свой сон, но нереально самим установить время изменения уровня мелатонина и картизона.

Несоответствие режима дня его продолжительности может стать причиной сезонного эмоционального расстройства. В США с октября по март у каждого двадцатого это заболевание вызывает апатию, усталость, увеличение веса, раздражительность... Все наши беды происходят оттого, что мы не ложимся спать с наступлением темноты и не встаем с восходом солнца... Если сезонные ритмы столь сильно проявляются у животных и если у людей есть необходимые органы для их выражения, то почему мы их потеряли? Майкл Менакер полагает, что у нас их и вовсе не было "ведь мы жили в тропиках, а на поведение многих тропических животных смена времен года почти не влияет. Они в них не нуждаются, поскольку сами сезоны почти неотличимы"... Причина, определяющая продолжительность менструального цикла, неизвестна. То, что она соответствует продолжительности лунного цикла, лишь совпадение.

Естественная продолжительность жизни не может быть связана только с генетикой вида... Высокая скорость метаболизма может укоротить жизнь, при этом не обязательно, что крупные животные с медленным метаболизмом переживут мелких... В качестве хронометра, отмечающего конец жизни рассмотрим... митотические часы. Они следят за митозом - процессом, в котором одна клетка делится на две... Клетки, выращиваемые в культуре, подвергаются от 60 до 100 митотическим делениям, после чего процесс останавливается... В 1997 г. Седайви заявил, что смог заставить человеческие фибропласты совершить от 20 до 30 лишних циклов деления за счет мутации единственного гена. Этот ген (р21) кодирует синтез белка, реагирующего на измеения структур, называемых теломерами, которые закрывают концы хромосом. При каждом делении от теломеров отщепляются и теряются фрагменты. Биологи полагают, что клетки стареют, когда теломеры становятся меньше определенной длины... Клетки, способные игнорировать короткие теломеры становятся раковыми. Задача р21 и теломеров - заставить клетки прекратить деление, прежде чем они станут злокачественными. В действительности старение клеток может продлевать жизнь, а не вести к концу. В настоящее время связь между укорочением теломеров и старением нельзя считать доказанной. Для большинства клеток нет необходимости делиться. Белые кровяные тельца, борющиеся с инфекциями и предшественники спермы - исключение. Многие старые люди умирают от простых болезней. Дряхление... может быть связано со старением имунной системы... Потеря теломеров - лишь одно из многих повреждений, получаемых клетками при делении... Клетки, претерпевшие многократное деление, содержат больше генетических ошибок, чем молодые... Так что не удивительно, что организм ставит предел митозу. И попытки обмануть процесс старения клеток, вероятно, не приведут к бессмертию.

Из статьи Антонио Дамазио "Возвращаясь в прошлое"

Существует время и иного рода, так называемое психологическое, связанное с субъективным восприятием реального хода времени и способностью выстраивать хронологическую последовательность событий. Несмотря на размеренное тиканье часов, время то летит стрелой, то ползёт как черепаха, а час может показаться нам и мгновением и вечностью... Психологическое время должно зависеть от того внимания, которое мы уделяем событиям, и от тех эмоций, которые их сопровождают.

У пациентов с повреждениями некоторых отделов головного мозга, задействованных при обучении и запоминании новых фактов, отмечаются серьёзные нарушения в способности правильно связывать события с тем или иным периодом жизни и располагать их в правильной последовательности... Анализ субъективных переживаний таких пациентов позволяет предполагать, что за переработку информации, связанной со временем, и за некоторые формы памяти должны отвечать одни и те же нервные структуры. Связь между амнезией и временем наиболее отчётливо проявляется у больных со стойким повреждением гиппокампа... Мы вычерчивем линию времени, располагая одно событие за другим, и связываем события личного характера с теми, что происходят вокруг нас. Повреждения гиппокампа приводит к тому, что человек утрачивает способность удерживать в памяти факты в течение более длительного времени, чем одна минута. Такое расстройство получило название антероградной амнезии...

Следы памяти... распределены по нейронным сетям в различных отделах головного мозга... Их разрушение приводит к утрате долгосрочной памяти, т.е. к развитию ретроградной амнезии. При этом... наиболее сильно страдает память на события, отмеченные печатью времени, - воспоминания об уникальных эпизодах, происходящих в определенных жизненных контекстах... например воспоминания о свадьбе. А близкие по содержанию темы (например общие рассуждения о женитьбе), не связанные с какой-либо определенной датой, печати времени не несут. Решающую роль в запоминании таких событий и их воскрешении в памяти играет окружающая гиппокамп височная доля коры... Пациенту было 46 лет, он получил повреждения гиппокампа и нескольких участков височной доли, что привело к развитию и антероградной и ретроградной амнезии. Он пребывает в перманентно длящемся настоящем времени и не может вспомнить, что случилось ни минуту, ни 20 лет назад. У этого больного чувство времени отсутствует полностью. Он не может сказать, какой сейчас год. Время суток он определяет точнее, если имеет возможность подойти к окну и сделать приблизительную оценку, исходя из яркости света и длины теней. Но если у него нет при себе часов и он не может выглянуть на улицу, утро он не в состоянии отличить от полудня, а ночь - от дня. Не может назвать пациент и свой возраст. Он пробует угадать его...

Каким же образом головной мозг привязывает то или иное событие к определенному времени и располагает его в хронологической череде других событий? Ответа на этот вопрос пока нет. Ясно только одно - в этом процессе принимает участие способность запоминать как сами факты, так и пространственно-временные отношения между ними... В восстановлении контекста, позволяющего нам правильно привязывать прошлые события к тем или иным периодам жизни, решающая роль может принадлежать базальным структурам переднего мозга.

Задержка психологического времени - феномен, впервые описанный в 1970-х гг. Б. Лайбетом... он выявил задержку между временем, когда испытуемый осознавал свое решение согнуть палец и временем, когда электрическая активность его головного мозга указывала на неизбежность сгибания пальца... Развитие нейрофизиологических процессов, приводящих к осознанию событий, и момент, когда человек начинает чувствовать их последствия, разделены неким интервалом времени... События так или иначе доходят до нашего сознания с запозданием... мы безнадёжно отстаем от своей сознательной деятельности, и никто это попросту не замечает... Возможны и иные объяснения. Головной мозг может... отбрасывать в прошлое некоторые события, с тем чтобы запоздалые процессы могли казаться менее запоздалыми, а процессы с разной задержкой воспринимались бы как процессы с одинаковым запаздыванием. Этим обстоятельством (а его не оставил без внимания и Лайбет) можно объяснить возникающую у нас иллюзию непрерывности времени и пространства, когда мы быстро перемещаем взор с одной цели на другую... Способность головного мозга корректировать наше зрительное восприятие и принимать волевые решения после того, как завершили работу нейроны, - свидетельство его исключительной чувствительности к течению времени.

Д. Лампинен о феномене "дежа вю"

Феномен "дежа вю" (ощущение "уже виденного") знаком большинству людей: у человека, переживающего то или иное событие и полностью осознающего его уникальность, возникает чувство, что в точно такой же ситуации он оказывался в прошлом.

Одним из первых попытался объяснить это явление Зигмунд Фрейд. Он предположил, что чувство "уже виденного" возникает у человека в результате спонтанного воскрешения в его памяти подсознательных фантазий... Для объяснения феномена "дежа вю" можно привлечь и, как называют их психологи, модели глобального сопоставления. Ситуация может казаться человеку знакомой либо потому, что она сильно напоминает хранящееся в его памяти прошлое событие, либо из-за того, что обладает сходством с большим количеством удерживаемых в памяти событий...

Исследователи выделили два типа памяти. Основу первого составляют осознанные воспоминания (так, например, большинство людей способны вспомнить свой первый поцелуй). В основе второго лежит узнавание... За осознанное вспоминание событий отвечает префронтальная область коры и гиппокамп.. Узнавание же связано в основном с деятельностью парагиппокампальной извилины и ее корковых проекций. По мнению Йозефа Шпатта (Josef Spatt) из неврологической клиники Розенхюгеля в Вене, чувство "уже виденного" возникает у человека, когда на фоне нормального функционирования префронтальной коры и гиппокампа происходит временная активация парагиппокампальной извилины и связанных с нею мозговых структур... Однако до полного понимания природы феномена "дежа вю" ученым еще далеко.

Из статьи "Двенадцать загадок старения"

Какие возможные точки научного прорыва в исследованиях, направленных на увеличение продолжительности жизни, вы видите?

Алексей Москалев:
- Научиться стимулировать стрессоустойчивость и восстанавливать функции стареющих стволовых ниш.

Евгений Маевский:
Ответов два - социальный и биологический. Как следует организовывать жизнь населения? Разнообразно, эмоционально насыщенно, с разумным чередованием физической и умственной нагрузок, воспитанием интереса к творческой деятельности, минимизацией нерациональных, раздражающих стрессов, повышением порога восприятия малых стрессов - воспитанием. Требуются глубокие исследования для определения адекватности нагрузок и их вида для каждого индивида в соответствии с имеющимся потенциалом восстановления и перспективой его развития или упадка в данный момент времени.

Обри ди Грей:
- Некое подобие старениянаблюдается у одноклеточных организмов, но оно настолько отличается от старения у больших организмов, что я бы не называл его старением вообще. Многоклеточные организмы, у которых нет постоянно неделящихся клеток - растения, например, или такие животные, как гидра, - демонстрируют крайне малое количество признаков старения. Поэтому я бы сказал, что старение, каким мы его знаем и испытываем на себе, возникло в то время, когда животные эволюционировали до организмов с долгоживущими неделящимися клетками. Самые важные из них - конечно же, клетки мозга.

Алексей Москалев:
- Молекулярное старение имело место уже на стадии "прежизни" и у одноклеточных живых существ. У эукариот добавляется клональное (репликативное) клеточное старение, а у многоклеточных - старение стволовых ниш и пострепликативное старение, т.е. сбой регенерации.

Денис Нобл:
Многие одноклеточные организмы фактически бессмертны, или их линия бессмертна. И, в конце концов, это верно и для зародышевых клеток в организмах с отдельными гаметами. Старение, такое, каким мы его знаем, в основном характеристика многоклеточных организмов. Вот здесь как раз может оказаться очень важным вопрос стохастичности.

Из книги Артура Уинфри"Время по биологическим часам"

Мерный ход геофизического маятника имеет свое подобие внутри каждого из нас и не просто в виде привычки подчиняться ритмам планеты -- внутри нас идут подлинные физиологические часы, составляющие часть нашего наследственного багажа.