Chronobiologie je věda zkoumající činnost biologických hodin a důsledky, které nastanou při narušení jejich činnosti v důsledku vnějších faktorů, jako je nepravidelný režim, špatná životospráva, stres, osvětlení v nevhodnou dobu (v noci) atd. Obezita, cukrovka, deprese a další nemoci jsou často výsledkem nerespektování k tomu, jak je náš časový systém nastaven.
Objevování časového systému-biologických hodin
Řecký učenec a kapitán lodi Androsthenes během tažení Alexandra Velikého zjistil, že strom tamarind otevírá listy ke slunci a svinuje je v noci. Tím prvním, který tak trochu náhodou začal zkoumat časový systém, byl Jean-Jacques D’Ortous De Marian, významný vědec 18.století. Marian tak popsal poprvé princip biologických hodin. Doma si všiml, že květina postavená u okna každé ráno vztahuje své listy směrem ke slunci. Večer naopak uvadá. Proč dochází k tomu, že se květina probouzí stejně jako člověk ráno po celý rok a večer naopak usíná? Odnesl květinu do sklepa, kde nebyla vystavena vlivu slunce ani světla. Když ji večer přišel zkontrolovat, listy měla Mimosa pudica (latinský název rostliny) povadlé. Ráno se naopak listy rozvinuly. Mairanovy pokusy můžeme považovat za první objev na poli biologických hodin a chronomedicíny, oboru zabývajícího se biologickým hodinami a cyklickými rytmy. Lidé a zvířata, i rostliny mají vlastní časový systém, který existuje nezávisle na slunci a vnějších faktorech. V 18. a 19. století pokračovaly pokusy botaniků, potvrzujících Mairanův pokus, kdy k narušení chodu biologických hodin došlo v případě, kdy se změnil uměle den na noc. Charles Darwin popsal, že rostliny napínají listy směrem ke slunci (důležité pro fotosyntézu a přeměnu kysličníku uhličitého a vody na cukry) a v noci se chrání před chladem (jedním z možných důvodů spánku u zvířat a lidí je zachování tělesné teploty a energie).
Výzkum biologických hodin v 20.století
V 30.letech 20.století popisoval ve svých pracích německý vědec Erwin Bunning, že existují vnitřně nastavené hodiny, které řídí náš život i bez vnějších faktorů jako slunce nebo elektromagnetické pole. Natalian Kleitman jako první uvažoval o opakujícím se cyklu odpočinku a aktivity. Největší pokrok v objevování biologických hodin byl proveden ve 20.století. Tento výzkum potvrdil existenci biologických hodin v jednotlivých buňkách. Buňky komunikující mezi sebou vysílají signály, které se vážou na specifická místa v mozku (receptory), čímž se produkují hormony ovlivňující buňky v celém těle. Harmonizuje se tak nejen tělesná teplota a spánek, ale také potřeba žízně nebo hladu. Počátkem 70.let se poprvé zmapovaly u ovocných mušek hodinové geny, a o 30 let později byl popsán první hodinový gen i u lidí.
Vnější faktory seřizující biologické hodiny
Obíhání Země kolem Slunce je spojeno s mnoha faktory, na které musíme reagovat, abychom zůstali v harmonii s prostorem a časem, kde se vyskytujeme. Vnější faktory seřizují naše vnitřní hodiny a můžeme je považovat za jeden ze základních principů vývoje na Zemi. Nejsilnějším faktorem seřizujícím biologické hodiny je světlo. Dalšími faktory kromě světla jsou teplota, vlhkost, zvuk, atmosférický tlak, společnost, strava, cvičení, léky, byliny. Jejich účinek závisí na době, kdy působí, a na jejich intenzitě. Celkově ale mají výrazně nižší efekt než světlo.
Světlo.
Světlo podstatně ovlivňuje všechny živé organismy od rostlin až po člověka. Je známo, že mnohé na světlo citlivé metabolické a buněčné procesy probíhají v noci, například buňky řasy Chlamydomonas se dělí v noci. Někteří vědci věří, že biologické hodiny se vyvíjely tak, aby probíhaly časově ve vhodné době (například v noci), kdy je metabolismus chráněn před škodlivým volným kyslíkem. Organismus se tak nevystavuje nežádoucím účinkům slunce a volných radikálů. Po přemístění do zatemněné místnosti, při oblačnosti nebo změně prostředí fungují biologické hodiny po určitý čas ještě stále pravidelně, jako když byly vystaveny času a pravidelné rytmicitě denního světla a noci.
Tělesná teplota.
Teplota je druhým nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím náš časový systém. U rostlin a studenokrevných živočichů působí v souladu se světlem, bez vlivu světla harmonizuje s ohledem na okolní podmínky 24hodinový cyklus. Teplota působí i na hodiny v tkáních.
Biologické hodiny v denním režimu
Na základě vnějších a vnitřních podnětů synchronizuje náš časový systém v mozku procesy tak, aby fyziologické procesy probíhaly s ohledem na rotaci Země.
V našem organismu je nastaven čas centrálně v mozku, ale také v každé buňce a každém orgánu. Biologické hodiny regulují aktivity jako spánek-bdění, odpočinek-aktivita, příjem potravy a také vylučování hormonů, jako je kortizol, růstový hormon, melatonin a serotonin. Jejich účelem je připravit organismus na nadcházející události, například ráno, kdy vstáváme se vylučuje kortizol a zvyšuje se tělesná teplota jako příprava na celý den. Ledviny pracují intenzivněji v jinou dobu než játra, krevní tlak se v průběhu 24 hodin mění, stejně jako dýchání, srdeční tep nebo tělesná teplota. Biologické hodiny ovlivňují také naše mentální schopnosti a emoce. Krátkodobá paměť je lepší dopoledne, poradu a složitější úkoly je lépe plánovat na pozdní dopoledne a odpoledne, sportovní výkonnost stoupá směrem k večeru. Biologické hodiny mají v našem životě praktický význam zejména pro udržení rovnováhy. Jejich respektováním umožníme organismu, aby snadněji vykonával své funkce v dobu, kdy je pro ně nastaven.
Denní režim, kterým bychom se měli řídit, by měl respektovat naše biologické hodiny. Co jíst, kdy chodit spát a mít sex, v kterou denní dobu cvičit, to vše má svůj řád a tyto činnosti máme vykonávat v době, kdy jsme na ně nastaveni, čímž organismus co nejméně zatěžujeme. Nepravidelná životospráva, nevhodná strava, špatný spánkový režim brzy narušuje naši rovnováhu, což se projeví na emoční nebo fyzické úrovni (psychickou nerovnováhou, nemocí atd.). Respektovat musíme i jednotlivá roční období.
Biologické hodiny: Jet-lag
Časté cestování vystavuje organismus velkému zatížení, zejména narušuje rytmus spánku a bdění. Jet-lag lze charakterizovat jako rozdíl mezi naším nastaveným časovým systémem a časem na místě, kam jsme přicestovali. Při překročení časových zón nastává syndrom, který popisujeme jako jet-lag, doslova časová prodleva za letadlem. Jet-lag způsobuje poruchu činnosti biologických hodin následkem rychlé změny časových pásem, kdy dochází k disharmonii mezi vnitřním (nastaveným) a vnějším časem. Náš časový systém má velkou schopnost přizpůsobit se vnějším podmínkám, ale potřebuje čas. První den pobytu v novém prostředí jsou vychýleny biologické hodiny jako celek, ale další dny jsou v disharmonii jednotlivé části a orgány 24hodinového rytmu. Různé faktory (světlo a tma, teplota) způsobují, že synchronizace biologických hodin může trvat až 3 týdny.
Biologické hodiny: Noční směny
Naše biologické hodiny se jen pomalu vyrovnávají s náhlými a opakovanými změnami v režimu a čase. Mnohé studie popisují u směnného provozu únavu, poruchy spánku, metabolismu, sníženou výkonnost a koncentraci. Narušení cyklických rytmů a nesoulad mezi činností biologických hodin a časem ve společnosti (narušená vnitřní disharmonie v činnosti biologických hodin) způsobuje mnohé zdravotní obtíže. Jako denní tvorové máme ve dne pracovat a v noci spát. Jakékoliv větší vychýlení z pravidelného režimu, např. spánek, pobyt na světle, cvičení či činnost v jinou než tomu optimálně určenou dobu, způsobuje mnohé problémy.
