خواب و تغییرات دوره ای سیرکادین

خواب و تغییرات دوره ای سیرکادین

فرمت: PDF تعداد صفحات: 28

خواب و تغییرات دوره ای سیرکادین

در بخش اول دریافتیم که انسان در طول زندگی، روزها، ماه ها و فصل های آهنگینی را می گذراند. سپس با ریتم های طبیعی بدن که هر یک بر روی عواملی مؤثر بودند، آشنا شدید که همگی از جهاتی حائز اهمیت هستند، اما در مورد نوبت کاران مهمترین چرخه ریتم سیرکادین (با چرخه 24 ساعته) است که در این بخش پیرامون تغییرات دوره ای سیرکادین بدن انسان و ارتباط آن با خواب پرداخته خواهد شد.

1- تغییرات دوره ای ریتم سیرکادین بدن انسان

جهت تعیین تغییرات دوره ای سیرکادین بدن یک فرد، می بایست متغیرهای خاصی در ساعات گوناگون شبانه روز اندازه گیری شود (این کارباید چندین بار تکرار شود تا نتیجه بدست آمده قابل اعتماد گردد)، آنگاه مقادیر بدست آمده به صورت تابعی از زمان رسم گردند. به این ترتیب، الگوهایی بدست می آید که تغییراتی نظام مند را در طول ساعات مختلف شبانه روز نشان می دهند.

همانطور که در فصل اول گفته شد، ریتم سیرکادین با فاکتورهایی چون؛درجه حرارت بدن، عملکرد ریه، ترشح هورمون های مختلف و … در ارتباط است که از بین این متغیرها درجه حرارت بدن به علت اندازه گیری آسان، بیشتر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است.

برخلاف تصور موجود، درجه حرارت بدن عموماً نوساناتی را نشان می دهد که در آن نقطه کمینه در حوالی ساعت 5 بامداد و نقطه ی بیشینه در حدود ساعت 9 بعد از ظهر قرار دارد. اختلاف درجه حرارت بین این نقاط تقریباً برابر با 7/0 درجه سانتی گراد است.

در شکل (1 – 2) و (2 – 2) دو نمودار وجود دارد. نمودار اول (که توسط کولکاهون و همکارانش در سال 1968 رسم شده است) معدل الگوی روزانه درجه حرارت بدن در یک گروه 70 نفری کارکنان جوان روزکار را نشان می دهد. در این نمودار درجه حرارت از اوایل تا اواسط بامداد افزایش سریع داشته و پس از آن تا اواسط بعد از ظهر روند صعودی به صورت کندتری ادامه دارد تا اینکه در ساعت 9 بعد از ظهر به نقطه اوج خود می رسد. سپس، درجه حرارت بدن در حدود ساعت خواب رو به کاهش می گذارد. این نمودار نه تنها نشان دهنده ی تغییرات درجه حرارت بدن است، بلکه تغییرات دوره ای حاصل از ساعت زیستی درونی یا دستگاه سیرکادین را نیز به نمایش می گذارد.

تغییرات دوره ای سیرکادین درجه حرارت دهان

(شکل 1 – 2): تغییرات دوره ای سیرکادین درجه حرارت دهان در گروهی متشکل از 70 مرد جوان روزکار (کولکاهون و همکاران)

تغییرات دوره ای سیرکادین درجه حرارت دهان مونک و امبری

(شکل 2 – 2): تغییرات دوره ای سیرکادین درجه حرارت دهان در گروهی متشکل از 6 نوبت کار با نظام چرخشی سریع در طول یک ماه. اندازه گیری ها منحصراً هنگام کار صورت گرفته اند. (مونک و امبری، 1981)

نمودار دوم نیز مشابه نمودار اول است، اما اطلاعات مربوط به درجه حرارت بدن گروهی از نوبت کاران را نمایش می دهد. در این مورد، اندازه گیری درجه حرارت بدن در شرایطی صورت گرفته که کارکنان در محل کار بوده و در اتاق کنترل به سر می برند. این اطلاعات (که حاصل مطالعه مونک و امبری در سال 1981 می باشد) نشان می دهد که برخلاف اثر پوششی و تعدیل کننده تغییرات بدن و فعالیت این افراد، هنوز یک تغییر دوره ای سرشتی و درونی در آن ها وجود دارد.

در این نمودار درجه حرارت بیشینه و کمینه بدن منطبق بر هم است. البته به علت عدم وجود اثر پوششی و تعدیل کننده در روزکاران، دامنه نوسانات درجه حرارت بیشتر است. به جز درجه حرارت بدن، سایر متغیرهای فیزیولوژیک و روانی که نشان دهنده ی دستگاه سیرکادین آهنگین هستند نیز وجود دارند که می توان آن ها را مورد مطالعه قرار داد. به طور مثال، مهمترین آنها هورمون های گوناگون هستند که در جریان خون وجود داشته و در ادرار نیز می توان تعداد آنها را اندازه گیری کرد.

کورتیزول یکی از این هورمون هاست که در هنگام بامداد دارای بیشترین مقدار در خون است. ملاتونین هورمون دیگری است که هنگام شب بیشترین تراکم را دارد و هورمون رشد نیز بلافاصله پس از آغاز خواب به حداکثر تراکم خود در خون می رسد.اگرچه ساز و کار (مکانیسم) عمل دو هورمون کورتیزول و ملاتونین بسیار پیچیده است و در بدن تأثیرات مختلفی دارند، اما به طور سربسته می توان گفت که ملاتونین هورمون القا کننده خواب و کورتیزول هورمون بیدار کننده است.

البته اندازه گیری دقیق هورمون های خون برای مطالعات در زمینه ی نوبت کاری مستلزم سرمایه گذاری کلان مالی و تکنولوژیک است و به همین دلیل اندازه گیری درجه حرارت بدن مورد علاقه پژوهشگران است. البته در مطالعه ای که گروهی از پژوهشگران بر روی 28 نفر از پرسنل پرستاری بیمارستانی، برای بررسی تأثیر نوبت کاری بر عملکرد سیستم تنفسی، بعمل آوردند، مشخص شد که نوبت کاری باعث تغییر بالینی زیادی در عملکرد ریه ی افراد سالم نمی شود (با توجه به کاهش شاخص های اسپیرومتری به میزان 3 – 1% در اثر نوبت کاری) که به نظر می رسد این تغییرات، به خصوص کاهش FEVI، بتواند در افراد با بیماری های انسدادی راه های هوایی مثل آسم و برونشیت اثرات بالینی قابل توجهی به همراه داشته باشد. اما این مطالعه بر روی افراد سالم و جوان انجام شد.

از دیگر متغیرهای فیزیولوژیک می توان به ضربان قلب، فشار خون، اجزای تشکیل دهنده ادرار (الکترولیت ها، هورمون ها، متابولیت های آن ها) و از متغیرهای روانی – فیزیولوژیک به الکتروآنسفالوگرافی (EEG) و واکنش الکتریکی پوست اشاره کرد که می توانند به عنوان شاخص نشان دهنده ی وضعیت دستگاه سیرکادین بدن باشند. البته تغییرات دوره ای موجود در تعدادی از متغیرهای یاد شده تا حد زیادی به وضعیت خواب – بیداری بستگی داشته و به طور سرشتی و مستقیماً به ساعت سیرکادین بستگی ندارند.

دستگاه سیرکادین بدن انسان ویژگی های گوناگونی دارد که مهمترین این خصوصیات عبارتند از:

الف – ذاتی و خودبقا بودن آن

ب – مقاومت آن در برابر تغییرات ناگهانی برنامه روزمره

ج – تمایل طبیعی آن به کند کار کردن

الف –  ذاتی و خودبقا بودن دستگاه سیرکادین

این ویژگی از مهم ترین ویژگی های دستگاه سیرکادین است که موجب می شود تغییرات دوره ای سیرکادین در رفتار، عملکرد و فیزیولوژی بدن حتی زمانی که تمام نشانه های زمانی (Time Cues) از بین رفته و خواب مختل شده است، ایجاد گردند. این مطلب توسط فوربرگ در سال 1977 با مطالعه ای که بر روی 15 داوطلب جوان و سالم انجام داد، به اثبات رسید. داوطلبین به مدت 72 ساعت بی خوابی را تحمل کردند. در طول این مدت افراد در اتاقی بدون پنجره و ساعت و هرگونه نشانه ای که بیانگر زمان باشد، به سر بردند و هیچ گونه آگاهی از وقت و زمان نداشتند. در این مدت زمان، در حالتی که افراد بیدار نگه داشته شده بودند آزمون های مختلف عملکرد (Performance test) و فیزیولوژیک بر روی آنها صورت گرفت.

شکل (3 – 2) تغییرات سیرکادین را که همچنان در هوشیاری ذهنی و درجه حرارت بدن مشاهده گردیده، نشان می دهد. اگرچه تغییرات روشنایی روز یا تاریکی شب توسط افراد احساس نمی شد، اما دستگاه سیرکادین در این افراد، حتی زمانی که عوامل بیرونی کاملاً ثابت بودند، همواره نوسان داشت.

بنابراین، برونده دستگاه سیرکادین، حاصل واکنش در برابر تغییرات وضعیت بدن یا شرایط پیرامون نبوده، بلکه از درون و نهاد افراد سرچشمه می گیرد. برخلاف آن، متغیرهای دیگر مانند ضربان قلب و تراکم نورآدرنالین (Noradrenalin) در خون تحت شرایط ذکر شده هیچ گونه تغییرات سیرکادین را نشان ندادند. در حقیقت تغییرات طبیعی مشاهده شده در متغیرهای بالا از چرخه خواب – بیداری سرچشمه می گیرد که این مطلب مهم در بسیاری از مطالعات مشابه مطالعه ی یاد شده، مورد تأیید قرار گرفته اند.

تغییرات سیرکادین را که همچنان در هوشیاری ذهنی و درجه حرارت بدن

شکل (3 – 2): درجه حرارت بدن و سطح هوشیاری در گروهی متشکل از 15 داوطلب جوان که مدت 72 ساعت بیدار نگه داشته شدند (فوربرگ، 1977).

ب – مقاومت دستگاه سیرکادین در برابر تغییرات ناگهانی برنامه ی روزمره:

این ویژگی دستگاه سیرکادین ازدیدگاه نوبت کاران بسیار مهم است. بنابراین، تغییرات سیرکادین درجه مانند حرارت بدن، ترشح کورتیزول و تمایل به خواب رِم (Rapid Eye Movements (REM) حتی پس از چند روز تطابق با برنامه جدید، به محض ملغی شدن آن، سریعاً به حالت و برنامه پیشین باز خواهد گشت و آهنگ پیشین را از سر خواهد گرفت.

این ویژگی برای فرد درگیر، دو پیامد گوناگون دربرخواهد داشت:

• نخست اینکه از این فرد اغلب درخواست می شود تا زمانی کار کند که دستگاه سیرکادین به استراحت و خواب نیاز دارد و زمانی استراحت کند و بخوابد که دستگاه سیرکادین بدن او نیازمند بیداری و هوشیاری است.

در پروازهایی که از چندین نصف النهار می گذرند، عوامل ناشی از پیامد یاد شده را نشانگان جت– لگ می نامند.

• دومین پیامد منفی مقاومت دستگاه سیرکادین در برابر تغییر برنامه عادی و روزمره شامل بی قراری، تحریک پذیری و اختلالات معدی – روده ای است که بدلیل از دست دادن هماهنگی بین اجزای مختلف فرایندی که کل دستگاه سیرکادین را تشکیل می دهد، ایجاد می گردند.

در فصل قبل گفتیم که ساعت زیستی بدن همانند رهبر ارکستر سمفونی عمل می کند. این رهبر بر روی کرسی رهبری نشسته و مشخص می سازد که در چه موقع آلات گوناگون موسیقی نواخته شوند و سعی می کند تا بین اجزا هماهنگی ایحاد شود. پس از تغییر ناگهانی در برنامه عادی دستگاه سیرکادین، گویا رهبر ارکستر، برنامه خود را ناگهان تغییر می دهد و قصد دارد تا آهنگی دیگر نواخته شود. بعضی از نوازندگان آلات موسیقی به سرعت خود را با برنامه جدید وفق می دهند و بعضی دیگر برای تطابق به زمان بیشتری نیاز دارند و کم کم تمام آلات، خود را با شرایط جدید تطبیق می دهند، اما تا رسیدن به آن زمان، بد صدایی، ناهنجاری و عدم هماهنگی جایگزین هماهنگی طبیعی می گردد.

لازم است در درون دستگاه سیرکادین اجزای گوناگون آهنگ ها در زمان های معین و دقیق سیرکادین، فروکش کرده، مجدداً شدت یابند (به تعبیری دارای جزر و مد باشد). بطور مثال همانطور که در شکل (4- 2) مشاهده می کنید، تغییرات دوره ای ملاتونین همزمان با آغاز سیر صعودی تغییرات دوره ای کورتیزول، روند نزولی به خود می گیرد.

مقدار کورتیزول و ملاتونین در پلاسما

شکل (4 – 2): مقدار کورتیزول پلاسما (بر حسب میکروگرم در 100 میلی لیتر) و ملاتونین پلاسما (بر حسب میکروگرم در میلی لیتر) در گروهی متشکل از 9 فرد جوان و سالم.

گامی که تغییر ناگهانی در برنامه عادی دستگاه سیرکادین اتفاق می افتد، برخی فازها آهنگ های سیرکادین خود را سریع تر از سایرین با شرایط جدید منطبق می سازند. نمونه ای از این آهنگ ها میزان ضربان قلب است. این آهنگ و آهنگ های نظیر آن که به شدت تحت تأثیر چرخه خواب – بیداری هستند، با شرایط جدید نسبتاً سریع تطابق پیدا می کنند، در حالی که آن دسته از آهنگ هایی که وابستگی بیشتری به ساعت درونی بدن دارند (نظیر درجه حرارت بدن، ملاتونین و …) برای تطابق به زمان طولانی تری نیاز خواهند داشت. بنابراین، هماهنگی طبیعی کل دستگاه از بین رفته و ناهماهنگی بین اجزا بروز می کند. مدت این ناهماهنگی به اندازه و جهت تغییر برنامه بستگی دارد، اما ممکن است هفته ها به طول انجامد .

مطالعات کارگاهی و آزمایشگاهی نشان داده اند در افرادی که دستگاه سیرکادین آنها دستخوش دگرگونی های ناگهانی شده است، عوارضی از قبیل کاهش ساعات خواب، نزول بازده کار هنگام روز و بدخلقی بروز می کند.

ج- تمایل طبیعی دستگاه سیرکادین سالم به کند کار کردن:

طول دوره طبیعی تغییرات سیرکادین به وسیله جدا کردن افراد در غارها و یا انبارهای بزرگ، جاییکه هیچ گونه نشانی از ساعت، روشنایی روز و تاریکی شب وجود ندارد، مورد سنجش و اندازه گیری قرار گرفته است. این افراد آزاد بوده که هر زمان مایل اند بخوابند، از خواب برخیزند و غذا صرف کنند. به این ترتیب الگوی زمانی تغییرات دوره ای سیرکادین (بطور مثال درجه حرارت بدن) در این افراد می توانند برای تعیین طول دوره طبیعی، که برای هر فرد حالت طبیعی به خود گرفته، مورد استفاده قرار گیرند (وِور، 1979). این فرآیند به نام پویش آزاد و طول روز طبیعی به نام دوره پویش آزاد شناخته می شوند.

روش استاندارد برای نشان دادن الگوهای خواب – بیداری تحت شرایط پویش آزاد، استفاده از نمودار راستر است. شکل (5 – 2) یک نمودار راستر شاخص نشان می دهد که از یک مرد جوان که چهار هفته تحت شرایط پویش آزاد و جداسازی زمانی به سر برده، بدست آمده است. مدت زمانی که فرد در رختخواب سپری کرده (در تاریکی) به وسیله خطوط پیوسته مشخص شده است و ساعات خواب مربوط به هر روز، دو بار رسم گردیده است.

نمودار راستر چرخه خواب

شکل (5 – 2): نمودار راستر چرخه خواب – بیداری در یک مرد 23 ساله که به مدت چهار هفته تحت شرایط پوش آزاد و جداسازی زمانی بسر برده است. خطوط پیوسته گویای مدت زمانی است که فرد در خواب بوده (در تاریکی) (مونگ و همکاران، 1985).

در محور x ها (خط افقی) زمان به مدت 48 ساعت و در محور y ها (خط عمودی) روز مطالعه قرار دارد. اگر طول روز پویش آزاد دقیقاً 24 ساعت می بود، آنگاه خطوط افقی کاملاً در زیر یکدیگر قرار می گرفتند واقعیت این است که خطوط، طول روز پیش آزاد را 24 ساعت تعیین نمی کنند. با استفاده از نمودار شکل (5 – 2) می توان تخمینی از طول روز پویش آزاد بدست آورد که در این مورد برابر با 25 ساعت می باشد. (در حقیقت برابر با یک دوره تناوب ریتم سیرکادین)

دو ویژگی قسمتی از دستگاه سیرکادین که یکی سرشتی و درونی بودن آن و دیگری مقاومت آن در برابر تغییرات می باشد، سبب می شود که در مشاغلی که شب کاری متداول است، تغییر شیفت از روزکاری به شب کاری از نظر زیستی در مدت کوتاه تحقق نپذیرد و در واقع برای تطابق کامل به دو هفته شب کاری مداوم و پیوسته نیاز باشد. اگر سایر عوامل متعارض خانوادگی و اجتماعی نیز در این امر دخالت داده شوند، تطابق آهنگ های سیرکادین با شرایط جدید حتی ممکن است کندتر صورت پذیرد.

تمایل طبیعی دستگاه سیرکادین بدن انسان به کند کار کردن موجب می شود که این دستگاه تغییر وضعیت به سمت تأخیر فاز (تأخیر به زمانی دیرتر) را راحت تر تحمل کرده و سریع تر با آن تطابق پیدا کند.اما اگر تغییر وضعیت به نحوی باشد که دستگاه سیرکادین مجبور باشد برای تطابق خود سریع تر کار کند، برای برقراری تطابق به زمان بیشتری نیاز داشته و تطابق کندتر صورت می پذیرد.

در فصل قبل گفتیم که ساعت زیستی بدن در واقع همان ترشح هورمون های سرتونین و ملاتونین است که با توجه به شرایط بیرونی (مانند روشنایی روز و تاریکی شب و اطلاعات نوری و …) تنظیم می گردد.سروتونین پیش ساز ملاتونین است و ملاتونین توسط غده صنوبری (پینه آل) ترشح می شود. در قسمت بعد با این غده بیشتر آشنا می شویم.

2- غده صنوبری (پینه آل)                                                     

غده پینه آل مدت هاست که شناخته شده و اعمال بیشماری به آن نسبت داده اند. از جمله:

• جایگاه روح
• تقویت اعمال جنسی
• متوقف کردن عفونت
• پیشبرد خواب
• بهبود خلق
• افزایش طول عمر (10 تا 25 درصد)

آناتومی غده پینه آل

غده پینه آل (اپی فیز) بین سطح زیرین مخ و مغز میانی، درست در جلوی مخچه جای دارد که به طور دقیق تر از سقف بطن سوم در زیر انتهای خلفی جسم ثقفی یا کورکالو به وجود می آید و توسط ساقه ای به رابط خلفی و رابط هابنولا متصل می شود. فیبرهای عصبی در این ساقه وجود دارند اما ظاهراً به غده پینه آل نمی رسد. استروهای پینه آل محتوی نوروگلی ها و سلول های پارانشیمی با صفاتی است که پیشنهاد می کند که این سلول ها یک عمل ترشحی دارند. (شکل 6 – 2)

عکس چپ: مقطع ساژینال تنه مغزی انسان، راست: بافت شناسی پینه آل

شکل (6 – 2) چپ: مقطع ساژینال تنه مغزی انسان که پینه ال و اعصاب آن را نشان می دهد. فیبرهای عصبی شبکیه ای – هیپوتالاموسی در هسته های فوق کیاسمایی (SCN) سیناپس می دهند و ارتباطاتی بین این هسته ها با ستون خاکستری واسطه ای – جانبی نخاع وجود دارد، نورون های پیش عقده ای از نخاع به عقده گردنی فوقانی و نورون های پس عقده ای از این عقده از طریق اعصاب مخروطی به پینه ال می روند. راست: بافت شناسی پینه ال، مقطع پینه ال که با هماتوکسیلین و ائوزین رنگ آمیزی شده است.

غده پینه آل همانند سایر غدد درون ریز دارای مویرگ های پنجره دار بسیار نفوذپذیری است. در حیوانات جوان و نوزادان انسان،غده پینه آل بزرگ بوده و سلول ها تمایل دارند به صورت حبابچه هایی قرار گیرند. این غده قبل از بلوغ شروع به تحلیل رفتن می کند و در انسان، تجمع های کوچکی از فسفات و کربنات کلسیم (شن پینه آل) در بافت ظاهر می شوند. چون این مواد حاجب اشعه ایکس هستند، لذا غده پینه آل طبیعی در رادیوگرافی جمجمه در افراد بالغ به کرات قابل رؤیت است.

روانشناسی پینه آل

در علوم متافیزیک به غده پینه آل در مغز چاکرای هفتم (ساهاس رارا) را ربط داده اند. این چاکرا محل اشراق و بصیرت معنوی است که بر قدرت پیشگویی می افزاید.

به عقیده دکارت این غده جایگاه روح است و در فلسفه یوگا غده صنوبری را پلی بین کالبد زمخت جسمانی و کالبد بسیار ظریف روحی می دانند.

این غده مرکز درک مستقیم ادراک معنوی بوده و برخی آن را چشم سوم قلمداد می کنند.

لیبرمن در کتابش به نام (نور، طبیعت آینده) معتقد است که نور وارد شونده به چشم ها نه تنها به دید کمک می کند، بلکه ساعت بیولوژیک بدن را از طریق غده صنوبری و هیپوفیز به فعالیت وا می دارد. این غده در طی مراقبه تحریک شده، از خود هورمون هایی ترشح می کند که قادرند انسان را به حالات برتر خود آگاهی برسانند.

همانطور که در فصل قبل گفتیم تمام موجودات زنده دارای یک ساعت درونی و یک تقویم سالیانه درونی هستند که هر دو باید بطور صحیح تنظیم شوند. تنظیم این ساعت شمار و روز شمار درونی را تغییرات روشنایی در طول روز و سال از طریق چشم سوم و ترشحات هورمونی غده هیپوفیز به عهده دارد.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ پرسشنامه خستگی شغلی, درگیری شغلی و ریتم سیرکادین

⇐ کارایی نوبت کاران و پیامدهای ایمنی نوبت کاری

⇐ محاسبه میزان خستگی شغلی ناشی از شیفت های کاری

⇐ پرسشنامه اندازه گیری فرهنگ ایمنی بهداشت و محيط زيست (HSE)