نگاهی به ریتم سیرکادین؛ ساعت زیستی بسیار دقیق بدن موجودات زنده

یکی از ویژگی‌های جذاب و بحث‌برانگیز موجود در بدن موجودات زنده به خصوص انسان، موردی به اسم ریتم سیرکادین (Circadian Rhythms) است. این چرخه در واقع یکی از مهم‌ترین فرایندهای طبیعی سیستم داخلی بدن به حساب می‌آید که پروسه‌ی خواب و بیداری را در موجود زنده در طی ۲۴ ساعت مدیریت می‌کند. این فرایند تحت تاثیر عوامل خارجی دست‌خوش تغییرات می‌گردد. به این فرایند، ساعت بیولوژیکی بدن هم گفته می‌شود که به طور گسترده در حیوانات، گیاهان، قارچ‌ها و سیانوباکترها هم رویت شده است. در این مطلب، ضمن معرفی کامل ریتم سیرکادین، به علل مختلف دخیل در تحریک سیکل خواب و همچنین اصلاح یک ریتم غیر طبیعی سیرکادین هم صحبت می‌شود.

تعریف واژه‌ی ریتم سیرکادین

واژه‌ی سیرکادین در لاتین از دو بخش تشکیل شده است. سیرکا- (Circa) به معنای «تقریبا» و -دین به معنای «روز» است. همچنین به فرایندهایی با چرخه‌های ۲۴ ساعته، چرخه‌ی روزانه (Diurnal rhythms) گفته می‌شود. دانشمندان باور دارند که این دو عبارت از یکدیگر جدا بوده و نباید به ریتم روزانه، ریتم سیرکادین هم اطلاق شود. تنها در صورتی این اتفاق ممکن خواهد بود که بتوان چرخه‌ی روزانه را یک فرایند درونی در محیط بدن تلقی کرد و صرفا با محرکه‌های خارجی تحریک نشود. با وجود این‌که ریتم سیرکادین یک فرایند اندوژن و درونی است، این چرخه تحت تاثیر عوامل محیطی مثل نور و دما تغییر پیدا می‌کند. اگر به هر نحوی عوامل محیطی دست در دست هم موجب تغییر و بروز ناهنجاری ریتم سیرکادین شوند، اختلالی تحت عنوان ناهنجاری خواب ریتم سیرکادین رخ می‌دهد. البته جای نگرانی نیست و می‌توان در اغلب اوقات این اختلال را درمان کرد.

ریشه‌ی کشف ماهیتی به اسم ریتم سیرکادین

قدیمی‌ترین اسناد مربوط به فرهنگ‌های آمریکا که در آن به چرخه‌ی طبیعی بدن اشاره شده باشد، به زمان دانشمندی به اسم تئوفراستوس برمی‌گردد. این دانشمند یونانی در کتابی به اسم «جستاری در گیاهان»، درختی را توصیف می‌کند که برگ‌های زیادی شبیه به گل رز داشته و این برگ‌ها در شب بسته اما به محض طلوع آفتاب باز می‌شوند. پروسه‌ی باز شدن برگ تا زمان ظهر به اتمام می‌رسد و سپس در هنگام غروب مجدد برگ‌ها به تدریج بسته می‌شوند. در این کتاب گفته می‌شود بومی‌ها با توجه به این فرایند باور دارند که این درخت هر روز می‌خوابد. هویت و نام این درخت بعدها توسط گیاه‌شناسی به اسم برتزل کشف شد و بر همین اساس مشخص شد که تئوفراستوس در کتابش در واقع به درخت تمر هندی اشاره کرده بود.

مشاهدات درباره‌ی فرایند چرخه‌ی روزانه یا سیرکادین در انسان‌ها در متون پزشکی چینی هم در حوالی قرن سیزدهم اشاره شد. طبیب‌های چینی با توجه به موقعیت زمانی و چرخه‌ی شبانه‌روزی می‌توانستند بهترین نقاط را برای طب سوزنی انتخاب کنند. در سال ۱۷۲۹ دانشمندی فرانسوی ژان ژاکو دِاورتوز د میرن، اولین آزمایش را مبنی بر بررسی پاسخ‌های ساعت بیولوژیکی بدن نسبت به عوامل خارجی طراحی کرد. این دانشمند در یافته‌های پژوهش خود توضیح می‌دهد که الگوی ۲۴ ساعته‌ی حرکت درختان در گیاه میموسا پودیکا (Mimosa pudica) حتی پس از قرار دادن گیاه در تاریکی مطلق همچنان وجود دارد.

در اوایل قرن بیستم مشخص شد که ریتم سیرکادین حتی در زنبورها هم وجود دارد

در سال ۱۸۹۶ پاتریک و گیلبرت کشف کرده‌اند که در جریان یک پروسه‌ی بلند مدتی از کمبود خواب، میزان تمایل به خواب در یک چرخه‌ی ۲۴ ساعته در زمان‌هایی کم و در زمان‌هایی زیاد می‌شود. فرد دیگری به اسم زیمانسکی در سال ۱۹۱۸ در مطالعه‌ی خود نشان می‌دهد که حیوانات می‌توانند در غیاب عوامل خارجی مثل نور و تغییرات در دما، همچنان الگوی فعالیت ۲۴ ساعته‌ی خود را حفظ کنند.

در اوایل قرن بیستم مشخص شد که ریتم سیرکادین حتی در زنبورها هم وجود دارد. آگوست فورل، اینگبورگ بلینگ و اسکار ویل به تحقیقات بسیار زیادی برای بررسی ساز و کار ساعت بیولوژیکی بدن پرداختند. با تمامی این تفاسیر، ماهیت ریتم سیرکادین و ساز و کار علمی‌اش در حشرات میوه در سال ۱۹۳۵ توسط دو دانشمند به نام‌های هانس کالموس و اروین بانینگ کشف شد. از آنجایی که ژنتیک حشرات میوه شباهت بسیار زیادی با ژنتیک انسانی دارند، جداسازی یک ژن می‌تواند کمک زیادی برای مطالعه‌ی کنترل ساعت بیولوژیکی بدن به حساب آید. پژوهشگرانی به نام‌های جفری هال، مایکل روزباش و مایکل یانگ در سال ۲۰۱۷ به دلیل تحقیقات مهم‌شان پیرامون ریتم سیرکادین توانسته‌اند جایزه‌ی نوبل را تصاحب کنند. دانشمندان در مطالعه‌ی خود نشان داده‌اند که یک ژن مشخص در تاریکی می‌تواند پروتئین خاصی را تولید کند که همان پروتئین در زمان روز تجزیه می‌شود. این فرایند می‌تواند روی زمان استراحت و خواب اثرگذار باشد. همچنین به این سوال هم پاسخ داده می‌شود که چطور مغز شما با قدرت و دقت بیشتری در طول یک شبانه‌روز فعالیت می‌کند.

چگونه ریتم سیرکادین کار می‌کند؟

عوامل متعددی به منظور تنظیم ریتم سیرکادین وجود دارد که برخی از مهم‌ترین و شناخته شده‌‌ترین فاکتورها به شرح زیر است:

سلول‌های بدن

به طور بسیار خلاصه، سلول‌های داخل مغز موجود زنده نسبت به نور و تاریکی واکنش‌های مولکولی خاصی را از خود بروز می‌دهند. چشمان موجود زنده می‌تواند تغییرات موجود در محیط را دریافت کرده و سپس پیام‌هایی را به سلول‌های مختلتف درباره‌ی زمان خواب یا بیداری مصادره کند. این دسته از سلول‌ها پیام‌های بیشتری را به سایر اعضای بدن ارسال می‌کنند که کاربردهای دیگری را فعال یا حتی غیر فعال می‌کنند. عواملی که در نهایت موجب می‌شود تا بدن خسته‌تر از حالت معمول شده یا در حالت بیدارباش قرار گیرد.

هورمون‌ها

برخی از هورمون‌ها مثل ملاتونین و کورتیزول در جریان ریتم سیرکادین می‌توانند افزایش یا کاهش یابند. ملاتونین، هورمونی است که می‌تواند کاری کند شما در شب به خواب بروید و به همین دلیل، میزان ملاتونین در هنگام شب بیشتر از حالت روز ترشح می‌شود. کورتیزول می‌تواند کاری کند تا شما هوشیارتر شوید؛ به همین دلیل بدن‌تان در هنگام صبح این هورمون را بیشتر تولید می‌کند. سایر هورمون‌ها که می‌توانند نقشی در بیداری و ریتم سیرکادین داشته باشند شامل موارد زیر می‌شود:

• وازوپرسین
• استیل‌کولین
• انسولین
• لپتین

سایر عوامل موثر

دمای بدن و متابولیسم هم بخشی از ریتم سیرکادین محسوب می‌شود. زمانی که می‌خوابید، دمای بدن کاهش و در هنگام بیداری افزایش می‌یابد. از طرفی دیگر، متابولیسم بدن در زمان‌های مختلف از شبانه‌روز تغییراتی پیدا می‌کند. عوامل دیگری می‌تواند روی ریتم سیرکادین اثرگذار باشد. ریتم سیرکادین شما می‌تواند بر اساس ساعت کاری‌تان، فعالیت جسمانی، استرس، اضطراب و عادت‌های مربوط به سبک زندگی تنظیم شود. عامل سن هم یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار بر ریتم سیرکادین است. نوزادان، نوجوانان و بزرگسالان هر کدام ریتم سیرکادین متفاوت و خاص خودشان را دارند.

ریتم سیرکادین در نوزادان

نوزادان تازه متولد در ابتدای زندگی خود، ریتم سیرکادین طبیعی نداشته و چند ماه طول می‌کشد تا سیکل خواب و بیداری به درستی برقرار گردد. این مسئله می‌تواند الگوی خواب را در روزها و هفته‌های اول با چالش روبه‌رو کند. نوزادان با وفق دادن خود با تغییرات و تجارب محیطی می‌توانند ریتم سیرکادین طبیعی خود را به دست بیاورند. بدن نوزادان پس از سه ماه از تولد شروع به ترشح ملاتونین می‌کند و هورمون کورتیزول هم از ۲ ماهگی تا ۹ ماهگی ترشح خود را آغاز می‌کند. تا زمانی که چرخه‌ی خواب نوزادان یک حالت طبیعی به خود گیرد، نوزادان به طور معمول ۹ الی ۱۰ ساعت از شبانه‌روز را در خواب به سر می‌برند. به همین دلیل خواب بسیار زیاد نوزادان در اوایل زندگی، یک امر کاملا طبیعی است.

ریتم سیرکادین در نوجوانان

نوجوانان در یک برهه از زمان یک تغییر در ریتم سیرکادین تحت عنوان تاخیر فاز خواب را تجربه می‌کنند. در این حالت نوجوانان دیگر در ساعات ۸ الی ۹ شب احساس خواب نکرده و دیرتر خسته می‌شوند. این تغییر در ساعت خواب، یک امر طبیعی در نوجوانان به شمار می‌رود. در حقیقت هورمون ملاتونین تا ساعت ۱۰ الی ۱۱ شب و حتی بیشتر ترشح نمی شود. این تغییر همچنین موجب می‌شود تا نوجوانان در صبح بخواهند بیشتر بخوابند. به طور معمول از ساعت ۳ تا ۷ صبح، خواب نوجوانان در عمیق‌ترین حالت ممکن خواهد بود.

ریتم سیرکادین در بزرگسالان

بزرگسالان می‌توانند ریتم سیرکادین بسیار مطلوب و پایداری داشته باشند، به شرطی که عادت‌های سالمی را در خود نهادینه کنند. برای مثال زمان رفتن به رخت خواب و بیداری باید پایدار باشد. اگر بزرگسالان از یک برنامه‌ریزی منظم برای خواب و بیداری استفاده کرده و هر شب بین ۷ الی ۹ ساعت استراحت را داشته باشند،  در حقیقت می‌توان امید داشت که ریتم سیرکادین در طبیعی‌ترین حالت ممکن است.

بزرگسالانی که پا به سن می‌گذارند، تغییراتی در ریتم سیرکادین‌شان به وضوح دیده می شود. این دسته از افراد زودتر از موعد به رخت خواب رفته و در صبح هم دیرتر از خواب بیدار می‌شوند. به طور کلی این اتفاق، طبیعی بوده و بخشی از طبیعت پیری است.

چه عواملی می‌تواند ریتم سیرکادین را تغییر دهد؟

گاهی اوقات دقیقا نمی‌توان از یک برنامه‌ریزی دقیق برای رعایت ریتم سیرکادین بهره‌برداری کرد. از سبک زندگی پر استرس و شلوغ گرفته تا وضعیت‌های مختلف روحی و جسمی دست در دست هم می‌دهند تا ریتم سیرکادین تغییر کند. به طور خلاصه می‌توان مهم‌ترین عوامل تغییردهنده‌ی چرخه‌ی خواب و بیداری را عوامل زیر معرفی کرد:

• شب بیداری یا هر فعالیتی که که ریتم شبانه‌روزی را بر هم زند
• ساعات کاری شیفت شب با تایم‌های نامنظم
• سفر به موقعیت‌های مکانی که منطقه‌ی زمانی متفاوتی دارند
• سبک زندگی شب‌زی
• داروهای مختلف
• استرس و اضطراب
• اختلال‌های مربوط به وضعیت روحی و روانی
• موقعیت‌های سلامت جسمی مثل آسیب به مغز، زوال مغزی، آسیب به سر و نابینایی
• عادت‌های خواب بد نظیر عدم برنامه‌ریزی منظم برای استراحت، نوشیدن مواد کافئین دار یا حتی شام کمی قبل از خواب شبانه، تماشای تلویزیون در رخت خواب

چه ارتباطی میان ریتم سیرکادین و عارضه‌ی جت لگ وجود دارد؟

پدیده‌ی جت لگ به طور بسیار خلاصه و مختصر به عارضه‌ای گفته می‌شود که فرد با سفر به موقعیت‌های زمانی مختلف تجربه می‌کند. فردی که دچار جت لگ شده، بدنش نسبت به محیط جدید در ابتدای ورود سازگار نیست و ریتم سیرکادین مطابق با آخرین موقعیتی است که فرد در آن محل زندگی کرده است. به طور کلی افراد در این حالت در روز به شدت احساس خستگی را تجربه کرده و در هنگام شب کاملا هوشیار و بیدار هستند. معمولا از چند روز تا چند هفته زمان نیاز است تا ریتم سیرکادین فرد به محیط جدید عادت کند. به نظر می‌رسد بر اساس هر یک ساعت تغییر در محیط جدید، یک روز زمان نیاز است. برای مثال اگر موقعیت جدید، سه ساعت با موقعیت قبلی که فرد در آنجا بوده تفاوت زمانی داشته باشد، می‌توان مدت زمان سه روزه را برای عادت به موقعیت جدید عادی دانست.

شما در هنگام تغییر دادن ساعت‌های محیط کار و منزل در هر شش ماه هم می‌توانید علائم خفیفی از جت لگ را تجربه کنید. با این حال، خوشبختانه این عارضه آنچنان پایدار نیست و بدن‌تان پس از چند روز به روال طبیعی خود بازمی‌گردد.

چگونه ریتم سیرکادین خود را ریست کنیم؟

بله درست شنیده‌اید! اگر شما وضعیت خواب و بیداری درستی تا به حال نداشته‌اید و ریتم سیرکادین‌تان به هم ریخته، هیچ جای نگرانی نیست. شما می‌توانید با انجام برخی از فعالیت‌ها ریتم سیرکادین خود را ریست کنید. برخی از مفیدترین و موثرترین فعالیت‌ها برای ریست کردن ریتم سیرکادین به شرح زیر است:

• تلاش کنید تا یک روند روتین را برای هر روز خود ترتیب دهید.
• در طول روز سعی کنید به امورات بیرون از منزل برسید تا میزان هوشیاری‌تان با نور خورشید تقویت شود.
• انجام تمرین و ورزش‌های هوازی به صورت روزانه برای حداقل ۲۰ دقیقه یک فعالیت به شدت سودمند است.
• در یک محیط آرام، با نور مناسب و همچنین دما و تهویه‌ی مطلوب بخوابید.
• از مصرف نوشیدنی‌های حاوی کافئین، الکل و همچنین استعمال مواد نیکوتین‌دار در دو الی سه ساعت پیش از استراحت شبانه جدا خودداری کنید.
• تا دیر وقت پای تلویزیون و گوشی هوشمند نباشید و به جای انجام این فعالیت‌ها، تلاش کنید تا یک کتاب را مطالعه کنید.
• بعد از ظهر یا عصر مدت زمان زیادی را نخوابید.

ناهنجاری‌های خواب

گاهی اوقات تغییر در ریتم سیرکادین می‌تواند نشانه‌ی یک بیماری حادتر مربوط به خواب باشد. دو مورد از ناهنجاری‌های خواب که با ریتم سیرکادین ارتباط دارد، فاز خواب پیشرفته و فاز خواب تاخیری است. اگر شما موقعیت شغلی با شیفت نامنظم دارید یا از توانایی بینایی محدود رنج می‌برید، مستعد ابتلا به این دو اختلال خواب هستید. البته، نوجوانان یا افراد مسن هم می‌توانند این عارضه‌ها را تجربه کنند.

گاهی اوقات تغییر در ریتم سیرکادین می‌تواند نشانه‌ی یک بیماری حادتر مربوط به خواب باشد

فاز خواب تاخیری اغلب زمانی رخ می‌‌دهد که فرد معمولا دو ساعت دیرتر از زمان روتین استراحت شبانه‌ی عموم مردم به رخت خواب برود. به طور کلی در جامعه، این افراد را شب‌زی می‌نامند. نوجوانان و افراد جوان بیشتر مستعد این اختلال هستند.

ناهنجاری فاز پیشرفته‌ی خواب دقیقا نقطه برعکس عارضه‌ی فاز خواب تاخیری است. شما در حقیقت چند ساعت زودتر از اکثرِ مردم در شب خوابیده و سر صبح هم زودتر از خواب بیدار می‌شوید. ناهنجاری های مربوط به ریتم سیرکادین می‌تواند استراحت در شب را به یک امر چالش‌برانگیز تبدیل کند؛ چراکه فرد مدام در طول شب از خواب بیدار می‌شود و پس از این اتفاق به راحتی به خواب برنمی‌گردد. نشانه های مربوط به این اختلال‌ها عبارتند از:

• بی‌خوابی
• کمبود خواب
• دشواری در بیداری صبح
• احساس خستگی در طول روز
• حس افسردگی یا استرس

سایر اختلال‌هایی که به ریتم سیرکادین به نوعی گره خورده‌اند عبارتند از:

• پدیده‌ی جت لگ که ناشی از مسافرت به مناطق زمانی دیگر است
• ناهنجاری شغل‌های شیفتی که به دلیل وجود ساعت‌های غیر قابل پیش‌بینی بیداری در شب با ریتم سیرکادین مرتبط است
• ناهنجاری خواب-بیداری نامنظم که ناشی از ناتوانی در تنظیم تقویم خواب و بیداری منظم است

درمان این اختلال‌ها می‌تواند شامل رویکردهای متنوعی شود. شما می توانید از این استراتژی‌ها برای درمان استفاده کنید:

• استفاده از یک برنامه‌ریزی و تقویم منظم
• استفاده از نور درمانی
• استفاده از دارو و مکمل‌هایی مثل ملاتونین برای راحت خوابیدن در شب
• تلاش کنید تا از یک تغییر عمدی در ریتم خواب خود برای چند روز یا چند هفته استفاده کنید

چگونه ریتم سیرکادین روی سلامتی موجود زنده اثرگذار است؟

پایداری و نگهداری یک ریتم سیرکادین طبیعی برای حفظ سلامتی امری به شدت حیاتی است. اگر شما یک اختلال را در ریتم سیرکادین خود تجربه می‌کنید و خواب مطلوبی ندارید، اثرات کوتاه مدت و بلند مدتی را بر سلامتی خود تجربه می‌کنید. برخی از مهم‌ترین اختلال‌ها در موارد زیر خلاصه شده است:

• اندام‌ها
• دستگاه قلبی و عروقی
• متابولیسم
• دستگاه گوارشی
• پوست

شما همچنین مستعد ابتلا به بیماری‌هایی مثل دیابت، چاقی و سایر اختلال‌های جسمانی و روانی هستید. اختلال‌های کوتاه مدت به ریتم سیرکادین می‌تواند موارد زیر باشد:

• مشکلات حافظه
• کمبود انرژی
• به تعویق افتادن التیام زخم
• تغییر در چرخه ی هورمونی که می‌تواند روی باروری هم اثرگذار باشد
• مشکلات مربوط به سیستم گوازشی و روده‌ای
• تغییر در دمای بدن

چه زمانی باید به دکتر رجوع کرد؟

چند علت مختلف را می‌توان برای رجوع به دکتر مطرح کرد تا ریتم معیوبِ سیرکادین به یک روند طبیعی برسد. اگر شما یکی از موارد زیر را در بلند مدت تجربه کنید، بهتر است نزد پزشک معالج خود بروید:

• دشواری در کسب مدت زمان مطلوبی از خواب شبانه
• دشواری در به خواب رفتن
• بیدار شدن مکرر در شب و ناتوانی در استراحت مجدد
• دشواری در بیدار شدن هنگام صبح
• احساس خستگی بسیار شدید هنگام ساعات بیداری

ریتم سیرکادین؛ چرخه‌ی حیاتی مهمی که باید رعایت شود

به منظور افزایش بهره‌وری در فعالیت‌های روزمره بهتر است ریتم سیرکادین طبیعی در بدن انسان حکم‌فرما باشد؛ چراکه میزان انرژی در روز، یکی از موارد تعیین‌کننده‌ی مهم در میزان موفقیت امورات و فعالیت‌هاست. داشتن یک سبک زندگی فعال و سالم می‌تواند موجب تقویت سلامت بدن انسان شود. با تمامی این تفاسیر، اگر شما با توصیه‌های موجود در این مطلب نتوانسته‌اید ریتم خواب و بیداری خود را اصلاح کنید، بهتر است با پزشک معالج خود در این رابطه صحبت کنید.

منبع: healthline

• آشنایی با خواب‌گردی؛ اختلال عجیب و مورد علاقه‌ی فیلم‌سازان ژانر وحشت