1. UVOD:
Nekateri biološki pojavi so povezani z menjavo dneva in noči. Ker imajo periodo približno enako dolžini dneva, jih imenujemo cirkadiani ritmi (lat. circa, okoli; dies, dan).
Vsakodnevno menjavanje budnosti in spanja je najočitnejša manifestacija cirkadianih ritmov pri človeku. Za razliko od stanja budnosti, za katerega sta značilni visoka motorična in umska aktivnost in ga vzdržuje retikularna formacija možganskega debla (sistem ARAS), večinoma prek nevrotransmiterja noradrenalina, je spanje stanje organizma z zmanjšano aktivnostjo možganske skorje in pri sesalcih tremi značilnostmi: omejenim (stereotipnim) gibanjem, zmanjšanim stikom z okoljem in hitro reverzibilnostjo.


2. METODE:
Vsebina članka je povzeta po v literaturi navedenih preglednih člankih in nudi kratek in zgoščen vpogled v fiziologijo cirkadianih ritmov ter podaja nekatere spremembe in vzroke teh sprememb. Za bolj poglobljeno branje je primerna izbrana literatura.


3. DISKUSIJA:

3.1. OSNOVE BIORITMIKE:

Nekateri biološki pojavi, kot je npr. menjava stanja zavesti, bu¬dnosti in spanja, so povezani z menjavo dneva in noči. Ker imajo periodo približno enako dolžini dneva, jih imenujemo cirkadiani ritmi (lat. circa, okoli; dies, dan). Poleg menjave budnosti in spanja se spreminjajo še npr. telesna temperatura, srčna frekven¬ca in arterijski tlak, ki imajo vsi višje vrednosti, ko je človek buden in aktiven, nižje pa, ko človek spi. Cirkadiano ritmiko z značilnim dnevnim nihanjem kažejo tudi mnogi hormoni, odva¬janje presnovnih produktov tako prek ledvic kot prek črevesa, pojavljanje lakote, lokomotorna dejavnost in ne nazadnje pri¬pravljenost za delo pri ljudeh. Danes je poznanih več kot 100 telesnih funkcij s cirkadiano ritmiko.

Cirkadiani ritem je lasten telesu in je prirojen, torej genetsko določen. Ima stalno periodo, ki je običajno nekoliko daljša od 24 ur. Takt daje notranja ura s spodbujevalcem v suprahiazmatskem jedru medmožganov, katerega dejavnost spodbuja osvetljenost mrežnice, zavira pa melatonin iz epifize. Sicer je melatonin hormon (ne smemo ga zamenjavati s pigmentom melaninom), derivat serotonina, izloča ga epifiza v odsotnosti svetlobe in neposredno zavira dejavnost suprahiazmatičnega jedra. Melatonin ima močno hipotermično dejavnost, spodbuja imunski sistem, povzroča utrujenost. V koncentracijah, ki znatno presegajo fiziološke, pa je tudi odličen znotrajcelični antioksidant.

Nekateri zunanji signali, kot je svetloba, nihanje temperature ali socialna dejavnost, lahko zmotijo notranjo uro in premaknejo njeno fazo. Najpomembnejši je stalni vpliv menjave dneva in noči, ki utirja (sinhronizira) notranji ritem na 24 ur. Včasih pa že ena sama zunanja motnja trajno premakne fazo nihanja, kar se kaže v premaknjenem ritmu notranje ure glede na lokalne spremembe dneva in noči. To se lahko zgodi kot posledica nočnega dela ali po premiku v drugi časovni pas po poletih prek poldnevnikov. Možnost premika faze notranje ure z zunanjimi dejavniki pa je mogoče uporabiti tudi za sinhronizacijo notranjega ritma z zunanjim ciklusom svetlobe in teme. Ta učinek se s pridom uporablja pri fototerapiji, pri kateri z uporabo umetne svetlobe v določenem delu dneva, navadno pozno zvečer ali zgodaj zjutraj, utirimo notranji ritem na zunanji. Pri ljudeh se večina fizioloških funkcij spreminja sinhrono s ciklusom budnosti in spanja, torej s periodo 24 ur. Periodičnost se ohrani tudi pri tistih, ki živijo v izoliranih prostorih ali jamah, to je v okolju brez časovnih označevalcev, pa tudi pri slepih. Vendar pa se frekvenca njihovega cirkadianega ritma v prostem teku nekoliko razlikuje od 24 ur (navadno je bližja 25 uram). V teh pogojih ritma telesne temperature in ciklusa budnosti spanja sledita eden drugemu (stanje notranje sinhronizacije).

Nekateri pojavi v telesu pa sledijo drugačnemu ritmu, kot je cirkadiani. Ultradiani (krajši kot 20ur) je npr. pulzno izločanje hipotalamičnih hormonov, infradiani (daljši kot 20ur) pa je npr. ovulacijski cikel.


3.2. SPANJE, najočitnejši bioritem:

3.2.1. Struktura spanja: Spanje sestavljajo ponavljajoči se cikli petih faz, in sicer štirih faz ne-REM spanja in ene faze REM spanja, izmenjevanje katerih lahko opazujemo z elektrofiziološkimi metodami kot sta EEG in EOG. Med ne-REM spanjem se postopoma manjša frekvenca možganskih valov od alfa do delta ter obenem veča njihova amplituda, tako da lahko ne-REM spanje v grobem delimo na plitvo (fazi 1 in 2) ter globoko spanje (fazi 3 in 4). Med spanjem se najprej zvrstijo vse štiri omenjene faze, nato se ponovijo v obratnem vrstnem redu, temu pa sledi faza REM spanja, ki jo imenujemo tudi paradoksno spanje in za katero so značilni pojav hitrih valov (podobnih tistim v budnosti), sanje ter atonija skeletnih mišic (razen okularnih, kar povzroča hitre gibe oči). Po in med samo REM fazo pride tudi do prebujanja, kar pa navadno ne traja več kot 30 sekund naenkrat in predstavlja le 2 časa spanja. Cikli trajajo med 110 in 70 min (vsak nadaljnji je krajši) in se štirikrat ponovijo. Struktura spanja in trajanje ciklov se spreminja že med enkratnim spanjem (krajšanje faz), še bolj pa je opazna v različnih starostih (spremenjeno razmerje REM/ne-REM).

3.2.2. Mehanizmi spanja: Zadnjih 50 let se je oblikovalo prepričanje, da je spanje aktiven proces, za katerega so odgovorna predvsem jedra v možganskem deblu. V splošnem velja, da med budnostjo in REM spanjem (za to fazo je specifična pot PGO; pons-genikulatno jedro-okcipitalni korteks) prevladujejo noradrenergične povezave, med ne-REM spanjem pa serotonergične.
Morfološke študije v sodobnem času so nadalje pokazale, da so za spanje pomembne tri populacije nevronov. REM-sleep-wakening-on so holinergični nevroni aktivni tako v budnosti kot tudi v REM spanju (tedaj z zmanjšano aktivostjo). REM-on celice so aktivne samo v fazi REM in so odgovorne za večinoma enosmerno komunikacijo med okoljem in korteksom, ker prek inhibicije povzročajo mišično atonijo (peptidergične in glutaminergične). Rem-off nevroni pa so aminergični (5-HT in NA) nevroni aktivni v budnem stanju. Nadzor spanja je cikličen in poteka po principu oscilacije med aminergičnimi nevroni (inhibitornimi) in holinergičnimi nevroni (ekscitacijski). Spanje se pojavi, ko se zmanjša aktivnost inhibicijskih nevronov in se hitro poveča aktivnost ekscitacijskih nevronov (avtoekscitacija), z zamikom se nato povrne aminergična aktivnost (posledica heteroekscitacije).
Ni še znano kateri nevrotransmiter ali nevromodulator je odgovoren za indukcijo spanja, med potencialne snovi pa spadajo serotonin, adenozin, IL1, peptid S, somatoliberin, CRH, MSH in drugi. Zagotovo pa je spanje podvrženo približno 24 urnemu cirkadianemu ritmu prek melatoninske kontrole.

3.2.3. Pomen spanja: Nedvoumni pomen spanja dokazujejo tako vsakodnevne izkušnje in pojavi (zaspanost po ponočevanjih, delu v nočnih izmenah, jet-lagu), kot tudi poskusi na živalih. Pomanjkanje spanja v vseh primerih povzroči vedenjske spremembe, manjšo zmogljivost in celo psihotične spremembe pri ljudeh (po 60 urni odtegnitvi). Poskusi na živalih pa so pokazali, da odtegnitev REM spanja skrajša življenje podgan na vsega pet tednov, popolna odtegnitev spanja pa celo na tri. Smrt nastopi zaradi odpovedovanja termoregulacije in hude imunske pomanjkljivosti, mehanizem pa še ni popolnoma razjasnjen.
Teorije spanja temu stanju zavesti pripisujejo številne funkcije. V osnovi je spanje regeneracijski proces, med katerim se lahko nadomeščajo zaloge nevrotransmiterjev, med katerim je pospešena sinteza nekaterih strukturnih proteinov, ko je spremenjena aktivnost avtonomnega živčevja in je oslabljena termoregulacija (REM), ko se nevroni obnavljajo in ko celotno telo porabi manj energije (in to v najhladnejšem delu dneva). V globokem ne-REM spanju se izločajo najvišje količine rastnega hormona.
Poleg tega opisujejo teorije tudi adaptacijsko vlogo spanja v smislu učenja (ponavljanje določenih vzorcev proženja iz budnosti med spanjem), brisanja spomina (nepomembne informacije, ki se akumulirajo med budnostjo), razvoja (pomen velike količine REM spanja pri otrocih) ter osveževanja podatkov (tvorba trajnega spomina s proteinsko resintezo).
Potrebe po spanju se med posamezniki razlikujejo, prav tako se potrebe spreminjajo s starostjo (spreminja se tudi latenčna doba uspavanja), v splošnem pa velja, da je približno razmerje med budnostjo in spanjem ena proti dve v korist budnosti in da vsaka ura spanja zadošča za dve uri aktivnosti (obligatorno spanje). Potrebe po spanju so zato povečane po daljših obdobjih budnosti, aktivnosti korteksa, hudem stresu in ekstremnem telesnem naporu. Pomanjkanja spanja ne moremo nadoknaditi vnaprej, temveč lahko zalogo (obligatornega) spanja nadomestimo šele po deprivaciji (posebej se to kaže pri REM spanju).

3.2.4. Vpliv okolja: Spanje je v prvi vrsti podvrženo cirkadianemu ritmu naše notranje ure, ki se prilagaja izmenjavi dneva in noči, poleg tega pa lahko na spanje vplivajo tudi drugi zunanji dejavniki, med katerimi sta najpomembnejša ropot in hrup (velika zmožnost habituacije) ter temperatura okolja (prostor med 19 in 22ºC in mikroklima pod odejo blizu 30ºC).

3.2.5. Motnje spanja: Velik del populacije trpi zaradi nezadostnega spanja, kar lahko občutno zmanjša kvaliteto njihovega življenja. Najpogostejši motnji spanja sta insomnia (nezmožnost spanja zaradi različnih vzrokov) ter sindrom obstruktivne apneje v spanju, ki je posledica zaprtja dihalnih poti zaradi relaksacije mišic žrela med spanjem. Druge, manj pogoste motnje so sindrom periodičnih gibov udov, narkolepsija, bruksizem in številne druge.

3.2.6. Osnovni napotki za kvalitetno spanje: Potrebno je upoštevati dosleden urnik spanja in načrtovati zbujanje po sončnem vzhodu ali pa, če to ni mogoče, nadomestiti dnevno svetlobo z močnimi svetili. Izogibanje dolgim popoldanskim spancem, kofeinu in drugim centralnim stimulatorjem je neobhondo, uživanje mleka (triptofan) pa je lahko pred spanjem koristno. Sproščanje pred spanjem in zmerna telesna aktivnost preko dneva prav tako. Potrebno si je pripraviti primerno okolje za spanje v smislu mikroklime in prostora. Če težave ne prenehajo ali se celo stopnjujejo, je smiseln obisk pri zdravniku.


3.3. PRIPRAVLJENOST ZA DELO

3.3.1. Ciklus pripravljenosti za delo: Pripravljenost za delo (in z njo povezana storilnost) je rezultanta mnogih prvin, med katerimi je najpomembnejše stanje zavesti.
Odzivnost na zunanje dražljaje je povezana s pripravljenostjo organizma za akcijo, kar nekateri označujejo s stopnjo vzdraženosti organizma (level of arousal).
Velik vpliv na pripravljenost za akcijo ima aktivnost simpatičnega živčevja (vloga NA in A), ki tako poveča budnost, intenzivnost presnove ter z njo temperaturo telesa, obenem stimulira tudi srce, ožilje in dihala, zvečan je tudi mišični tonus.

3.3.2. Vpliv stopnje vzdraženosti: V splošnem sposobnost opravljanja dela narašča s stopnjo vzdraženosti organizma. Ta je neposredno povezana z zvišanim tonusom simpatika in zvišano umsko napetostjo. Vendar velja tudi, da pri zelo visoki stopnji vzdraženosti ta pripravljenost za delo pade. Ugotovljeno je bilo (Yerkes-Dodsonov zakon), da optimalna pripravljenost za delo nastopi pri razmeroma nizki stopnji vzdraženosti organizma. Zanimivo je da na lego vrha vpliva tudi kompleksnost dela, ki ga opravljamo. Tako je pri enostavnem delu vrh oziroma optimalna delovna zmogljivost pomaknjena k višji stopnji vzdraženosti, kot če opravljamo zahtevnejše delo. Dodatno k delovni zmogljivosti vplivajo še faktorji kot so telesna pripravljenost, izurjenost in psihična pripravljenost.

3.3.3. Vpliv cirkadiane ure (vpliv telesne temperature): V splošnem lahko rečemo, da pripravljenost za delo v grobem sledi nihanju telesne temperature, ki je pod vplivom cirkadiane ure v hipotalamusu. Odvisnost je premosorazmerna, torej se zmogljivost veča z naraščanjem telesne temperature. Raziskave so pokazale, da vpliva telesna temperatura na vsaj dve pomembni sestavini pripravljenosti za delo: na reakcijski čas in utrujenost. Za prvega je bilo ugotovljeno, da je obratno sorazmeren telesni temperaturi. Vpliv temperature na utrujenost pa je bila pokazana s t.i. Billsovimi bloki (ponavljajoči se umski testi), kjer je bilo ugotovljeno, da se pri višji temperaturi pojavlja manj blokov. S telesno temperaturo se izboljšajo tudi nekatere motorične sposobnosti. Če tako posplošimo, lahko rečemo, da se z višjo telesno temperaturo izboljša umska zmogljivost in zmanjša utrudljivost.
Cirkadiana pripravljenost za delo je odvisna tudi od vrste dela. Tako enostavna in ponavljajoča se senzorično motorična opravila visoko korelirajo z ritmom telesne temperature (vrh je torej proti večeru), kognitivno zahtevnejša opravila pa imajo vrh pozno zjutraj ali opoldan (torej bolj sledijo ritmu spanja in budnosti).

3.3.4. Vpliv trajanja budnosti: Ta vpliv se je pokazal zlasti pri nekaterih spoznavnih sposobnostih. Te so se pri naspanem človeku najprej nekaj časa povečevale, dosegle vrh po 3 urah, po petih urah padle pod začetno raven in nato vztrajno padale. Grafična analiza skozi dan pa je pokazala, da je pripravljenost za delo v prvi polovici dneva dobra, zvečer pa naglo pada.

3.3.5. Vpliv utrujenosti: Interpretacija je enaka kot pri vplivu trajanja budnosti, saj lahko sklepamo, da je upad delovne sposobnosti po 5 urah dela tudi posledica utrujenosti. Na utrujenost vpliva tudi stopnja vzdraženosti, zato lahko pričakujemo pri višji vzdraženosti tudi hitrejše utrujanje. Utrujenost se pojavi prej tudi, če je človek neprespan. Ugotovitve kažejo, da se z utrujenostjo podaljšuje reakcijski čas ter se obenem manjša sposobnost reševanja aritmetičnih operacij in zmožnost komuniciranja.



3.3.6. Premiki delovnega časa in pomanjkanje spanja: Pomanjkanje spanja prizadene predvsem mentalne funkcije, fizične sposobnosti ob tem skoraj niso prizadete (nekoliko se zmanjša le vzdržljivost pri večji obremenitvi). Velikokrat je bilo potrjeno, da kofein odpravi učinke pomanjkanja spanja in izboljša razpoloženje. S profilaktičnimi kratkimi počitki in uživanjem kave je mogoče vzdrževati dobro pripravljenost za delo tudi do 24 ur.

3.3.7. Premiki delovnega časa in premiki cirkadianega ritma: Potreba po spanju in pripravljenost telesa za spanje sta odvisni ne le od utrujenosti ali časa, ki ga je človek pred tem prebil v budnem stanju, ampak tudi od časa v dnevu glede na njegov biološki ritem. Poskrbeti moramo torej, da je spanja dovolj in da spimo v približno istem obdobju dneva, torej mora biti spanje redno. Če ga ni dovolj, trpimo za pomanjkanjem spanja, če pa je neredno, pride do motenj cirkadianega ritma.
Znano je, da pride pri ponavljajočem se nočnem delu do premika ritma. Čim bolj premaknemo delo, tem večje je zaostajanje (ali prehitevanje). Če pa so menjave pogoste, ne pride do faznega premika, temveč se zmanjša le amplituda nekaterih nihanj.
Na hitrost prilagajanja vplivajo dejavniki kot so starost, spol, sezona ali celo način premikanja izmen.
Spremembe lokalnega časa imajo v načelu iste posledice kot premik delovnega časa (oboje namreč zmotijo cirkadiani ritem).



4. Zaključek:
Spanja kot pomembnega dela življenja sesalcev ne gre zanemarjati in si zato to stanje zasluži pozornost medicinskih strok, še posebej danes, ko je deprivacija spanja nekaj vsakdanjega in ko je kvaliteta življenja eden primarnih elementov zdravja kot celote. Ne gre tudi spregledati vpliva spanja na opravilno sposobnost posameznih skupin, kot so zdravniki, ki zaradi delavnih urnikov nimajo rednega urnika spanja in se v stanjih pomanjkanja spanja od njih zahteva visoko (predvsem umsko) storilnost. Obenem lahko vidimo, da na pripravljenost za delo vplivajo številni faktorji, ki bi jih morali upoštevati pri premikih delovnega časa in razporejanju samega dela.