Период (Т) - продолжительность одного цикла, то есть длина промежутка времени до первого повтора. Выражается в единицах времени. Длительность периода – важнейшая характеристика ритма.

Частота - число циклов, завершившихся в единицу времени, - это частота процесса.

Период и частота - общие понятия и с формой волны не связаны. С ней также не связана мощность полезного сигнала, получаемого при наблюдении за конкретным явлением и мощность помех (случайные воздействия) [показать].

Мезор (М) - уровень среднего значения показателей изучаемого процесса (среднее значение полезного сигнала). Позволяет судить о среднесуточной величине показателя, так как позволяет игнорировать случайные отклонения.

Амплитуда (А) - наибольшее отклонение сигнала от мезора (в обе стороны от средней). Характеризует мощность ритма. В случае движения часовых стрелок определить амплитуду не представляется возможным, но, например, установить размах колебаний между максимальной и минимальной температурой за сутки на протяжении года вполне реально.

Фаза ритма (Φ, φ, ∅) - любая часть цикла, мгновенное состояние, момент цикла, когда регистрируется конкретная величина сигнала. При этом обычно длительность цикла принимают за 360° С, или 2π радиан.

Акрофаза - точка времени в периоде, которое соответствует максимуму синусоиды, - когда отмечается максимальное значение исследуемого параметра. Имеет большое значение для фармакологической коррекции.

Батифаза - точка времени в периоде, когда отмечается минимальное значение исследуемого параметра.

Зона "блуждания" акрофазы - варианты положения максимума и минимума в некотором диапазоне. Масштаб зоны блуждания фазы характеризует фазовый угол. При четкой согласованности ритмов по фазе говорят о синхронизации, а в случаях рассогласования во времени – о десинхронизации или десинхронозе.

Точку отсчета времени (t_нач) можно выбрать произвольно. Так, если длительность цикла 24 ч, каждый час соответствует 15°. Если за точку отсчета выбрана полночь, а акрофаза наступает в 2 ч, то ее значение составит 30°. Если за точку отсчета выбрать 22 ч предыдущих суток, значение акрофазы следует принять за 60°. Если за точку отсчета принять 17 ч предыдущих суток (время, когда температура тела максимальная), акрофаза будет равна 135°.

В соответствии с выбором точки отсчета принято различать акрофазу расчетную (по отношению к произвольно выбранному моменту календарного времени, обозначается ∅), внешнюю (пo отношению к какому-либо физиологически значимому событию, обозначается φ) и внутреннюю (по отношению к акрофазе какого-либо другого ритмического процесса, обозначается Φ). В последнем случае иногда говорят о сдвиге фазы одного процесса по отношению к другому - когда два выделенных отрезка времени не совпадают. В этом случае вводится термин "разность по фазе", выраженная либо в долях периода, либо в градусах; естественно, понятие сдвига фаз имеет смысл только при одинаковой длительности периодов колебаний. Опережение или отставание по фазе означает, что событие произошло раньше или позже ожидаемого срока. Сроки событий определяются "биологическими часами", механизм которых задает биологический ритм.

Величину сдвига 180°, когда акрофаза одного процесса совпадает с батифазой другого, называют инверсией ритма.

Длительность периода Т, корреляционное отношение η², мезор М, амплитуда A и фаза (Φ, φ, ∅) - основные параметры ритма. Не все они универсальны.

Применение понятий "мезор", "амплитуда" и "акрофаза" ограничено, строго определено и оправдано лишь в отношении простого сигнала синусоидальной формы, очищенного от шумов. Реально биоритм может быть описан кривой сложной формы. В этом случае указанные понятия применять не следует. Такая кривая имеет несколько восходящих и нисходящих участков (рис. 3), точки ее перегиба (I-X) называют экстремумами - положительными (на рис. 3 - четные II-X) и отрицательными (нечетные I-IX).

Самый высокий экстремум обозначают как максимум y_макс, самый глубокий - как минимум y_мин. Иногда все положительные экстремумы называют максимумами, а все отрицательные - минимумами. Это противоречит правилам языка: понятие "максимум" соответствует русскому "наибольший", а "минимум" - "наименьший", поэтому несколько их у одного процесса быть не может.

Время максимума и минимума сложного процесса обозначают как ортофаза (φ_макс) и парафаза (φ_мин). Для времени наступления менее выраженных экстремумов специальных терминов нет, их фазы обозначают номерами экстремума, например, φ_IV (на рис. 3 φ_макс ≡ φ_VI, φ_мин ≡ φ_VII, где знак ≡ означает "тождественно совпадает с...").

Соответственно обозначают и величину экстремумов, например, y_IV; в приведенном примере y_макс ≡ y_IV, y_мин ≡ y_VII.

Для обозначения средней тенденции процесса применяют понятие "уровень" (на рис. 2 - линия, делящая площадь под кривой на две равные части, она соответствует медиане статистического распределения). Медиана несимметрична (за исключением частных случаев) относительно максимума и минимума, поэтому, кроме размаха (разности последних), учитывают максимальное и минимальное отклонения от уровня (положительный и отрицательный полуразмахи).

При сравнении разных процессов учет абсолютных значений не всегда выявляет степень выраженности ритма. Поэтому амплитуду относят к мезору, а размах (и полуразмахи) - к уровню, вычисляя относительные амплитуду, размах и полуразмахи.

Кроме акро-, орто-, бати- и парафазы целесообразно ввести понятие двух мезофаз - восходящей и нисходящей. Обе они соответствуют моменту, когда активность процесса равна мезору (или соответственно уровню), но первая наступает на подъеме активности процесса, вторая - на спаде. Если длительность периода между последовательными мезофазами одинакова, говорят, что ритм симметричен.

В классической геометрии под фазой понимают именно восходящую мезофазу. Для биологов и медиков большой интерес представляет учет момента, когда процесс наиболее интенсивен, поэтому в хронобиологических исследованиях чаще всего регистрируют орто- или акрофазу.

Если процесс аналитически не описан, указанные понятия применять не рекомендуется и целесообразно говорить о подъемах и спадах процесса, называя самый высокий из них пиком, а самый глубокий - впадиной. Разность между величиной пика и впадины - разброс, уровню соответствует эмпирически найденная медиана распределения наблюдений по оси ординат или даже их среднее значение у.

Хотя формально кривая любой формы с любой заданной точностью может быть представлена суммой синусоид, этот подход неуниверсален. Иногда ему противоречат априорные соображения. Так, если процесс адекватно описывается прямоугольным импульсом (рис. 4), в качестве модели следует принять именно его и применять соответствующую терминологию.

В этом случае сохраняется понятие длительности периода, за которую принимают время от начала одного до начала следующего импульса, но понятия мезора, акрофазы и амплитуды утрачивают смысл: достаточно знать период Т, величину импульса h и его длительность t_h, Отношение длительностей периода и импульса (Т/t_h), скважность и величина, на которой сохраняется интенсивность процесса между импульсами, - уровень фона h₀ (в отличие от уровня как линии, соответствующей медиане ординат). Положение импульсов по оси времени характеризует фаза импульса: φ_h = t₀ - t_нач

Оценивая форму кривых (хронограмму, фазовую карту), клиницисты выделяют различные типы ее отклонений от нормальной конфигурации:

• А -нормальный с изменением лишь уровня функционирования и увеличением амплитуды колебаний;
• Б - колебательный, для которого характерны дополнительные колебания физиологических функций в течение суток, отсутствующие у здоровых лиц;
• В - инверсионный, при котором максимальное значение всех показателей наблюдается в утренние часы, а минимальные - в вечерние;
• Г - смешанный - сочетание всех указанных выше типов, периодически проявляющихся во время обследования [Виноградова Л. И., 1973].

Нередко прибегают к таким понятиям, как уплощенная или двугорбая кривая.

Каждый параметр ритма имеет размерность и единицы измерения. Мезор, уровень, уровень фона, амплитуда, размах, полуразмах, разброс измеряют в тех же величинах, что и первичные результаты наблюдений. Для измерения длины периода служат единицы времени (год, месяц, неделя, сутки, час, минута, секунда). Для измерения фазы применяют разные единицы. Расчетную фазу ∅ можно определять непосредственно во времени. Это удобно при длительности периода 24 ч, 1 нед или 1 год. Если период не равен календарному циклу, измерение фазы в единицах времени перестает быть очевидным.

Более общим является представление фазы в долях периода. Длительность этого периода принимают за полный круг, выражая доли в градусах или радианах. Если за длительность периода принять величину, соответствующую продолжительности какого-нибудь биологического цикла (например, менструального), то последняя тем самым становится единицей измерения и может быть принята в качестве хронобиологической единицы времени.

В связи со сказанным заслуживает внимания довольно распространенное выражение "биологическое время". Смешивать понятия самого времени и единицы его измерения недопустимо. Время - общефизическая и, более того, общефилософская категория, одно из универсальных свойств материи (наряду с понятием пространства). Общие свойства материи потому и являются таковыми, что они присущи любому объекту, время не меняет своих свойств при взаимодействии с живыми объектами.

В критикуемом выражении "биологическое время" определение перед существительным детализирует последнее, так что слово "биологическое" при понятии "время" невольно подчеркивает некую реально не существующую специфику.

Что же касается измерения времени, то эта способность присуща лишь живым существам. В качестве единиц измерения они используют как природные циклические явления, так и длительность эндогенных циклов собственного организма (именно поэтому возможно говорить о хронобиологических единицах времени). Разная длительность эндогенных циклов у разных особей одного вида приводит к тому, что физически одинаковый отрезок времени субъективно может восприниматься как более длинный или более короткий. Таким образом, время едино во всей Вселенной, какого-либо особого биологического времени нет, но о субъективной (или биологической) оценке времени говорить правомочно.

Источник: Хронобиология и хрономедицина/ Под ред. Ф.И.Комарова. - М., Медицина, 1989, 400 c

продолжение