Как работает ночное зрение

Как работает ночное зрение

Как работает ночное зрение

Принцип работы прибора ночного видения

Давно идет спор меж охотниками: что лучше, тепловизор или прибор ночного видения (ПНВ). Первый класс устройств помогает четко видеть живые, нагретые неживые объекты в каждое время дня, года. В темноте шансы налететь лбом на ветку повышены, поскольку древесная кора холодная. Российские приборы ночного видения, напротив, позволяют замечать неживые объекты, для зверей нет резкого контраста с окружающей средой, предоставляемого тепловизором. Встает заманчивая перспектива – совместить преимущества устройств одним. Принцип работы прибора ночного видения необходимо дополнить опцией различения естественного свечения и искусственного.

Тепловизоры

Инфракрасный прибор ночного видения работает с подсветкой, тепловизоры целиком пассивны. Улавливают излучения, испускаемые нагретыми телами. Небезызвестный Арнольд Шварценеггер в фильме Хищник-1 использовал особенность прибора охотника на людей, скрываясь из поля зрения инопланетянина. Герой обмазался холодным илом, затерялся среди коряг. Инопланетный хищник раскрыл себя, за что позже наказан.

Преимущества тепловизора: аппарат видит сквозь дымовую завесу, туман, когда военные приборы ночного видения отказывают напрочь. На относительно сером поле, где очерчены предметы, ярким пятном выделяются посторонние пейзажу разгоряченные тела животных. Изобретатели тепловизора Flir Scout запатентовали специальную технологию фильма Хищник, которую назвали Instalert (англ. сокращение «тревога наступления события»). Горячие фигурки на экране становятся красными, мишени невозможно пропустить.

Рекламодатели стыдливо умалчивают, что будет, если температура окружающей среды приблизится к 35 ºС, станет равна по горячести человеку. Появится сплошной красный фон, где тяжело найти живые объекты. Любой китайский прибор ночного видения продолжит давать четкую картинку. Отсутствует режим Instalert, привычный пейзаж отчетливо прорисуется. Привыкший к выделению цветом человек в экстремальных условиях бессилен заметить врага. Несет потенциальную опасность оператору. Учитывая большую стоимость устройств, хотелось бы видеть на рынке более интеллектуальную систему, позволяющую безошибочно действовать в экстремальных условиях.

Дополнительное преимущество тепловизора: возможность использовать по хозяйству, обнаруживая утечки энергии жилого дома. Утеплительные мероприятия вести гораздо проще. Приборами пользуются строители. Тепловизоры продвигают, называя многообещающими системами для ручной ночной навигации на водном, наземном транспорте. Авторы склонны рассматривать перспективу скептически. Разве снабдить устройство специальной подсветкой. В этом ракурсе автомобильный прибор ночного видения смотрится привлекательнее, поскольку отображает предметы, независимо от температуры, наличия на небе Луны, звезд. Если ночь, отказали фары, тепловизор выручит, ровно до следующего раза.

Прибор идеален для:

  • обнаружения крадущихся людей (воров, засады, гопников, убийц);
  • отслеживания затаившихся зверей, птиц;
  • оценки обстановки объекта.

Никакой прибор ночного видения Пульсар не позволит эффективно решить поставленную задачу, как тепловизор. При наличии множества нагретых тел преимущества нивелируются. Прибор ночного видения с тепловизором нашел разнообразные области применения. Первый хорош в городе, в теплом климате, второй — в заснеженном лесу.

Принципы работы ПНВ

Упомянуто: оба аппарата принимают излучение, в случае с ПНВ главенствующую роль играет подсветка. Вот как работает устройство. Типовой ПНВ содержит следующие части:

  1. Оптическая система.
  2. Усилители.
  3. Подсистема построения изображения.
  4. Тракт подсветки.

Лучи входят через профессиональный окуляр, в фокусе линзы зафиксирована фотоэлектродная пластина. С нее начинается усилительный тракт, агрегат помещен в чистый вакуум, чтобы молекулы воздуха не мешали движению внутри электронов. Разумеется, поток продолжает отклоняться гравитационным полем Земли, на протяжении длины корпуса ПНВ эффект малозаметен.

Итак, свет выбивает из круглой фотоэлектродной пластины электроны, увлекаемые положительным потенциалом микроканального усилителя. Об устройстве стоит поговорить отдельно. Круглая пластинка, образованная множественными мелкими сотами, неразличимыми невооруженным глазом. Настигая ячею, элементарная частица выбивает несметное число электронов, процесс нарастает лавинообразно. На оборотной стороне пластины в районе соты выходит рой зарядов, движущихся дальше на люминофорный экран. Как у телевизора, только одного цвета – зеленого. Оттенок выбран из условия максимальной чувствительности человеческого глаза, минимального напряжения психики.

Выходная оптическая система формирует картину для глаза. В бинокулярах поток раздваивается на оба зрачка. Во многом удобнее в силу особенностей работы человеческого мозга. У военных часто находят применение монокуляры. Единичные конструкции сочетаются с тепловизионными, ночными прицелами, что удобнее при рекогносцировке. Купить прибор ночного видения с кратностью свыше 1, будет стоить денег. На увеличение устройства не работают, позиционируются как тактическое преимущество в режиме реального времени.

Обратите внимание, внутри усилительной трубки царит вакуум, который не отклоняет прямолинейного движения электронов. В противном случае картинка не то чтобы будет размытой, вовсе не получится. Только полное отсутствие воздуха позволит прибору работать. Должно быть понятно сталкивавшимся с ламповыми электронными устройствами. Прямолинейное движение обусловлено правильной расстановкой потенциалов:

  • На фотоэлектроде потенциал ниже усилительной пластинки. Самое высокое напряжение на люминофоре.

Подобный принцип используется электронно-лучевыми трубками старых телевизоров. Бытовые приборы используют три цвета люминофора.

Появление первых ПНВ

Несмотря на заявления Википедии, что первенство принадлежит фашистам, прибор ночного видения СССР тоже выпускало. Работа велась до начала Второй мировой войны. Удалось ввести в обиход Морфлота пеленгаторы, источники ИК-излучения, играющие роль навигационных огней. Невооруженный глаз заметить присутствия инфракрасных маяков бессилен, повышалась в ночное время скрытность передвижения войск.

Работами в СССР занималось НИИ 801, на базе которого в 1983 году создано отделение 1100 Орион. С 1991 года переименовано в СКБ ТНВ. Обратите внимание, люди занимались и тепловизорами. Изначально обе ветви шли бок о бок. Привели далеко не полную историческую экспозицию становления отрасли, поскольку не считаем важным рассматриваемому вопросу. В состав отдела разработки ПНВ входили:

  1. Светотехническая лаборатория.
  2. Фотометрическая лаборатория.
  3. Отдел источников питания.
  4. Отдел приборов бортового назначения.
  5. Отдел приборов наземного назначения.
  6. Отдел физических основ ночного видения.
  7. Навигационные приборы.
  8. Отдел тепловизоров.
  9. Подразделение конструкторов.

Занималась структура поиском новых методов построения изображения на основе невидимых участков спектра. Различимая глазом часть электромагнитных колебаний является малой толикой глобальной картины Вселенной. Факт задействовали изысканиями советские ученые. Первый ПНВ с подсветкой создан в начале 50-х годов. Разумеется, конвейер снабжал оборонку. Детский прибор ночного видения тогда мало кого интересовал.

Ракетные комплексы наведения класса земля-воздух, воздух-воздух работают по принципу пеленгации инфракрасного излучения работающего двигателя летательного аппарата. Вне зависимости от того, что перехватывают, вертолет, самолет, другую ракету.

Первые конструкции достаточно громоздки. Чего стоит источник питания напряжением 45 кВ. Медленно, но верно, дело шло вперед к эргономизации, экономизации, оптимизации. Пригодились наработки термоэлектрических холодильников, засекреченных до французской конференции 1992 года. Значительный сдвиг в конструировании приборов ночного видения дал многощелочной катод. Прибор имел низкий темновой ток, не требовал охлаждения, свойствами на порядок превосходил кислородно-цезиевые эквиваленты.

Выбор ПНВ

Перед тем как выбрать прибор ночного видения, подумайте, каким требованиям должен отвечать. Сегодня можно достать тепловизор за меньшую сумму, может отдельно послужить строителям. Дешевый ПНВ стоит 7000 рублей, по карману среднестатистическому гражданину РФ. Дорогие модели зашкаливают за 200000 рублей. Среди параметров на передний план выдвигаются чувствительность, разрешающая способность. Величины напрямую влияют на дальность обнаружения объектов.

Не пытайтесь проделать ремонт приборов ночного видения своими руками. Сложные электронные устройства, во многом превосходящие по сложности миксер.

Принцип работы приборов ночного видения

Начиная разговор на тему принципа работы приборов ночного видения, необходимо сразу уточнить одно весьма распространенное заблуждение, встречающееся среди людей впервые сталкивающихся с прибором ночного видения. Ни один прибор ночного видения не может «видеть» в полной, то есть абсолютной темноте, если не используется специальная инфракрасная подсветка. Другими словами, если в окружающем пространстве совершенно не присутствует свет в видимом человеческому глазу диапазоне, или в примыкающей к нему области инфракрасного света (например наглухо закрытое помещение «без окон, без дверей»), то ни через один, пусть даже самый дорогой прибор вы ничего не увидите. Каждый прибор ночного видения работает по принципу многократного (ограниченного техническими возможностями ПНВ) усиления уже существующего света, до величин достаточных для восприятия невооруженным глазом.

Опишем работу ПНВ: имеется объект наблюдения в условиях столь низкого освещения, что чувствительности человеческого глаза не хватает, чтобы его подробно рассмотреть. Отраженный от объекта свет попадает на входную линзу оптической системы ПНВ — объектив. Объектив собирает падающий на него свет и фокусирует изображение объекта на поверхности основного элемента любого ПНВ — Электронно-Оптического Преобразователя (ЭОП), называемого фотокатодом. Задача ЭОП — усилить в несколько сотен или тысяч раз световой поток, который поступил на него через объектив, и передать изображение объекта на люминесцентный экран. Изображение на этом экране и рассматривает наблюдатель через вторую часть оптической системы ПНВ — окуляр.

    Рекомендуем:

Описанная выше схема — называется пассивным режимом работы ПНВ. То есть прибор всего лишь пассивно усиливает попадающий на него световой поток. Есть свет — есть что усиливать. Если же света нет, или его столь ничтожно мало, что ЭОП технически не может его усилить до величин различимых невооруженным глазом — люминесцентный экран останется темным, и в прибор ничего не будет видно (разве что собственные шумы ЭОП). Для таких случаев (темнота — «хоть глаз выколи»), практически все существующие на сегодня ПНВ гражданского назначения, за очень редким исключением, имеют в своей конструкции встроенный, а иногда съемный, инфракрасный (ИК) осветитель (иногда его называют «подсветкой»). ИК осветитель служит дополнительным источником света и используется когда естественной освещенности окружающего пространства не достаточно для комфортной работы ПНВ. В качестве источника света в ИК осветителях используются ИК-светодиоды, реже — более дорогостоящие лазерные диоды ИК диапазона. Необходимо отметить, что лазерное излучение представляет опасность для зрения и потому использование лазерных диодов в ИК осветителях запрещено законодательствами некоторых стран. Режим работы ПНВ с включенным ИК осветителем называется активным. Дальность действия ИК осветителя зависит его мощности.

Миниатюрные осветители мощностью 5 мВт, позволяют ориентироваться на расстоянии 20-30 метров, например в помещении, можно осмотреть небольшой двор. Мощность осветителя 10 мВт даст дистанцию наблюдения 50-70 метров, 20 мВт — 120-150 метров. Более мощные светодиодные ИК осветители мощностью 100-200 мВт (иногда их называют ИК фонарями), и лазерные ИК осветители, чаще используются как вторая, дополнительная подсветка. Обычно имеют съемную конструкцию, и механизм фокусировки позволяющий собрать свет в более узкий пучок и увеличить дистанцию наблюдения, достигающую 300-500 метров. В ПНВ с ЭОП GenI используются ИК осветители на диодах работающих в видимом ИК-диапазоне, что оказывает демаскирующее действие на наблюдателя. Другими словами работающий ИК осветитель видно со стороны примерно как огонек зажженной сигареты. В ПНВ с ЭОП GenII, GenII+, GenII++, GenII могут использоваться осветители ИК-диапазона не видимого человеческим глазом.

Как работают приборы ночного видения?

Устройства ночного видения чаще всего используются в спецслужбах, охотниками во время ночной охоты, а также теми, кто наблюдает за природой. Эта технология также является важным элементом поддержки мониторинга объектов, требующих повышенного уровня безопасности и мест с низким уровнем освещения, таких как подземные автостоянки. Приборы представлены в виде биноклей, очков, монокуляров, прицелов для огнестрельного оружия и в форме камер. Далее в этой статье Вы узнаете, как работают приборы ночного видения и на какие типы и поколения они делятся.

  1. Как работает устройство ночного видения
  2. Типы приборов ночного видения
  3. Поколение I+
  4. Поколение I+ CORE
  5. Поколение II
  6. Поколение II+
  7. Поколение III
  8. Цифровые приборы ночного видения

Как работает устройство ночного видения

Прибор ночного видения работает, усиливая световые лучи, фокусируемые объективом, а затем преобразовывает их в поток электронов, ускоряемый действием сильного электромагнитного поля. В результате получается четкое изображение (обычно зеленое), несмотря на чрезвычайно сложные условия освещения. Современные устройства ночного видения используют электронику, которая регулирует уровень усиления света. Она отвечает за прекращение работы устройства в случае внезапного скачка уровня освещенности, который может повредить сам прибор и ослепить пользователя.

В большинстве случаев для нормальной работы устройства ночного видения достаточно лунного света или света из отдаленных районов. При новолунии, сильной облачности или отсутствия другого источника света используется инфракрасный облучатель. Благодаря такому решению можно увеличить дальность и эффективность действия ночного видения.

Типы приборов ночного видения

Существует два типа устройств ночного видения: активные и пассивные . Первый требует дополнительного освещения и имеет небольшую площадь обзора. К сожалению, с тактической точки зрения, все это благоприятствует противнику. Пассивные устройства ночного видения используют инфракрасное излучение и являются более распространенным решением. Они делятся на несколько поколений в зависимости от типа используемого датчика.

Поколение I+

Это самое популярное поколение — в основном из-за низкой цены и неплохих результатов и считается идеальным решением для яхтсменов или для защиты дома. При работе прибор издает тихий писклявый звук, а изображение по краю может быть размытым.
Усиление света в этом типе приборов достигает x5000. Чувствительность составляет от 120 до 250 мкА/лм, а срок службы — около 1500 часов.

Поколение I+ CORE

Разрешение экрана в этом поколении в два раза выше, чем в базовой версии. Еще одним преимуществом является минимум размытости по краям изображения. Эта система ночного видения считается идеальной альтернативой между первым и вторым поколением.

Поколение II

Первое поколение, использует микроканальную пластину, она обеспечивает усиления света в 50 000 раз. Приборы ночного видения второго поколения, в отличие от приборов первого типа, могут использоваться в безлунные ночи. Они также обеспечивают лучшую яркость и резкость изображения и большую дальность действия. Большинство моделей второго поколения имеют функцию двойного масштабирования, а некоторые устройства имеют до 10 раз больший зум.
Их разрешение составляет от 37 до 42 лп/мм, а чувствительность — от 240 до 280 мкА/мм. Данные приборы характеризуются тихой работой, а срок их службы достигает 3000 часов.

Поколение II+

Представители этого поколения ценятся за очень высокое качество изображения и чувствительность 330-600 мкА/лм. Разрешение поколения II+ находится в диапазоне 42-55 лп/мм, а срок службы достигает 4000 часов.

Поколение III

Это одно из наиболее технологически продвинутых поколений современных приборов. Они обеспечивают минимальное разрешение 64 лп/мм. Микроканальная пластина дополнительно защищена слоем оксида алюминия. Устройства этого поколения характеризуются чувствительностью вплоть до 1800 мка/лм, а срок их службы достигает 10 000 часов.

На видео: Приборы ночного видения / От 1 до 3 поколения

Цифровые приборы ночного видения

Стоит также упомянуть еще одну группу цифровых приборов. Усиление света в них осуществляется с помощью ПЗС-матрицы. Благодаря этому, изображение может быть записано на карту памяти и воспроизводиться на дисплее прибора. Преимуществом таких устройств является более длительный срок службы и многочисленные возможности, такие как передача изображения по сети WiFi. Цифровые приборы становятся все более популярными, и используемые в них технологии позволяют им конкурировать даже с представителями второй группы аналоговых приборов. На рынке сильно растет интерес к этой технологии. Производители ориентированы на динамичное развитие в направлении уменьшения размеров устройств, их веса и использования все более современных функций.

На видео: Pulsar Digisight Ultra N455 — цифровой прицел ночного видения

Как работает ночное зрение

Когда я впервые услышала про ночные линзы – в которых спишь ночью, а потом снимаешь утром и получаешь стопроцентное зрение, решила, что это какая-то бутафория. Тем не менее, данный вопрос заинтересовал меня и когда я копнула поглубже, оказалось, что мой скепсис был необоснованным.

В действительности такие линзы представлены на рынке контактной коррекции уже несколько десятилетий и эффект от них можно получить после 7-8 часового сна. Что они собой представляют, как работают и насколько безопасны для глаз человека? Давайте разбираться!

Ночные контактные линзы – это прогрессивный метод восстановления зрения, который по-научному называется ортокератологией (также встречается термин ОК-терапия) и используется в основном для коррекции зрения при близорукости.

Данный метод был разработан в качестве альтернативы традиционным очкам, мягким контактным линзам и лазерной хирургии глаза.

В чем суть метода?

У ортокератологических линз есть две разных по своей структуре поверхности. Внешняя поверхность, также как и у знакомых нам дневных контактных линз, обеспечивает возможность хорошо видеть днем за счет преломления световых лучей при помощи оптической силы линзы.

Однако интерес в данном случае представляет именно внутренняя поверхность, для которой характерно сложное строение и которая, оказывая давление через слезную жидкость на роговицу глаза, вынуждает ее изменять свою форму. Эпителиальные клетки на поверхности роговицы становятся более плоскими, а на периферии более объемными, в результате чего роговица приобретает форму, приближенную к правильной.

Преломляющая сила роговицы изменяется на четко заданное значение – орто-линзы подбираются индивидуально для каждого пациента (купить контактные линзы в интернет магазине или аптеке у вас не получится).

После того, как вы с утра снимаете это ноу-хау, роговица сохраняет новую правильную форму, картинка фокусируется точно на сетчатке глаза, а вы обретаете практически стопроцентное зрение. Тем не менее, это временный эффект – к концу дня роговица принимает изначальную форму и для того, чтобы хорошее зрение «вернулось», линзы снова потребуется одевать следующей ночью.

Почему одевать ОК-линзы нужно именно на ночь?

Потому что так удобнее. Рефракционный эффект от линз появляется только через 7-8 часов и не раньше. Таким образом, одевать их днем просто нерезонно. С утра, после снятие линз, весь день вы будете видеть хорошо без каких-либо других вспомогательных средств. А в том случае, если бы вы носили линзы в течении дня, тогда весь эффект от их одевания пришелся бы на ночное время суток.

Кто может пользоваться такими линзами?

Все пациенты, не старше сорока лет и страдающие от миопии до -6.0, а также астигматизма до -1.5.

Ортокератологические линзы могут быть рекомендованы людям, которым по специфике своей профессии не целесообразно носить обычные очки и МКЛ:

  • Спортсменам — действительно, конькобежец с выпавшей линзой или футболист в очках будет выглядеть просто нелепо:)
  • Людям, зависящие от погодных условий и условий труда. Постоянные перепады температур ведут к неизбежному запотеванию очков; в очках неудобно работать в пыльных помещениях.
  • Военнослужащиим.
  • Пациентам, которые не готовы к лазерной коррекции глаза и не уверены, что успешно восстановятся после операции.
  • Другими пользователям, которые по тем или иным причинам не хотят (или не могут) носить традиционные очки и мягкие контактные линзы.

Можно ли одевать орто-линзы детям?

Да, такие линзы прописывают детям, начиная с семи лет. Более того, специалисты часто рекомендуют их как средство по замедлению развития миопии – очень распространенного нарушения рефракции глаза у молодежи.

Тем не менее, если вы решите такие контактные линзы заказать в одной из специализированных клиник, считать их панацеей будет ошибочно. Ортокератологические линзы – это инструмент оптической коррекции и не более. Они ни в коем случае не исключают обязательных комплексных мер по коррекции близорукости, которые для каждого ребенка подбираются исключительно в индивидуальном порядке и только в совокупности способны обеспечить положительный устойчивый результат.

Неужели все так идеально, как кажется?

Прочитав все вышесказанное, ОК-линзы могут импонировать многим из нас. Однако, как и всегда, существует множество но, которые обязательно следует принять во внимание.

Ортокератология – очень молодое направление в офтальмологии, ночные линзы еще не прошли апробацию, в том числе временем. Так, на самом деле до конца не известно, за счет чего именно меняется форма роговицы: за счет перераспределения клеток эпителия, либо же за счет того, что они становятся более плоскими.

Нет полной картины последствий, которые могут повлечь за собой использование ночных линз. По своей сути их ношение – это инвазивная процедура, т.е. данный процесс связан с внедрением инородного тела в организм человека через его естественные внешние среды, например слезную пленку. В результате такого воздействия роговица деформируется, а потом снова восстанавливается и создается впечатление, что все хорошо. Однако сейчас пока невозможно предугадать, какое влияние этот метод оказывает на наше зрение в целом и как может сказаться на развитии глазных заболеваний в будущем.

Какие еще недостатки?

1. Продолжительная по времени и недешевая по стоимости процедура подбора. Если решите купить линзы для глаз такого плана, вам не обойтись без помощи компетентного специалиста в данной области. Диагностика будет состоять из нескольких этапов:

  • предварительная беседа и изучение анамнеза;
  • определение возможных противопоказаний;
  • типовая диагностика рефракции глаза;
  • кератотопография – детальное изучение роговицы вашего глаза;
  • подбор рассчитанной линзы, примерка и оценка того, как, линза сидит на роговице;
  • подробный инструктаж по правилам ношения.

2. Систематическое посещение специалиста для наблюдения и оценки того, насколько эффективно проходит коррекция (около 1 раза в квартал), контроля за здоровьем глаз и необходимости плановой замены линз.

Читайте также  Как раскрасить доску деревянную

3. Высокая стоимость – на такие контактные линзы цена (включая процедуру подбора) начинается от 20 тысяч рублей за пару и возрастает в зависимости от степени близорукости и от того, есть ли у вас астигматизм.

4. Поскольку ОК-линзы – это жесткие контактные линзы, вам придется пройти через период привыкания, в процессе которого будет ощущение стороннего тела в глазу. Поэтому, прежде чем вы заснете, возможны временные неприятные ощущения.

Тем не менее, когда глаз адаптируется к этим линзам, неприятные ощущения пройдут. Пациентам, которые никогда ранее не носили мягкие контактные линзы, рекомендуется начинать именно с них, а уже потом переходить на жесткие. Таким образом вы получите опыт обращения со средствами контактной коррекции, а вероятность того что в дальнейшем из-за неправильного использования вы повредите дорогостоящую жесткую орто-линзу будет намного меньшей.

5. Возможность развития глазных заболеваний, особенно при отсутствии должного ухода за линзами. Поскольку линзы одеваются на ночь, когда слезная жидкость не так интенсивно омывает глазное яблоко, возможно развитие различных аллергических реакций, конъюнктивита и кератита.

Поэтому очень важно обеспечить должный уход за ОК-линзами, который осуществляется посредством тех-же мультифункциональных растворов, которые применяются и для ухода за МКЛ.

Резюме

Подытожив все вышесказанное, можно с уверенностью сказать, что ортокератология и ночные контактные линзы представляют большой интерес в качестве альтернативы традиционным очкам для коррекции зрения и мягким контактным линзам. Тем не менее, это направление в офтальмологии еще не достаточно хорошо исследовано, а наряду с множеством «плюсов», также существуют и свои «минусы».

Использовать ОК-линзы или нет – решать вам. Вы можете обратиться за дополнительной консультацией к офтальмологу, специализирующемуся на данном направлении, и уже после беседы с ним, взвесив все «за» и «против», принять решение.

Как работает ночное зрение

takiedela.ru

Мелатониновое безумие: как ночное освещение вызывает рак и преждевременное старение

Рано ложиться спать, не смотреть перед сном телевизор, не валяться в кровати со смартфоном — эти советы не отличаются ни оригинальностью, ни новизной. Но какая разница, когда ложиться спать, если высыпаешься? Что опасного в просмотре ленты соцсети перед сном? И как это все связано с развитием рака?

На международном онкологическом форуме «Белые ночи» ученые представили результаты многолетних исследований о том, как организм человека реагирует на свет и темноту и могут ли они влиять на возникновение, развитие и лечение онкозаболеваний.

Что такое циркадные ритмы и при чем тут мелатонин

Если представить организм человека как завод, то все процессы в нем, как на хорошо отлаженном производстве, повторяются изо дня в день. Биологические процессы идут с разной степенью интенсивности днем и ночью, и их суточные колебания называются циркадным ритмом.

Самый важный фактор этих ритмов — свет. Причем любой, как солнца, так и лампочки или экрана смартфона. Он приспосабливает внутреннее время «биологических часов» ко внешним обстоятельствам. Так, человек смотрит на источник света, и сигнал через сетчатку глаза доходит до гипоталамуса, который принимает решение — координировать работу организма в «дневном режиме». Главным регулятором этих процессов в организме считается гормон мелатонин.

Долгое время считалось, что за производство гормона мелатонина отвечает эндокринная система. Однако, как объясняет профессор Игорь Кветной, специалист в области молекулярной медицины и нейроиммуноэндокринологии, эксперименты показали, что мелатонин есть и у крыс, у которых удалили часть эндокринной железы. В 1974 году он открыл, что мелатонин может продуцироваться не только в эндокринной системе. Сейчас мелатонин — первый известный науке гормон, который продуцируется в эндокринной, нервной и иммунной системах организма.

Мелатонин отвечает за сон, работу головного мозга и пищеварительного тракта, делает иммунную систему эффективнее, замедляет процессы старения и блокирует развитие злокачественных опухолей.

Почему у нас всех нарушены циркадные ритмы и чем это грозит

Плохие новости в том, что есть много факторов, которые нарушают циркадные ритмы, и уберечься от них полностью невозможно. В их числе — джетлаг, длинные выходные, недосып или бессонница, депрессия. Сюда же относятся ситуации, когда человек долго находится в ярко освещенном помещении ночью, например, во время ночной смены на работе. Кроме того, есть естественный фактор — старение, и географический, например, белые ночи.

Свет понижает синтез ферментов, участвующих в выработке мелатонина, поясняет французский хронобиолог, профессор Иван Туиту (Yvan Touitou). Самый неприятный свет для этого процесса — синий, который исходит от смартфона, компьютера или телевизора.

СВЕТОВОМУ ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПОДВЕРЖЕНЫ 62% НАСЕЛЕНИЯ ЗЕМЛИ

Нарушение выработки мелатонина приводит к нарушениям сна. Это, в свою очередь, увеличивает риск ожирения, нарушения выработки инсулина и, как следствие, диабета второго типа, сердечно-сосудистых заболеваний и рака.

При этом «световое загрязнение» — избыточное искусственное освещение в вечернее и ночное время — затрагивает 62% населения Земли, замечает заведующий отделом канцерогенеза и онкогеронтологии Национального центра онкологии имени Н. Н. Петрова Владимир Анисимов. Исследователь Итай Клог наложил на карту светового загрязнения Израиля карту заболеваемости раком груди и раком простаты, и оказалось, что чем более освещены места, тем выше число заболеваний. Это же показали данные по 164 странам. Во всем мире, по разным данным, 15—25% населения работают ночью или посменно, а в промышленных странах этот показатель может достигать 75%.

«Среда, в которой мы живем, может быть серьезно изменена ночным освещением, воздействием света ночью. Является ли это вопросом общественного здравоохранения? Может быть, — считает профессор Туиту. — Много людей работает по ночам, многие подростки пользуются компьютерами, планшетами, разными гаджетами, которые светятся синим светом, а по ночам этот синий свет вызывает десинхронизацию. Ночной свет вызывает и рак, но пока неизвестно, при какой степени подверженности ночному свету он может развиваться, и [неизвестно], до какой степени мы чувствительны к ночному свету. Так что это новый фактор загрязнения окружающей среды и новый риск для нашей цивилизации».

Что показали эксперименты на животных

Нарушение циркадных ритмов влияет как на заболеваемость раком, так и на развитие опухолей: это показали 45 из 56 исследований на животных. В качестве примера может служить опыт, который Анисимов поставил с коллегой в Петрозаводске в 2009 году.

Ученые взяли 1001 крысу и поместили их в четыре комнаты. В первой комнате крысы жили при естественном освещении: там никогда не зажигали свет и не закрывали окна, при этом рядом был освещенный вокзал — то есть крысы находились в тех же условиях, что и человек в большом городе. Во второй комнате круглые сутки горел люминесцентный свет, в третьей комнате же двенадцать часов горел свет, двенадцать — было темно. В четвертой комнате крысы круглосуточно находились в полной темноте.

К концу исследования меньше всего патологий было у животных, живших в полной темноте, а больше всего — у крыс, живших при постоянном и естественном освещении. К концу эксперимента треть крыс из второй и третьей комнат весили по килограмму. У них было ожирение и повышенный уровень холестерина, у них раньше наступили процессы старения и чаще возникали спонтанные опухоли.

При этом оказалось, что полное пребывание в темноте тормозит развитие опухолей — как появляющихся сами по себе, так и искусственно индуцированных учеными. Это показали несколько экспериментов на крысах, мышах и хомячках при разных видах рака.

Сотрудница французского госпиталя Поль-Бруссе Элизабет Филлипски в 2009 году представила исследование на мышах. Она смоделировала для них условия, схожие с джетлагом: каждые два дня их световой день сдвигался на восемь часов, что вызвало у мышей рост опухолей. Замедлить этот процесс удалось, сохраняя привычное время кормления.

Что чувствуют люди с нарушенным циркадным ритмом

Международное агентство по исследованию рака в 2007 году признало, что достаточно доказательств на экспериментальных животных о том, что свет ночью имеет канцерогенное воздействие — а значит, посменная работа, нарушающая циркадные ритмы, вероятно, так же канцерогенна для человека.

«Мы не очень уверены в том, что это 100%-ная зависимость, но вероятность есть, — подчеркивает Туиту. — Такие исследования проводились на группе работников, занятых по ночам, и практически подтвердились: развивались факторы, которые могли привести к раку».

В 2001 и 2003 годах ученый Ева Шернхаммер из Медицинской школы Гарварда изучала данные о здоровье медсестер, работавших посменно. Исследование, в котором участвовали 79 тысяч женщин, показало, что у медсестер, работающих посменно, увеличен риск рака груди (РМЖ), причем чем больше был их стаж, тем выше был риск. У женщин, проработавших более 30 лет по сменам, риск РМЖ был выше в 1,36 раза по сравнению с медсестрами, работавшими по обычному графику.

Повышенный риск развития рака показывали и другие большие исследования по этим данным в Норвегии, Дании и США: у стюардесс, работающих в ночные смены, повышен риск рака молочной железы и злокачественных лимфом, а у пилотов — рака простаты; у рабочих, которые на протяжении 15 лет выходили на ночные смены минимум три раза в месяц, повышен риск рака толстой и прямой кишки; у женщин, 20 лет работавших посменно, увеличен риск рака эндометрия.

Зависит ли рак от посменной работы?

«Есть взаимодействие между подавлением выработки мелатонина светом и воздействием мелатонина на гонады (половые железы. — Прим. ТД), — поясняет Туиту. — Идет нарушение сна и недосыпание по два-четыре часа ночью, в связи с этим появляются изменения эндокринной системы, и от этих изменений, в свою очередь, возникают те виды рака, которые зависят от гормональной системы человека».

Кроме посменной работы, добавляет Анисимов, есть исследования о других последствиях нарушения выработки мелатонина для человека. Так, яркий свет в спальне увеличивает риск рака молочной железы в 1,4 раза. Женщины, у которых раз в неделю бывает бессонница, в 1,14 раза больше подвержены риску заболеть раком молочной железы, а если бессонница наблюдается больше четырех раз в неделю, то этот риск вырастает до 2,3 раза.

Как лечат нарушение циркадных ритмов

Анисимов дал следующие рекомендации, чтобы устранить циркадные нарушения ритма:

  • удлинить ночь до 9-10 часов, используя в спальне затеняющие абажуры и плотные шторы на окнах;
  • избегать даже краткосрочного воздействия света ночью: выключать лампы, телевизор и компьютер во время сна, а перед тем, как лечь спать, не пользоваться компьютером и телевизором;
  • заменить ночной свет в туалете тусклым красным светом (наиболее безопасный свет для выработки мелатонина. — Прим. ТД);
  • не принимать мелатонин без назначения врача: всплески уровня мелатонина могут усугубить, а не устранить циркадные нарушения ритма.

Циркадные ритмы в борьбе с раком

Темнота способна не только восстановить нарушенный циркадный ритм, но и сдерживать рост и развитие раковых опухолей, добавляет Анисимов. В 70—80-х годах в Алма-Атинском институте онкологии его коллега, доктор Кураласов, успешно доказал, что пребывание крыс в полной темноте замедляло рост прививаемого рака молочной железы и усиливало противоопухолевый эффект ряда препаратов.

Ученый повторил этот эксперимент: он погрузил в полную темноту пациенток, больных раком молочной железы. По итогам эксперимента выяснилось, что у 78,6% «темновых» пациенток была полная или значительная регрессия опухоли, что почти в два раза больше, чем у больных, лечившихся в обычных условиях (32,4%). К сожалению, добавил Анисимов, пациенткам не нравилось сидеть в темноте, и эксперимент прекратили.

Кроме этого, знания суточных ритмов могут помочь в лечении уже развившихся опухолей. На конференции старший научный сотрудник лаборатории канцерогенеза и старения НИИ онкологии им. Н. Н. Петрова Андрей Панченко представил исследование, показывающее анализ связи часовых генов и развития опухоли. Он предполагает, что у злокачественной опухоли есть определенный ритм суточной активности, и это может оказаться важным при химиотерапии: «Это позволит улучшить суточные ритмы лечения и снизить токсичность за счет того, что меньшие дозы [терапии] будут давать в то время, когда опухоль наиболее чувствительна к ним».

Несмотря на перспективность исследований мелатонина в борьбе с раком и старением — это не панацея, резюмирует профессор Кветной. «Есть такой термин, melanin madness, “мелатониновое сумасшествие”, — говорит он. — Не надо грешить мелатонином как лекарством и точно так же нельзя мелатонин рассматривать в качестве уникального маркера для различного вида заболеваний. Мелатонин — несомненно, важная и полезная молекула, но его нужно принимать как один из тысячи гормонов и активных веществ, которые продуцируются в организме».

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector