Información

¿Origen evolutivo y señales exógenas del ritmo infradiano de ~ 28 días?

¿Origen evolutivo y señales exógenas del ritmo infradiano de ~ 28 días?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

El ejemplo más obvio de un ciclo biológico aproximadamente mensual es el ciclo menstrual humano. Mis preguntas son las siguientes:

  • ¿Se sabe cuándo y dónde surgió este ciclo o uno similar?

  • ¿En qué señales exógenas (si las hay) se basa / se basa este ciclo? La órbita de la luna alrededor de la Tierra es aparentemente obvia, sin embargo, la única señal que se me ocurre y que los organismos percibirían fácilmente es la variación en la iluminación nocturna, que parece un fenómeno muy débil en comparación con el día / noche y los ciclos estacionales. Las mareas reales y muertas pueden ser una señal adecuada, sin embargo, tienen una modulación semestral.

  • La luna se ha ido alejando constantemente de la tierra a lo largo de su historia, lo que significa que los meses se han ido alargando lentamente. ¿Existe alguna evidencia fósil (por ejemplo, biogeoquímica) de organismos con ciclos biológicos en sincronía con un 'mes corto'?


Un estudio prospectivo doble ciego durante el otoño de 1979 investigó la asociación entre los ciclos menstruales de 305 estudiantes universitarios de Brooklyn College y sus asociados y los ciclos lunares.

... Aproximadamente 1/3 de los sujetos tenían ciclos del período lunar, es decir. una duración media del ciclo de 29,5 ± 1 día. Casi 2/3 de los sujetos comenzaron su ciclo de octubre a la luz 1/2 del ciclo lunar, significativamente más de lo que se esperaría por distribución aleatoria. El autor concluye que existe una influencia lunar sobre la ovulación.

(Ciclos menstruales y lunares, Friedmann E., Revista estadounidense de obstetricia y ginecología, 1981)

Otra fuente apoya esta conclusión, encontrando que "una gran proporción de menstruaciones ocurrieron alrededor de la luna nueva".

Algo relacionado, este estudio encontró que la exposición a la luz acortaba los ciclos menstruales.

En resumen, parece haber una buena cantidad de datos que sugieren que los ciclos lunares de hecho calibran la duración de los ciclos menstruales humanos hasta cierto punto.


Charla: Ritmo infradiano / Archivo 1

Probablemente sería bueno hacer referencia también a los ritmos ultradiano y circadiano. Y enlace al artículo sobre ciclos menstruales en lugar de describirlos aquí.

Esta definición es correcta según la entrada del OED sobre ritmos Ultradianos, el Diccionario médico de Stedman (infradian. (Nd). Diccionario médico de American Heritage® Stedman. Obtenido el 13 de septiembre de 2007, del sitio web Dictionary.com :), fuentes primarias como http : //archpsyc.ama-assn.org/cgi/content/abstract/42/3/295, y simplemente etimología (infra = abajo en el contexto de ondas, como la luz, "más lento que". Es decir, el infrarrojo tiene un período que rojo.

Sin embargo, tenga en cuenta que el diccionario médico en línea Merriam-Webster (infradian. (Nd). Merriam-Webster's Medical Dictionary. Obtenido el 13 de septiembre de 2007, del sitio web Dictionary.com: http://dictionary.reference.com/browse/infradian ) devuelve una definición contraria, es decir, períodos inferiores a un día.

Shaav 20:34, 13 de septiembre de 2007 (UTC)

Dictionary.com ahora no tiene una entrada para infradian, sin embargo, su "entrada para ultradian" da una definición de Random House que es consistente con esta y la página ultradian. --ddickison (charla) 19:41, 3 de diciembre de 2008 (UTC) Infradian es definitivamente ciclos más cortos que un día, esta página es incorrecta. —Comentario anterior sin firmar agregado por 159.92.101.25 (conversación) 15:38, 5 de abril de 2010 (UTC) En "infrarrojos", "rojo" se refiere a una frecuencia, no a un período, y "infrarrojos" significa "menos que rojo". Pero en "infradian", "-dian" se refiere a un período (un día) que sugiere "menos de un día" (?). forma de vida (charla) 23:31, 22 de abril de 2014 (UTC)

Buscar en Google "infradian" 23 de abril de 2014

    : Adjetivo. (De un ritmo o ciclo) que tiene un período de recurrencia más de un día ocurre menos de una vez al día. Origen: mediados del siglo XX: desde infra- 'abajo' (es decir, expresando una frecuencia más baja). : ser, caracterizado por u ocurrir en períodos o ciclos (a partir de la actividad biológica) de menos de 24 horas : Cíclico con una periodicidad significativamente más de 24 horas, es decir, menos frecuente que el circadiano. : Relativo a variaciones biológicas o ritmos que ocurren en ciclos menos frecuentes que cada 24 horas : refiriéndose a ciclos más de 24 horas (por ejemplo, menstruación mensual): un biorritmo cuya periodicidad es Menos de un día de extensión Este sitio cita definiciones de varias fuentes:
  1. Relativo a variaciones biológicas o ritmos que ocurren en ciclos. menos frecuente que cada 24 horas (Diccionario médico de American Heritage®)
  2. perteneciente a un período superior a 24 horas aplicado al comportamiento cíclico de ciertos fenómenos en organismos vivos (Saunders Comprehensive Veterinary Dictionary, 3 ed. © 2007 Elsevier, Inc.)
  3. Relacionado con variaciones biológicas o ritmos que ocurren en ciclos menos frecuente que cada 24 horas (Diccionario médico para las profesiones de la salud y la enfermería © Farlex) [Aparte: hubiera pensado que la enfermería era una profesión de la salud].
  4. Y citas de varias publicaciones: "Los ritmos inferiores a 24 horas se denominan ultradianos, mientras que los más de 24 horas se llaman infradian "," Se han identificado tres ciclos o ritmos principales: ultradiano (20 horas o menos), circadiano (20 a 28 horas) e infradiano (28 horas o más) "," ritmos infradianos [. ] rango en el período de varios días, meses o años"," recurrencia regular en ciclos de más de 24 horas"

Y todo eso es de Google primero página de visitas! ¿Entonces que tenemos?

más de un día significativamente más de 24 horas ciclos menos frecuentes que cada 24 horas menos frecuente que cada 24 horas más de 24 horas un período superior a 24 horas menos frecuente que cada 24 horas más de 24 horas 28 horas o más varios días, meses o años de más de 24 horas de menos de 24 horas (Merriam Webster) Menos de un día (Encyclopedia.com)

Las fuentes no están de acuerdo, pero la mayoría dice significativamente más de 24 horas. Así que nuestro artículo aquí, así como el Wiccionario, están de acuerdo con la mayoría. --Hordaland (conversación) 08:06, 23 de abril de 2014 (UTC)

¿Debería incluirse en la categoría "ritmo"? Todo lo demás parece ser musical, esto no lo es. —Comentario anterior sin firmar agregado por 59.101.238.220 (conversación) 10:22, 15 de marzo de 2008 (UTC)

¿Son las feromonas una señal exógena? Parecen internos en el efecto descrito aquí.72.66.130.166 (hablar) 22:55, 25 de enero de 2009 (UTC)

Mmm. Esa no es la forma en que lo leo. Son producidos por una persona (A) y afectan el ritmo de otra (B). Desde el punto de vista de B, entonces, son una señal exógena. - Hordaland (charla) 08:44, 26 de enero de 2009 (UTC)

Eliminando el texto no enclopédico del artículo y colocándolo aquí. El usuario 24.8.36.102 agregó el texto (a continuación) con este resumen de edición: (encabeza definiciones incorrectas de ritmos infradianos agregadas, fuente http://www.biology-online.org/dictionary/Infradian)

  • "Fuentes contradictorias afirman que los ritmos infradianos tienen un período de menos de 24 horas, mientras que los ritmos ultradianos tienen períodos de más de un día pero menos de un año (ediciones de libros de texto antiguos). Sugiera una verificación adicional. Aquí se estableció la definición original de ritmo infradiano menos de 24 horas, que parece ser la definición CORRECTA ".

Véase Coleman, A. (2001). Diccionario de Psicología. Oxford University Press que dice que los ritmos ultradianos son MÁS LARGOS de 24 horas. ACEOREVIVED (hablar) 20:44, 16 de mayo de 2009 (UTC)


Evaluación de ritmos de Infradianes

La investigación sugiere que el ciclo menstrual está, hasta cierto punto, gobernado por zeitgebers (factores externos) exógenos. Reinberg (1967) examinó a una mujer que pasó tres meses en una cueva con solo una pequeña lámpara para proporcionar luz. Reinberg notó que su ciclo menstrual se acortó de los habituales 28 días a 25,7 días. Este resultado sugiere que la falta de luz (un zeitgeber exógeno) en la cueva afectó su ciclo menstrual y, por lo tanto, esto demuestra el efecto de factores externos sobre los ritmos infradianos.

Hay más evidencia que sugiere que los zeitgebers exógenos pueden afectar los ritmos infradianos. Russell y col. (1980) descubrió que los ciclos menstruales femeninos se sincronizaban con los de otras mujeres a través de la exposición al olor. En un estudio, se frotaron muestras de sudor de un grupo de mujeres sobre el labio superior de otro grupo. A pesar de que los dos grupos estaban separados, sus ciclos menstruales estaban sincronizados. Esto sugiere que la sincronización de los ciclos menstruales puede verse afectada por las feromonas, que tienen un efecto en las personas cercanas más que en la persona que las produce. Estos hallazgos indican que los factores externos deben tenerse en cuenta al investigar los ritmos infradianos y que quizás se deba tomar un enfoque más holístico, en contraposición a un enfoque reduccionista que considera solo las influencias endógenas.

Los psicólogos evolutivos afirman que el ciclo menstrual sincronizado proporciona una ventaja evolutiva para grupos de mujeres, ya que la sincronización de los embarazos significa que el cuidado de los niños se puede compartir entre varias madres que tienen hijos al mismo tiempo.

Hay investigaciones que sugieren que los ritmos infradianos, como el ciclo menstrual, también son importantes reguladores del comportamiento. Penton-Volk y col. (1999) encontraron que la mujer expresaba preferencia por rostros feminizados en la etapa menos fértil de su ciclo menstrual y por un rostro más masculino en su punto más fértil. Estos hallazgos indican que el comportamiento sexual de las mujeres está motivado por sus ritmos infradianos, destacando la importancia de estudiar los ritmos infradianos en relación con el comportamiento humano.

Finalmente, la evidencia respalda el papel de la melatonina en el SAD. Terman (1988) encontró que la tasa de TAE es más común en los países del norte donde las noches de invierno son más largas. Por ejemplo, Terman descubrió que el SAD afecta aproximadamente al 10% de las personas que viven en New Hampshire (una parte del norte de los EE. UU.) Y solo al 2% de los residentes en el sur de Florida. Estos resultados sugieren que el SAD se ve afectado en parte por la luz (zeitgeber exógena) que produce un aumento de los niveles de melatonina.


Modelado matemático en nutrición experimental

L. Preston Mercer, Danita Saxon Kelley, en Avances en la investigación de alimentos y nutrición, 1996

II Caracterización de ritmos biológicos

Según el enfoque iniciado por Halberg, los ritmos biológicos deterministas (es decir, ritmos cronobiológicos) tienen cuatro parámetros mensurables: la media, la amplitud, la acrofase y el período (Pauly, 1980). Estos se muestran gráficamente en la Fig.1.

Figura 1 . Una curva cosinor que muestra los distintos parámetros de respuesta.

La media de un ritmo es el valor promedio de una variable continua en un solo ciclo. Cuando el ritmo se describe mediante el ajuste de una curva de coseno, el punto medio entre los picos y los valles se conoce como MESOR. Solo cuando los datos se miden de manera equidistante, sobre un número entero de ciclos, el MESOR será igual a la media aritmética.

La amplitud se refiere a la magnitud de la variable de respuesta entre su valor medio y el valle o pico (estimado). Sin embargo, este uso matemático se limita a los ritmos que oscilan simétricamente con respecto al valor medio.

La fase se refiere al valor de una variable biológica en un tiempo fijo. La palabra escalonamiento se usa a menudo para describir la forma de una curva que representa la relación de una función biológica con el tiempo. Acrofase es un término más limitado que se refiere a un estándar de referencia específico o tiempo cero e indica el retraso en la cresta de la función utilizada para describir el ritmo.

El período es la duración de un ciclo completo en una función rítmica y es igual a 1 / frecuencia.

Haus y Halberg (1980) han categorizado aún más los ritmos (por marco de tiempo) como infradianos, circadianos y ultradianos. Los ritmos circadianos son los ritmos que se han estudiado más extensamente y tienen períodos en el rango de 20 a 28 h (por lo tanto, las frecuencias son alrededor de 0.04 ciclos por hora). Hay muchos ejemplos que pueden citarse, incluidos los ritmos de la actividad mitótica, los procesos metabólicos y la susceptibilidad a los fármacos.

Los ritmos infradianos tienen periodos superiores a 28 horas y, por tanto, sus frecuencias son correspondientemente más bajas que las circadianas. Algunos de los ritmos infradianos más conocidos son el ciclo menstrual humano y el ciclo reproductivo anual del salmón. Se han identificado ritmos infradianos en la ingesta de nutrientes y el metabolismo de los alimentos (Reinberg, 1983). Un tipo más específico de ritmo infradiano es el circasemiseptan (período de aproximadamente 3,5 días) encontrado por Schweiger et al. (1986) .

Los ritmos ultradianos tienen períodos de menos de 20 horas. Ejemplos de estos ritmos son el electrocardiograma, la respiración, la peristalsis en el intestino, etc.

Los ritmos también pueden clasificarse como exógenos y endógenos (Pauly, 1980). El ritmo exógeno puede ser causado, impulsado y / o coordinado por una fuerza en el entorno, pero desaparece cuando cesa la fuerza impulsora. El ritmo endógeno tiene un mecanismo intrínseco y su coordinación se encuentra a nivel celular, como la transcripción del ADN. Halberg ha demostrado la ritmicidad de los fosfolípidos, el ARN, el ADN, el contenido de glucógeno y la mitosis. et al. (1959). Los ritmos endógenos tienen períodos similares, pero estadísticamente diferentes, a sus contrapartes ambientales. Aquellas influencias externas (factores ambientales) que son capaces de incorporar un ritmo se denominan sincronizadores (Minors y Waterhouse, 1981), y su manipulación puede restablecer la fase de los ritmos. Varios factores ambientales, como los ciclos de luz / oscuridad, sueño / vigilia, momento de la ingesta de energía y, presumiblemente, factores dietéticos cualitativos, pueden actuar de forma simultánea o separada sobre una variable fisiológica determinada. Uno u otro de estos sincronizadores externos puede ser dominante para la sincronización del ritmo de una función determinada, pero no para otras. Después de un cambio en el horario del sincronizador, el ajuste de un ritmo a la rutina ambiental cambiada ocurrirá con una frecuencia diferente para diferentes variables (Haus y Halberg, 1980). Sin embargo, si el sincronizador externo desaparece, el ritmo endógeno no desaparecerá y tomará una característica llamada "carrera libre". Nuestro objetivo en este manuscrito es demostrar los protocolos necesarios para el análisis basado en el tiempo del aumento de peso en ratas. Luego, las técnicas se pueden aplicar a otras respuestas.


TÉRMINOS CLAVE

RELOJ BIOLÓGICO:

Un mecanismo dentro de un organismo (por ejemplo, la glándula pineal en el cerebro humano) que gobierna los ritmos biológicos.

RITMOS BIOLÓGICOS:

Procesos que ocurren periódicamente en un organismo junto con y a menudo en respuesta a cambios periódicos en las condiciones ambientales.

CRONOBIOLOGÍA:

Subdisciplina de la biología dedicada al estudio de los ritmos biológicos.

RITMO CIRCADIANO:

Un ciclo biológico que tiene lugar en el transcurso de aproximadamente un día. En los seres humanos, los ritmos circadianos se ejecutan en un ciclo de aproximadamente 25 horas y gobiernan los estados de sueño y vigilia, así como la temperatura corporal central y otras funciones biológicas.

HORMONA:

Moléculas producidas por células vivas, que envían señales a puntos alejados de su punto de origen y que inducen efectos específicos sobre la actividad de otras células.

RITMO INFRADIANO:

Un ciclo biológico que tiene lugar en el transcurso de un mes.

DESCOMPENSACIÓN HORARIA:

Una condición fisiológica y psicológica en los seres humanos que típicamente incluye fatiga e irritabilidad, generalmente es consecuencia de un largo vuelo a través de varias zonas horarias y probablemente es el resultado de la interrupción de los ritmos circadianos.

MENOPAUSIA:

El punto en el que cesan los ciclos menstruales, un momento que típicamente corresponde al cese de las capacidades reproductivas de la mujer.

MENSTRUACIÓN:

Desprendimiento del revestimiento del útero, que ocurre mensualmente en mujeres no embarazadas que no han alcanzado la menopausia (el punto en el que cesan los ciclos menstruales) y que se manifiesta como una descarga de sangre.

GLÁNDULA PINEAL:

Una pequeña porción del cerebro, generalmente en forma de cono, a menudo ubicada entre los dos lóbulos, que desempeña un papel principal en el control de la liberación de ciertas hormonas, incluidas las asociadas con los ritmos circadianos humanos.

RITMO ULTRADIANO:

Un ciclo biológico que tiene lugar en el transcurso de menos de un día. Comparar con ritmo circadiano.

Citar este artículo
Elija un estilo a continuación y copie el texto para su bibliografía.

Estilos de citas

Encyclopedia.com le brinda la posibilidad de citar entradas y artículos de referencia de acuerdo con estilos comunes de la Asociación de Idiomas Modernos (MLA), el Manual de Estilo de Chicago y la Asociación Estadounidense de Psicología (APA).

Dentro de la herramienta "Citar este artículo", elija un estilo para ver cómo se ve toda la información disponible cuando se formatea de acuerdo con ese estilo. Luego, copie y pegue el texto en su bibliografía o lista de trabajos citados.

Debido a que cada estilo tiene sus propios matices de formato que evolucionan con el tiempo y no toda la información está disponible para cada entrada de referencia o artículo, Encyclopedia.com no puede garantizar cada cita que genera. Por lo tanto, es mejor usar las citas de Encyclopedia.com como punto de partida antes de comparar el estilo con los requisitos de su escuela o publicación y la información más reciente disponible en estos sitios:

Asociación de Lenguas Modernas

El manual de estilo de Chicago

Asociacion Americana de Psicologia

Notas:
  • La mayoría de las entradas y artículos de referencia en línea no tienen números de página. Por lo tanto, esa información no está disponible para la mayoría del contenido de Encyclopedia.com. Sin embargo, la fecha de recuperación suele ser importante. Consulte la convención de cada estilo con respecto a la mejor manera de formatear los números de página y las fechas de recuperación.
  • Además de los estilos MLA, Chicago y APA, su escuela, universidad, publicación o institución puede tener sus propios requisitos para las citas. Por lo tanto, asegúrese de consultar esas pautas al editar su bibliografía o lista de trabajos citados.

Jueves, 5 de noviembre de 2015

Esquizofrenia - terapias cognitivas

Una publicación más sobre esquizofrenia después de esta: diagnóstico, confiabilidad y validez. Esta publicación cubrirá la Terapia Cognitiva Conductual y la Terapia Cognitiva Conductual Familiar, dos tratamientos psicológicos para la esquizofrenia. Probablemente haya más aquí de lo que puede esperar escribir en media hora, así que elija sus estudios favoritos y puntos de evaluación relevantes y utilícelos. El único que recomendaría usar definitivamente sería Falloon et al (1985), ya que es una fuerte evidencia de apoyo para la eficiencia de CBFT en comparación con CBT.

Negro: AO1 - Descripción
Azul: AO2 - Evaluación - estudios
Rojo: AO2 - Evaluación - puntos evaluativos

Terapia de comportamiento cognitivo

La TCC no es una "cura" para la esquizofrenia, ya que las distorsiones cognitivas y el pensamiento desorganizado asociados con la esquizofrenia son el resultado de procesos biológicos que no se corregirán cuando se le explique al paciente la interpretación correcta de la realidad. El paciente no tiene el control de sus procesos de pensamiento. El objetivo de la TCC es ayudar al paciente a utilizar la información del mundo para tomar decisiones de afrontamiento adaptativas, mejorando su capacidad para manejar los problemas, funcionar de forma independiente y estar libre de angustia extrema y otros síntomas psicológicos. CBT les enseña las habilidades sociales que nunca aprendieron, así como también cómo aprender de la experiencia y evaluar mejor la causa y el efecto. Las habilidades que se enseñan a menudo abordan los síntomas negativos, como la alogia, el aislamiento social y la abstinencia, y pueden incluir habilidades de comunicación social, la importancia de tomar antipsicóticos de manera rutinaria y manejar la paranoia y los delirios de persecución desafiando la evidencia de estas creencias irracionales.

La Terapia Cognitiva Conductual Familiar (CBFT, por sus siglas en inglés) está diseñada para retrasar la recaída ayudando a la familia del esquizofrénico a apoyar al paciente, mediante métodos como entrenamiento para el manejo del estrés, técnicas de relajación, comunicación y habilidades sociales, énfasis en la importancia de los fármacos antipsicóticos y evaluación. de emoción expresada. Los altos niveles de emoción expresada en escalas de hostilidad, la participación emocional excesiva y los comentarios críticos se han relacionado con la rehospitalización, por lo que CBFT utiliza métodos cognitivos y conductuales para reducir la intensidad emocional de la vida familiar del paciente. Tiene dos objetivos generales: educar a los miembros de la familia sobre la esquizofrenia y reestructurar las relaciones familiares para facilitar un entorno emocional más saludable.

Laing sugirió que el factor más importante en la progresión de la esquizofrenia es la familia y cómo tratan al paciente. Un estudio de Brown (1972) apoya esto: estudió los patrones de comunicación familiar en esquizofrénicos que regresaban a casa después de la hospitalización. Los resultados mostraron que la comunicación era una variable crítica para determinar si los pacientes recaerían en un estado psicótico y # 8211 los pacientes que regresaban a sus hogares con un alto nivel de emoción expresada tenían muchas más probabilidades de recaer que los que regresaban a sus hogares con un nivel bajo. Esto apoya el papel de la emoción expresada en la determinación de los resultados a largo plazo para los esquizofrénicos.

Vaughn + Leff (1976) estudió a 128 esquizofrénicos dados de alta del hospital y regresados ​​con sus familias. Los patrones de comunicación entre los miembros de la familia se calificaron para EE. El hallazgo crucial fue que las familias que mostraban altos niveles de negativo emociones expresadas (hostilidad, participación excesiva, críticas) tenían más probabilidades de que su paciente recayera que las familias que mostraban bajos niveles de negativo EE. UU. Los familiares con altos niveles de EE negativa respondieron con temor al paciente, caracterizados por una falta de conocimiento y comprensión de la afección.

Leff + Vaughn (1985) encontraron que un alto nivel de EE positivo con patrones de comunicación que muestran calidez y comentarios positivos está asociado con la prevención de recaídas. Concluyeron que no todas las emociones expresadas son perjudiciales para las perspectivas de recaída del paciente.

Sarason + Sarason (1998) resumieron los hallazgos clave de la investigación sobre EE y esquizofrenia:

  • Las tasas de EE en una familia pueden cambiar con el tiempo & # 8211 durante períodos de menor gravedad de los síntomas, tasas de disminución de EE negativa y viceversa. Las altas tasas de EE pueden reflejar solo períodos de alta gravedad de los síntomas y no ser un reflejo general de la dinámica familiar.
  • Los factores culturales pueden influir en la EE. La asociación entre altas tasas de EE y recaída se ha replicado en muchas culturas, pero los factores culturales pueden influir en la tasa de EE y la forma en que se comunica. Los estudios transculturales han demostrado que las familias indias y mexicoamericanas muestran niveles más bajos de EE negativo que las familias angloamericanas.
  • EE no se limita a las familias. La asociación entre EE y recaída se ha demostrado con pacientes que viven en atención comunitaria; el factor significativo podrían ser los patrones de comunicación entre el paciente y las personas con quienes viven, en lugar de con la familia.

Contenido

El término etología deriva del idioma griego: ἦθος, carácter distintivo que significa "carácter" y -λογία, -logía que significa "el estudio de". El término fue popularizado por primera vez por el mirmecólogo estadounidense (una persona que estudia las hormigas) William Morton Wheeler en 1902. [6]

Los inicios de la etología editar

Debido a que la etología se considera un tema de biología, los etólogos se han preocupado particularmente por la evolución del comportamiento y su comprensión en términos de selección natural. En cierto sentido, el primer etólogo moderno fue Charles Darwin, cuyo libro de 1872 La expresión de las emociones en el hombre y los animales influyó en muchos etólogos. Persiguió su interés en el comportamiento alentando a su protegido George Romanes, quien investigó el aprendizaje y la inteligencia de los animales utilizando un método antropomórfico, el cognitivismo anecdótico, que no obtuvo apoyo científico. [7]

Otros etólogos tempranos, como Charles O. Whitman, Oskar Heinroth, Wallace Craig y Julian Huxley, se concentraron en cambio en comportamientos que pueden llamarse instintivos o naturales, ya que ocurren en todos los miembros de una especie en circunstancias específicas. Su inicio para estudiar el comportamiento de una nueva especie fue la construcción de un etograma (una descripción de los principales tipos de comportamiento con sus frecuencias de aparición). Esto proporcionó una base de datos objetiva y acumulativa de comportamiento, que los investigadores posteriores pudieron verificar y complementar. [6]

Crecimiento del campo Editar

Debido al trabajo de Konrad Lorenz y Niko Tinbergen, la etología se desarrolló fuertemente en Europa continental durante los años previos a la Segunda Guerra Mundial. [6] Después de la guerra, Tinbergen se mudó a la Universidad de Oxford y la etología se hizo más fuerte en el Reino Unido, con la influencia adicional de William Thorpe, Robert Hinde y Patrick Bateson en el Subdepartamento de Comportamiento Animal de la Universidad de Cambridge. . [8] También en este período, la etología comenzó a desarrollarse con fuerza en América del Norte.

Lorenz, Tinbergen y von Frisch recibieron conjuntamente el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1973 por su trabajo en el desarrollo de la etología. [9]

La etología es ahora una disciplina científica bien reconocida y tiene varias revistas que cubren los desarrollos en el tema, como Comportamiento animal, Bienestar de los animales, Ciencia aplicada del comportamiento animal, Cognición animal, Comportamiento, Ecología del comportamiento y Revista de Etología, Etología. En 1972, se fundó la Sociedad Internacional de Etología Humana para promover el intercambio de conocimientos y opiniones sobre el comportamiento humano adquiridos mediante la aplicación de principios y métodos etológicos y publicó su revista, El boletín de etología humana. En 2008, en un artículo publicado en la revista Comportamiento, el etólogo Peter Verbeek introdujo el término "Etología de la paz" como una subdisciplina de la etología humana que se ocupa de cuestiones de conflicto humano, resolución de conflictos, reconciliación, guerra, establecimiento de la paz y comportamiento de mantenimiento de la paz. [10]

Etología social y desarrollos recientes Editar

En 1972, el etólogo inglés John H. Crook distinguió la etología comparada de la etología social, y argumentó que gran parte de la etología que había existido hasta ahora era realmente etología comparada (examinar a los animales como individuos) mientras que, en el futuro, los etólogos necesitarían concentrarse sobre el comportamiento de los grupos sociales de animales y la estructura social dentro de ellos. [11]

El libro de E. O. Wilson Sociobiología: la nueva síntesis apareció en 1975, [12] y desde entonces, el estudio de la conducta se ha preocupado mucho más por los aspectos sociales. También ha sido impulsado por el darwinismo más fuerte, pero más sofisticado, asociado con Wilson, Robert Trivers y W. D. Hamilton. El desarrollo relacionado de la ecología del comportamiento también ha ayudado a transformar la etología. [13] Además, se ha producido un acercamiento sustancial con la psicología comparada, por lo que el estudio científico moderno del comportamiento ofrece un espectro más o menos uniforme de enfoques: desde la cognición animal hasta la psicología comparativa, etología, sociobiología y ecología del comportamiento más tradicionales. En 2020, el Dr. Tobias Starzak y el profesor Albert Newen del Instituto de Filosofía II de la Universidad del Ruhr en Bochum postularon que los animales pueden tener creencias. [14]

La psicología comparada también estudia el comportamiento animal, pero, a diferencia de la etología, se interpreta como un subtema de la psicología más que como uno de la biología. Históricamente, donde la psicología comparada ha incluido la investigación sobre el comportamiento animal en el contexto de lo que se conoce sobre la psicología humana, la etología implica la investigación sobre el comportamiento animal en el contexto de lo que se conoce sobre anatomía animal, fisiología, neurobiología e historia filogenética. Además, los primeros psicólogos comparativos se concentraron en el estudio del aprendizaje y tendieron a investigar el comportamiento en situaciones artificiales, mientras que los primeros etólogos se concentraron en el comportamiento en situaciones naturales, tendiendo a describirlo como instintivo.

Los dos enfoques son complementarios en lugar de competitivos, pero dan como resultado perspectivas diferentes y, en ocasiones, conflictos de opinión sobre cuestiones de fondo. Además, durante la mayor parte del siglo XX, la psicología comparada se desarrolló con más fuerza en América del Norte, mientras que la etología fue más fuerte en Europa. Desde un punto de vista práctico, los primeros psicólogos comparativos se concentraron en obtener un conocimiento extenso del comportamiento de muy pocas especies. Los etólogos estaban más interesados ​​en comprender el comportamiento en una amplia gama de especies para facilitar las comparaciones de principios entre grupos taxonómicos. Los etólogos han hecho mucho más uso de estas comparaciones entre especies que los psicólogos comparativos.

El diccionario Merriam-Webster define el instinto como "Una tendencia en gran parte heredable e inalterable de un organismo a realizar una respuesta compleja y específica a los estímulos ambientales sin involucrar la razón". [15]

Patrones de acción fijos Editar

Un desarrollo importante, asociado con el nombre de Konrad Lorenz, aunque probablemente debido más a su maestro, Oskar Heinroth, fue la identificación de patrones de acción fijos. Lorenz las popularizó como respuestas instintivas que ocurrirían de manera confiable en presencia de estímulos identificables llamados estímulos de signos o "estímulos liberadores". Los patrones de acción fijos ahora se consideran secuencias de comportamiento instintivas que son relativamente invariantes dentro de la especie y que casi inevitablemente se completan. [dieciséis]

Un ejemplo de un liberador son los movimientos del pico de muchas especies de aves realizados por polluelos recién nacidos, lo que estimula a la madre a regurgitar la comida para su descendencia. [17] Otros ejemplos son los estudios clásicos de Tinbergen sobre el comportamiento de recuperación de huevos y los efectos de un "estímulo supernormal" en el comportamiento de los gansos grises. [18] [19]

Una investigación de este tipo fue el estudio de la danza de meneo ("lenguaje de la danza") en la comunicación de las abejas por Karl von Frisch. [20]

Habituation Editar

La habituación es una forma simple de aprendizaje y ocurre en muchos taxones animales. Es el proceso por el cual un animal deja de responder a un estímulo. A menudo, la respuesta es un comportamiento innato. Esencialmente, el animal aprende a no responder a estímulos irrelevantes. Por ejemplo, los perros de la pradera (Cynomys ludovicianus) emiten llamadas de alarma cuando se acercan los depredadores, lo que hace que todos los individuos del grupo bajen rápidamente por las madrigueras. Cuando las ciudades de perritos de las praderas están ubicadas cerca de senderos utilizados por humanos, dar llamadas de alarma cada vez que una persona pasa por allí es costoso en términos de tiempo y energía. La habituación a los humanos es, por tanto, una adaptación importante en este contexto. [21] [22] [23]

Aprendizaje asociativo Editar

El aprendizaje asociativo en el comportamiento animal es cualquier proceso de aprendizaje en el que una nueva respuesta se asocia con un estímulo particular. [24] Los primeros estudios de aprendizaje asociativo fueron realizados por el fisiólogo ruso Ivan Pavlov, quien observó que los perros entrenados para asociar la comida con el sonido de una campana salivarían al escuchar la campana. [25]

Impresión Editar

La impronta permite a los jóvenes discriminar a los miembros de su propia especie, vital para el éxito reproductivo. Este importante tipo de aprendizaje solo tiene lugar en un período de tiempo muy limitado. Lorenz observó que las crías de aves como gansos y gallinas seguían a sus madres de manera espontánea desde casi el primer día después de que nacieron, y descubrió que esta respuesta podría ser imitada por un estímulo arbitrario si los huevos se incubaron artificialmente y se presentó el estímulo. durante un período crítico que continuó durante unos días después de la eclosión. [26]

Aprendizaje cultural Editar

Aprendizaje observacional Editar

Imitación Editar

La imitación es un comportamiento avanzado mediante el cual un animal observa y replica exactamente el comportamiento de otro. Los Institutos Nacionales de Salud informaron que los monos capuchinos preferían la compañía de investigadores que los imitaban a la de investigadores que no lo hacían. Los monos no solo pasaban más tiempo con sus imitadores, sino que también preferían participar en una tarea simple con ellos, incluso cuando se les brindaba la opción de realizar la misma tarea con un no imitador. [27] Se ha observado imitación en investigaciones recientes sobre chimpancés. No solo estos chimpancés copiaron las acciones de otro individuo, cuando se les dio una opción, los chimpancés prefirieron imitar las acciones del chimpancé mayor de rango superior en lugar de los de rango inferior. chimpancé joven. [28]

Stimulus and local enhancement Edit

There are various ways animals can learn using observational learning but without the process of imitation. Uno de estos es stimulus enhancement in which individuals become interested in an object as the result of observing others interacting with the object. [29] Increased interest in an object can result in object manipulation which allows for new object-related behaviours by trial-and-error learning. Haggerty (1909) devised an experiment in which a monkey climbed up the side of a cage, placed its arm into a wooden chute, and pulled a rope in the chute to release food. Another monkey was provided an opportunity to obtain the food after watching a monkey go through this process on four occasions. The monkey performed a different method and finally succeeded after trial-and-error. [30] Another example familiar to some cat and dog owners is the ability of their animals to open doors. The action of humans operating the handle to open the door results in the animals becoming interested in the handle and then by trial-and-error, they learn to operate the handle and open the door.

In local enhancement, a demonstrator attracts an observer's attention to a particular location. [31] Local enhancement has been observed to transmit foraging information among birds, rats and pigs. [32] The stingless bee (Trigona corvina) uses local enhancement to locate other members of their colony and food resources. [33]

Social transmission Edit

A well-documented example of social transmission of a behaviour occurred in a group of macaques on Hachijojima Island, Japan. The macaques lived in the inland forest until the 1960s, when a group of researchers started giving them potatoes on the beach: soon, they started venturing onto the beach, picking the potatoes from the sand, and cleaning and eating them. [12] About one year later, an individual was observed bringing a potato to the sea, putting it into the water with one hand, and cleaning it with the other. This behaviour was soon expressed by the individuals living in contact with her when they gave birth, this behaviour was also expressed by their young - a form of social transmission. [34]

Teaching Edit

Teaching is a highly specialized aspect of learning in which the "teacher" (demonstrator) adjusts their behaviour to increase the probability of the "pupil" (observer) achieving the desired end-result of the behaviour. For example, killer whales are known to intentionally beach themselves to catch pinniped prey. [35] Mother killer whales teach their young to catch pinnipeds by pushing them onto the shore and encouraging them to attack the prey. Because the mother killer whale is altering her behaviour to help her offspring learn to catch prey, this is evidence of teaching. [35] Teaching is not limited to mammals. Many insects, for example, have been observed demonstrating various forms of teaching to obtain food. Ants, for example, will guide each other to food sources through a process called "tandem running," in which an ant will guide a companion ant to a source of food. [36] It has been suggested that the pupil ant is able to learn this route to obtain food in the future or teach the route to other ants. This behaviour of teaching is also exemplified by crows, specifically New Caledonian crows. The adults (whether individual or in families) teach their young adolescent offspring how to construct and utilize tools. Por ejemplo, Pandanus branches are used to extract insects and other larvae from holes within trees. [37]

Individual reproduction is the most important phase in the proliferation of individuals or genes within a species: for this reason, there exist complex mating rituals, which can be very complex even if they are often regarded as fixed action patterns. The stickleback's complex mating ritual, studied by Tinbergen, is regarded as a notable example. [38]

Often in social life, animals fight for the right to reproduce, as well as social supremacy. A common example of fighting for social and sexual supremacy is the so-called pecking order among poultry. Every time a group of poultry cohabitate for a certain time length, they establish a pecking order. In these groups, one chicken dominates the others and can peck without being pecked. A second chicken can peck all the others except the first, and so on. Chickens higher in the pecking order may at times be distinguished by their healthier appearance when compared to lower level chickens. [ cita necesaria ] While the pecking order is establishing, frequent and violent fights can happen, but once established, it is broken only when other individuals enter the group, in which case the pecking order re-establishes from scratch. [39]

Several animal species, including humans, tend to live in groups. Group size is a major aspect of their social environment. Social life is probably a complex and effective survival strategy. It may be regarded as a sort of symbiosis among individuals of the same species: a society is composed of a group of individuals belonging to the same species living within well-defined rules on food management, role assignments and reciprocal dependence.

When biologists interested in evolution theory first started examining social behaviour, some apparently unanswerable questions arose, such as how the birth of sterile castes, like in bees, could be explained through an evolving mechanism that emphasizes the reproductive success of as many individuals as possible, or why, amongst animals living in small groups like squirrels, an individual would risk its own life to save the rest of the group. These behaviours may be examples of altruism. [40] Of course, not all behaviours are altruistic, as indicated by the table below. For example, revengeful behaviour was at one point claimed to have been observed exclusively in Homo sapiens. However, other species have been reported to be vengeful including chimpanzees, [41] as well as anecdotal reports of vengeful camels. [42]

Classification of social behaviours
Type of behaviour Effect on the donor Effect on the receiver
Egoistic Increases fitness Decreases fitness
Cooperative Increases fitness Increases fitness
Altruistic Decreases fitness Increases fitness
Revengeful Decreases fitness Decreases fitness

Benefits and costs of group living Edit

One advantage of group living can be decreased predation. If the number of predator attacks stays the same despite increasing prey group size, each prey may have a reduced risk of predator attacks through the dilution effect. [13] [ página necesaria ] Further, according to the selfish herd theory, the fitness benefits associated with group living vary depending on the location of an individual within the group. The theory suggests that conspecifics positioned at the centre of a group will reduce the likelihood predations while those at the periphery will become more vulnerable to attack. [45] Additionally, a predator that is confused by a mass of individuals can find it more difficult to single out one target. For this reason, the zebra's stripes offer not only camouflage in a habitat of tall grasses, but also the advantage of blending into a herd of other zebras. [46] In groups, prey can also actively reduce their predation risk through more effective defence tactics, or through earlier detection of predators through increased vigilance. [13]

Another advantage of group living can be an increased ability to forage for food. Group members may exchange information about food sources between one another, facilitating the process of resource location. [13] [ página necesaria ] Honeybees are a notable example of this, using the waggle dance to communicate the location of flowers to the rest of their hive. [47] Predators also receive benefits from hunting in groups, through using better strategies and being able to take down larger prey. [13] [ página necesaria ]

Some disadvantages accompany living in groups. Living in close proximity to other animals can facilitate the transmission of parasites and disease, and groups that are too large may also experience greater competition for resources and mates. [48]

Group size Edit

Theoretically, social animals should have optimal group sizes that maximize the benefits and minimize the costs of group living. However, in nature, most groups are stable at slightly larger than optimal sizes. [13] [ página necesaria ] Because it generally benefits an individual to join an optimally-sized group, despite slightly decreasing the advantage for all members, groups may continue to increase in size until it is more advantageous to remain alone than to join an overly full group. [49]

Niko Tinbergen argued that ethology always needed to include four kinds of explanation in any instance of behaviour: [50] [51]

  • Function – How does the behaviour affect the animal's chances of survival and reproduction? Why does the animal respond that way instead of some other way?
  • Causation – What are the stimuli that elicit the response, and how has it been modified by recent learning?
  • Development – How does the behaviour change with age, and what early experiences are necessary for the animal to display the behaviour?
  • Evolutionary history – How does the behaviour compare with similar behaviour in related species, and how might it have begun through the process of phylogeny?

These explanations are complementary rather than mutually exclusive—all instances of behaviour require an explanation at each of these four levels. For example, the function of eating is to acquire nutrients (which ultimately aids survival and reproduction), but the immediate cause of eating is hunger (causation). Hunger and eating are evolutionarily ancient and are found in many species (evolutionary history), and develop early within an organism's lifespan (development). It is easy to confuse such questions—for example, to argue that people eat because they're hungry and not to acquire nutrients—without realizing that the reason people experience hunger is because it causes them to acquire nutrients. [52]


Friday, 25 February 2011

The moon - Smallest lunar probe that can be made using today's technology

A starting point is the smallest sample return probe ever built, the Luna 24.

Massing 5300 kg in lunar orbit it was pretty much bare bones. To see where we can improve this, we must first split the mission it its separate parts. This follows the standard procedure of doing the mission backwards. First, I would not choose ISS as the target, as braking into orbit and then rendezvous and dock with it is a complicated task. To simply hit the Earth is much easier.

Of the 514kg for the return stage of the Luna 24, around 300kg was propellant. Perhaps a slightly more efficient engine exist today, but the technology used now for landing and ascent would still be hypergolic propellants. That is the most important limit for scaling.

The re-entry capsule was only 34kg, but you might still be able to shave off a few kilograms. The main savings are in the remaining 180kg though, including electrical systems, control systems, the engine and the propellant tanks. With the miniaturization of electronic equipment since the seventies, and some new lighter materials, you may be able to squeeze everything required into a dry mass of 100kg. That is about 220kg at the lunar surface, roughly halved. A similar miniaturization of the descent stage and drilling equipment yields a spacecraft of about 2 metric tonnes in Lunar orbit.

To transport the spacecraft to the Moon, the minimal solution is a spiralling ion-craft. That is within current technology, take for instance the engine powering Dawn. At the cost of a long transfer time, the total mass in Earth orbit is only going to be around 3 metric tonnes minimum. However, considering the relatively high drag at the altitude of the ISS, the craft must start from a higher orbit.

Additionally, it is more effective to combine multiple related goals, like a lunar rover, and on-site experiments, than to launch multiple minimal missions with high risk of failure.


Contenido

The 20th century saw greatly increased interest in and research on all questions about sleep. Tremendous strides have been made in molecular, neural and medical aspects of biological rhythmicity. Physiology professor Nathaniel Kleitman's 1939 book Sleep and Wakefulness, revised 1963, [7] summarized the existing knowledge of sleep, and it was he who proposed the existence of a basic rest-activity cycle. Kleitman, with his students including William C. Dement and Eugene Aserinsky, continued his research throughout the 1900s. O. Öquist's 1970 thesis at the Department of Psychology, University of Göteborg, Sweden, marks the beginning of modern research into chronotypes, and is entitled Kartläggning av individuella dygnsrytmer, or "Charting Individual Circadian Rhythms". [8]

Morningness–eveningness questionnaire Edit

Olov Östberg modified Öquist's questionnaire and in 1976, together with J.A. (Jim) Horne, he published the 19-item morningness–eveningness questionnaire, MEQ, [9] which is still used and referred to in virtually all research on this topic.

Researchers in many countries have worked on validating the MEQ with regard to their local cultures. A revision of the scoring of the MEQ as well as a component analysis was done by Jacques Taillard et al. in 2004, [10] working in France with employed people over the age of 50. Previously the MEQ had been validated only for subjects of university age.

Circadian Type Inventory Edit

The Circadian Type Inventory, developed by Folkard (1987), is an improved version of the 20-item Circadian Type Questionnaire (CTQ).

The CTI was initially developed to identify individuals capable of adapting to shift work. Thus, the scale assesses two factors that influence a person’s ability to alter his or her sleeping rhythms: rigidity/flexibility of sleeping habits and ability/inability to overcome drowsiness. Since its creation, the scale has undergone a number of revisions to improve its psychometric properties. An 18-item version was used as part of the larger Standard Shiftwork Index (SSI) in a study conducted by Barton and colleagues. This shorter scale was then reduced and altered to make an 11 item scale by De Milia et al. [11]

Composite Scale of Morningness Edit

Smith y col. (1989) [12] analyzed items from MEQ, Diurnal Type Scale (DTS), [13] and CTQ and chose the best ones to develop an improved instrument, the 13-item Composite Scale of Morningness (CSM or CS). CSM consists of 9 items from the MEQ and 4 items from the Diurnal Type Scale and is regarded [ ¿por quién? ] as an improved version of MEQ. It currently exists in 14 language versions [ cita necesaria ] the most recently developed are Polish, [14] Russian [15] and Hindi. [dieciséis]

Otros Editar

Roberts, in 1999, designed the Lark-Owl Chronotype Indicator, LOCI. [17] Till Roenneberg's Munich Chronotype Questionnaire (MCTQ) from 2003 uses a quantitative approach his many thousands of subjects have answered questions about their sleep behavior. [18] [19]

Most people are neither evening nor morning types but lie somewhere in between. Estimates vary, but a 2007 survey of over 55,000 people by Roenneberg et al. showed that morningness–eveningness tends to follow a normal distribution. [18] People who share a chronotype, morningness or eveningness, have similar activity-pattern timing: sleep, appetite, exercise, study etc. Researchers in the field of chronobiology look for objective markers by which to measure the chronotype spectrum. Paine et al. [20] conclude that "morningness/eveningness preference is largely independent of ethnicity, gender, and socioeconomic position, indicating that it is a stable characteristic that may be better explained by endogenous factors".

Sleep Edit

Horne and Östberg found that morning types had a higher daytime temperature with an earlier peak time than evening types and that they went to sleep and awoke earlier, but no differences in sleep lengths were found. They also note that age should be considered in assessments of morningness and eveningness, noting how a "bed time of 23:30 may be indicative of a morning type within a student population, but might be more related to an evening type in the 40–60 years age group". [9] : 109 Clodoré et al. found differences in alertness between morning and evening types after a two-hour sleep reduction. [21] Duffy et al. investigated "changes in the phase relationship between endogenous circadian rhythms and the sleep-wake cycle", and found that although evening types woke at a later clock hour than morning types, morning types woke at a later circadian phase. [22] Zavada et al. show that the exact hour of mid-sleep on free (non-work) days may be the best marker for sleep-based assessments of chronotype it correlates well with such physiological markers as dim-light melatonin onset (DLMO) and the minimum of the daily cortisol rhythm. [23] They also state that each chronotype category "contains a similar portion of short and long sleepers". Chung et al. studied sleep quality in shift-working nurses and found that "the strongest predictor of sleep quality was morningness–eveningness, not the shift schedule or shift pattern", as "evening types working on changing shifts had higher risk of poor sleep quality compared to morning types". [24]

Diurnal rhythms Edit

Gibertini et al. [25] assessed blood levels of the hormone melatonin, finding that the melatonin acrophase (the time at which the peak of a rhythm occurs [26] ) was strongly related to circadian type, whereas amplitude was not. They note that morning types evidence a more rapid decline in melatonin levels after the peak than do evening types. Baehr et al. [27] found that, in young adults, the daily body temperature minimum occurred at about 4 a.m. for morning types but at about 6 a.m. for evening types. This minimum occurred at approximately the middle of the eight-hour sleep period for morning types, but closer to waking in evening types. Evening types had a lower nocturnal temperature. The temperature minimum occurred about a half-hour earlier in women than in men. Similar results were found by Mongrain et al. in Canada, 2004. [28] Morning types had lower pain sensitivity throughout a day than evening types, but the two chronotype groups did not differ in the shape of diurnal variations in pain. [29] There are some differences between chronotypes in sexual activity, with evening chronotypes preferring later hours for sex as compared to other chronotypes. [30]

Personality Edit

Chronotypes differ in many aspects of personality, such as Grit (personality trait), [31] but also in intellectual domains, like creative thinking. [32]

Intelligence Edit

A meta analysis found a small positive association between an evening chronotype and intelligence [33] similar results were subsequently found in a large sample using a standardized battery. [34]

Genetic variants associated with chronotype Edit

Studies show [a] that there are 22 genetic variants associated with chronotype. These variants occur near genes known to be important in photoreception and circadian rhythms. [36] The variant most strongly associated with chronotype occurs near RGS16, which is a regulator of G-protein signalling and has a known role in circadian rhythms. In mice, gene ablation of Rgs16 lengthens the circadian period of behavioural rhythm. By temporally regulating cAMP signalling, Rgs16 has been shown to be a key factor in synchronising intercellular communication between pacemaker neurons in the suprachiasmatic nucleus (SCN), the centre for circadian rhythm control in humans. [36] [37]

PER2 is a well-known regulator of circadian rhythms and contains a variant recently shown to be associated with iris formation. This suggests a link between iris function and chronotype. Per2 knockout mice show arrhythmic locomotor activity. [36] [38] [39] The gene ASB1, associated with eveningness and a tendency to day-napping is a result of interbreeding between archaic and modern humans and is originally a Neanderthal trait, possibly linked to a more crepuscular lifestyle in this species. [40]

Chronotype and disease Edit

Disrupted circadian rhythms are associated with several human diseases, for example, chronotype is genetically correlated with BMI (body mass index). [36] [42] [43] However, cause-and-effect is not yet determined. [36]


Thursday, 12 November 2015

Disruption of biological rhythms

Black: AO1 - Description
Blue: AO2 - Evaluation - studies
Red: AO2 - Evaluation - evaluative points/IDAs

Trabajo por turnos

Normally, exogenous zeitgebers change gradually, such as the changing light levels around the year. However, with shift work and jet lag, this change is rapid, and exogenous zeitgebers become desynchronised with endogenous pacemakers. For animals, this could lead to dangerous situations such as an animal leaving their dens at night when dangerous predators are around. In humans, the lack of synchrony may lead to health problems such as gastrointestinal disorders.

Shift workers are required to be alert at night and must sleep in the day, contrary to our natural diurnal lifestyle, and out of synchronisation with available cues from zeitgebers. Night workers experience a "circadian trough" - a period of decreased alertness and body temperature between 12 a.m. and 4 a.m. during their shifts, triggered by a decrease in the stress hormone cortisol. They may also experience sleep deprivation due to being unable to sleep during the day, as daytime sleep is shorter than natural night-time sleep, and more likely to be interrupted.

Czeisler (1982) studied workers at a Utah chemical plant as they adjusted from the traditional backwards shift rotation to a forwards shift rotation. Workers reported feeling less stressed, with fewer health problems and sleeping difficulties, along with higher productivity. This was due to the workers undergoing "phase delay", where sleep was delayed to adjust to new EZs, rather than the traditional "phase advance", where sleep time was advanced by sleeping earlier than usual. These results suggest that phase delay is healthier than phase advance, as it is significantly easier to adjust to so carries less risk of circadian rhythm disruption.

Czeisler's findings have valuable real-world applications. For businesses employing shift workers, using a forwards rather than backward shift rotation will increase productivity and reduce the risk of employees making mistakes, as well as improve health due to phase delay being easier for the body's circadian clock to adjust to than phase advance.

Gordon et al (1986) found similar results to Czeisler that support the superiority of forward rotation over backwards rotation. Moving police officers from a backwards to a forwards rotation led to a 30% reduction in sleeping on the job, and a 40% reduction in accidents. Officers reported better sleep and less stress.

Studies suggest that there is a significant relationship between chronic circadian disruption resulting from shift work, and organ disease. Knuttson (1996) found that individuals who worked shifts for more than 15 years were 3 times more likely to develop heart disease than non-shift workers. Martino et al (2008) found a link between shift work and kidney disease, and suggested that kidney disease is a potential hazard for long-term shift workers. However, the use of correlations in these studies means that a direct cause and effect cannot be established, and there is not enough evidence to conclude that organ disease is a direct result of shift work - third, intervening variables cannot be ruled out.

The Chernobyl nuclear power plant and the Challenger space shuttle disasters both occurred during night shifts, when performance of workers was most impaired by the circadian trough. The catastrophic nature of these events emphasises the importance that should be placed on healthy shift rotations and the minimising of circadian disruption for workers in order to avoid further disasters.

  • Permanent non-rotating shift work allows the body clock to synchronise with the new exogenous zeitgebers and adapt to a specific rhythm. However, this is unpopular because not many people want permanent night work.
  • Planned napping during shifts has been shown to reduce tiredness and improve employee performance - but this is unpopular with both employees and employers.
  • Improved daysleep for night shift workers - keeping bedrooms quiet and dark, avoiding bright light and stimulants such as caffeine. However, this method can be disruptive of family life and lead to its own pressures.
  • Rapid rotation: rotating shift work patterns every two or three days avoids even trying to adjust to new exogenous zeitgebers. However, it also means that most of the time, rhythms are out of synchronisation, and there is controversy over the suggested effectiveness of this tactic.

Jet Lag

Jet lag is the disruption in circadian rhythms caused by travelling through multiple time zones very quickly by aeroplane, causing endogenous pacemakers to become desynchronised with local exogenous zeitgebers. This can result in a number of problems including fatigue, insomnia, anxiety, immune weakness and gastrointestinal disruption.

Flying west to east causes worse symptoms and a greater degree of circadian disruption than flying east to west, because phase advance is required in order to adjust to EZ changes when flying east, whereas phase delay is required in order to adjust to EZ changes when flying west. Studies into shift work demonstrate that phase delay is easier for the body's circadian clock than phase advance, causing a lesser degree of disruption and impairment.

Three ways of coping with jet lag have been suggested. Melatonin supplements are widely prescribed in the US to restore melatonin levels when jet lag has greatly disrupted circadian rhythms in order to restore the synchronicity between the internal clock (EPs) and EZs. Planning sleep patterns beforehand has been shown to help adjustment - if arriving in the daytime, stay awake on the plane, if arriving at nighttime, sleep on the plane. Splitting the travel into two days can also help, as each disruption is less severe and people have to make a less significant adjustment on the day of arrival.

Cho (2001) found that airline staff who regularly travelled across 7 time zones had a reduction in temporal lobe size and memory function, providing supporting evidence for the idea that chronic disruption of circadian rhythms due to jet-lag has long-term symptoms of cognitive impairment and neurological damage.

Theories on the function of sleep

In the exam, you can be asked a 24-marker specifically on either restoration or evolutionary theories, so it important to know both of these in equal depth and breadth.

Black: AO1 - Description
Blue: AO2 - Evaluation - studies
Red: AO2 - Evaluation - evaluative points/IDAs


Evolutionary theories of sleep

Evolutionary theories explain sleep as an adaptive behaviour - one that increases the chance of an organism's survival and reproduction, providing a selective advantage. Sleep has evolved as an essential behaviour due to this selective advantage it has provided over the course of our evolutionary history - animals who did not sleep were more likely to fall victim to predation, so could not go on to reproduce.

Meddis proposed the predator-prey status theory, claiming that sleep evolved to keep prey hidden and safe from predators when normal adaptive activities such as foraging are impossible - such as at night for diurnal animals, and in the day for nocturnal animals. Therefore, the hours of sleep required are related to an animal's need for and method of obtaining food, as well as their exposure to predators. Factors other than predator-prey status that can affect sleep behavior include sleeping environment and foraging requirements. Sleep evolved to ensure animals stay still and out of the way of predators when productive activities are impossible, so the higher the vulnerability to predation, the safer the sleep site, and the lesser the time required to spend foraging, the more time an animal should spend sleeping.

This explanation is supported by the fact that animals are often inconspicuous when sleeping - taking the time beforehand to find themselves adequate shelter to keep them hidden from predators. This also explains the early stages of the sleep cycle, "light sleep", as a transitional phase from wake to sleep, allowing the animal to ensure their own safety in their immediate environment before completely losing their alertness.

A study by DeCoursey also supports this explanation. 30 chipmunks had their suprachiasmatic nuclei (a part of the brain involved in regulation of the sleep/wake cycle) removed, and were released into the wild. All 30 chipmunks were killed by predators within 80 days, suggesting that sleep patterns are vital in ensuring the safety of an animal in its natural habitat.

A strength of DeCoursey's study was the scientific validity provided by the use of control groups, treating psychology with rigorous scientific methodology. Three groups of chipmunks were used: one with SCN damage, one who had brain surgery but no SCN damage (to control for the stress of brain surgery) and a healthy control group. The use of these controls mean that cause and effect can easily be determined - it can be reliably established that circadian disruption due to SCN damage increase the risk of death due to predation.

However, a study by Allison and Cicchetti challenges this explanation, finding that on average, prey sleep for fewer hours a night than predators - Meddis suggested the opposite trend, so his theory conflicts with these results.

The predator-prey status theory of sleep is holistic, compared to Webb's hibernation theory. Rather than only focusing on one factor, (status), Meddis suggested that several factors other than this can influence sleep behaviour, such as site of sleep (whether it's enclosed in a nest or a cave, or exposed on prairies or plains) and foraging requirements (whether it requires lots of grazing on nutrient-poor found sources, or relatively few hours gathering nutrient-rich foods such as nuts or insects.) A holistic theory that takes into account multiple factors is likely to be able to provide the best explanation for the complex behaviour that is sleep.

A problem with explaining sleep as a means to safety from predation is that many species may actually be far more vulnerable during sleep, and it would be safer to remain quiet and still yet alert. However, some species have adapted to this need for vigilance: porpoises only sleep one brain hemisphere at a time, while mallards sleep with one eye open to be able to see potential threats. The phenomenon of snoring also challenges this explanation, as it is likely to draw attention to the otherwise inconspicuous sleeping animal, and increase their risk of predation.

Webb proposed the hibernation theory, claiming that sleep evolved as a way of conserving energy when hunting or foraging were impossible. This theory suggests that animals should sleep for longer if they have a higher metabolic rate, as they burn up energy more quickly, so are in greater need of energy conservation. Conservation of energy is best carried out by limiting the brain's sensory inputs, i.e. sleep.

Berger and Philips found that sleep deprivation causes increased energy expenditure, especially under bed rest conditions. This suggests that sleep does conserve energy, and is especially useful when you're not doing normal activities.

Studies have found a positive correlation between metabolic rate and required sleep duration - small animals such as mice generally sleep for longer than larger animals, supporting the idea that sleep is adaptive as a form of energy conservation.

In times of hardship, such as when food is scarce or the weather too cold, animals sleep for longer, suggesting that sleep helps them conserve all the energy they can when resources are scarce and every calorie is critical for survival.

However, not all organisms follow this general trend, and there are some extreme outliers that challenge this theory. The sloth, a relatively large animal with a slow metabolic rate sleeps for approximately 20 hours a day, challenging the general trend that Webb's theory.

REM sleep, characterised by high levels of brain activity, actually uses the same amount of energy as waking. If REM sleep did not serve some other purpose, it would be maladaptive, as it does not help conserve energy due to the high levels of brain activity.


Overall evaluation of evolutionary theories of sleep

Restoration theories of sleep

Restoration theories explain the physiological patterns associated with sleep as produced by the body's natural recovery processes. Oswald explained NREM sleep as responsible for the body's regeneration, restoring skin cells due to the release of the body's growth hormone during deep sleep. He suggested that REM sleep restores the brain.

Oswald's theory is supported by the findings that newborn babies spend large amounts of time in proto-REM sleep (a third of every day.) This is a time of massive brain growth, with the development of new synaptic connections requiring neuronal growth and neurotransmitter production. REM is a very active phase of sleep, with brain energy consumption similar to waking, so Oswald's theory can explain this phase and why it's so dominant in newborns.

Oswald also found that sufferers of severe brain trauma such as drug overdoses spend much more time in REM sleep. It was also known that new skin cells regenerate faster during sleep - Oswald used these results to conclude that REM sleep is for restoration of the brain, and NREM sleep is for restoration of the body.

Jouvet (1967) placed cats on upturned flowerpots surrounded by water, which they would fall into upon entering REM sleep. Over time, the cats became conditioned to wake up upon entering REM sleep, depriving them of the vital fifth stage of sleep. The cats became mentally disturbed very quickly, and died after an average of 35 days. This supports Oswald's theory: the cats had NREM sleep and suffered no obvious physical ailments, buts died from organ failure brought on by brain fatigue, resulting from the lack of REM sleep.

Jouvet's use of non-human animals raises an important issue. As well as being potentially considered unethical due to the extreme cruelty inflicted upon the animals for relatively little in the way of socially important results, the use of cats is a problem due to physiological differences in the mechanisms controlling sleep in humans and cats, meaning that it is anthropomorphic to generalise the results to humans.

Horne's restoration theory suggests that REM and deep NREM sleep are essential for normal brain function, as the brain restores itself in these stages of "core sleep." Light NREM has no obvious function - Horne refers to it as optional sleep, that might have had a role in keeping the animal inconspicuous by ensuring safety before its progression to deep sleep. Entering NREM causes a surge in growth hormone release - but this is unlikely to be used for tissue growth and repair, as nutrients required will have already have been used. He therefore theorises that bodily restoration takes place in hours of relaxed wakefulness during the day, when energy expenditure is low and nutrients are readily available.

Supporting evidence for Horne's theory comes from sleep-deprived participants given cognitive tasks to carry out. They can only maintain reasonable performance through significantly increased effort, suggesting that sleep deprivation causes cognitive impairment because the brain has not had enough sleep necessary to maintain prime cognitive function.

Radio DJ Peter Tripp managed to stay awake for 8 days (200 hours). During this time he suffered delusions and hallucinations so severe it was impossible to test his psychological functioning. It is thought that sleep deprivation caused these effects as the brain was unable to restore itself. This supports Horne's theory, as having no REM or NREM lead to cognitive disturbances, rather than any physical impairment.

Randy Gardner remained awake for 11 days (264) hours, suffering from slurred speech, blurred vision and paranoia. He had fewer symptoms than Tripp despite being awake for longer, and soon managed to adjust back to his usual sleep pattern after the experiment. This again supports Horne's theory - slurred speech, paranoia and blurred vision are likely to be a result of neurological rather than physical impairment due to lack of core sleep.

Both Tripp and Gardner's studies are case studies, meaning they lack generalisability to a wider population. The massive individual differences found between only two case studies suggest that individual differences alone play a large role in how the individual experiences sleep, and how much sleep they need, so individual differences affect sleep too much to draw any valid conclusions from case studies.

Also, Tripp and Gardner were both male. research has shown that hormonal differences and levels can play a large role in determining how the individual experiences sleep, so, taking into account hormonal differences between genders, it would be beta bias to attempt to generalise their results to females specifically.

Finally, a methodological issue in Gardner's study comes from the observation of symptoms like blurred vision. It is difficult to establish whether this has a psychological or physiological cause, as it could either a result of bodily impairment such as a malfunction of the optic nerve, or brain impairment such as occipital lobe malfunction, the part of the brain responsible for visual processing. This makes it difficult to establish what damage was done by the sleep deprivation - physical and mental as Oswald would suggest, or purely mental, as Horne would suggest?


How To Maintain a Healthy Circadian Rhythm

While we don’t have full control over our circadian rhythm, there are healthy sleep tips that can be taken to try to better entrain our 24-hour sleep cycles.

  • Seek out sun: Exposure to natural light, especially early in the day, helps reinforce the strongest circadian cue.
  • Follow a consistent sleep schedule: Varying your bedtime or morning wake-up time can hinder your body’s ability to adjust to a stable circadian rhythm.
  • Get daily exercise: Activity during the day can support your internal clock and help make it easier to fall asleep at night.
  • Avoid caffeine: Stimulants like caffeine can keep you awake and throw off the natural balance between sleep and wakefulness. Everyone is different, but if you’re having trouble sleeping, you should avoid caffeine after noon.
  • Limit light before bed: Artificial light exposure at night can interfere with circadian rhythm. Experts advise dimming the lights and putting down electronic devices in the lead-up to bedtime and keeping electronics out of the bedroom and away from your sleeping surface.
  • Keep naps short and early in the afternoon: Late and long naps can push back your bedtime and throw your sleep schedule off-kilter.

These steps to improve sleep hygiene can be an important part of supporting a healthy circadian rhythm, but other steps may be necessary depending on the situation. If you have persistent or severe sleeping problems, daytime drowsiness, and/or a problematic sleep schedule, it’s important to talk with a doctor who can best diagnose the cause and offer the most appropriate treatment.