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Origem evolutiva e sinais exógenos de ritmo infradiano de ~ 28 dias?

Origem evolutiva e sinais exógenos de ritmo infradiano de ~ 28 dias?



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O exemplo mais óbvio de um ciclo biológico aproximadamente mensal é o ciclo menstrual humano. Minhas perguntas são as seguintes:

  • Sabe-se quando e onde esse ciclo ou outro semelhante surgiu?

  • Em quais pistas exógenas (se houver) este ciclo se baseia? A órbita da lua em torno da Terra é aparentemente óbvia, no entanto, a única sugestão que posso pensar que seria facilmente detectada pelos organismos é a variação na iluminação noturna, que parece um fenômeno muito fraco quando comparado aos ciclos dia / noite e sazonais. As marés reais e mortas podem ser uma sugestão adequada, entretanto, elas têm uma modulação semestral.

  • A lua tem se afastado constantemente da Terra ao longo de sua história, o que significa que os meses estão se tornando cada vez mais longos. Existe alguma evidência fóssil (por exemplo, biogeoquímica) de organismos com ciclos biológicos em sincronia com um 'mês curto'?


Um estudo prospectivo duplo-cego durante o outono de 1979 investigou a associação entre os ciclos menstruais de 305 alunos de graduação do Brooklyn College e seus associados e os ciclos lunares.

... Aproximadamente 1/3 dos indivíduos tiveram ciclos de período lunar, ou seja, uma duração média do ciclo de 29,5 ± 1 dia. Quase 2/3 dos participantes iniciaram seu ciclo de outubro à luz de 1/2 do ciclo lunar, significativamente mais do que seria esperado pela distribuição aleatória. O autor conclui que existe uma influência lunar na ovulação.

(Ciclos menstruais e lunares, Friedmann E., American Journal of Obstetrics and Gynecology, 1981)

Outra fonte apóia essa conclusão, descobrindo que "uma grande proporção das menstruações ocorreram por volta da lua nova".

Algo relacionado, este estudo descobriu que a exposição à luz encurtou os ciclos menstruais.

Em resumo, parece haver uma boa quantidade de dados sugerindo que os ciclos lunares de fato calibram a duração dos ciclos menstruais humanos em algum grau.


Palestra: Ritmo infradiano / Arquivo 1

Provavelmente seria bom fazer referência também aos ritmos ultradianos e circadianos. E link para o artigo sobre Ciclos Menstruais, em vez de descrevê-los aqui.

Esta definição está correta de acordo com a entrada do OED em Ultradian ryhthms, o Stedman's Medical Dictionary (infradian. (Nd). The American Heritage® Stedman's Medical Dictionary. Recuperado em 13 de setembro de 2007, do site Dictionary.com :), fontes primárias como http : //archpsyc.ama-assn.org/cgi/content/abstract/42/3/295, e apenas etimologia simples (infra = abaixo no contexto das ondas, como a luz, "mais lento que". Ou seja, infravermelho tem um comprimento período do que vermelho.

No entanto, esteja ciente de que o dicionário médico Merriam-Webster on-line (infradian. (Nd). Merriam-Webster's Medical Dictionary. Recuperado em 13 de setembro de 2007, do site Dictionary.com: http://dictionary.reference.com/browse/infradian ) retorna uma definição contrária - ou seja, períodos menores que um dia.

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

Dictionary.com agora não tem entrada para infradian, no entanto, sua "entrada para ultradian" fornece uma definição da Random House que é consistente com esta e a página ultradian. - () 19:41, 3 de dezembro de 2008 (UTC) O Infradian definitivamente tem ciclos mais curtos do que um dia, esta página está errada. - Comentário não assinado anterior adicionado por 159.92.101.25 () 15:38, 5 de abril de 2010 (UTC) Em "infravermelho", "vermelho" se refere a uma frequência, não um período, e "infravermelho" significa "menos que vermelho". Mas em "infradiano", "-dian" refere-se a um período (um dia) que sugere "menos de um dia" (?). forma de vida () 23:31, 22 de abril de 2014 (UTC)

Pesquisando "infradiano" no Google em 23 de abril de 2014

    : Adjetivo. (De um ritmo ou ciclo) tendo um período de recorrência mais de um dia ocorrendo menos de uma vez por dia. Origem: meados do século 20: de infra- 'abaixo' (ou seja, expressando uma frequência mais baixa). : sendo, caracterizado por, ou ocorrendo em períodos ou ciclos (como de atividade biológica) de menos de 24 horas : Cíclico com periodicidade significativamente mais do que 24 horas, isto é, menos frequente do que circadiano. : Relacionado a variações biológicas ou ritmos que ocorrem em ciclos menos frequentes do que a cada 24 horas : referindo-se a ciclos mais de 24 horas (por exemplo menstruação mensal): Um biorritmo cuja periodicidade é menos de um dia de comprimento Este site cita definições de várias fontes:
  1. Relacionado a variações biológicas ou ritmos que ocorrem em ciclos menos frequente do que a cada 24 horas (The American Heritage® Medical Dictionary)
  2. pertencente um período superior a 24 horas aplicado ao comportamento cíclico de certos fenômenos em organismos vivos (Saunders Comprehensive Veterinary Dictionary, 3 ed. © 2007 Elsevier, Inc.)
  3. Relacionado a variações biológicas ou ritmos que ocorrem em ciclos menos frequente do que a cada 24 horas (Dicionário Médico para Profissionais de Saúde e Enfermagem © Farlex) [À parte: eu teria pensado que enfermagem era uma profissão de saúde.]
  4. E citações de várias publicações: "Ritmos menores que 24 horas são chamados ultradianos, enquanto aqueles mais de 24 horas são chamados infradianos "," Três ciclos principais, ou ritmos, foram identificados: ultradiano (20 horas ou menos), circadiano (20 a 28 horas) e infradiano (28 horas ou mais) "," ritmos infradianos [. ] variam no período de vários dias, meses ou anos"," recorrência regular em ciclos de mais de 24 horas"

E tudo isso é do Google primeiro página de acessos! O que temos então?

mais de um dia significativamente mais do que 24 horas ciclos menos frequentes do que a cada 24 horas menos frequente do que a cada 24 horas mais de 24 horas um período superior a 24 horas menos frequente do que a cada 24 horas mais de 24 horas 28 horas ou mais vários dias, meses ou anos de mais de 24 horas de menos de 24 horas (Merriam Webster) menos de um dia (Encyclopedia.com)

Fontes não concordam, mas a maioria diz significativamente mais do que 24 horas. Portanto, nosso artigo aqui, assim como o Wictionary, concordam com a maioria. --Hordaland () 08:06, 23 de abril de 2014 (UTC)

Isso deve ser listado na categoria "ritmo"? Todo o resto parece ser musical, isso não é. - Comentário não assinado anterior adicionado por 59.101.238.220 () 10:22, 15 de março de 2008 (UTC)

Os feromônios são uma pista exógena? Parecem internos no efeito descrito aqui. 72.66.130.166 () 22:55, 25 de janeiro de 2009 (UTC)

Hmmm. Não é assim que eu leio. Eles são produzidos por uma pessoa (A) e afetam o ritmo de outra (B). Do ponto de vista de B, então, eles são uma pista exógena. - Hordaland () 08:44, 26 de janeiro de 2009 (UTC)

Removendo texto unenclopédico do artigo e colocando-o aqui. O usuário 24.8.36.102 adicionou o texto (abaixo) com este resumo de edição: (alerta para definições incorretas de ritmos infradianos adicionadas, fonte http://www.biology-online.org/dictionary/Infradian)

  • "Fontes contraditórias afirmam que os ritmos infradianos têm um período de menos de 24 horas, enquanto os ritmos ultradianos têm períodos de mais de um dia, mas menos de um ano (edições de livros antigos). Sugira uma verificação adicional. A definição original para o ritmo infradiano foi declarada aqui menos de 24 horas, o que parece ser a definição CORRETA. "

Veja Coleman, A. (2001). Dicionário de Psicologia. Oxford University Press, que diz que os ritmos ultradianos são MAIS LONGOS do que 24 horas. ACEOREVIVED () 20:44, 16 de maio de 2009 (UTC)


Avaliando ritmos infradianos

A pesquisa sugere que o ciclo menstrual é, até certo ponto, governado por zeitgebers exógenos (fatores externos). Reinberg (1967) examinou uma mulher que passou três meses em uma caverna com apenas uma pequena lâmpada para fornecer luz. Reinberg observou que seu ciclo menstrual diminuiu dos 28 dias normais para 25,7 dias. Esse resultado sugere que a falta de luz (um zeitgeber exógeno) na caverna afetou seu ciclo menstrual e, portanto, demonstra o efeito de fatores externos nos ritmos infradianos.

Existem outras evidências que sugerem que os zeitgebers exógenos podem afetar os ritmos infradianos. Russell et al. (1980) descobriram que os ciclos menstruais femininos sincronizaram-se com as de outras mulheres por meio da exposição ao odor. Em um estudo, amostras de suor de um grupo de mulheres foram esfregadas no lábio superior de outro grupo. Apesar do fato de os dois grupos serem separados, seus ciclos menstruais eram sincronizados. Isso sugere que a sincronização dos ciclos menstruais pode ser afetada por feromônios, que têm efeito nas pessoas próximas, e não na pessoa que os produz. Esses achados indicam que fatores externos devem ser levados em consideração ao investigar os ritmos infradianos e que talvez uma abordagem mais holística deva ser tomada, em oposição a uma abordagem reducionista que considera apenas as influências endógenas.

Psicólogos evolucionistas afirmam que o ciclo menstrual sincronizado oferece uma vantagem evolutiva para grupos de mulheres, pois a sincronização das gestações significa que o cuidado dos filhos pode ser compartilhado entre várias mães que têm filhos ao mesmo tempo.

Há pesquisas que sugerem que os ritmos infradianos, como o ciclo menstrual, também são reguladores importantes do comportamento. Penton-Volk et al. (1999) descobriram que a mulher expressava preferência por rostos feminizados no estágio menos fértil de seu ciclo menstrual e por um rosto mais masculino em seu ponto mais fértil. Esses resultados indicam que o comportamento sexual das mulheres é motivado por seus ritmos infradianos, destacando a importância de estudar os ritmos infradianos em relação ao comportamento humano.

Finalmente, as evidências apóiam o papel da melatonina no SAD. Terman (1988) descobriram que a taxa de SAD é mais comum em países do Norte, onde as noites de inverno são mais longas. Por exemplo, Terman descobriu que o SAD afeta cerca de 10% das pessoas que vivem em New Hampshire (uma parte do norte dos EUA) e apenas 2% dos residentes no sul da Flórida. Esses resultados sugerem que o SAD é em parte afetado pela luz (zeitgeber exógeno) que resulta em níveis aumentados de melatonina.


Modelagem Matemática em Nutrição Experimental

L.Preston Mercer, Danita Saxon Kelley, em Advances in Food and Nutrition Research, 1996

II Caracterização de Ritmos Biológicos

De acordo com a abordagem iniciada por Halberg, ritmos biológicos determinísticos (ou seja, ritmos cronobiológicos) têm quatro parâmetros mensuráveis: a média, amplitude, acrofase e período (Pauly, 1980). Eles são mostrados graficamente na Fig. 1.

Figura 1 . Uma curva cossinor mostrando os vários parâmetros de resposta.

A média de um ritmo é o valor médio de uma variável contínua em um único ciclo. Quando o ritmo é descrito pelo ajuste de uma curva cosseno, o ponto intermediário entre os picos e os vales é conhecido como MESOR. Somente quando os dados são medidos de forma equidistante, ao longo de um número inteiro de ciclos, o MESOR será igual à média aritmética.

A amplitude refere-se à magnitude da variável de resposta entre seu valor médio e o vale ou pico (estimado). Tal uso matemático, entretanto, é limitado a ritmos que oscilam simetricamente em torno do valor médio.

A fase se refere ao valor de uma variável biológica em um tempo fixo. A palavra faseamento é frequentemente usada para descrever a forma de uma curva que representa a relação de uma função biológica com o tempo. Acrofase é um termo mais limitado que se refere a um padrão de referência especificado ou tempo zero e indica a defasagem na crista da função usada para descrever o ritmo.

O período é a duração de um ciclo completo em função rítmica e é igual a 1 / frequência.

Haus e Halberg (1980) categorizaram ainda mais os ritmos (por período de tempo) como infradiano, circadiano e ultradiano. Ritmos circadianos são os ritmos que foram estudados mais extensivamente e têm períodos na faixa de 20-28 horas (portanto, as frequências são cerca de 0,04 ciclos por hora). Existem muitos exemplos que podem ser citados, incluindo ritmos na atividade mitótica, processos metabólicos e suscetibilidade a drogas.

Os ritmos infradianos têm períodos superiores a 28 horas e, portanto, suas frequências são correspondentemente mais baixas do que o circadiano. Alguns dos ritmos infradianos mais conhecidos são o ciclo menstrual humano e o ciclo reprodutivo anual do salmão. Ritmos infradianos foram identificados na ingestão de nutrientes e no metabolismo dos alimentos (Reinberg, 1983). Um tipo mais específico de ritmo infradiano é o circasemiseptan (período de aproximadamente 3,5 dias) encontrado por Schweiger et al. (1986) .

Ritmos ultradianos têm períodos menores que 20 horas. Exemplos desses ritmos são o eletrocardiograma, respiração, peristaltismo no intestino, etc.

Os ritmos também podem ser categorizados como exógenos e endógenos (Pauly, 1980). O ritmo exógeno pode ser causado, impulsionado e / ou coordenado por uma força do ambiente, mas desaparece quando a força motriz cessa. O ritmo endógeno possui um mecanismo intrínseco e sua coordenação está em nível celular, como a transcrição do DNA. A ritmicidade de fosfolipídios, RNA, DNA, conteúdo de glicogênio e mitose foi demonstrada por Halberg et al. (1959). Ritmos endógenos têm períodos semelhantes, mas estatisticamente diferentes de seus equivalentes ambientais. Essas influências externas (fatores ambientais) capazes de induzir um ritmo são chamadas de sincronizadores (Minors e Waterhouse, 1981), e sua manipulação pode redefinir a fase dos ritmos. Vários fatores ambientais, como ciclos de luz / escuridão, sono / vigília, tempo de ingestão de energia e, presumivelmente, fatores dietéticos qualitativos, podem atuar simultaneamente ou separadamente em uma determinada variável fisiológica. Um ou outro desses sincronizadores externos pode ser dominante para o tempo do ritmo de uma determinada função, mas não para outras. Após uma mudança na programação do sincronizador, o ajuste de um ritmo à rotina ambiental alterada ocorrerá com uma taxa diferente para variáveis ​​diferentes (Haus e Halberg, 1980). No entanto, se o sincronizador externo desaparecer, o ritmo endógeno não desaparecerá e assumirá uma característica chamada "corrida livre". Nosso objetivo neste manuscrito é demonstrar os protocolos necessários para a análise baseada no tempo do ganho de peso em ratos. As técnicas podem então ser aplicadas a outras respostas.


TERMOS CHAVE

RELÓGIO BIOLÓGICO:

Um mecanismo dentro de um organismo (por exemplo, a glândula pineal no cérebro humano) que governa os ritmos biológicos.

RITMOS BIOLÓGICOS:

Processos que ocorrem periodicamente em um organismo em conjunto e geralmente em resposta a mudanças periódicas nas condições ambientais.

CRONOBIOLOGIA:

Uma subdisciplina da biologia dedicada ao estudo dos ritmos biológicos.

RITMO CIRCADIANO:

Um ciclo biológico que ocorre ao longo de aproximadamente um dia. Em humanos, os ritmos circadianos funcionam em um ciclo de aproximadamente 25 horas e governam os estados de sono e vigília, bem como a temperatura corporal central e outras funções biológicas.

HORMÔNIO:

Moléculas produzidas por células vivas, que enviam sinais a pontos distantes de seu ponto de origem e que induzem efeitos específicos nas atividades de outras células.

RITMO INFRADIANO:

Um ciclo biológico que ocorre ao longo de um mês.

JET LAG:

Condição fisiológica e psicológica em humanos que normalmente inclui fadiga e irritabilidade, geralmente decorrente de um longo voo através de vários fusos horários e provavelmente resulta da interrupção dos ritmos circadianos.

MENOPAUSA:

O ponto em que os ciclos menstruais cessam, um período que normalmente corresponde à cessação das habilidades reprodutivas da mulher.

MENSTRUAÇÃO:

Descamação do revestimento do útero, que ocorre mensalmente em mulheres não grávidas que não chegaram à menopausa (o ponto em que os ciclos menstruais cessam) e que se manifesta como uma secreção de sangue.

GLÂNDULA PINEAL:

Uma pequena porção do cérebro, geralmente em forma de cone, geralmente localizada entre os dois lobos, que desempenha um papel principal no controle da liberação de certos hormônios, incluindo aqueles associados aos ritmos circadianos humanos.

RITMO ULTRADIANO:

Um ciclo biológico que ocorre ao longo de menos de um dia. Compare com ritmo circadiano.

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Quinta-feira, 5 de novembro de 2015

Esquizofrenia - terapias cognitivas

Mais uma postagem de esquizofrenia após esta - diagnóstico, confiabilidade e validade do amp. Este post irá cobrir Terapia Cognitivo Comportamental e Terapia Cognitivo Comportamental Familiar, dois tratamentos psicológicos para esquizofrenia. Provavelmente há mais aqui do que você pode esperar escrever em meia hora, então escolha seus estudos favoritos e pontos de avaliação relevantes e use-os. O único que eu recomendaria usar definitivamente seria Falloon et al (1985), pois é uma forte evidência de apoio para a eficiência do CBFT em comparação com o CBT.

Preto: AO1 - Descrição
Azul: AO2 - Avaliação - estudos
Vermelho: AO2 - Avaliação - pontos avaliativos

Terapia cognitivo-comportamental

A TCC não é uma "cura" para a esquizofrenia, pois as distorções cognitivas e o pensamento desorganizado associados à esquizofrenia são resultado de processos biológicos que não se corrigem quando a interpretação correta da realidade é explicada ao paciente. O paciente não está no controle de seus processos de pensamento. O objetivo da TCC é ajudar o paciente a usar informações do mundo para tomar decisões adaptativas de enfrentamento - melhorando sua capacidade de gerenciar problemas, de funcionar de forma independente e de estar livre de angústia extrema e outros sintomas psicológicos. A TCC ensina a eles as habilidades sociais que nunca aprenderam, bem como como aprender com a experiência e avaliar melhor a causa e o efeito. Habilidades ensinadas muitas vezes abordam sintomas negativos, como alogia, retraimento social e avolição, e podem incluir habilidades de comunicação social, a importância de tomar antipsicóticos rotineiramente e controlar a paranóia e delírios de perseguição desafiando as evidências para essas crenças irracionais.

A terapia cognitivo-comportamental da família (TFC) é projetada para retardar a recaída, ajudando a família do esquizofrênico a apoiar o paciente, por meio de métodos como treinamento de gerenciamento de estresse, técnicas de relaxamento, comunicação e habilidades sociais, ênfase na importância dos medicamentos antipsicóticos e avaliação de emoção expressa. Altos níveis de emoção expressa em escalas de hostilidade, superenvolvimento emocional e comentários críticos foram associados à re-hospitalização, então CBFT usa métodos cognitivos e comportamentais para diminuir a intensidade emocional da vida doméstica do paciente & # 8217s. Tem dois objetivos gerais: Educar os membros da família sobre a esquizofrenia e reestruturar as relações familiares para facilitar um ambiente emocional mais saudável.

Laing sugeriu que o fator mais importante na progressão da esquizofrenia é a família e como eles tratam o paciente. Um estudo de Brown (1972) apóia isso - ele estudou os padrões de comunicação da família em esquizofrênicos que voltavam para casa após a hospitalização. Os resultados mostraram que a comunicação era uma variável crítica para determinar se os pacientes teriam uma recaída em um estado psicótico & # 8211 os pacientes que voltavam para casa com um alto nível de emoção expressa eram muito mais propensos a ter uma recaída do que aqueles que voltavam para casa com um baixo nível. Isso apóia o papel da emoção expressa na determinação de resultados de longo prazo para esquizofrênicos.

Vaughn + Leff (1976) estudou 128 esquizofrênicos que receberam alta do hospital e voltaram para suas famílias. Os padrões de comunicação entre os membros da família foram avaliados para EE. A descoberta crucial foi que as famílias com altos níveis de negativo emoção expressa (hostilidade, envolvimento excessivo, crítica) eram mais propensos a ter recaída do paciente do que famílias com baixos níveis de negativo EE. Parentes com altos níveis de EE negativa responderam com medo ao paciente, caracterizado pela falta de percepção e compreensão da condição.

Leff + Vaughn (1985) descobriram que um alto nível de EE positiva com padrões de comunicação mostrando cordialidade e comentários positivos está associado à prevenção de recaídas. Eles concluíram que nem todas as emoções expressas são prejudiciais às perspectivas de recaída do paciente.

Sarason + Sarason (1998) resumiu as principais descobertas da pesquisa em EE e esquizofrenia:

  • As taxas de EE em uma família podem mudar ao longo do tempo & # 8211 durante os períodos de menor gravidade dos sintomas, as taxas de EE negativa caem e vice-versa. Altas taxas de EE podem refletir apenas períodos de alta gravidade dos sintomas e não ser um reflexo geral da dinâmica familiar.
  • Fatores culturais podem desempenhar um papel na EE. A associação entre altas taxas de EE e recidiva foi replicada em muitas culturas, mas fatores culturais podem influenciar a taxa de EE e a forma como ela é comunicada. Estudos transculturais mostraram que famílias indianas e mexicanas-americanas apresentam níveis mais baixos de EE negativa do que famílias anglo-americanas.
  • EE não se limita às famílias. A associação entre EE e recaída foi demonstrada com pacientes que vivem em cuidados comunitários - o fator significativo pode ser os padrões de comunicação entre o paciente e aqueles com quem vive, em vez de com a família.

Conteúdo

O termo etologia deriva da língua grega: ἦθος, ethos significando "personagem" e -λογία, -logia significando "o estudo de". O termo foi popularizado pela primeira vez pelo mirmecologista americano (uma pessoa que estuda formigas) William Morton Wheeler em 1902. [6]

Os primórdios da etologia Editar

Como a etologia é considerada um tópico da biologia, os etologistas têm se preocupado particularmente com a evolução do comportamento e sua compreensão em termos de seleção natural. Em certo sentido, o primeiro etologista moderno foi Charles Darwin, cujo livro de 1872 A expressão das emoções no homem e nos animais influenciou muitos etologistas. Ele perseguiu seu interesse pelo comportamento encorajando seu protegido George Romanes, que investigou o aprendizado e a inteligência animal usando um método antropomórfico, o cognitivismo anedótico, que não obteve suporte científico. [7]

Outros etologistas antigos, como Charles O. Whitman, Oskar Heinroth, Wallace Craig e Julian Huxley, concentraram-se em comportamentos que podem ser chamados de instintivos, ou naturais, por ocorrerem em todos os membros de uma espécie em circunstâncias específicas. Seu início para estudar o comportamento de uma nova espécie foi a construção de um etograma (uma descrição dos principais tipos de comportamento com suas frequências de ocorrência). Isso forneceu um banco de dados objetivo e cumulativo do comportamento, que os pesquisadores subsequentes poderiam verificar e complementar. [6]

Crescimento do campo Editar

Devido ao trabalho de Konrad Lorenz e Niko Tinbergen, a etologia desenvolveu-se fortemente na Europa continental durante os anos anteriores à Segunda Guerra Mundial. [6] Após a guerra, Tinbergen mudou-se para a Universidade de Oxford, e a etologia se tornou mais forte no Reino Unido, com a influência adicional de William Thorpe, Robert Hinde e Patrick Bateson no Sub-departamento de Comportamento Animal da Universidade de Cambridge . [8] Nesse período, também, a etologia começou a se desenvolver fortemente na América do Norte.

Lorenz, Tinbergen e von Frisch receberam conjuntamente o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1973 por seu trabalho de desenvolvimento da etologia. [9]

A etologia é agora uma disciplina científica bem reconhecida, e tem uma série de periódicos que cobrem desenvolvimentos no assunto, como Comportamento Animal, Bem estar animal, Ciência Aplicada do Comportamento Animal, Cognição Animal, Comportamento, Ecologia Comportamental e Journal of Ethology, Etologia. Em 1972, a Sociedade Internacional de Etologia Humana foi fundada para promover o intercâmbio de conhecimentos e opiniões sobre o comportamento humano obtido pela aplicação de princípios e métodos etológicos e publicou seu jornal, O Boletim de Etologia Humana. Em 2008, em artigo publicado na revista Comportamento, o etologista Peter Verbeek introduziu o termo "Etologia da Paz" como uma subdisciplina da Etologia Humana que se preocupa com questões de conflito humano, resolução de conflito, reconciliação, guerra, pacificação e comportamento de manutenção da paz. [10]

Etologia social e desenvolvimentos recentes Editar

Em 1972, o etologista inglês John H. Crook distinguiu a etologia comparada da etologia social e argumentou que muito da etologia que existia até agora era na verdade etologia comparativa - examinando os animais como indivíduos - ao passo que, no futuro, os etologistas precisariam se concentrar sobre o comportamento de grupos sociais de animais e a estrutura social dentro deles. [11]

Livro de E. O. Wilson Sociobiologia: a nova síntese surgiu em 1975, [12] e, desde então, o estudo do comportamento tem se preocupado muito mais com os aspectos sociais. Também foi impulsionado pelo darwinismo mais forte, porém mais sofisticado, associado a Wilson, Robert Trivers e W. D. Hamilton. O desenvolvimento relacionado da ecologia comportamental também ajudou a transformar a etologia. [13] Além disso, ocorreu uma reaproximação substancial com a psicologia comparativa, de modo que o estudo científico moderno do comportamento oferece um espectro mais ou menos contínuo de abordagens: da cognição animal à psicologia comparativa mais tradicional, etologia, sociobiologia e ecologia comportamental. Em 2020, o Dr. Tobias Starzak e o Professor Albert Newen do Instituto de Filosofia II da Ruhr University Bochum postularam que os animais podem ter crenças. [14]

A psicologia comparada também estuda o comportamento animal, mas, ao contrário da etologia, é interpretada como um subtópico da psicologia e não como um da biologia. Historicamente, onde a psicologia comparada incluiu pesquisas sobre o comportamento animal no contexto do que é conhecido sobre a psicologia humana, a etologia envolve a pesquisa sobre o comportamento animal no contexto do que é conhecido sobre anatomia animal, fisiologia, neurobiologia e história filogenética. Além disso, os primeiros psicólogos comparativos concentravam-se no estudo da aprendizagem e tendiam a pesquisar o comportamento em situações artificiais, ao passo que os primeiros etólogos se concentravam no comportamento em situações naturais, tendendo a descrevê-lo como instintivo.

As duas abordagens são complementares e não competitivas, mas resultam em perspectivas diferentes e, ocasionalmente, em conflitos de opinião sobre questões de fundo. Além disso, durante a maior parte do século XX, a psicologia comparada desenvolveu-se mais fortemente na América do Norte, enquanto a etologia foi mais forte na Europa. Do ponto de vista prático, os primeiros psicólogos comparativos concentraram-se em obter amplo conhecimento do comportamento de muito poucas espécies. Os etólogos estavam mais interessados ​​em compreender o comportamento em uma ampla gama de espécies para facilitar comparações de princípios entre grupos taxonômicos. Os etólogos têm feito muito mais uso dessas comparações entre espécies do que os psicólogos comparativos.

O dicionário Merriam-Webster define instinto como "Uma tendência amplamente herdável e inalterável de um organismo de dar uma resposta complexa e específica a estímulos ambientais sem envolver a razão". [15]

Padrões de ação corrigidos Editar

Um desenvolvimento importante, associado ao nome de Konrad Lorenz, embora provavelmente devido mais ao seu professor, Oskar Heinroth, foi a identificação de padrões fixos de ação. Lorenz popularizou isso como respostas instintivas que ocorreriam de forma confiável na presença de estímulos identificáveis ​​chamados estímulos de sinais ou "estímulos de liberação". Os padrões de ação fixos são agora considerados sequências comportamentais instintivas que são relativamente invariáveis ​​dentro da espécie e que quase inevitavelmente chegam ao fim. [16]

Um exemplo de libertador são os movimentos do bico de muitas espécies de pássaros realizados por filhotes recém-nascidos, o que estimula a mãe a regurgitar comida para seus filhos. [17] Outros exemplos são os estudos clássicos de Tinbergen sobre o comportamento de recuperação de ovos e os efeitos de um "estímulo supernormal" no comportamento de gansos graylag. [18] [19]

Uma investigação desse tipo foi o estudo da dança balançante ("linguagem da dança") na comunicação das abelhas, por Karl von Frisch. [20]

Edição de habituação

A habituação é uma forma simples de aprendizado e ocorre em muitos táxons animais. É o processo pelo qual um animal deixa de responder a um estímulo. Freqüentemente, a resposta é um comportamento inato. Essencialmente, o animal aprende a não responder a estímulos irrelevantes. Por exemplo, cães da pradaria (Cynomys ludovicianus) dão gritos de alarme quando os predadores se aproximam, fazendo com que todos os indivíduos do grupo descem rapidamente pelas tocas. Quando as cidades dos cães da pradaria estão localizadas perto de trilhas usadas por humanos, dar chamadas de alarme toda vez que uma pessoa passa é caro em termos de tempo e energia. A habituação aos humanos é, portanto, uma adaptação importante neste contexto. [21] [22] [23]

Aprendizagem associativa Editar

Aprendizagem associativa no comportamento animal é qualquer processo de aprendizagem em que uma nova resposta é associada a um determinado estímulo. [24] Os primeiros estudos de aprendizagem associativa foram feitos pelo fisiologista russo Ivan Pavlov, que observou que cães treinados para associar comida ao toque de um sino salivavam ao ouvir o sino. [25]

Edição de impressão

O imprinting permite que os jovens discriminem os membros de sua própria espécie, vital para o sucesso reprodutivo. Este importante tipo de aprendizagem ocorre apenas em um período de tempo muito limitado. Lorenz observou que filhotes de pássaros, como gansos e galinhas, seguiram suas mães espontaneamente desde quase o primeiro dia após a eclosão, e ele descobriu que essa resposta poderia ser imitada por um estímulo arbitrário se os ovos fossem incubados artificialmente e o estímulo fosse apresentado durante um período crítico que continuou por alguns dias após a eclosão. [26]

Aprendizagem cultural Editar

Aprendizagem observacional Editar

Edição de imitação

A imitação é um comportamento avançado pelo qual um animal observa e replica exatamente o comportamento de outro. O National Institutes of Health relatou que os macacos-prego preferiam a companhia de pesquisadores que os imitavam à de pesquisadores que não o faziam. Os macacos não apenas passavam mais tempo com seus imitadores, mas também preferiam se envolver em uma tarefa simples com eles, mesmo quando tinham a opção de realizar a mesma tarefa com um não imitador. [27] A imitação foi observada em pesquisas recentes com chimpanzés não apenas estes chimpanzés copiaram as ações de outro indivíduo, quando tiveram uma escolha, os chimpanzés preferiram imitar as ações do chimpanzé mais velho de classificação superior em oposição aos de classificação inferior jovem chimpanzé. [28]

Stimulus and local enhancement Edit

There are various ways animals can learn using observational learning but without the process of imitation. Um deles é 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 exemplo, 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. [ citação necessária ] 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 necessária ] 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 necessária ] 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 necessária ]

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 necessária ] 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.


Conteúdo

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 et al. (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 [ by whom? ] as an improved version of MEQ. It currently exists in 14 language versions [ citação necessária ] the most recently developed are Polish, [14] Russian [15] and Hindi. [16]

Outros 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]

Edição de Inteligência

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

Trabalho 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.


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