CC BY
80
экологических и гидрологических процессов. M.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 440 с. 20. Зубов Н.Н. Морские воды и льды. М.: Гидрометеоиздат, 1938. 453 с.21. Drummond /.T.Turbulent stretching of line and surface elements / /.T. Drummond, W. Munch // J. Fluid Mech. 1990. Vol. 215. P. 45-59. 22. Muzzio F.J.Dynamics of a lamellar system with diffusion and reaction: Scaling analysis and global kinetics / F.J. Muzzio, J.M. Ottino // Phys. Rev., 1989. A 40 (12). P. 7182-7192. 23. Ottino J.M. A lamellar model for analysis of liquid-liquid mixing / J.M. Ottino, W.E. Rantz, C.W. Macosko // Chem. Eng. Sci. 1979. Vol. 34. P. 877. 24. SBE 19 plus SEACAT PROFILER.User Manual.Version 012.Bellevue, Washington, DC, 2005. 25. Rantz W.E. Fluid mechanical mixing - lamellar description /Ulbricht J.J., Patterson G.K. (eds.). Mixing of Liquids by Mechanical Agitation. New York: Gordon and Breach. 1985. P. 1. 26. Браун Э.Д. Теория моделирования и возможности ее применения в трибологии: справочник по триботехнике / Э.Д. Браун, Ю.А. Евдокимов, А.В. Чичинадзе. Т. 1. Теоретические основы. М.: Машиностроение, 1989. С. 324333. 27. Долгоносое Б.М. Закономерности гидролиза и коагуляции солей алюминия на начальной стадии смешения растворов // Теор. основы хим. технологии. 2005. Вып. 39, № 3. С. 282-294.
Сведения об авторах
Бардан Сергей Иванович - к.б.н., ведущий научный сотрудник лаб. планктона; e-mail: [email protected]
Долгоносое Борис Михайлович - д.т.н., зав. лаб. моделирования водно-экологических процессов; e-mail: [email protected]
УДК 574.24+612:539.16
АДАПТАЦИЯ ДЕТЕЙ ЗАПОЛЯРЬЯ К УСЛОВИЯМ СРЕДНИХ ШИРОТ
ПРИ РАЗЛИЧНОМ УРОВНЕ ГЕОМАГНИТНОЙ АКТИВНОСТИ
(на примере оздоровительного комплекса «Эковит» КНЦ РАН в Воронежской области)
А.А. Мартынова, С.В. Пряничников, В.В. Пожарская, Н.К. Белишева
Научный отдел медико-биологических проблем адаптации человека в Арктике КНЦ РАН
Аннотация
Представлены результаты исследования особенности адаптации детей Заполярья к условиям средних широт (на примере отдыха в оздоровительном комплексе «Эковит» КНЦ РАН, Воронежской обл.) при различном уровне геомагнитной активности. Показано, что у 47% детей процесс адаптации происходит удовлетворительно. У 53% детей адаптация организма к условиям среды обеспечивается более высоким, чем в норме, напряжением регуляторных систем с вовлечением дополнительных функциональных резервов сердечно-сосудистой системы. Выявлена психофизиологическая и психоэмоциональная зависимость состояния организма детей Заполярья от вариаций геофизических агентов и высокая степень уязвимости организма детей при смене широтных и климато-географических поясов. Ключевые слова:
адаптация детей Заполярья, высокие и средние широты, психофизиологическое состояние, вариации геофизических агентов.
Здоровье населения арктических территорий в значительной мере зависит от «космической погоды» [1], порождаемой солнечной активностью (СА) и ассоциированными с ней колебаниями метеорологических [2-5] и геофизических агентов [5-7]. При этом наибольшую чувствительность к экстремальному воздействию арктической среды проявляет детский организм [7, 8], начиная с внутриутробного развития [8-11], что находит отражение в структуре заболеваемости детского населения Мурманской области. Оказалось, что заболевания эндокринной системы, болезней крови и кроветворных тканей, болезней нервной системы, органов дыхания и пищеварения у детей имеют значимые (р<0.05) корреляции с СА [8]. Подтверждением высокой чувствительности детского организма к вариациям высокоширотных геофизических агентов явились результаты исследования, которые показали, что функциональное состояние центральной и вегетативной нервной системы [12, 13], сердечно-сосудистой системы [14, 15], композиция периферической крови и иммунорезистентность [13, 16] у детей школьного возраста модулируется вариациями геомагнитного поля (ГМП). Высокая чувствительность детского организма к воздействию геофизических агентов, вероятно, обусловлена тем, что Заполярье расположено севернее зоны экологического оптимума, оно
характеризуется недостатком тепла и избытком влаги, большой вариабельностью погодных условий, дефицитом ультрафиолетовой радиации, полярными ночью и днем, предопределяющих повышенные требования к адаптации, возникновение гиповитаминозов и снижение сопротивляемости организма [17]. Поэтому естественным стремлением скомпенсировать неблагоприятное воздействие арктической среды на детский организм является организация отдыха детей в более комфортных климато-географических условиях. Вместе с тем, изменение привычных (хоть и суровых) условий существования на более комфортные сопровождается психофизиологической перестройкой организма [9], которая требует определенного времени для полноценной адаптации к новым условиям. И, несмотря на систематический отдых детей Заполярья в более южных широтах, особенности адаптации детского организма при широтном перемещении практически не изучены. Также остается неясным и вклад вариаций ГМП, модулирующих функциональное состояние организма детей в высоких широтах [13, 16], в процесс адаптации к средним широтам. Цель настоящего исследования состояла в изучении особенностей адаптации детей Заполярья к условиям средних широт (на примере отдыха в оздоровительном комплексе «Эковит» КНЦ РАН, с. Александровка-Донская, Воронежской обл.) при различном уровне геомагнитной активности (ГМА).
Материалы и методы
Исследование было выполнено на базе оздоровительного комплекса «Эковит» КНЦ РАН с. Александровка-Донская, Воронежской области (51°42'с.ш. 39°13'в.д.) в летний период 2011-2012 гг. Психофизиологические особенности адаптации детей к условиям средних широт изучали на группе подростков из Мурманской области (68°02' с.ш.34°34' в.д.), которая включала 19 мальчиков 13-18 лет и 9 девочек 14-16 лет. Динамику психофизиологического состояния организма изучали в группе мальчиков на основе ежесуточной (10 дней в 2011 г. и 16 дней в 2012 г.) регистрации показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) [18] с применением программно-аппаратного комплекса «Омега-М». Прибор «Омега-М», предназначенный для неинвазивной диагностики вариабельности кардиоритмов, позволяет, на основе системного анализа, получать информацию о текущем состоянии организма и системах регуляции его функций. В качестве индикаторов психофизиологического состояния организма использовали: средний интервал сердечного ритма (КК), амплитуду моды -(АМо), индекс вегетативного равновесия (ИВР), показатель адекватности процессов регуляции сердечного ритма(ПАПР), вегетативный показатель ритма (ВПР) и индекс напряжения регуляторных систем (ИН). По результатам спектрального анализа рассчитывали полную спектральную мощность частот сердечного ритма (ТР), абсолютную и относительную спектральную мощность высокочастотных (ИБ) и низкочастотных (ЬБ) компонент спектрального диапазона ВСР. Кроме того, использовали интегральные показатели функционального состояния организма, выраженные в условных единицах (при норме от 60 до 100%): уровень адаптации (А), показатели вегетативной (В) и центральной регуляции (С), психоэмоциональное состояние (О). Психоэмоциональное состояние детей регистрировали в начале и в конце смены пребывания на базе отдыха с применением методики, состоящей из 30 полярных вопросов, для диагностики оперативной оценки самочувствия (С), активности (А) и настроения (Н) (САН). Уровень ситуативной (СТ) и личностной (ЛТ) тревожности оценивали по методу Спилбергера-Ханина [19]. В качестве индикатора ГМА использовали среднесуточное значение К-индекса, полученного на основе вариаций Ъ, И и Б компонент ГМП (Геофизическая обсерватория Соданкила, Финляндия). Данные о вариациях космических лучей (КЛ), отраженные в скорости счета наземного нейтронного монитора, получены на сайте станции космических КЛ, Москва, Измиран (55°29' с.ш., 37°19' в.д.).
Результаты исследования
Психофизиологические особенности адаптации детей в 2011 и 2012 гг.
Статистические показатели психофизиологического состояния детей в 2011 и 2012 гг. представлены в табл. 1. Данные позволяют провести сравнительный анализ статистических характеристик показателей функционального состояния организма тестируемых детей в 2011 и 2012 гг. Значимые различия (р<0.05) между показателями маркированы серым цветом. Средние значения таких показателей, как средний КК-интервал, частота сердечных сокращений (ЧСС), низкочастотная компонента сердечного ритма (ЬБ) различаются между собой в 2011 г. и 2012. г. Причем, в 2012 г. величина среднего КК-интервала по отношению к 2011 г. возрастает (832.4±11.5 и 729.7±20.7
соответственно, р=0.0001), ЧСС - снижается (74.6±1.2 и 83.7±2.5 соответственно, р=0.001), как снижается и вклад низкочастотной компоненты (ЬБ) в частотный спектр ВСР (892.8±33.5 и 1116.2±62.4 соответственно, р=0.0021). Поскольку значение среднего КК-интервала и его вариабельности являются базовым показателем состояния организма и его адаптационных возможностей, можно заключить, что в 2012 г. среднестатистический уровень адаптации детей был выше, чем в 2011 г. Подтверждением этого заключения служат показатели адаптации (А) в 2011 и в 2012 гг. (61.7±2.7 и 65.4±2.3 соответственно), а также другие характеристики функционального состояния организма детей (табл. 1), хотя значимость различий между ними в 2011 и 2012 г. не достигает уровня р<0.05.
Таблица 1
Статистические показатели психофизиологического состояния детей в 2011 и 2012 гг.
Показатели психофизиологич состояния 2011 2012 Р
M±m Минимум Максим. Ст.откл. M±m Минимум Максим. Ст.откл.
A 61.7±2.7 44. 1 74.7 8.4 65.4±2.3 50.7 84.7 9.4 p>0.05
B 66.9±3.8 44.8 88.1 12.2 72.3±2.3 58.5 91.7 9.1 p>0.05
C 60.7±2.4 46.0 66.8 7.7 58.9±1.6 48.5 70.6 6.5 p>0.05
D 62.8±2.1 50.4 70.2 6.6 60.6±1.2 51.0 69.0 4.8 p>0.05
ИП 63.0±2.6 46.3 74.6 8.4 64.3±1.7 52.2 79.0 6. p>0.05
Средний RR-интервал 729.7±20.7 604.6 807.4 65.43 832.4±11.5 760.3 911. 2 46.1 p=0.0001
ЧСС 83.7±2.5 74.7 100.7 7.9 74.6±1.2 67.0 83. 7 4.7 p=0.001
ИВР 172.6±25.9 94.5 391.4 81.9 157.2±13.9 85.1 320.6 55.7 p>0.05
ВПР 0.36±0.00 0.32 0.40 0.02 0.31±0.0 0.28 0.3 0.01 p>0.05
ПАПР 51.4±4.7 34.1 88.201 14.99 44.5±2.4 29.7 68.6 9.5 p>0.05
ИН 138.0±29.7 60.8 394.4 94.0 113.6±15.0 49.4 302.1 60.1 p>0.05
Amo - 34.1±1.8 26.7 46.8 5.5 32.9±1.0 25.7 41.7 4.0 p>0.05
RMSSD 38.2±2.2 22.8 49.3 6.8 45.9±2.8 31.4 72.8 11.4 p>0.05
HF 593.4±62.1 243.8 928.0 196.5 886.1±129.2 423.9 2253.7 517.0 p>0.05
LF 1116.2±62.4 743.6 1418.7 197.3 892.8±33.5 665.4 1171.6 134.0 p=0.0021
LF/HF 3.4±0.5 1.9 6.8 1.4914 2.8±0.3 0.9 4.9 1.3 p>0.05
ТР 2798.9±138 1858.2 3905. 7 669.7 2713.5±1 1898.6 4006.4 535.24 p>0.05
Средние значения показателей адаптации как в 2011 г., так и в 2012 г. соответствуют нижней границе нормы, однако индивидуальные значения этих показателей существенно варьируют: средний уровень адаптации детей в 2011 г. колебался в пределах от 44.1 до 74.7% (при норме выше 60%), а в 2012 г. от 50.7 до 84.7% (табл. 1). Те же закономерности характерны и для других психофизиологических показателей.
На рис. 1 можно видеть особенности индивидуальной адаптации детей к условиям средних широт в 2011 и в 2012 г. Так, в 2011 г. у пяти тестируемых детей показатель А оказался ниже нормы, а в 2012 г. у 4-х детей, что составляет (от числа лиц в исследуемых группах) 55.6 % и 44.4% соответственно.
т
\ > i
1 2
В
£ 70
А Б
Рис. 1. Средние значения (М±т) показателей адаптации отдельных испытуемых в исследуемые периоды в 2011 г.(А) и в 2012 г.(Б). По оси абсцисс - условные номера тестируемых детей; по оси ординат - показатели адаптации, условные единицы
Индивидуальный анализ функционального состояния организма тестируемых детей в 2011 г. выявил также высокую вариабельность ИН регуляторных систем сердечного ритма (СР). В соответствии со значениями амплитуды колебаний ИН, все тестируемые в 2011 г. разделяются на 2 группы: с низкой и высокой амплитудой колебаний ИН (рис. 2). Распределение среднего значения ИН в первой группе говорит об умеренном преобладании в регуляции сердечного ритма симпатического тонуса (центрального звена регуляции СР), связанного с определенным напряжением механизма адаптации и адекватной реакции вегетативной нервной системы на изменение климатических условий при смене климатического пояса. Высокая вариабельность значений ИН во второй группе свидетельствует о конкурентных влияниях на СР различных звеньев регуляции и поэтому повышенной чувствительности в этой группе к воздействию внешней среды, и, вероятно, к смене климатического пояса.
1 23456789 10
День измерения
-!-группа-II- группа
Рис. 2. Динамика ИН в двух группах испытуемых 2011 г. По оси абсцисс - дни исследования, (4-13 августа 2011 г.), по оси ординат - значения ИН, условные единицы
При анализе индивидуального частотного спектра СР у всех тестируемых детей в 2011 и 2012 гг. оказалось, что только у 26% детей проявляется сбалансированность систем регуляции СР (вегетативный баланс). Этот показатель выражается через величину отношения низкочастотного (ЬБ -центрального звена регуляции СР) и высокочастотного (НБ - автономного звена регуляции СР) спектрального диапазона СР и, при сбалансированности регуляции СР, соответствует значениям LF/HF от 1.5 до 2.5. Причем низкочастотный спектральный диапазон (LF) преобладает в случае доминирования симпатического звена в регуляции СР, а высокочастотный (НР) - парасимпатического звена. При возрастании роли центрального звена (симпатическая нервная система) в регуляции СР адаптационные возможности организма снижаются [18].
Как показал анализ, у 53% тестируемых детей (в 2011 и 2012 гг.) в регуляции СР преобладала симпатическая нервная система (центральное звено в регуляции СР), при значениях LF/HF от 1.5 до 2.5 и LF/HF>3.5. Т.е. для 53% детей, прибывших из Заполярья на отдых в средние широты, характерно напряжение в системе регуляции сердечного ритма. На рис. 3 показано распределение тестируемых детей (%) по характеру регуляции СР на основе оценки соотношения уровней активности центрального (ЬР) и автономного (НР) контуров регуляции СР.
Вариабельность индивидуальных показателей адаптации и регуляции сердечного ритма проявляется и в индивидуальной длительности периодов, необходимых для достижения оптимальной адаптации к новым условиям. Анализ суммарных данных (за 2011 и 2012 гг.) особенностей адаптации детей Заполярья к средним широтам показал, что максимальная адаптация у детей к условиям средних широт имеет различную длительность. Одни (36%) хорошо адаптируются сразу после перемещения из высоких широт, другие (32%) - в середине, а третьи (32%) - в конце срока пребывания на отдыхе.
В работе [20] дана краткая характеристика психоэмоционального состояния детей в период отдыха на базе оздоровительного комплекса «Эковит» КНЦ РАН в 2012 г. В данной
статье приводятся статистические характеристики психоэмоционального состояния детей в этот период и детализируется характер связи между показателями психоэмоционального состояния.
Рис. 3. Распределение тестируемых детей (%) по характеру регуляции сердечного ритма на основе оценки соотношения уровней активности центрального и автономного контуров регуляции: LF/HF< 0.1 - выраженное преобладание парасимпатического отдела ВСР; 1.0< 1.5 - умеренное преобладание парасимпатического отдела ВСР, 1.5< 2.5 - нормальный вегетативный баланс, 2.5< 3.5 - умеренное преобладание симпатического отдела ВСР, LF/HF>3.5 - выраженное преобладание симпатического отдела ВСР
Психоэмоциональное состояние детей в 2012 г.
Анализ особенностей психоэмоционального состояния, оцененного на основе методики САН (самочувствие, активность, настроение) показал, что у девочек показатели самочувствия и настроения снизились в процессе отдыха, в то время как показатель активности повысился (табл. 2). В группе мальчиков все показатели психоэмоционального состояния к концу периода пребывания на отдыхе снизились (табл. 2). И хотя различия между показателями в начале и в конце отдыха статистически не достигают уровня значимости р<0.05, тем не менее они отражают общую тенденцию снижения самочувствия, активности и настроения в конце пребывания на отдыхе.
Снижение показателей психоэмоционального состояния, оцененное по методике САН, в группах тестируемых детей соответствуют возрастанию личностной и реактивной (ситуационной) тревожности, выявленной по методу Спилбергера-Ханина. Оказалось, что уровень тревожности, как у девочек, так и у мальчиков, к концу смены возрастает (табл. 2).
Полученные данные показывают, что достаточно низкому уровню адаптации детей Заполярья к средним широтам соответствует и снижение их психоэмоционального состояния в конце периода пребывания на отдыхе. Имеется ли объективная зависимость и обратная связь между физиологическим и психоэмоциональным состоянием у детей? Что является первичным, снижение функциональных особенностей организма в силу напряжения механизмов адаптации к новым климатогеографическим условиям и связанное с физиологической нагрузкой снижение психоэмоционального состояния? Или снижение психоэмоционального состояния из-за социально-бытовых особенностей отдыха в оздоровительном комплексе «Эковит», и, как следствие, снижение функциональных возможностей организма?
Наши исследования в Заполярье (г. Апатиты) показали, что ведущим индикатором функционального состояния организма является длительность кардиоинтервала (Я-Я), от которой зависит психофизиологическое состояние человека. В частности, было выявлено, что индексы адаптации (А), интегрального показателя здоровья (ИП), высокочастотной компоненты спектрального диапазона СР (ИР) возрастают при возрастании длительности Я-Я интервала. Однако при этом возрастает ситуативная (СТ) и личностная (ЛТ) тревожность, а также снижается самочувствие (С) и активность (Акт) [21]. Кроме того, обнаружено, что психофизиологическое состояние организма, в значительной мере, определяется гемодинамикой, выраженной, в частности, через артериальное давление и ЧСС [22]. А такие показатели, как артериальное давление, ЧСС, САН, СТ и ЛТ находятся, в определенной мере, под «контролем» гелиогеофизических агентов, которые могут модулировать функциональное состояние организма [22].
Таблица 2
Статистические характеристики психоэмоционального состояния детей (девочек и мальчиков)
в начале и в конце периода отдыха, 2012 г.
Психоэмоциональные показатели Девочки
М±т Медиана Мт Мах Ст. откл.
Самочувствие в начале смены 53.9±3.1 54.5 38.0 69.0 9.7
Самочувствие в конце смены 51.9±5.2 52.0 24.0 70.0 15.6
Активность в начале смены 42.9±3.3 41.0 30.0 65.0 10.6
Активность в конце смены 46.6±3.6 45.0 32.0 65.0 10.76
Настроение в начале смены 53.4±3.9 54.5 29.0 70.0 12.26
Настроение в конце смены 49.9±5.2 55.0 20.0 69.0 15.5
Реактивная тревожность в начале смены 39.2±4.2 37.0 23.0 65.0 12.5
Реактивная тревожность в конце смены 41.8±4.2 42.0 24.0 62.0 11.9
Личностная тревожность в начале смены 40.56±3.24 38.0 25.0 56.0 9.72
Личностная тревожность в конце смены 45.88±4.18 47.5 30.0 63.0 11.84
Мальчики
Самочувствие в начале смены 55.5±2.8 60.0 32.0 70.0 11.6
Самочувствие в конце смены 54.6±2.8 56.0 31.0 70.0 11.4
Активность в начале смены 48.5±2.6 51.0 27.0 61.0 10.6
Активность в конце смены 47.2±2.4 51.0 31.0 61.0 9.8
Настроение в начале смены 55.6±2.7 57.0 37.0 70.0 11.3
Настроение в конце смены 54.2±2.4 59.0 37.0 70.0 10.0
Реактивная тревожность в начале смены 36.8±2.5 37.0 22.0 58.0 10.4
Реактивная тревожность в конце смены 41.3±3.2 44.0 20.0 56.0 11.5
Личностная тревожность в начале смены 39.76±1.54 40.0 27 49 6.37
Личностная тревожность в конце смены 40.54±2.15 42.0 30 51 7.75
Таким образом, психоэмоциональное состояние находится, в определенной мере, в подчиненном положении по отношению к физиологическому, управляемому вариабельностью сердечного ритма, гемодинамикой, функциональным состоянием головного мозга [12]. Динамика же этих показателей модулируется геокосмическими агентами, наиболее важными из которых являются вариации геомагнитного поля и интенсивность космических лучей у поверхности Земли [1, 5, 6, 12-15, 23].
Для выявления вклада вариаций геофизических агентов в психофизиологическое состояние детей Заполярья в периоды отдыха в средних широтах была оценена теснота связи между функциональным состоянием организма детей в 2011 и 2012 гг., индексами геомагнитной активности и интенсивностью нуклонной компоненты космических лучей (КЛ) у поверхности Земли.
Вклад вариаций геофизических агентов в модуляцию функционального состояния организма детей в 2011 и 2012 гг.
Для выявления вклада вариаций геофизических агентов в психофизиологическое состояние детей в 2011 и в 2012 г.г. был проведен сравнительный анализ значений индексов геомагнитной активности (К-индекс) и интенсивности нуклонной компоненты КЛ у поверхности Земли (скорость нейтронного счета (НС) наземного нейтронного монитора на широте Москвы: 55°29' с.ш., 37°19' в.д.) в период отдыха детей в условиях высоких широт. Статистические характеристики значений индекса геомагнитной активности (К-индекс) и интенсивности нейтронов у поверхности Земли в периоды проведения исследований в 2011 и 2012 гг. представлены в табл. 3. Данные показывают, что средние значения индексов ГМА и скорости счета нейтронного монитора в 2011 и 2012 г. значимо (р<0.05) различаются между собой. Это означает, что воздействие «дозы» геофизических агентов на организм детей в 2011 и 2012 гг. было различным, что могло отразиться на их психофизиологическом и психоэмоциональном состоянии.
Таблица 3
Статистические характеристики значений индекса геомагнитной активности (К-индекс) и интенсивности нейтронов у поверхности Земли (нейтронный счет) на широте Москвы (.) в периоды проведения исследований в 2011 и 2012 гг.
Геофизические показатели Годы М±т Минимум Максимум Дисперс. Стд.откл. Р
К-индекс 2011 2.13±0.19 1.50 3.25 0.37 0.61 р=0.0232
2012 2.84±0.19 1.50 5.00 0.63 0.79
Нейтронный счет (НС) 2011 9709±45 9478 9988 20821 144 р=0.0273
2012 9508±59 9137 10028 60782 246
к „ я з ? к
85
80
7 75
70
яН 65
я £ и X
Ч с?
г 3
£ >= -
* у
з и
- и
- я
Я X
60
55
50
о. О
45
40
35
А
10
—Г—
12
Август 2011 г., дни
Б
I §
£ 3
о
с >
100 -|
95 -90 -85 -80 -75 -70 -65 -60 -55 -50 -45 -40 -35 -30 -
-1-1-1-1-1-1-Р-1-1-1-Р-1-1-1-I-1-1-
30.06 02.07 04.07 06.07 08.07 10.07 12.07 14.07 16.07 нюнь-июль 2012 г., дни
Рис. 4. Динамика среднесуточных значений показателей адаптации детей в 2011 (А, 1) и в 2012 (Б, 1) гг., вариаций индекса ГМА (К-индекса)(А,2) и скорости счета нейтронного монитора (Б,2). По оси абсцисс - даты исследований, по оси ординат - условные единицы
Анализ коэффициентов корреляции показателей психофизиологического состояния детей в исследуемые периоды с индексами ГМА и НС выявил, что в 2011 г. из 21 показателя психофизиологического состояния 16 имели значимые (р<0.05) коэффициенты корреляции с К-индексом и ни одной значимой связи с НС. Обратная картина обнаружилась в 2012 г. Из 21 показателя психофизиологического состояния 11 были значимо связаны с НС (р<0.05), и ни одной значимой связи не было обнаружено с К-индексом.
Примеры альтернативной связи показателей психофизиологического состояния детей с геофизическими агентами в 2011 и 2012 гг. приведены на рис. 4. Показана динамика среднесуточных значений показателей адаптации детей в 2011 г. и вариации индекса ГМА (К-индекса), коэффициент корреляции г=0.80, р<0.05 (рис. 4). На рис. 4 (Б) отражена динамика среднесуточных значений показателей адаптации детей в 2012 и вариации интенсивности нейтронов у поверхности Земли, коэффициент корреляции г=0.63, р<0.05.
А
10
о. с ® 0 8
з- о * х
в с ^ i
| | ~ ¡0.6 ® л £ 1
и ° Б « 11 ¡1 ¡¡1|04 £ * 5 а-
9 2 х
= 5 | =
™ и Е 80.2
е £ 8
I' 00 2
/
;
/ ■*
А ..О
/ ; /;
. V
. -О. N
О"'
р ^ Я '
У Л
6 8 10 Август 2011 г., дни
12
- 1 1 И
§ | га л
I I
Л 1
I а
£ 3
* ¡2 И о
I " В I й £ 9 £
10 -
ое -
2 5 о в 2 5
а аол
I а. ! I
£ ёо.2
Ф о
И
п
0.0 -
Б
ж *
' /\д Л\
V р-
У °
о
м- -о
.о
О'
-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-.-1-.-1-1-1-1
30.06 02.07 04.07 06.07 08.07 10.07 12.07 14.07 16.07
июнь-июль 2012 г., дни
Рис. 5. Сопоставление связи параметров сердечного ритма с вариациями геофизических агентов в 2011 г. (А) и в 2012 г. (Б). А - среднесуточные значения частоты сердечных сокращений (сплошная линия), высокочастотная компонента сердечного ритма (И¥)(штрихованная линия), среднесуточные
значения К-индекса (пунктирная линия). Б - среднесуточные значения частоты сердечных сокращений (сплошная линия), частотных соотношений в спектральном диапазоне сердечного ритма (ЬР/ИЕ)(штрихованная линия), среднесуточная скорость счета нейтронного монитора (пунктирная линия). По оси абсцисс - даты исследования, по оси ординат - условные единицы
Связь показателей, отражающих гемодинамику (ЧСС) и спектральный диапазон СР с вариациями геофизических агентов в 2011 и 2012 гг., приведена на рис. 5. Тесно связаны между собой показатели вариабельности сердечного ритма у детей и вариации геофизических агентов. В 2011 г. (рис. 5, А) динамика среднесуточных значений частоты сердечных сокращений (ЧСС -пульс) имела обратную корреляцию (г= - 0.64, р<0.05), а высокочастотной компоненты СР (ИБ) -прямую (г=0.85, р<0.05) корреляцию с К-индексом. В 2012 г. (рис. 5, Б) динамика среднесуточных значений частоты сердечных сокращений, так же как и показатель соотношения частот в спектральном диапазоне СР (ЬБ/ИБ), были значимо связаны обратной корреляцией с вариациями интенсивности нейтронной компоненты КЛ у поверхности Земли (г= - 0.74, г= - 0.84 соответственно, р<0.05).
Представленные результаты ясно показывают, что психофизиологическое и психоэмоциональное состояние детей модулируются вариациями геофизических агентов, причем вклад отдельных компонент геофизических агентов в модуляцию психофизиологического состояния организма различается в разные годы [8, 15, 16]. В 2011 г. состояние организма преимущественно модулируется вариациями ГМП, а в 2012 г. - интенсивностью нуклонной компоненты КЛ.
Исследование вклада вариаций геокосмических агентов в функциональное состояние организма показало, что оно модулируется кооперативным воздействием вариаций ГМП и КЛ, посредством «дозового» соотношения воздействий [15, 23, 24]. Если сопоставить между собой значения К-индекса и скорости нейтронного счета в исследуемый период в 2011 и 2012 гг. (табл. 3), то можно видеть, что в 2011 г. ГМА была ниже, а интенсивность нейтронов выше, чем в 2012 г. Т.е. «кооперативные эффекты» воздействия вариаций ГМП и интенсивности КЛ на организм, а также их «дозовые соотношения» в 2011 и в 2012 гг. были различны. Отсюда, вероятно, и различный характер связи показателей адаптации организма детей к средним широтам с вариациями геофизических агентов в годы с разным уровнем геомагнитной активности. Несмотря на то, что в вопросе «дозового» воздействия геофизических агентов на организм человека остается много неясного, тем не менее очевидно, что организм детей Заполярья проявляет высокую степень чувствительности к вариациям геофизических агентов при перемещении в более южные широты. Поэтому на вопросы, заданные выше, можно ответить, что снижение функциональных особенностей организма и психоэмоционального состояния в период отдыха связаны с напряжением механизмов адаптации к новым климатогеографическим условиям, повышающим чувствительность организма к климатическим и геофизическим воздействиям.
Высокая психофизиологическая и психоэмоциональная лабильность организма детей Севера и зависимость функционального состояния организма от вариаций геофизических агентов свидетельствует о высокой степени уязвимости здоровья детей при смене широтных и климатогеографических поясов. И в силу того, что длительность достижения оптимальной адаптации у детей носит индивидуальный характер, можно предположить, что отдых детей Заполярья в средних широтах должен быть более продолжительным, чем одна смена.
Выводы
Оценка психофизиологического и психоэмоционального состояния детей, проживающих в высоких широтах, к условиям средних широт показала, что у 47% детей процесс адаптации происходит удовлетворительно при минимальном напряжении систем регуляции сердечного ритма. У 53% детей адаптация организма к условиям среды обеспечивается более высоким, чем в норме, напряжением регуляторных систем сердечного ритма с вовлечением дополнительных функциональных резервов сердечно-сосудистой системы, или совсем не происходит. Психоэмоциональное состояние к концу отдыха характеризуется снижением самочувствия, настроения и повышением уровня личностной и ситуационной тревожности. Показана высокая психофизиологическая и психоэмоциональная зависимость состояния организма детей от вариаций геофизических агентов, в том числе от «дозового» соотношения вариаций ГМП и КЛ. Можно предположить, что дети Заполярья сенсибилизированы к вариациям условий среды в силу проживания на Севере, где их организм подвергается частым и интенсивным воздействиям со стороны геофизических агентов, характерных для условий высоких широт. Поэтому смена 62
климатогеографического пояса и изменение «дозы» геофизических воздействий при перемещении с Севера на юг, вероятно, воспринимаются организмом детей как дополнительная нагрузка (стресс-фактор), для адаптации к которой требуется более длительное время пребывания в условиях средних широт.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белишева Н.К. Медико-биологические исследования на Шпицбергене как действенный подход для изучения биоэффективности космической погоды / Н.К. Белишева и др. // Вестник КНЦ РАН. 2010. № 1. С. 26-33.
2. Бобров Н.И. Физиолого-гигиенические аспекты акклиматизации человека на Севере / Н.И. Бобров, О.П. Ломов, В.П. Тихомиров. Л.: Медицина, 1979. 184 с. 3. Шеповальников В.Н. Метеочувствительность человека / В.Н. Шеповальников, С.И. Сороко; отв. ред. д.мед.н., проф. В.А. Яковлев. Бишкек: «Илим», 1992. 247 с. 4. Деряпа Н.Р. Адаптация человека в полярных районах Земли / Н.Р. Деряпа, И.Ф. Рябинин. Л.: Медицина, 1977. 296 с. 5. Белишева Н.К. Исследование роли гелиогеофизических и метеорологических факторов в изменчивости вариабельности сердечного ритма у различных категорий населения на Севере / Н.К. Белишева, С.А. Черноус // Север - 2003: Проблемы и решения: сб. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2004. С. 43-51. 6. Изучение зависимости функционального состояния организма человека от глобальных и локальных вариаций геокосмических агентов в условиях Заполярья / Н.К. Белишева и др. // Научное обеспечение развития технобиосферы Заполярья: база знаний и пакет инновационных предложений [электронный ресурс] / отв. ред. А.Н. Виноградов. Апатиты: Изд. КНЦ РАН. 1 электрон.опт. диск (CD-ROM). С. 23-54. 7. Эндокринная система и обмен веществ у человека на Севере / А.В. Ткачев и др.; отв. ред. акад. М.П. Рощевский. Сыктывкар, 1992. 155 с. 8.Белишева Н.К. Вклад высокоширотных гелиогеофизических агентов в картину заболеваемости населения Мурманской области / Н.К. Белишева, Л.В. Талыкова, Н.А. Мельник // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, №1(8). С. 1831-1836. 9. Гора Е.П. Экологическая физиология человека: в 2-х т. М.: ИНФРА-М, 1999. 10. Belisheva N.K. The effects of cosmic rays on biological systems - an investigation during GLE events / N.K. Belisheva et. al. // Astrophys. SpaceSci. Trans. 2012. Vol. 8. P. 7-17. 11. Белишева Н.К.Эффекты солнечных протонных событий в распространенности врожденных пороков развития у детей / Н.К. Белишева, Л.В. Талыкова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14., № 5(2). С. 323-325. 12. Качественная и количественная оценка воздействия вариаций геомагнитного поля на функциональное состояние мозга человека / Н.К. Белишева и др. // Биофизика. 1995. Вып. 5. С. 1005-1012. 13. Белишева Н.К. Значение вариаций геомагнитного поля для функционального состояния организма человека в высоких широтах / Н.К. Белишева, С.А. Конрадов // Геофизические процессы и биосфера. 2005. Т. 4. № 1/2. С. 44-52. 14. Belisheva N.K. е^ит^й of the High Latitude Geomagnetic Field Variations on the Human Cardiovascular System / Proceeding of an International Scientific Workshop: Space Weather Effects on biological System and Human Health held in Moscow, Russia / Belisheva N.K., Konradov A.A, I.N. Janvareva; еds. O.Yu. Atkov, Yu.I. Gurfinkel.Moscow, 2006.P. 86-87. 15. Белишева Н.К. Кооперативное воздействие вариаций геомагнитного поля и космических лучей на состояние сердечно-сосудистой системы человека на Севере // Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера / отв. ред. Е.Р. Бойко. Сыктывкар; С. Петербург: Политехника-сервис, 2009. С. 48-57. 16. Психо-физиологическое состояние подростков на Севере в условиях минимума солнечной активности / Д.А. Петрашова и др. // Адаптация человека к экологическим и социальным условиям Севера. Сыктывкар: УрО РАН, 2012. С. 83-89. 17. Келлер А.А. Медицинская экология / А.А. Келлер, В.И. Кувакин. СПб.: Петроградский и К°, 1998. 256 с. 18. Баевский Р.М. Введение в донозологическую диагностику / Р.М. Баевский, А.П. Барсенева. М.: Слово, 2008. 220 с.19. Практическая психодиагностика. Методы и тесты: уч. пос. / под ред. Д.Я. Райгородский. Самара: Бахрах-М, 2001. 20. Адаптация подростков Заполярья к условиям средних широт (Воронежская область) / А.А. Мартынова и др. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14., № 5(2). С. 391-393. 21. Pryanichnikov S.V. Psychophysiological effects of heliogeophysical agent / S.V. Pryanichnikov et. al. // 36th Annual Seminar Physics of Auroral Phenomena. Apatity. 2013. Р. 73-74. 22. Martynova A.A.The interrelationship of the physiological parameters and effects of heliogeophysical agents / A.A. Martynova et. al. // 36th Annual Seminar Physics of Auroral Phenomena. Apatity, 2013.Р. 71-72. 23. Coooperative influence of geocosmical agents on human organism / N.K. Belisheva et. al.// Physics of Auroral Phenomena; eds. I.V. Golovchanskaya, N.V. Semenova. Apatity, 2007.P. 221-224. 24. Белишева Н.К. Эндогенная и экзогенная причинность заболеваемости на Севере // Адаптация человека к экологическим и социальным условиям Севера. Сыктывкар: УрО РАН, 2012. С. 73-83.
Сведения об авторах
Мартынова Алла Александровна - к.б.н, научный сотрудник; е-тай:ша11упоуаа11а@уапдех.ги Пряничников Сергей Васильевич -техник; e-mail: [email protected]
Пожарская Виктория Викторовна - к.б.н., старший лаборант; e-mai1:[email protected] Белишева Наталья Константиновна - д.б.н., чл.-корр. МАНЭБ, рук. отдела; e-mail: [email protected]
