CC BY
37
УДК 76.13.19
Д. В. Белик, М. П. Буковский, К. Д. Белик, И. Н. Кустов
Биотехническая система для снижения глюкозы (сахара) в крови с помощью воздействий низкоинтенсивных магнитных полей до 1 мТл на гипофизо-гипоталамическую область головного мозга
Ключевые слова: сахарный диабет, магнитное поле, гипофиз, гипоталамус. Keywords: diabetes mellitus, magnetic field, pituitary, hypothalamus.
В настоящей статье сделано предположение о возможности воздействия на гипофизо-гипо-таламическую систему (ГГС) магнитным полем с частотным кодированием от 1 до 100 Гц для стимуляции выделения гормонов, влияющих на выработку инсулина поджелудочной железы, от которого зависит уровень глюкозы (сахара) в крови. Авторами выдвинуто теоретическое обоснование для объяснения возможности воздействия на головной мозг магнитными полями малой интенсивности, в том числе на систему гипофиз—гипоталамус, исходя из возможности воздействия на нейроны мозга с использованием предложенной эквивалентной электрохимической схемы нейрона. Также авторами поставлена задача достоверного снижения глюкозы (сахара) в крови с помощью воздействий низкоинтенсивных магнитных полей (МП) на гипофизо-гипоталамическую систему головного мозга. Для этого была разработана биотехническая система для снижения глюкозы (сахара) в крови (БССГ). При проведении экспериментов на трех добровольцах с изменением частоты модуляции воздействия в большинстве случаев получены положительные результаты.
ностью до 1 мТл и низкой частоты, при этом было показано, что эффект при таком воздействии значительно превышает эффект от воздействия магнитными полями значительных уровней, например при проведении исследований с использованием магнитно-резонансного томографа, когда МП достигает 8—12 Тл.
Применение слабых МП для коррекции состояний организма человека в вышеуказанный трудах не рассматривалось, поэтому авторы работы рассмотрели в теоретической части возможность использования их для снижения уровня сахара (глюкозы) в крови при воздействии на гипофизо-гипоталами-ческую зону мозга человека, а в экспериментальной части разработали исследовательскую техническую систему и методику ее использования. Предварительные исследования проводились на трех добровольцах с контролем изменений содержания глюкозы (сахара) в крови в течение проведения экспериментов. Такая исследовательская техническая система или ее варианты, при уточнении характеристик воздействующих магнитных полей, как предполагается, может помочь при коррекции работы эндокринной системы, особенно в начальной стадии заболевания сахарным диабетом.
Введение
В работах [17—19] описываются биологические воздействия слабых магнитных полей (МП) на клеточные структуры, органы и системы организма человека и их последствия.
Описаны также изменения в различных системах организма и рассмотрены варианты возможных механизмов изменений в системах организма при вышеуказанных воздействиях МП интенсив-
Основная часть
Гипофизо-гипоталамическая система (ГГС) мозга человека состоит, в том числе из нейронов и влияет выделением гормонов на репродуктивную функцию организма, а также на функции обменного процесса и роста. В определенных участках гипоталамуса и гипофиза происходит трансформация нервных импульсов в производство гормонов. Гипофиз — вторичный эндокринный орган, кото-
биотехносфера
I № Б(48)/201Б
рый находится в так называемом турецком седле и вырабатывает гормоны, влияющие на выработку как глюкозы (сомотропный), так и инсулина (адре-нокортикотропный), воздействуя на бета-клетки поджелудочной железы.
Нейроны ГГС, так же как и нейроны мозга, а их в мозге около 1011, имеют тело клетки нейрона, дендриты, на которые поступают сигналы, идущие к нейрону, аксоны длиной до 1 м и большое количество синапсов (от 1000 до 10000), через которые сигналы от нейрона поступают к другому нейрону. Кроме того, большое влияние на активность клетки нейрона играют К-Ма-насосы. Закрытие и открытие клапанов насосов являются основной причиной распространения нервного импульса. В нормальном состоянии К-Ма-насосы работают ритмично, при возбуждении различными воздействиями на органы и сами нейроны — неритмично, с изменениями количества гормонов. Внутренность аксона (проводник) имеет потенциал 70 мВ по отношению к наружному раствору. Плотность клапанов — до 104 на квадратный микрон.
Нейрон способен генерировать нервные импульсы в широком диапазоне частот — от одного до нескольких сотен герц — при постоянной амплитуде. Информация передается от нейрона к нейрону с частотным кодированием. Декодирование происходит в синапсе, в двух проекциях, временной суммации и пространственной суммации, через дендриты. Вообще, малоинтенсивные магнитные поля физиологически необходимы для нормального функционирования всех систем организма сердца, кровеносной системы, мозга и ГГС в частности.
Авторами было сделано предположение, что наведением на дендриты, аксоны и синапсы, через токи Фуко, сигналов внешним магнитным полем (МП), при определенных гармонических составляющих изменений этого поля, частотных признаков кодирования, может быть вызвана определенная реакция нейронов ГГС через вызванные электрические сигналы, которые могут привести к стимуляции работы К-Ма-насосов нейронов, стабильности амплитуды сигналов межнейронных контактов, а гармоники наведенных сигналов — к провоцированию увеличения или уменьшения выделения гормонов.
Главным препятствием при определении параметров МП для максимального выделения гормонов было отсутствие достоверной информации о параметрах этого кодирования. Этим, возможно, объясняются неопределенные (неоднозначные) результаты по воздействию МП на организм приборами физиотерапии вообще и при воздействии на мозг в частности, указанные в основных трудах по этой тематике [18, 19]. Сам процесс наведения может рассматриваться на базе теоретических предположений, вытекающих из предполагаемой эквивалентной электрохимической схемы нейрона, базовые понятия которой определены ниже.
Нужно отметить, что электрические процессы в цепях нейрона могут корректироваться внешним магнитным полем с наведением на составляющие элементы нейрона — условные индуктивности, емкости, которые имеют параметрические характеристики, зависящие в том числе от пульсаций глии и изменяющейся проводимости (импеданса) аксона [1, 12]. Поскольку кодирование и декодирование информации проходят посредством частотной модуляции, то корректировка этой информации может происходить с помощью определенного набора гармоник, получаемых извне, может осуществляться только сложногармоническим сигналом, генерируемым внешним магнитным полем с определенным набором гармоник или окружающими человека и его мозг естественными магнитными потоками, в том числе искусственными полями, вызванными системами, созданными человеком. Тогда понятно, что для получения достоверных результатов потребуется большое количество экспериментов с четким пониманием основных частотных кодов нейрона, характеристик глии, аксона, синапсов и кровеносных сосудов.
На основе изученной литературы, проведенных экспериментов [1—8] для понимания процессов, происходящих в мозге при воздействии магнитных полей, авторами была предложена эквивалентная электрохимическая схема нейрона (ЭЭСН), изображенная на рис. 1.
Частотная модуляция гармоник нервного импульса определяется параметрами поступающих от дендритов сигналов от других нейронов и программой реакции тела нейрона в зависимости от его назначения, которая определяется как химическими процессами, так и алгоритмами, заложенными в самих сигналах, поступающих от других нейронов.
Также исходя из предложенной ЭЭСН можно объяснить блокирование работы мозга при приложении супербольших электрических и магнитных полей, которые используются для лечения в психотерапии, с применением транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС), с помощью коротких магнитных импульсов амплитудой 2—4 Тл, что позволяет стимулировать поля коры головного мозга на глубину более 2 см, в основном воздействуя на моторные нейроны, с нагревом глии и нейронных полей мозга.
Основная проблема при подаче больших по амплитуде МП на мозг, в том числе в томографии как диагностической процедуре, заключается в значительной нагрузке на массив глии мозга с нарастанием ее температуры, поскольку она через конденсаторы Спд, С1, С2, С3 получает значительную энергетику, что объясняет временную и частичную потерю глией ее основных характеристик по изолирующим свойствам и сохранению элементов долговременной памяти [9].
Сами тела нейронов, с учетом химической энергетики, вырабатывают ряд импульсов определен-
№ Б(48)/201Б |
биотехносфера
•■сосудов
4=3—
А
0 А
0
А
0
Дендриты
Я
Кровеносные сосуды мозга
-1-
Т с
сосудов
1д
т
Й2д ^
1111111.
Ъд
Т~
1С>
Тело нейрона
Глия
Я
ХС1
4
Синапс
Химические процессы
Насосы К-^ Глия
Перехваты Ранвье
Рис. 1
Эквивалентная электрохимическая схема нейрона: С^д, Спд — емкость между проводниками дендритов и глией; Я^, ..., В.пд — емкость между входом дендрита от другого нейрона и телом нейрона; С1 — емкость между телом нейрона, глией и внешней средой; Я^ — импеданс между телом нейрона и глией; С2 — емкость между нервным волокном аксона и глией; Ь^ — индуктивность нервного волокна аксона; Я2 — импеданс нервного волокна аксона, изменяющий свои параметры (диаметр) в зависимости от ритмов глиального пространства; С% — емкость между открытой поверхностью перехватов Ранвье и глией; Я — активное электрическое сопротивление сосудов; Ь — индуктивность сосудов; С — емкость сосудов — характеризует электрические параметры системы сосудов вокруг тела нейрона; химические процессы — работа К+-Ыа++-насосов нейрона, определяющих параметры — амплитуду, частоту и фазу, нервного импульса
ной амплитуды и частотной модуляцией, посредством которой кодируется информация для функционирования соседних нейронов, в зависимости от информации, поступающей от других нейронов, декодируемой и меняющей потребность химических преобразований с участием К-Ыа-насосов. Скорость декодирования поступающих электрических сигналов и генерации нервных импульсов зависит от сигналов, поступающих от рецепторов, связанных рецепторными нейронами, и от клеток — нейронов, имеющих информацию от выработанных условных и безусловных рефлексов, наложения информации, необходимой в данной ситуации, извлекаемой из ячеек долговременной и кратковременной памяти, питания и состояния кровеносных сосудов, повышения или снижения атмосферного давления, пульсаций этого давления и скорости кровотока, а также от состояния клеток глии, определяющего емкость всех цепей вокруг тела нейронов, что обеспечивает стабильность работы всей нейронной системы. Моторные нейроны, определяющие работу всей моторики организма человека и его безусловные и условные рефлексы, а также их характеристики, определяются условиями как внутренних сигналов, выработанных нейронами, о работе которых говорилось выше, так и системой обратных связей, дающей информацию о текущем состоянии всех или локальных систем организма.
Поскольку кровеносные сосуды мозга связаны со своей системой кровообращения и внешними условиями жизни — атмосферным давлением, температурой, влажностью, магнитными полями, то любые изменения в ней проецируются на глию мозга,
а значит, и на аксоны нейронов, их характеристики, что затрудняет или, наоборот, улучшает работу нейронной сети мозга человека — в зависимости от частотных характеристик их колебаний.
Конечно, питание мозга, если оно имеет дефицит химических и органических компонентов, необходимых для работы нейрона, в том числе глюкозы, может привести к искажению работы всей центральной нервной системы. Внутренние преобразования сигналов, поступающих через дендриты, зависят от типа нейрона и определяются закодированной информацией, поступающей от других нейронов. ЭЭСН позволяет понять возможности стимуляции работы нейрона полей через наведение магнитными потоками определенных электрических сигналов как на дендриты, так и на аксоны.
С учетом изложенного авторами рассмотрена возможность использования МП с прямоугольными и треугольными импульсами модуляций воздействия на ГГС, поскольку количество гармоник в этих импульсах значительно, что дает возможность при их суммировании получить биокорректи-рующий эффект по регулированию выработки гормонов, приводящий к снижению глюкозы (сахара) в крови. Далее при положительных результатах после первого этапа работ было проведено апробирование пачек импульсов МП в целях воздействия на ГГС для однозначного снижения глюкозы (сахара) в крови через стимулированные выработки гормонов гипофиза, что стимулирует выработку инсулина в поджелудочной железе. Конечно, введение дисбаланса в работу нейронов может приводить к неоднозначным результатам, а выработка
Ь
сосудов
Г
Г
Я
!
биотехносфера
| № Б(48)/2015
гипофизом других гормонов приведет к изменениям в других системах организма.
Для минимизации интенсивности МП авторами было предложено воздействовать МП на ГГС через ротовую полость, вводя излучатель МП максимально близко к турецкому седлу, в котором находится гипофиз и ГГС в целом.
Расчеты показали, что интенсивность МП, точнее пачек его гармоник, наводимых на нейроны и клеточные структуры гипофизо-гипоталамической системы для активации ее деятельности, должна быть в пределах от 20 мкТл до 1 мТл, что позволит корректировать в некоторых пределах деятельность этой системы.
Конечно, наводимое МП на ГГС должно быть сформировано излучателем с определенными конструктивными требованиями и определенной диаграммой направленности, с минимальным по возможности облучением соседних нейронных областей мозга.
Для оценки основных предположений этой теории и проведения экспериментов была создана исследовательская техническая система и проведены соответствующие измерения магнитных полей подаваемых на ГГС и количества глюкозы (сахара) в крови испытуемых добровольцев как до проведения воздействия, так и в течение и после воздействия.
Для проведения экспериментов была разработана исследовательская биотехническая система снижения сахара в крови (БССГ), структурная схема которой изображена на (рис. 2).
В проведенных экспериментах на добровольцах было установлено, что стимуляция гипоталамо-ги-пофизарной системы головного мозга человека малыми магнитными полями на определенных частотах воздействий показала тенденцию к снижению сахара в крови человека.
Воздействие магнитным полем на мозг человека проводилось под контролем электроэнцефалографа («Мицар-201»), который может точно установить
изменения в функционировании отделов головного мозга.
При «доставке» магнитных излучений к определенным структурам мозга возникают проблемы точного наведения излучателей магнитного поля на гипоталамус и гипофиз, которые управляют выработкой гормонов саматропина в организме человека и определяют стабильную работу поджелудочной железы.
Для снижения рисков экспериментов постоянно оценивалось состояние сосудов мозга добровольцев до и после воздействий магнитными полями на подсистемы мозга человека с помощью доплерографа «Сономед-325».
В эксперименте учитывалось, что для формирования магнитных полей в определенных областях мозга должны генерироваться биокорректирующие воздействия (БК), которые бы формировались из электромагнитных излучений, создаваемых антенной-излучателем, со следующими параметрами:
• несущая частота — 5000 Гц;
• формы моделирующего импульса — треугольная или прямоугольная;
• скважность пачек импульсов — от 10 до 100;
• девиация частот модуляции магнитных потоков для снижения уровня адаптации структур мозга — ±5 Гц;
• интенсивность МП — от 20 мкТл до 1 мТл.
С учетом вышеизложенного была разработана структурная схема эксперимента (рис. 3).
В экспериментах было установлено, что стимуляция ГГС малыми магнитными полями, с определенными характеристиками частотных модуляций (два прямоугольных импульса через три треугольных), снижает уровень глюкозы (сахара) в крови здоровых добровольцев. С целью обеспечить безопасность добровольцев во время эксперимента состояние мозга при воздействии МП на ГГС контролировали с помощью энцефалогрофа, а также оценивали состояние сосудов мозга добровольцев.
В эксперименте участвовали три добровольца. Алгоритм проведения исследований был следующим. Всем испытуемым назначали единый стандарт питания на весь период исследований. Затем измеряли уровень глюкозы (сахара) в крови без воздействий в течение 4 ч, через каждые 30 мин отмечали изменения уровня за этот период. После этого с перерывом 3 суток с помощью ИТС проводи-
ГГС
БССГ
Излучатель БССГ
Рис. 2
Структурная схема биотехнической системы снижения глюкозы (БССГ)
Рис. 3 I Схема проведения экспериментов
№ Б(48)/201Б |
биотехносфера
лось воздействие МП с одновременным измерением уровня глюкозы. Пробу с глюкозой испытуемый выпивал через 10 мин после начала воздействий.
Потоки МП направлялись на ГГС с некоторым приближением к характеристикам частотного кодирования нейронов в головном мозге. Уровень глюкозы (сахара) в крови измеряли с помощью глюкометра Accu-Check Perfoma Nano, погрешность которого высока и составляет: ±0,83 ммоль/л для концентрации глюкозы менее 4,2 ммоль/л и ±20 % — более 4,2 ммоль/л. Как следствие, полученные результаты были частично неоднозначны и усреднялись.
В итоге была доказана тенденция снижения уровня глюкозы (сахара) в крови человека на 10— 20 % при воздействии на гипоталамо-гипофизар-ную зону мозга МП в диапазоне частот модуляции от 40 до 70 Гц с несущей частотой 5 кГц последовательностями с чередованием прямоугольных и треугольных импульсов модуляции.
Эксперименты проводились с расположением излучателя БССГ в ротовой полости для снижения амплитуды МП, вблизи от расположения ГГС (см. рис. 2.)
Во время воздействий на ГГС и после воздействий у добровольцев проводились отбор крови и анализ концентрации глюкозы (сахара) в крови.
Самое значительное снижение глюкозы (сахара) в крови произошло в диапазоне частот модуляции от 40 до 70 Гц последовательностями с чередованием прямоугольных и треугольных импульсов модуляции.
Заключение и выводы
В результате полученных экспериментальных данных можно сделать вывод о возможности снижения на 10—20 % уровня глюкозы (сахара) в крови воздействием магнитным полем низкой частоты модуляции (40—70 Гц) с несущей частотой 5 кГц на гипоталамо-гипофизарную зону мозга человека.
Следует отметить, что полученные данные в дальнейшем требуют уточнения с учетом действия магнитного поля с точки зрения возможной стимуляции оденогипофиза и задней доли гипофиза и выработки гормонов, таких как тиреотропин, мотропин и др., регулирующих деятельность щитовидной железы, коры надпочечников и других органов эндокринной системы. Как известно, секреция гормонов имеет пульсирующий циклический характер, в том числе островками Лангерганса поджелудочной железы, что вносит некоторую неоднозначность в оценке результатов экспериментов.
Предполагается, что для более точного определения эффекта от воздействия на эндокринную си-
стему организма человека необходимо проведение гормональных анализов, что затруднительно сделать в условиях минимального бюджета, хотя при расширении экспериментальной базы эта работа должна быть проведена. Поэтому был взят конечный фактор — уровень сахара (глюкозы) в крови, так как это самый простой способ косвенного определения выработки гипофизом гормонов, влияющих на работу поджелудочной железы.
Следует отметить, что при проведении экспериментов некоторые из полученных результатов оказались весьма неоднозначными. Предполагается проведение дальнейших исследований для уточнения результатов. Также необходимо отметить, что воздействие высоких частот модуляций от 500 до 1000 Гц положительных результатов не дало.
Литература
1. Хьюбел д. [и др.]. Мозг. М.: Мир, 1982.
2. Механизмы деятельности мозга человека / Под ред. Н. П. Бехтеревой. Л.: Наука, 1988.
3. Смит К. Биология сенсорных систем. М.: Бином, 2005.
4. Титомир Л. И., Кнепно П. Математическое моделирование биоэлектрического генератора сердца. М.: Наука, 1999.
5. Биофизика / Под ред. В. Ф. Антонова. М.: Вика-пресс, 1996.
6. Бинги В. Н., Савин А. В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // Успехи физических наук. 2003. Т. 173. № 3.
7. Хабарова О. В. Биоэффективные частоты и их связь с собственными частотами живых организмов // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002.
8. Комаров ф. И., рапопорт С. И. Хронобиология и хрономе-дицина. ТриадаХ, 2000.
9. Белик д. В. Магнитобиосфера. Новосибирск: Сибпринт, 2016.
10. Белик д. В., Белик К. д. Контрактивная биоэлектротехника. Новосибирск: Сибир. книж. изд-во, 2005.
11. Белик д. В. Начала электромагнитной физики. 2-е изд., доп. Новосибирск: Сибпринт, 2012.
12. Козлов В. И., цехмистренко Т. А. Анатомия нервной системы. М.: Мир, 2006.
13. Эндокринология / Под ред. Н. Лавина. Пер с англ. М.: Практика, 1999. 1128 с.
14. Агаджанян Н. А., Смирнов В. М. Нормальная физиология. М.: Мед. информ. агентство, 2007.
15. Лобкаева Е. П., Кудряшов Л. В. Пат. РФ №2005108715/14 от 2007.01.2010 г. Устройство для воздействия магнитным полем на биообъект.
16. Старков Н. Т. Клиническая эндокринология: руководство. 3-е изд., перераб. и доп. СПб.: Питер, 2002. 576 с.
17. Новиков В. В. Электромагнитная биоинженерия // Биофизика. 1998. Т. 43, вып. 4. С. 588-593.
18. Хабарова О. В. Биоэффективные частоты и их связь с собственными частотами живых организмов // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2002. № 5. С. 56-66.
19. Вихров С. П., Тривенская Н. В., Холомина Т. А. Взаимодействие естественных и искусственных полей излучения с биологическими объектами. М., 2009. 303 с.
биотехносфера
| № Б(48)/201Б
