CC BY
1
чих мест на льнозаводах вызывает массовое распространение у работающих там глазных болезней и хронических заболеваний органов дыхания. Она первая в Псковской губернии высказала убеждение в инфекционном начале трахомы. Изучая опыт работы Вятского, Пермского и Московского земств, А. Шульц рекомендовала создать межуездные больницы для обслуживания населения, проживающего на стыках уездов в удалении от уездного центра. Она считала, что в интересах здравоохранения целесообразно периодически направлять земских врачей на стажировку в клиники Петербурга1.
Врач Э. Я. Залеский, приглашенный земством для оказания помощи в борьбе с эпидемией сыпного тифа, подтвердил возникновение иммунитета у лиц, перенесших это заболевание. Доктор медицины Н. А. Грацианский, который руководил ликвидацией эпидемии сыпного тифа в смежных уездах Новгородской и Псковской губерний, на основе анализа экономики крестьянских хозяйств пришел к выводу, что широкое распространение этой болезни поддерживается исключительным нищенским существованием крестьян. Организм обедневших до крайней степени людей, истощенных физически и угнетенных нравственно, не в состоянии сопротивляться поступающей в него заразе 2.
На Псковщине жило и работало много других самоотверженных тружеников земской медицины, которые стремились сделать все возможное для сохранения здоровья населения в условиях, когда государство не было заинтересовано в осуществлении широких оздоровительных мероприятий в интересах всего народа.
Поступила 13/1 1971 г.
«
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 612.76.001.572:613-*'
ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЬНОЙ КООРДИНАЦИИ ЧЕЛОВЕКА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Проф. Г. И. Сидоренко, канд. мед. наук А. Д. Семененко Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
I
Научно обоснованное гигиеническое нормирование предполагает непременное решение вопроса о методических подходах, позволяющих выявить ранние изменения целостных реакций организма при действии атмосферных химических загрязнений и установить степень вредного влияния данных раздражителей на выполнение жизненных и трудовых функций. В своих исследованиях мы исходили из того, что целенаправленная деятельность человека, с точки зрения современной науки о системном подходе к выяснению реакций организма, может быть представлена в виде серии заранее запрограммированных двигательных навыков. В связи с этим нами использовались методические приемы, непосредственно характеризу-
1 Вестник Псковского губернского земства, 1887, № 14, с. 591—597.
а Там же 1892, № 7, с. 35.
ющие работоспособность и связанную с ней тонкую координацию движений человека при действии малых концентраций токсических веществ.
Как известно, в саморегулирующей системе организма каждая гомео-статическая реакция контролируется специальной следящей системой определенного замкнутого контура (П. К- Анохин, 1935, 1968; Дж. Мил-сум). Для выявления функции аппарата сличения, ответственного за регулирование деятельности мышц в процессе установления позотонических реакций и выполнения двигательных актов, мы применили физиологическую модель, основанную на выработке циклических, точно дозированных движений. Такая модель дает возможность изучать временной или ритмический последовательный комплекс условных связей, широко представленный в двигательной деятельности человека. Самоорганизующаяся функциональная система, обеспечивающая координацию позы и передвижения тела в пространстве, может иметь большой состав центральных и периферических компонентов (П. К. Анохин, 1968).
Систему двигательных условных рефлексов вырабатывали у 25 испытуемых различного возраста (18—55 лет) с нормальным состоянием функции обоняния и дыхательных путей. Наряду с предварительной инструкцией программы действий условными раздражителями служили короткие звуковые сигналы (а в отдельных опытах — мелькающий свет) различной интенсивности. Согласно инструкции, при включении условных сигналов испытуемый должен очень быстро, с определенным усилием и частотой нажимать пальцами рук на пластинки чувствительного датчика под контролем только мышечно-суставного чувства. Работа рук и ног чередовалась по программе через каждые 2—Зсек. соответственно изменению интенсивности условного раздражителя. Из использованных нами различных датчиков — пьезоэлектрических, резистивных и потенциометрических — наиболее удобными оказались последние, поскольку они работают по постоянному току, легко калибруются и не требуют дополнительной регулировки в течение длительной эксплуатации.
Нами было экспериментально установлено, что довольно быстрая смена раздражителей по заданной программе с активной ответной реакцией приводит к тому, что во время исследований у испытуемых проявление какой-либо другой специальной деятельности, не относящейся к условиям опыта, в данном случае полностью исключается. Кроме того, разнообразная программа действий, требующая значительного внимания со стороны испытуемых, снимает излишнюю настороженность у них при ожидании запа-хового раздражителя.
С целью апробации указанной модели в гигиенических исследованиях мы изучали влияние на организм человека различных концентраций токсических веществ, наиболее часто встречающихся в атмосферном воздухе промышленных районов, а именно: окиси углерода, сернистого газа, сероводорода, паров бензола, фенола и сероуглерода.
В первых сериях опытов исследовались ощутимые по запаху концентрации атмосферных загрязнений. Графическая регистрация условнодви-гательного ответа испытуемых (как объективное выражение обонятельных ощущений) позволила отчетливо наблюдать явление быстро наступающей обонятельной адаптации. Например, при вдыхании таких веществ, как сероводород, пары бензола и сероуглерода, адаптация начинается через 8—10 сек. с момента ощущения запаха, а через Р/г—2 мин. становится более стойкой. Функции обоняния после прекращения действия запахово-го раздражителя восстанавливаются максимально через 5—8 мин.
Исследование порога обонятельного ощущения у испытуемых на фоне дозированных двигательных навыков показало, что наряду с изменением возбудимости обонятельного анализатора происходят нарушения двигательных реакций, которые наступают через 1—Р/г мин. с момента непрерывной подачи паров запаховых токсических веществ. Указанные изменения условнодвигательных рефлексов^ при действии химических раз-
дражителей регистрируются в виде фазных колебаний амплитуды движений по сравнению с уровнем контрольных исследований при вдыхании атмосферного воздуха (с физико-химическими параметрами на данный момент). Наблюдаемые колебания происходят по принципу нарушения физиологического закона силовых отношений (Н. Е. Введенский; И. П. Павлов). Это особенно отчетливо проявляется в ответных реакциях человека на различную силу условных раздражителей. Кроме того, регистрируются изменения скорости и точности ритма выполнения заданной программы действий.
Подобные нарушения локально-двигательных рефлексов были вызваны и субсенсорными по обонянию концентрациями химических атмосферных загрязнений (рис. 1). Однако для более четкого выявления реакций на эти
jtwJI/UMA'U_
^AAAA/IWWVL^_£MAVWV^/VLvv
£—^—«W^iV^ -
JJ
4_л_п <_(1_л_л_(1_К_t_I_I_К_LJI_
jjvMajmMM_l/WI/UmA/W
¿-vT
тчуг
——
Е В
LAaaA/UAAA/VW_
п I « I » и II и г ,f_j_Ä_Ä__
Рис. I. Изменение тонических движений пальцев и скорости угловых смещений рук испытуемой Т. К. при действии окиси углерода (осциллограммы из опыта 5/V 1969 г.). А — при вдыхании атмосферного воздуха с физико-хикическими параметрами на данный момент <исходыый фон); Б — через 3 мин. после вдыхания атмосферного воздуха (в течение 6 мин.) с дополнительной примесью окиси углерода в концентрации 1.74 мг/мг. По сравнению с фоном отмечается ускорение двигательных реакций за счет сокращения интервалов между парными дифференцированными движениями в комплексах «а», «б», и е>. Выполнение комплекса «» двигательного навыка произведено с большими ошибками. Видна резкая асимметрия и усиление тонических движений пальцев обеих рук. Обозначения: 1 — отметка времени; 2 и 4 — дифференцированные угловые смещения п — ил — руки (комплекс «а», «б>. ««» и «г»); 3 и 5 — тонические движения пальцев п — и л — руки; 6 — пневмограмма; 7 — отметка звуковых стимулов. Калибровка 1000 мкв
в 2 мм.
концентрации токсических веществ в последующих сериях опытов физиологическая модель следящей системы двигательной координации человека была значительно усложнена. Второй вариант модели дал возможность исследовать способность человека к дифференцированию мышечных усилий и угловых смещений рук и ног в микроинтервалах времени и к логическому решению программы чередования двигательных навыков различной степени сложности. При этом использовался метод активного выбора действий, когда исходную величину всех движений заданной программы подбирали сами испытуемые и стремились поддерживать выбранные параметры на протяжении всего опыта.
Следует отметить, что методические подходы, применяемые в гигиенических исследованиях, согласно которым человек должен находиться вбез-
деятельном состоянии (с полным ограничением всех произвольных движений, даже таких, как движение головы и глаз), создают неестественную напряженность организма, а при повторных исследованиях — дремотное состояние. Предлагаемый нами метод активного выбора действий позволяет наблюдать у испытуемых состояние однодоминантной настроенности и целенаправленного мотивационного поведения, связанного с выполнением сложной программы движений.
В данных исследованиях регистрировался комплекс показателей — величина латентного периода и амплитуда локально-фазных двигательных реакций (мышечные усилия и угловые смещения рук и ног), скорость и точ-
-и-(/^'""^""'У-У" ,V4"I,V.....\-V и и-V-\1 \/-у-
•У|Д-^VyA--\\\-
VVV~VlrVi/V^-i/V^^VM/V
--—'/'' I I д |l'^ll[
L....««. . — - . -л------—■-Л/~—...............W-Л---—----^A^^vjl1
Рис. 2. Влияние малых концентраций паров сероуглерода на скорость дозированных движений и билатеральное распределение ритмов электрической активности головного мозга испытуемой Т. К. (осциллограммы из опыта 5/V 1969 г.).
А — при вдыхании атмосферного воздуха (исходный фон): Б — при повторном вдыхании атмосферного воздуха с лримссью паров сероуглерода в концентрации 0,043 мг/м' (третий раз по 6 мин.). Добавление паров сероуглерода во вдыхаемый воздух вызвало растормаживание двигательных диф-ференцировок и сокращение интервалов между отдельными комплексами дозированных нажимов пальцев руки. Отмечаются также ускорение римтичсских движений ног (ходьба на месте), усиление тремора головы и выраженная межполушарная асимметрия электрической активности мозга. Обозначения: / — отметка времени через I сек.; 2 — пьезограмма дифференцированных усилий нажима правой руки; 3 — треморограмма головы; 4 н 5 — а- и 6-ритмы левой — 6 и 7 — а-и 0-ритмы правой генсомоторной областей головы. Стрелками показано начало ритмических движений ног, зарегистрированных в виде артефактов на кривых биотоков мозга.
ность выполнения" заданной программы движений, величина и длительность содружественных и тонических реакций и установочно-позных колебаний. Кроме того, фиксировался момент нарушения дифференцированных двигательных реакций, скорость и степень их восстановления. Наряду с записью эргограммы, механодактилограммы, тоно- и треморограммы производилась регистрация ЭЭГ, ЭМГ, дыхания, перераспределения крови в организме как показателей вегетативного обеспечения произвольных двигательных реакций. Для количественного анализа регистрируемых биопроцессов использовался многоканальный интегратор с графической записью импульсных отсчетов (Б. Н. Балашов и А. Д. Семененко, 1964; А. Д. Се-мененко, 1968). Кроме того, применялась система магнитной записи с по-
следующим автоматическим цифровым анализом, разработанная в нашем институте (В. В. Гащенко, 1970).
Весь экспериментальный материал был подвергнут вариационно-ста-тистической обработке с нахождением степени достоверности полученных изменений. Определены средние величины мышечных усилий, их квадратичные отклонения, вычислен коэффициент дифференциации усилий (Ё), коэффициент корреляции и регрессии, а также величина ошибок по общепринятым правилам.
Результаты опытов показали, что на фоне активной работы испытуемых, а именно выполнения программы дифференцированных движений в условиях быстрой см^ны логических задач различной степени сложности, выявляется отчетливое действи на организм субсенсорных концентраций атмосферных загрязнений. Нами было установлено, что наиболее ранним показателем действия малых концентраций токсических веществ является изменение скорости доминирующих двигательных процессов, которая, как известно, служит мерой лабильности физиологических реакций в организме.
Важно подчеркнуть, что наступающие нарушения координации движений начали регистрироваться не ранее чем через 3—5 мин. с момента подачи неощутимых по запаху газопаровоздушных смесей Повторная или длительная непрерывная подача указанных химических ингаляционных раздражителей вызывает у человека усиление межполушарных «переливов» а-активности, удлинение спонтанных вспышек медленного ритма головного мозга и особенно наглядное растормаживание двигательных диф-ференцировок, что является явным показателем дискоординации рабочих движений (рис. 2).
Изменения координации движений наглядно видны и по выведенной нами зависимости между коэффициентом дифференциации мышечных усилий, малыми концентрациями вдыхаемых паровоздушных смесей токсических веществ и временем выполнения циклических дозированных движений. На рис. 3 данные зависимости изображены графически. Для этого по оси ординат отложены заначения коэффициента дифференциации усилий (Т7), причем на участке от 1 до оо — в равномерной аритмической шкале, а на участке от 1 до 0 — в эквилогарифмической шкале. По оси абсцисс показано время (/) выполнения комплекса двигательных навыков. С целью более детального анализа статистических данных начального этапа эксперимента время протекания двигательной реакции отложено в логарифмическом масштабе.
На основании проведенного анализа всего экспериментального материала мы пришли к выводу, что указанные изменения в интегративной деятельности организма, наступающие в условиях подачи различных концентраций токсических веществ, свидетельствуют о снижении контроля за результатом действия в функциональной системе двигательной координации человека. Это также подтверждается исследованиями, в которых испытуемые при повторной подаче неощутимых концентраций токсических
л
Рис. 3. Зависимость между коэффициентом дифференциации мышечных усилий (И), концентрацией бензола (с) и логарифмом времени выполнения двигательного навыка испытуемой Г. К.
Средние данные из 10 опытов по каждоЛ концентра, ции. / — концентрация паров бензола (с — 2.3 мг!и'\ 2 — с= 1.9 мг/мг: 3 — с= 1,5 мг/мг\ 4 — атмосферный воздух (контроль). Вертикальными линиями отмечены начало и конец вдыхания паров бензола.
веществ начинают путать заданную программу действий, не замечая своих ошибок.
Снижение контроля за результатом движения, сказывающееся на точности выполнения рабочей программы, является бесспорным показателем вредного влияния химических атмосферных загрязнений (особенно интер-миттирующего характера) на работоспособность человека, поскольку для компенсациии таких нарушений от организма требуются дополнительные энергетические усилия.
ЛИТЕРАТУРА
Анохин П. К. В сб.: Проблема центра и периферии. Б. М., 1935.— Анохин П. К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М., 1968.— Балашов Б. Н., Семененко А. Д. Материалы Всесоюзн. конференции по санитарной охране атмосферного воздуха. М., 1964, с. 33.— Введенский Н. Е. Собрание сочинений. Л., 1938, т. 4, кн. 2, с. 167.— Павлов И. П. Павловские среды. М.— Л., 1949, т. 1, ч. 3, с. 127.— Семенен к о А. Д. В кн.: Материалы конференции по итогам научных исследований за 1968 г. Ин-та общей и коммунальной гигиены. М., 1969, с. 55.— М и л с э м Д ж. X. Анализ биологических систем управления. М., 1968, с. 42; 213.
Поступила 25/УП 1969 г.
УДК 614.72-074:643.272.32
РАЗДЕЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСЛОВ АЗОТА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
Канд. хим. наук М. Т. Дмитриев, канд. биол. наук Т. В. Соловьева,
Л. П. Сербина, С. А. Фомина
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
В атмосферном воздухе содержится одновременно окись азота (N0) и двуокись азота (МО)2. Однако N0 весьма инертна в химическом отношении, плохо растворяется в воде, растворимость в воде Ы02 в 103—104 раз выше. N0 с водой или щелочными растворами химически не взаимодействует, а ее водный раствор имеет нейтральную реакцию. При аспирационном способе отбора проб на Ы02 окись азота не определяется. При вакуумном способе отбора проб ( или отборе обменным способом) N0 в значительной степени окисляется кислородом воздуха, особенно при выдерживании пробы воздуха в закрытом сосуде в течение многих часов, и затем определяется как N0». Вследствие этого результаты анализа на 1ЧТ02 по вакуумному методу обычно в несколько раз выше, чем по аспирационному.
Известно, что N0 окисляется озоном, перекисью водорода, двухро-мовокислым калием, марганцовокислым калием и др., а также под действием ряда физических факторов. Применение последних дает возможность исследовать окись азота в лабораторных условиях. Для этого мы испытали , влияние на степень окисления окиси азота Р-излучения трития, УФ излучения и высокочастотного электрического разряда. Воздействие на анализируемый воздух производили во время отбора проб в трубке, установленной перед поглотителем с пористой пластинкой. В результате применения ионизирующего воздействия степень окисления окиси азота до Ы02 достигает 90—95%, что позволяет определять суммарное содержание N0 и N0* (М. Т. Дмитриев и Т. В. Соловьева, 1969).
В качестве окислителей N0 были испытаны перйодат, персульфат, перекись водорода, марганцовокислый калий и двухромовокислый калий, приготовленные в кислых и щелочных средах в различных концентрациях и соотношениях. Особенное внимание обращено на окисление N0 перман-ганатом калия в кислой среде. Ряд авторов рекомендуют окислительную
