CC BY
54
группы (по 15 чел.) по половому признаку, всего 30 учащихся.
Результаты исследования. В результате проведенных экспериментов были подтверждены закономерности, выявленные при исследованиях возрастных различий: выраженный максимум АЧХ вблизи 2-4 Гц; б) выраженный максимум вблизи 10 Гц.
После динамической нагрузки в 92±3,4% наблюдался сдвиг максимумов АЧХ треморограмм в окрестности 2 Гц в область низких частот. Усредненные показатели тремора всех групп мышц у мальчиков (до динамической нагрузки и после) дают в среднем на 27±3,1% большую амплитуду низкочастотных составляющих спектральных характеристик. У девочек увеличение амплитуды после нагрузки на частотах ниже 2 Гц меньше выражено, чем у мальчиков. У девочек после нагрузки высокочастотные составляющие на частоте 10 Гц возрастают с 9 до 12 у. е., а у мальчиков с частоты 10 Гц (10 у. е.) происходит смещение максимума на частоту 9 Гц с возрастанием амплитуды (на 13 у.е.). Видимо, это связано с зависимостью регуляторных механизмов от пола, которая проявляется различиями в нервно-мышечной регуляции тонуса мышц. Проводя исследования влияния локальных динамических нагрузок на группы мышц, участвующих в организации тремора, установили, что после такой нагрузки (упражнения с гантелей до утомления) характерные частоты треморограмм уменьшаются на 1-2 Гц, а амплитуда возрастает.
Все выполненные нами измерения АЧХ микроперемещений конечности человека позволили сделать вывод о значимости анализа треморограмм именно в области до 15 Гц. Тем самым измерения доказывают возможность выделения характерных частот в области низкочастотного диапазона, которые могут представлять физиологические характеристики человека и его реакцию на те или иные внешние воздействия (рис. 3).
Такой результат находится в противоречии с результатами других работ, в которых высказываются предположения о хаотическом характере возникновения и существования тремора у человека. Результаты наших исследований показывают, что тремор по своей природе действительно носит хаотический характер, однако суперпозиция ряда временных отрезков у одного и того же человека (при непрерывной регистрации тремора) и ее амплитудно-частотный анализ позволяет выделить определенные (характерные) частоты, которые свойственны именно данному человеку и в данных физических условиях среды. Такие характерные частоты для младших школьников (до 12 лет) находятся в области 1-4 Гц. Для средних и старших возрастных групп, кроме этого частотного диапазона, очень характерной является область частот вблизи 10 Гц. Амплитудно-частотные показатели вблизи 10 Гц существенно изменяются при изменении возраста испытуемых от 12-ти лет к 15-16-ти годам. В начале возрастает (среднестатистически) амплитуда и частота этих колебаний с последующим её снижением к концу пубертатного периода. Это характеризует и изменения в психо-эмоциональной сфере, и в механизмах регуляции НМС.
С использованием авторских методов регистрации непроизвольных движений человека выполнен анализ амплитудных микродвижений конечности. Применяя спектральный анализ Фурье, установили различия в АЧХ разных возрастных групп. Изучены закономерности влияния статической нагрузки на показатели треморограмм в области низких частот.
Выполненные исследования с использованием разработанного диагностического комплекса представляют данные массового обследования двигательных функций учащихся в норме и при патологии. Такие экспресс-исследования в ХМАО проводятся впервые. При этом выявлена закономерность, при которой непроизвольные движения кисти, предплечья и плеча имеют ряд характеристик, выраженных для всех возрастных групп, а именно: существуют максимумы АЧХ вблизи 2-4 Гц, характерные для кисти, предплечья и плеча; регистрируются гармоники низкочастотных компонент в области 0,5, 1, 1,5 и 2 Гц; отмечается на ряде гистограмм наличие максимумов в области 9-11 Гц, лучше выраженные на АЧХ старшеклассников и студентов.
Основываясь на развитии новых подходов к исследованию опорно-двигательной системы и возможностях применения датчиков токовихревого типа, а также измерительных систем на их основе, нами было изучено влияние статической нагрузки на тремор. Рост нагрузки ведет к спаду амплитуды колебаний в области 8-10 Гц, т.е. высокочастотных составляющих (по амплитуде <2,5-5 у.е.), вплоть до почти их полного нивелирования. Одновременно растет амплитуда колебаний в области низкочас-
тотного диапазона и происходит смещение с 3-4 Гц до 1-1,5 Гц. Эти данные совпадают с результатами других авторов. При усилении статической нагрузки растет иннервация у2 статических клеток и активизируется вторая группа афферентов, отходящих от вторичных окончаний. Преобладание активности именно второй группы должно вести к усилению низкочастотного компонента и ослаблению активности динамических клеток. Последнее обуславливает ослабление высокочастотных компонентов и увеличение амплитуды низкочастотных. Наблюдаемые биоэффекты могут быть теоретически объяснены с позиций регуляции нервно-мышечного аппарата как суперпозиция стохастических периодических процессов с хаотическими процессами в организации тремора. Мы рассматриваем тремор как комплекс хаотически организованных колебаний с наложением на этот процесс стохастических гармонических колебаний в области 10 или 24 Гц. Такая модель может объяснить организацию такого сложного движения, как тремор.
Литература
1. Гидиков А. Микроструктура произвольных движений человека.- София: Изд-во болгарской академии наук, 1970.- 196 с.
2. Гурфинкель В. С. // Физиол. чел-ка.- 1996.- № 6.- С. 124.
3. Еськов В.М. и др. // Мат-лы XI Междунар. симп. «Эколо-го-физиологические проблемы адаптации».- М.: Изд. РУДН, 2003.- C. 189-190.
4. Еськов В. М. и др. // ВНМТ.- 2002.- № 1.- С. 27.
5. Филатова О.Е. и др. / Сб. мат-лов междунар. научной конф.- Сургут: СурГУ, 2002.- С. 81-83.
УДК 615.831.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НА ПРАКТИЧЕСКИ ЗДОРОВЫХ ЛЮДЕЙ, РАБОТАЮЩИХ В ПОЛЯРНОЙ ШАПКЕ (АРХ. ШПИЦБЕРГЕН)
А.В. ЕНИКЕЕВ*, Е.А. КАСАТКИНА**, А.В. ХРАМОВ***,
О.И. ШУМИЛОВ**
Исследование воздействия гелиогеофизических (или космофизических) факторов на организм человека проводилось в течение длительного времени. В работах основателя современной гелиобиологии А. Л. Чижевского показано, что во время солнечных вспышек и магнитных бурь резко возрастает количество инсультов, сердечно-сосудистых и психических заболеваний [1]. Другие биологические параметры (миграция рыбы, скорость воспроизводства бактерий, скорость роста деревьев и т.д.) также демонстрируют зависимость от вариаций солнечной активности. Влиянию гелиогеофизических факторов на биологические объекты посвящен целый ряд работ [2-11], в которых при анализе использовались различные индексы солнечной и магнитной активности (числа Вольфа, Кр, Ар и т.д.). По результатам не очень многочисленных исследований корреляция между магнитной активностью и заболеваниями не была обнаружена [2, 11]. Большинство указанных исследований проводилось в средних широтах, и лишь отдельные работы касались авроральной зоны и области полярной шапки [4, 8-11]. В силу специфики конфигурации силовых линий геомагнитного поля высокие широты по интенсивности и пространственно-временным характеристикам основных гелиогеофизических факторов существенно отличаются от средних и низких широт. Здесь резко возрастает интенсивность галактических и солнечных космических лучей (СКЛ), в том числе ОЬБ-типа (протоны с энергиями Е>450 МэВ) [12], которые способны достигать поверхности Земли, увеличивается интенсивность УФ-излучения. Увеличивается также интенсивность и количество геомагнитных возмущений и пульсаций в широком частотном диапазоне, появляются специфические «касповые» максимумы интенсивности космофизических агентов и т.д. В области полярной шапки, связанной геомагнитными силовыми линиями с открытым космосом, такие исследования, лишь за одним исключением [8], не проводились совсем.
**Апатитская центральная городская больница, Апатиты Институт проблем промышленной экологии Севера, Кольский научный центр РАН, 184209 Апатиты
Балтийский государственный технический университет, С-Петербург
В работе приводятся результаты исследования воздействия солнечной и магнитной активности на уровень экстремальных ситуаций и внезапных заболеваний среди шахтеров, работающих на арх. Шпицберген (пос. Баренцбург, Ф«74°Н). Этот регион большую часть времени находится в полярной шапке или в примыкающей к ней зоне аврорального овала, где гелиогеофизи-ческие факторы могут оказывать влияние на здоровье людей.
Методы исследования. В качестве временного интервала был выбран период 1985-2001 гг., включающий два 11-летних максимума солнечной активности, наблюдающихся при общем увеличении активности в вековом ее ходе (максимум 210-летнего периода солнечной активности). За этот период зарегистрировано 110 событий СКЛ, вызвавших явления поглощения полярной шапки (ППШ), 20 из них были классифицированы как ОЬБ.
В качестве индексов геофизической активности использовался локальный магнитный индекс 2К и риометрические данные о событиях ППШ (данные обс. Баренцбург и Лонгиер, сеть финских риометров). Были использованы данные ИСЗ ГОЕС о потоках солнечных протонов во время событий СКЛ (http://spidr.ngdc.noaa.gov). Эти параметры практически полностью отражают изменения локальной геофизической активности внутри полярной шапки: распространение авроральной и магнитной возмущенности из авроральной зоны до широт арх. Шпицберген в ходе магнитосферных бурь и вторжений высокоэнергичных солнечных протонов в атмосферу полярной шапки.
В работе были проанализированы данные по внезапным заболеваниям, травматизму и несчастным случаям на руднике пос. Баренцбург за период 1985-2001 гг. За этот период было зарегистрировано 297 случаев травматизма, из которых 74 классифицировались как тяжелые, включая 13 случаев с летальным исходом. За этот же период, по данным госпиталя пос. Баренцбург, было зарегистрировано 267 случаев внезапных заболеваний сердечно-сосудистого типа и нервно-психических расстройств. С 1985 г. по 2001 г. в пос. Баренцбург проживало и работало от 1500 до 2000 чел. Все шахтеры, работавшие на рудниках арх. Шпицберген, являлись практически здоровыми людьми, в возрасте от 25 до 50 лет, прошедшими медицинскую комиссию. Условия проживания и уровень медицинского обслуживания в пос. Баренцбург в этот период находились на достаточнс
Рис. 1. Гистограмма распределения случаев травматизма на рудниках пос. Баренцбург в зависимости от фазы геомагнитного возмущения (кривая линия). Светлые участки - общее число случаев травматизма; темные участки - летальные исходы
Результаты. На рис.1 представлена гистограмма распределения случаев травматизма на рудниках пос. Баренцбург в зависимости от фазы локального геомагнитного возмущения за период 1985-2001 гг. Нулевому значению на оси абсцисс соответствует день максимальной магнитной активности. На рис.2 приведена зависимость числа сердечно-сосудистых заболеваний (инфаркт, вегето-сосудистая дистония, гипертонический криз и т.д.) и внезапных нервно-психических заболеваний в Баренцбурге в зависимости от уровня гелиогеофизической активности. Почти половина всех событий (55% травм и 43% внезапных заболеваний) имели место либо во время, либо сразу после локального геомагнитного возмущения. Значительная часть событий (20% травм и 30% внезапных заболеваний) произошли во время магнитоспокойных дней (рис.1, 2). Аналогичный результат был получен в работе на этом же статистическом материале для 1989 г. [8]. Отрицательное влияние снижения геомагнитной активности (так же как и её повышения) на внутриутробно развивающийся организм продемонстрировано с помощью метода кардиотокографии по интегральному показателю состояния плода [9]. В этой связи интересным представляется и такой факт: серийные убийства
чаще всего совершаются в дни резкого снижения геомагнитной активности [13]. В экспериментах показано, что экранирование геомагнитного поля приводит к изменениям в психике человека, снижению двигательной активности мышей и кроликов [14]. Возможно, для здоровья человека существенную роль играют отклонения, как в сторону увеличения, так и в сторону понижения, от некоторого среднего уровня локальной магнитной возмущенности. Данный результат в какой-то степени объясняет полученные в некоторых работах выводы об отсутствии какой-либо связи между геомагнитной активностью и сердечно-сосудистыми заболеваниями [2, 11]. Но делать окончательные выводы о том, что снижение геомагнитной активности отрицательно влияет на биологические организмы пока ещё рано, хотя результаты, приводимые в данном разделе, а также некоторые экспериментальные факты и указывают на это. Не следует исключать и тот факт, что количество магнитовозмущенных и магнитоспокойных дней за исследуемый период имеет распределение, аналогичное представленному на рис. 1, 2. Во всяком случае, этот вопрос требует дополнительного изучения.
Рис. 2. То же, что и на рис. 1, но для случаев внезапных заболеваний в Баренцбурге
Для исключения воздействия метеофакторов были исследованы вариации атмосферного давления за весь период наблюдений. Анализ показал, что какая-либо выраженная зависимость уровня экстремальных ситуаций от колебаний атмосферного давления отсутствует. Результаты сравнения случаев травматизма и внезапных заболеваний с событиями СКЛ приведены в табл.
Таблица
Распределение случаев травматизма (А) и внезапных заболеваний (Б) в пос. Баренцбург относительно событий СКЛ за период 1985-2001 гг.
Тип события Общее количество А Б
Обычные СКЛ 90 15% 40%
События типа ОЬБ 20 25% 44%
Как видно из табл., число внезапных заболеваний, имевших место во время СКЛ, в ~2 раза превышает количество случаев травматизма. Похожий результат был получен в работе [15], где была установлена зависимость между величиной потока солнечных протонов и количеством сердечно-сосудистых заболеваний.
О 10 20 30 40 50 60
□
■ и НО ¿О 40 50 60
Рис. 3. Гистограммы возрастного распределения получивших травмы (а) и перенесших внезапные заболевания (б) за период с 1985 по 2001 г.
На рис.3 представлены гистограммы распределения по возрасту людей, получивших травмы (рис.За) и перенесших внезапные заболевания (рис.Зб) в Баренцбурге. Как видно из рис.За, пострадавшие от травматизма являются достаточно молодыми
людьми в возрасте от 30 до 40 лет. Такой же вывод следует из анализа распределения, представленного на рис.3б. Данный результат подтверждает вывод, полученный в работе [8] для 1989 г. Данные о заболеваниях другого рода (почечная колика, острый аппендицит) не обнаруживают такой сильной корреляции с гелиогеофизической активностью - только 25% случаев такого рода наблюдается при повышенном уровне геомагнитной возму-щенности и событиях СКЛ.
Пн. С‘р. 11т. Вс.
Рис. 4. Гистограммы распределения по дням недели случаев травматизма (а) и внезапных заболеваний (б) в Баренцбурге за период с 1985 по 2001 г.
Гистограмма распределения случаев травматизма (а) и внезапных заболеваний (б) по дням недели представлена на рис.4, из которого видно, что недельный ритм случаев травматизма имеет сходный характер с недельным ритмом внезапных заболеваний сердечно-сосудистого и нервно-психического типа: наблюдается отчетливая околонедельная (циркасептанная) периодичность с двумя пиками в понедельник/вторник и субботу/воскресенье. Возникновение этих двух пиков вряд ли можно объяснить воздействием социальных факторов, так как работа на рудниках велась непрерывно, в сменном режиме. Этот результат подтверждает полученные ранее выводы для 1989 г. [8]. Ряд исследований последних лет свидетельствует о том, что ритмы с периодами, близкими к половине недели, неделе и около 28 суток имеются у всех биологических систем, не вовлеченных в социальную жизнь, в том числе и одноклеточных [6, 7, 16]. Есть аргументы, свидетельствующие о том, что такие ритмы у биосистем возникли эволюционным путем под влиянием иной причины, чем просто чередование освещенности и температуры, и имеют космофизическую обусловленность (вариации скорости потока солнечного ветра, смена секторной структуры межпланетного магнитного поля) [6, 7, 16]. Зависимости, приведенные на рис.4, имеют более выраженную околонедельную периодичность, чем приведенные в работе [7] по данным о числе вызовов скорой помощи в Москве. Это связано со специфической конфигурацией силовых линий геомагнитного поля в полярной шапке, которая делает эту зону открытой для взаимодействия с космическим пространством.
£к б
Март 1998
Октябрь 2000
Рис. 5. Примеры временных вариаций геомагнитной возмущенности. Горизонтальная линия обозначает средний уровень геомагнитной активности; ППШ - вертикальные линии; Т - травмы и Э - летальный исход.
На рис.5 приведены примеры вариаций геомагнитной возмущенности. На рис.5а показано совместное действие магнитной возмущенности и ППШ на уровень травматизма. Случай летального исхода после внезапной быстротекущей лейкемии обозначен буквой Э. (Пациент в возрасте 37 лет поступил в госпиталь 21 октября. В течение периода протонного события типа ОЬБ он находился в госпитале. Летальный исход наступил после окончания действия поглощения полярной шапки). Случаи травматизма, приведенные на рис.5б,в были зафиксированы при пониженном уровне геомагнитной активности.
Выводы. В результате проведенного анализа были получены следующие выводы. Впервые на большом статистическом материале (1985-2001 гг.) было проведено исследование влияния гелиогеофизической активности на организм практически здоровых людей (шахтеры рудников пос. Баренцбург), работающих в полярной шапке. Почти половина всех событий (55% травм и 43% внезапных заболеваний) имели место либо во время, либо сразу после локального геомагнитного возмущения. Значительная часть событий (20% травм и 30% внезапных заболеваний) произошли во время дней с пониженным уровнем геомагнитной активности. Аналогичный результат был получен ранее для 1989 г. Значительная часть обычных СКЛ (40%) и 45% событий типа GLE сопровождается ростом числа внезапных заболеваний сердечно-сосудистого типа и нервно-психических расстройств. Обнаруженная околонедельная периодичность в распределении случаев травматизма и внезапных заболеваний имеет космофизическую обусловленность (вариации скорости потока солнечного ветра, секторная структура межпланетного магнитного поля).
Результаты могут быть использованы для прогнозирования и снижения уровня экстремальных ситуаций в зоне полярной шапки в зависимости от гелиогеофизической возмущенности.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 05-04-97528)
Литература
1. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь.- М.: Мысль, 1976.
2. Lipa B.J. et al. // Nature.- 1976.- Vol. 259.- P. 302-304.
3. Владимирский Б.М., Кисловский Л.Д. Солнечная активность и биосфера. М.: Знание, 1982.
4. Randall W. // Int. J. Biometeorol.- 1990.- Vol. 34.- P. 42-48.
5. Persinger M.A., Psych C. // Int. J. Biometeorol.- 1995.-Vol. 38.- P. 180-187.
6. Бреус Т.К и др. // Биофизика.- 1995.- Т. 40, вып. 4.-С. 737-748.
7. Виллорези Дж. и др. // Биофизика.- 1995.- Т. 40.- С. 983.
8. Шумилов О.И. и др. // Биофизика.- 1998.- Т. 43.- С. 721.
9. Шумилов О.И. и др. // Биофизика.- 2003.- Т. 48.- С. 355.
10. Weydahl A. et al. // Biomed. Pharmacother.- 2001.-Vol. 55.- P. 57-62.
11. MessnerT.et al. // Int. J. Biometeol.- 2002.- Vol.46.- P. 90.
12. Shea M.A., Smart D.F. Solar proton and GLE event frequency: 1955 - 2000 // Proc. 27th International Cosmic Ray Conference.- 2001.- P. 3401-3404.
13. Авдонина Е.Н., Самовичев Е.Г. // Биофизика.- 1995.-Т. 40.- С. 1060-1063.
14. Казначеев В.П., Михайлова Л.П. Биоинформационная функция естественных электромагнитных полей.- Новосибирск, 1985.
15. Stoupel E. et al. // Int. J. Biometeorol.- 1997.- Vol. 40.-P. 113-116.
16. Cornelissen G. et al. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys.- 2002.-Vol. 64.- P. 707-720.
УДК 616.12-002.331.1:613.1
ПОВЫШЕНАЯ ГЕЛИОГЕОМАГНИТНАЯ АКТИВНОСТЬ КАК ФАКТОР
РИСКА АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ У ЖИТЕЛЕЙ СЕВЕРА
А.А. АНДРУЩЕНКО*, В.Н. КАТЮХИН*, Н.К. КОСТРЮКОВА**,
М.Н. ПРОКОПЬЕВ*
По данным международных исследований, основными факторами риска (ФР) развития артериальной гипертензии (АГ) считают средний возраст, диетические и поведенческие привычки, наследственность, нарушения липидного обмена [1]. В условиях «высоких широт» реальное влияние на кровообращение человека оказывают три внешних фактора. Ведущим считают резкие сезонные суточные перепады атмосферного давления и парциального содержания кислорода в воздухе [2]. На втором месте по степени воздействия на организм северян рассматривают охлаждение, даже частичное, открытых частей лица и тела [3]. Третьим
*Кафедра общей врачебной практики Сургутского госуниверситета
* НПЦ «Геоэкология», г. Сургут
