CC BY
13Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 20 (59). 2007. №3. С. 32-41.
УДК 591.18: 615.849.11
ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОРИТМИКИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ БОЛЕВОЙ И НЕБОЛЕВЫХ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЙ У КРЫС ПОД ВЛИЯНИЕМ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Джелдубаева Э.Р., Чуян E.H.
Исследовано изменение микроритмики продолжительности болевой и неболевых поведенческих проявлений у крыс под влиянием низкоинтенсивного электромагнитного излученщ крайне высокой частоты (ЭМИ КВЧ). Показано, что низкоинтенсивное ЭМИ КВЧ модифицирует микроритмику длительности поведенческих проявлений у крыс при действии болевого фактора и свидетельствует о способности данного физического фактора оказывать коррегирующее, синхронизирующее действие.
Ключевые слова: низкоинтенсивное электромагнитное излучение крайне высокой частоты, тоническая боль, поведенческие проявления, микроритмика.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что высокочастотная микроритмика играет важную роль в функционировании организма. К этом} диапазону относятся нервные колебания импульсов биоэлектрической активности головного мозга, пульса, дыхания, перистальтики кишечника [1. 2]. В частности, показано, что биоэлектрическая активность мышц, частота сердечных сокращений и дыхания, амплитуда и частота движений изменяются в среднем через каждые 55 с [3, 4]. Циклы сходной длительности характерны для общей двигательной активности, работоспособности [5], а также для функций внутренних органов: желудка [6], экскреторной функции почек [7].
В наших предыдущих работах [8] показано, что н из ко и нтс не и в нос электромагнитное излучение (ЭМИ) крайне высокой частоты (КВЧ) (7.1 мм; 0.1 мВт/см") нормализует инфрадианную ритмику физиологических процессов, рассогласование которой вызвано гипокинетическим стрессом, что может быть одним из механизмов антистрессорного действия этого физическою фактора. Однако влияние низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на изменение временной организации болевой чувствительности в микродиапазоне до сих пор не исследовано.
В связи с вышеизложенным целью данной работы явилось исследование изменении микроритмики продолжительности болевой и неболевых поведенческих проявлений у крыс под влиянием низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ.
32
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Экспериментальные исследования выполнены на взрослых белых крысах-самцах линии Вистар массой 180-220 грамм, полученных из питомника научно-исследовательского института биологии Харьковского национального университета им. ВН. Каразина. Для экспериментов отбирали животных со средним уровнем двигательной активности и низкой эмоциональностью, определяемых в тесте «открытого поля», которые, согласно нашим [9] и литературным данным [10]. преобладают в популяции. Поэтому можно утверждать, что именно у этих животных развивается наиболее типичная реакция на любое воздействие.
Экспериментальных животных разделили на три группы. Животных первой группы (Кф) подвергали подкожной инъекции в тыльную поверхность стопы задней конечности физиологического раствора - имитации болевого фактора. У животных второй (ФТ) и третьей групп (КВЧ+ФТ) тоническую боль вызывали путём подкожной инъекции 5%-ного раствора формалина в дорсальную поверхность стопы задней конечности крыс («формалиновый тест»). Показателями боли служила продолжительность (с) болевой (лизание пораженной конечности) и неболевых (двигательная активность и пассивное поведение) поведенческих проявлений за 120 минут наблюдения после инъекции формалина. Продолжительность двигательной активности была оценена по сумме времени затраченного животным на бег. прием пищи и ф\миш. а пассивного поведение - на сон и покой за период наблюдения после действия болевого фактора.
Непосредственно перед инъекцией формалина животные третьей группы (КВЧ+ФТ) подвергались превентивном} воздействию низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ (длина волны 7.1 мм. плотность потока мощности 0.1 мВт/см"), изготовленного Центром радиофизических методов диагностики и терапии «РАМЕД» Института технической механики НАНУ, г Днепропетровск (регистрационное свидетельство № 783/99 от 14.07.99. выданное КНМТ МОЗ Украины о праве на применение в медицинской практике в Украине). Воздействие осуществляли на затылочно-воротниковую область в течение 30-ти минут.
Продолжительность периодов и амплитудно-фазовые характеристики длительности поведенческих болевых и неболевых реакций рассчитаны с помощью косинор-анализа. который является методом исследования спектральных характеристик временных рядов небольшой длины, но при этом дает полное представление о структуре физиологических ритмов и обеспечивает сопоставимость с другими методами [11. 12].
После проверки данных на закон нормального распределения, обработку и анализ экспериментальных данных проводили с помощью параметрических методов. В качестве критерия оценки достоверности наблюдаемых изменений использовали (-критерий Стьюдента. Обработка результатов производилась на ПК с использованием стандартных статистических программ.
При проведении экспериментов придерживались «Правил проведения работ с использованием экс пер и ментальных животных», принципов «Европейской конвеции по защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и научных целей» (Страсбург. 18 марта 1986 года). Постановления первого национального
33
конгресса по биоэтике (Киев. 2001) [13] и Закона Украины №3447-1У «Про захист тварин в1д жорстокого поводження» от 21 февраля 2006 года.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты косинор-анализа показали, что у животных всех экспериментальных групп набор и продолжительность периодов в микродиапазоне не отличались (табл. 1).
Таблица 1.
Выявленные микроритмы показателей продолжительности поведенческих реакций у крыс прп экспериментально вызванной тонической боли в «формалиновом тесте»
Продолжительность выявленных периодов (в минутах) Показатели
Болевая реакция Двигательная активность Пассивное поведение
~2т,5 - - +
=ЗтД) + + -
+ + +
~7т,0 - + -
=:7Ш,5 + - -
М .0 - + +
II м + - -
яр "и - - +
12 .5 - + -
II .5 + - -
=15т,0 - - +
:16т 0 - + -
=21т5 + - -
=22т,0 - + -
=26т5 - - +
=36т.О - + -
~40т,0 + - -
<ЧГ.() - + -
Примечание: «+» - наличие периода данной продолжительности, «-» - отсутствие.
Однако у животных, подвергнутых изолированному действию болевого стресса (ФТ) во всех выявленных периодах отмечалось достоверное изменение амплитудно-фазовых характеристик изученных показателей относительно значений у животных контрольной группы, подвергну тых инъекции физраствора (Кф). Так. у животных данной группы в ритмике продолжительности болевой реакции отмечалось значительное увеличение амплитуд выделенных периодов относительно значений в контроле (рис. 1 - А). Причем с увеличением периодов наблюдалось и увеличение их амплитуд. При этом максимальный рост амплитуд отмечался в ~7-ми и —40-минутных периодах (в 15,73 раза (р<0,01) и в 11.70 раза (р<0.001) соответственно), а минимальный - в периоде —5,0 минут (в 1.45 раз (р>0,05)) по сравнению со значением у животных контрольной группы (Кф).
34
В
5 5 ^
аз 4
^ 3
с
с
2 2
то 11
1
о ФТ Гх1 КВЧ+ФТ
X
—м
й Й
й
1
2,8-3,0 4,9-5,6 6,9-7,8 10,0-11,2 14.1-14,6 21,0-21,7 34,5-42,2
период (мин)
2,8-3,1 5,0-5,3 6,9-7,2
8,7-9,5 12,1-13,1 15,6-16,5 21,9-22,4 3,5-8-36,9 63,5-64,1 период (мин)
2,6-2,9
25,3-27,9
4,5-5,1 6,7-7,0 8,6-9,2 10,9-12,2 14,6-15
период (мин)
Рис. 1. Спектры периодов продолжительностей болевой (А) и неболевых (двигательной активности (Б) и пассивного поведения (В)) поведенческих проявлений у крыс, подвергнутых введению физиологического раствора (Кф). изолированному ( ФТ) и комбинированному с воздействием низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты (КВЧ+ФТ) действию болевого фактора при экспериментально вызванной тонической боли.
35
Амплитуды периодов продолжительиостей неболевых поведенческих реакций у животных второй группы (ФТ). напротив, достоверно уменьшились. Так. макс и мал ь нос снижение амплитуды ритмов продолжительности двигательной активности зарегистрировано в периоде —7,0 минут (на 92.28 %; р<0,001). а минимальное - в периоде 16.0 минут (на 61.79%. р<0,01) относительно значений у животных контрольной гру ппы (Кф) (рис. 1 - Б). Достоверное уменьшение амплитуд пассивного поведения регистрировалось в периодах —7,0; «9,0; —11,5, —15.0 и —26.5 минут (в среднем на 48.13±5,18%; р<0,01) по сравнению со значениями у животных первой группы (Кф) (рис. 1 - В).
Кроме того, во всех выделенных периодах у крыс второй группы, подвергнутых изолированной инъекции формалина (ФТ) отмечались фазовые смещения исследуемых показателей относительно таковых у животных контрольной группы (Кф). Так. наибольший достоверный фазовый сдвиг длительности болевой реакции был отмечен в периоде продолжительностью —3.0 минут (на 232.04°; р- 0.001). наименьший - в периоде продолжительностью —5,0 минут (на 117.85°; р<0,05) относительно значений соответствующих показателей у крыс в первой группе (рис. 2). При этом в периодах —11.0; -21.5 и —40,0 минут наблюдалась близость фаз (р>0.05) относительно значений у крыс контрольной группы.
В микроритмике продолжительности двигательной активности максимальное смещение фаз отмечалось в -5,0-минутном периоде (на 104.84°; р<0.05). При этом в периодах продолжительностью —3.0; —16,0; —22,0; =36,0 и =63.0 минут достоверных фазовых изменений не наблюдалось (табл. 6.4). В ритмике длительности пассивного поведения достоверное смещение фаз отмечено лишь в периоде =2.5 минуты (на 145.53°; р<0.01) относительно данных у крыс контрольной группы.
Таким образом, полученные результаты свидетельству ют о том. что при действии болевого стресса у животных наблюдалось существенное нарушение микроритмики продолжительности как болевых, так и неболевых (двигательной активности и пассивного поведения) поведенческих проявлений, выраженные в значительном изменении амплитуд (увеличение или уменьшение) и сдвигах фаз в выделенных периодах относительно значений у животных контрольной группы. Подтверждением этого являются косинорограммы интегральных микроритмов показателей продолжительности болевой реакции, двигательной активности и пассивного поведения, которые свидетельствуют об ослаблешш координации между поведенческими реакциями у животных, подвергнутых экспериментальной тонической боли (рис. 3). что указывай! на развитие у крыс данной группы десинхроноза. который является следствием развития в организме стресс-реакщш.
У животных третьей группы, которые подвергались действию болевого фактора на фоне КВЧ-воздействия отмечалось достоверное изменение амплитудно-фазовых характеристик относительно значений соответствующих показателей у животных второй группы (ФТ). Так. имело место увеличение амплитуд продолжительности болевой реакции относительно контроля, однако уменьшение данного показателя относительно значений у крыс во второй группе во всех выделенных периодах (рис. 1 -А). Максимальное снижение данного показателя было отмечено в периоде =21.5 минут (на 78.41%; р<0,001). а минимальное - в периоде =5.0 минут (на 6.38%; р>0.05).
36
Рис. 2. Фазовые соотношения микроритмики продолжительности болевой реакции (А), двигательной активности (Б) и пассивного поведения (В) у крыс, подвергнутых введению физиологического раствора (1), изолированному (2) и комбинированному с однократным воздействием низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты (3) действию болевого фактора в «формалиновом тесте».
37
продолжительности болевой (1) и неболевых (двигательная активность (2) и пассивное поведение (3)) поведенческих проявлений у крыс, подвергнутых введению физиологического раствора (Кф), изолированному (ФТ) и комбинированном)" с однократным воздействием низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высокой частоты (КВЧ+ФТ) действию болевого фактора при экспериментально вызванной тонической боли в периоде =5,0 минут.
При этом отмечался существенное увеличение амплитуд как продолжительности двигательной активности (максимальное - в периоде продолжительностью =7,0 минут (на 444.46 %: р<0.()1), минимальное - в периоде =63,5 минут (на 153,98 %; р<0,001)). так и пассивного поведения (максимальное - в =11.5-минутном периоде (на 198.70%; р<0.001). минимальное - в периоде =5,0 минут (на 7,94 %; р>0.05) во всех выделенных периодах относительно значений данного показателя у животных второй группы (ФТ) (рис. 1 -Б. В). При этом амплитуды изученных поведенческих реакций во всех выделенных периодах в большой степени достоверности приближались к таковым у крыс контрольной группы (рис. 1).
У животных третьей группы на фоне предварительного КВЧ-воздействия также отмечались определенные фазовые изменения в выделенных периодах относительно значений данных показателей у крыс второй группы (ФТ). Так. в ритмике продолжительности болевой реакции максимальное смешение фаз регистрировалось в =5,0-минутном периоде (на 152.55°; р<0,01). минимальное - в периоде =7,5 минут
38
(на 107,09°; р- 0.001) относительно значений у животных второй группы (ФТ). подвергнутых действию только болевого фактора в «формалиновом тесте». Близость фаз отмечалась в периодах —11.0; —21,5 и =40.0 минут.
Фазовые смещения зарегистрированы также в длительности неболевых поведенческих реакций. Наиболее выраженный фазовый сдвиг продолжительности двигательной активности отмечен в -9,0-минутном периоде (на 122,188°: р<0.01). При этом в периодах —3.0; —5,0; —22.0: -36.0 и -63,0 минут наблюдалась близость фаз. Максимальный фазовый сдвиг продолжительности пассивного поведения зарегистрирован в периоде —2.5 минут (на 167.54°; р<0.05), тогда как в периодах —5.0; =9,0; —15.0 и —26.5 минут отмечена близость фаз относительно значений этих показателей у крыс второй группы.
При этом значения фаз выделенных периодов продолжительности болевой и неболевых поведенческих реакций у крыс, предварительно подвергавшихся КВЧ-воздействию с большой степенью достоверности приближались к таковым у крыс, которым вместо формалина вводили физраствор.
Таким образом, при дополнительном воздействии низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ выявлена способность данного физического фактора модифицировать микроритмику длительности болевой и неболевых поведенческих проявлений у крыс при действии болевого стресса, что проявляется в большем сходстве амплитудно-фазовых характеристик данных показателей с таковыми у животных контрольной группы, подвергнутых ложному действию болевого фактора -инъекции физраствора, чем у животных, также подвергщ тых инъекции формалина, но без предварительного КВЧ-воздействия. Косинорограммы интегральных ультрадианных ритмов показателей поведенческих реакций у животных, подвергщ тых комбинированному действию ЭМИ КВЧ и болевого стресса наглядно иллюстрируют восстановление и нормализацию фазовых взаимоотношений данных показателей, что свидетельствует о внутренней синхронизации продолжительности всех поведенческих реакций (рис. 3). По-видимому, при нарушении микроритмики при болевом стрессе воздействие низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ оказывает коррегирующее, синхронизирующее действие, что еще раз доказывает антистрессорное действие миллиметрового излучения.
ВЫВОДЫ
1. При действии болевого стресса («формалиновый тест») у животных наблюдаются существенные нарушения микроритмики продолжительности как болевых, так и неболевых поведенческих проявлений, выраженные в значительном изменении амплитуди, сдвигах фаз в выделенных периодах относительно значений у животных, подвергщ тых ложному действию болевого фактора, что свидетельствует о развитии десинхроноза.
2. Низкоинтенспвное ЭМИ КВЧ модифицирует микроритмику длительности болевой и неболевых поведенческих проявлений у крыс при действии болевого фактора, что проявляется в большем сходстве амплитудно-фазовых характеристик данных показателей с таковыми у животных контрольной группы, подвергщтых ложному действию болевого фактора - инъекции
39
физраствора, чем у животных, также подвергнутых экспериментальной тонической боли, но без предварительного КВЧ-воздействия. . что свидетельствует о способности данного физического фактора оказывать коррегируюгцее, синхронизирующее действие при болевом воздействии.
Список литературы
1. Швец-Тэнэта-Гурий Т.Б.Биоэлектрохимическая активность головного мозга. -М.: Наука.1980. -206 с.
2. Судаков К. В. Биологические мотивации. - М.: Медицина, 1971. -304 с.
3. Смирнов К.М.. Навакатиян А О., Гамбашидзе Г.М. Биоритмы и труд. - Д.: Наука, 1980. -143 с.
4. Леонтьев В.Г. Психологические механизмы мотивации учебной деятельности: угебное пособие. -Новосибирск: НГПИ. 1987. - 191 с.
5. Kripke D.F. An ultradian biologic rhythm associated with perceptual deprivation and REM sleep Psychosom. Med.- 1972.-Vol. 34(3).'-P. 221-234.
6. Курыгин A.A.. Багаев B.A., Курыгин Ал.А., Сысоева Л И. Моторная функция тонкой кишки в норме й при некоторых патологических состояниях. -С.-Пб.: Наука, 1994. - 202 с.
7. Lavie P., Kripke D.F. Ultradian rhythms in urine flow in waking humans Nature. - 1977. - Vol. 269(5624).-P. 142-144.
8. Чуян Е.Н. Нейро1муноендокринш мехашзми адаптацн до дн низько штенсивного електромагштного випромшювання надто високо! частота Автореф. дне... докт. бюл. наук. -Кит. 2004. -40 с.
9. Чуян Е.Н. Влияние миллиметровых волн нетепловой интенсивности на развитие гипокинетического стресса у крыс с различными индивидуальными особенностями: Автореф. дис... канд. биол. наук СГУ. - Симферополь. 1992. -25 с.
10. Сантана Вега Л. Роль индивидуальных особенностей двигательной активности в развитии гипокинетического стресса у крыс.: Автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.13 СГУ. -Симферополь. 1991. 21с.
11. Halberg F.. Galicich Jh„ Ungar F.. French La. Circadian rhythmic ¡pituitary adrenocorticotropic activity, rectal temperature and pinna! mitosis of starving, dehydrated с mice Proc. Soc. Exp. Biol. Med. - 1965. -Vol. 118.-P. 414-419.
12. Емельянов И.П. Формы колебания в биоритмологии. - Новосибирск: Наука, 1976. -127 с.
13. 36ipKa договор1в Ради Свропи: Украшська верс1я С М. Вишневський (пер та ред.). - Кшв: Парламентське видавнпцтво. 2000. - 654 с.
Джелдубаева Е.Р., Чуян ОМ. '5мша шкроритмши тривалосп больово!' i небольових поведшкових прояв1в у iiiypiis nil впливом низькоштененвного електромагштного випромшювання надвисоко!' частоти Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету ¡м. B.I. Вернадського. Сер1я ^Йалопя. х1м1я". - 2007. - Т. 20 (59). - № 3. - С. 32-41.
Дослщжена змша MiKpopiiTMiKii тривалост1 больово! i небольових повед1нкових прояв1в у niypiB шд впливом низько1нтенсивного електромагниного випром1нювання надвисоко! частоти (ЕМВ НВЧ). Показано, що низькоштенсивне ЕМВ НВЧ модиф1куе Шкроритм1ку тривалост1 повед1нкових прояв1в у niypiB при fliï больового чинника i евщчить про здатн1сть даного ф1зичного чинника надавати корег1руюче та синхрошзуюче д1х.
Ключовi слова: низькоштенсивне електромагштне випром1нювання украй високо! частоти. тошчний 6i.Tb. noBefliHKOBi прояви, мжроритмжа.
Dzhetdubaeva E.R., Cintyan Е.Х. Change of microihythmic duration by pain and non-pain displays for rats under influencing of low intensity electromagnetic electromagnetic irradiations of extremely
40
high frequency Uchenye zapiski Tavricheskogo Natsionalnogo Universiteta im. V. I. Vernadskogo. Series «Biology, chemistry». -2007. - V.20 (59). -№ 3. - P. 32-41.
The change of microrhythmic duration is explored pain and non-pain displays for rats under influencing of of low intensity electromagnetic electromagnetic irradiations of extremely high frequency (EMI EHF). It is shown that EMI EHF modifies microrhythmic of duration of поведенческих displays for rats at the action of pain factor and testifies to ability of this physical factor to render synchronizing an action.
Keywords: low intensity electromagnetic electromagnetic irradiations of extremely high frequency, tonic pain, microrhythmic.
Поступила в редакцию 20.10.2007 г.
41
