РЕАКЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНОГО ШУМА Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

УДК 612.74.0M.4S

Канд. мед. наук В. В. Бутуханов

РЕАКЦИЯ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНОГО ШУМА

Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт

Известно, что у лиц, подвергавшихся воздействию шума, выявляются значительные нарушения двигательной сферы (А. Б. Бружес и А. А. Аркадьевский; Е. Ц. Андреева-Галанина и соавт.). В связи с этим была предпринята попытка показать, как изменяется биоэлектрическая картина скелетных мышц при воздействии импульсного шума. Эксперименты проведены на 12 интактных взрослых кроликах. Изучено влияние импульсного шума на фоновую электрокардиограмму жевательной, трапециевидной и длиннейшей мышцы спины, прямой мышцы живота, двуглавой и трехглавой мышц плеча, передней большеберцовой и икроножной мышц голени. Для отведения токов действия применяли вкалывающиеся электроды с межэлектродным расстоянием 13 мм.

На время исследования животных помещали в звукоизолированную экранированную камеру, куда подавали импульсный широкополосный шум. Длительность сигналов составляла 50 мс с частотой 600 раз в минуту и отношением длительности импульса к паузе 1:1. Использовано 3 варианта интенсивности шума — 80, 90 и 100 дБ над 0,0002 дин/см2 при измерении микрофоном, расположенным на расстоянии 40 см от динамика. В течение минуты воздействия, кроме фоновой электромиограммы, записывали электромнограммы в момент включения шума, на 5-й и 30-й секундах действия шума, в момент выключения, а также через 15 с после выключения раздражителя.

Поставлено 60 опытов и проанализировано 1080 электромиограмм. Результаты исследований сопоставляли с электромиограммами кроликов, которых не подвергали воздействию шумового раздражителя, обрабатывали с помощью критерия Уилкоксона — Манна — Уитни непараметрнческой статистики.

Все изменения, наблюдаемые на электромиограмме при воздействии прерывистого акустического раздражителя, имели четкую структуру. Вначале, после некоторого латентного периода, величина мышечных потенциалов резко увеличилась и уже к 5-й секунде воздействия раздражителя достигала максимального значения; затем, к концу раздражения, она постепенно уменьшалась. После выключения акустического раздражителя биотоки мышц частично или полностью возвращались к исходным величинам.

Ответная реакция исследуемых мышц росла пропорционально интенсивности шума, но до определенной величины, после которой регистрировалось снижение амплитуды и частоты вызванной активности. Однако, несмотря на некоторые одинаковые свойства рефлекторного ответа скелетных мышц на экстероцептивное (звуковое) раздражение, выявлялись и определенные различия. Прерывистый шумовой раздражитель интенсивностью 80 дБ вызывал изменения электрогенеза жевательной мышцы в 89% случаев и трапециевидной — в 80% случаев. Резкое увеличение биоэлектрической активности наблюдалось после скрытого периода, средняя величина которого в жевательной мышце составляла 0,77 с (0,35—1,08с) и в трапециевидной — 0,73с (0,24—1,18 с). К 5-й секунде раздражения ответная реакция мышц достигала максимального значения и ее средние величины составляли для первой мышцы по частоте 141 в 1 с и по амплитуде 408 мкВ, для второй — 30 в 1 с и 410 мкВ; к 60-й секунде действия раздражителя биопотенциалы снижались соответственно до 71 в 1 с и 118 мкВ и до 18 в 1 с и 296 мкВ. При увеличении силы прерывистого шума до 90 дБ электроактивность значительно увеличивалась, а латентный период уменьшался в 1,3 и 1,4 раза.

В длиннейшей мышце спины и прямой мышце живота звуковой раздражитель силой 80 дБ вызывал отчетливое усиление процесса возбуждения. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что в отличие от жевательной и трапециевидной мышц при включении акустического раздражителя тонические мышцы туловища проявляют способность к рефлекторному ответу в виде незначительного и постепенного усиления биотоков. Кроме того, если в мышцах бульбарной иннервации отмечались значительные скачкообразные колебания биоэлектрической активности во время действия шума, то здесь, достигнув наибольшего увеличения к 5-й секунде, мышечные потенциалы оставались примерно на одном уровне до конца раздражения.

При увеличении интенсивности раздражителя до 90 дБ частота и амплитуда ос-цилляцнй росли, латентный период уменьшался. Дальнейшее увеличение силы раздражителя до 100 дБ не приводило к большому приросту биоэлектрической активности; по сравнению с действием шума силой 90 дБ наблюдалась обратная реакция — величина рефлекторного ответа уменьшалась.

Анализ состояния биоэлектрической активности мышц передней и задней конечностей при действии прерывистого шума силой 80 дБ показал значительное увеличение электрической активности двуглавой и трехглавой мышц в 19 из 20 опытов, передней большеберцовой — в 12 из 20 опытов и икроножной — в 8 из 20 опытов. Латентный период составлял в мышцах передней конечности соответственно 0,5 с (0,06—0,78 с) и 0,5 с (0,19—0,9 с), а в мышцах задней конечности 0,69 с (0,49—1,08 с) и 0,77 с (0,55—1,1 с).

Сравнивая рефлекторные ответы мышц передней и задней конечности, легко убедиться в том, что электрическая реакция мышц передней конечности на шумовую стимуляцию возникала значительно раньше и чаще, была выражена резче, чем л мышцах задней конечности.

Динамика изменений электромнограммы в изучаемых мышцах характеризовалась чаще всего появлением непериодической активности. Временами такая непериодичность электрической активности сменялась появлением четко разграниченных друг от друга периодических пачек, состоящих из отдельных осцилляцнй. Длительность пачек в жевательной мышце колебалась в пределах 0,04—0,10 с. Начало шумового импульса и пачки биотоков были сдвинуты относительно друг друга. Время сдвига уменьшалось до 0,01 с. Формирование пачек биотоков, синхронных с частотой раздражителя, в трапециевидной мышце проявлялось менее четко. В мышцах, имеющих спинальную иннервацию при частоте раздражения 600 имп/мин, подобная периодичность процесса возбуждения не наблюдалась.

Экспериментальные данные показали, что основным типом реакции в нервных двигательных центрах на воздействие импульсного шума было возбуждение, проявлявшееся на электромиограмме как в учащении, так и в увеличении амплитуды биопотенциалов. Увеличение рефлекторного ответа наступало через некоторый латентный период, неодинаковый у разных мышц. Сравнение латентных периодов появления электрической реакции в мышцах £ульбарной и спинальной иннервации позволило установить между ними значительные различия. Волна возбуждения значительно быстрее достигала двигательных центров спинного мозга, чем ядер продолговатого мозга. Очевидно, это объясняется различной степенью участия отдельных мышц в реакции на шум, а также возможным тормозящим влиянием ретикулярной формации на передачу сенсорных импульсов в ядре тройничного нерва (Hernänder-Peon). Латентный период одних и тех же мышц уменьшался с увеличением силы раздражителя. Особенно наглядно это проявилось на мышцах нижней конечности. Так, при действии импульсного шума интенсивностью 80 дБ скрытый период появления электрической реакции передней большебер-цовой мышцы составлял 0,69 с, икроножной — 0,77 с, а увеличение силы до 100 дБ приводило к сокращению этого времени соответственно до 0,23 и 0,26 с.

Прослеживая изменения средних величин рефлекторного ответа в зависимости от интенсивности и частоты раздражителя, можно четко установить, что, хотя во всех случаях проявлялся стимулирующий эффект, более эффективным для большинства мышц оказалось раздражение слухового анализатора прерывистым шумом интенсивностью 90 дБ. При такой силе шума зарегистрирована наибольшая рефлекторная реакция. Дальнейшее увеличение интенсивности звукового раздражителя (100 дБ) привело к полиморфным изменениям как частоты, так и амплитуды потенциалов, а в отдельных мышцах (передняя большеберцовая и икроножная) при данной интенсивности после кратковременного увеличения возбуждения развивался тормозной процесс. Вероятно, надсегментарные импульсы, вызванные звуком интенсивностью 100 дБ и частотой 600 имп/мин, уже являются пессимальным раздражителем для некоторых мотонейронов нейромоторного пула (Ю. М. Уфлянд).

Выводы

1. Воздействие широкополосного импульсного шума на акустические рецепторы вызывает рефлекторное повышение биоэлектрической активности скелетных мышц. Максимальная величина мышечных потенциалов зарегистрирована через 5 с от начала воздействия раздражителя.

2. Усиление частоты и амплитуды биопотенциалов мышц определялось при всех используемых интенсивностях шума. Наибольший рефлекторный ответ для большинства мышц наблюдался при воздействии импульсного шума интенсивностью 90 дБ.

3. Увеличение силы раздражителя приводило к уменьшению латентного периода во всех исследуемых мышцах.

ЛИТЕРАТУРА. Андреева-Галанина Е. Ц. и др. В кн.: Шум и шумовая болезнь. Л., 1972, с. 130. — Бружес А. П., Аркадьевский А. А. Биофизика, 1956, в. 1,.с. 88. — Уфлянд Ю. М. Физиология двигательного аппарата человека. Л., 1965. — Hernänder-Peon R., Acta neurol. lat. amer., 1955, v. 1, p. 256.

Поступила 7/III 1973 года