CC BY
40
2 Jit
■DFX sin——
TûFl
DFf 2 ni
cos
2 Ъ
0,
------у- . te [W,, t*,)
(a:
<s:
Уравнение (1) отражает процесс формирования движущей силы поведения. Уравнение (2) характеризует действие организма при достижении конечного результата поведения. Уравнение (3) описывает процесс оценки конечного результата поведения. Волновой процесс системокванта поведения происходит от ^ до ^ и заканчивается достижением конечного результата поведения (рис. 2).
*rr tft
\ *0*1 4 4
I «- -rr 4 — b *
01/
Рис. 2. Волновые процессы системокванта поведения при достижении конечного результатов поведения без промежуточных результатов.
Обозначения как на рис. 1.
Возможность использования предложенного нами математического описания закономерностей организации системокван-тов поведения было проверено при умственной деятельности спортсменов интеллектуальных видов спорта с оценкой их результатов. Формирование движущей силы поведения испытуемых было представлено первой четвертью синусоидальной волны колебательного процесса. Достижение испытуемыми 20-ти этапов умственной деятельности было представлено 2о-ю волнами, образующимися по закону косинусоидальных колебаний. При достижении этапных результатов амплитуда волн уменьшалась, а при отсутствии достижения этапных результатов амплитуда волн не изменялась. Волновые процессов системоквантов умственной деятельности испытуемых имели нерегулярный затухающий характер, и приближались к нулю при достижении конечного их результата поведения.
Заключение. Математически описана организация систе-мокванта поведения как нерегулярные волнообразные движения между движущей силой поведения и запланированным результатом. Волновые процессы каждого системокванта поведения связаны с поэтапным достижением запланированного результата поведения. При достижении промежуточных результатов систе-мокванта поведения происходит уменьшение движущей силы поведения, что описано затухающими колебаниями. Оценка промежуточных результатов описана незатухающими колебаниями. В ходе системокванта поведения движущая сила поведения постепенно уменьшается и приближается к нулю при достижении конечного результата поведения.
Математически анализ организации системоквантов поведения показал, что целенаправленное поведение, независимо от его сложности или простоты, не может быть описано одним математическим уравнением. Параметры различные этапов и процессов целенаправленного поведения подчиняются разным математическим закономерностям. Следовательно, единицы целенаправленного поведения, называемые системоквантами. включают как волновые, так и дискретные процессы их организации. Прерывно-непрерывных свойства материи [5] отражаются в дискретно-волновых закономерностях организации поведения.
Выражаем благодарность С.А. Кочеву за консультативную помощь.
Литература
1. Анохин, П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса / П.К. Анохин.- М.: Медицина, 1968.- 548 с.
2. Вагин, Ю.Е. Колебательная модель системоквантов поведения / Ю.Е. Вагин, К. В. Судаков // Известия РАН. Теория и системы управления.- 2008.- № 6.- С. 166-176.
3. Ивашев, С.П. Системное квантование мыслительной деятельности человека / С.П. Ивашев.- Волгоград: Волг. ГМУ, 2005.- 229 с.
4. Информационные модели функциональных систем / под ред. К.В. Судакова, А. А. Гусакова.- М.: Фонд «Новое тысячелетие», 2004.- С. 7-32.
5. Кванты жизнедеятельности / К.В. Судаков [и др.].- М.: Моск. мед. академия, 1993.- С. 5-35.
6. Судаков, К.В. Избранные труды. Развитие теории функциональных систем / К.В. Судаков.- М.: ГУ НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, 2007.- Т. 1.- 343 с.
7. Судаков, К.В. Избранные труды. Системные механизмы доминирующей мотивации / К.В. Судаков.- М.: ГУ НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН, 2008.- Т.2.- 484 с.
8. Эволюция терминологии и схем функциональных систем в научной школе П.К. Анохина / К.В. Судаков [и др.].- М.: Европейские полиграфические системы, 2010.- 238 с.
THE WAVE PROCESSES OF THE SPORTS ACTIVITIES SYSTEMIC QUANTA
YU.YE. VAGUINE, M.YU. VAGUINA Institute of Normal Physiology. P.K.Anohina
The organization of the behavioral systemic quanta is mathematically described as irregular undulatory movements between the behavior driving force and the planned result. The equations of the damped and undamped oscillations are used for characterizing goal-directed behavior. The wave processes of every behavior systemic quantum are connected with achieving the stage planned behavior result.
Key words: functional system, the oscillatory model of behavior systemic quanta, motivation, memory, emotions, behavior driving force, behavior result.
УДК 577.34
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТОХАСТИЧЕСКИХ И ХАОТИЧЕСКИХ МАТРИЦ КВАЗИАТТРАКТОРОВ ПОВЕДЕНИЯ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА РАБОТНИКОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА, ПОДВЕРЖЕННЫХ ХРОНИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
В.М. ЕСЬКОВ, Г.В. ГАЗЯ, А.А. СОКОЛОВА, А.Ю. ВАСИЛЬЕВА*
Методами классической статистики и новыми методами расчета хаотической динамики поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве были выявлены гендерные и возрастные различия в динамике поведения вектора состояния кардиореспираторной системы работников ЗСК в условиях действия производственных факторов нефтегазового комплекса (ЭМП) и без таковых.
Ключевые слова: сердечно-сосудистая система, электромагнитное поле, вектор состояния
Для обеспечения безопасности работников, по роду своей профессиональной деятельности подверженных хроническому воздействию электромагнитного излучения (ЭМИ) производственной этиологии, одного систематического контроля фактических нормируемых параметров на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала недостаточно. Необходимо также изучение реакции организма работников на воздействие вышеуказанного производственного фактора. Возрастание электромагнитного фона за счет усиления техногенного воздействия -важнейшая проблема экологии человека, промышленной экологии, физиологии, медицины и биофизики сложных систем, которые призваны раскрывать механизмы и прогнозировать последствия действия электромагнитных полей на человека. Актуальность проблемы обеспечения электромагнитной безопасности работающих в промышленности обусловлена возрастающим электромагнитным загрязнением производственной среды и повышением в связи с этим риска потери здоровья [1].
ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры», просп. Ленина, 1, г. Сургут, Сургутский р-н, Ханты-Мансийский АО, тел.: 8(3462)37-28-84, е-шаП: [email protected]
Целью настоящего исследования явилось изучение состояния параметров сердечно-сосудистой системы (ССС) работников нефтегазового комплекса, подверженных в условиях Севера хроническому воздействию электромагнитных полей широкополосного спектра частот.
Перед авторами были поставлены следующие задачи:
1. Выявить гендерные и возрастные различия в динамике поведения вектора состояния кардио-респераторной системы человека при нейровегетативной регуляции сердечного ритма в условиях действия производственных факторов нефтегазового комплекса и без таковых.
2. Установить закономерности поведения вектора состояния организма работников завода по стабилизации газового конденсата ООО «Газпром-переработка» г. Сургут (ЗСК), находящихся в условиях воздействий электромагнитных полей (ЭМП) промышленной частоты 50 Гц) и без таковых.
Материалы и методы исследования. Исследовались системные аспекты регистрируемых свойств функциональных систем (в частности, кардио-респераторной системы - КРС) организма работников, находящихся в особых природноклиматических условиях северного региона и одновременно подвергающихся широкому спектру воздействий производственных факторов (в частности ЭМП).
В ходе настоящего исследования производилось обследование параметров вариабельности сердечного ритма (ВСР) работников ЗСК. Данные регистрировались в весеннее время года на базе ММУ «Городской поликлиники №1» г. Сургута в рамках периодического медицинского осмотра. Всего было обследовано 1450 человек, из которых 120 работников в возрастном диапазоне от 19 до 54 лет, согласно п.п. 3.2.2.1-3.2.2.4 Приложения 1 к приказу Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации №302н от «12» апреля 2011 года, подверженные хроническому воздействию электромагнитного поля широкополосного спектра частот. Они составили I группу наблюдения, которая была разделена на 4 подгруппы с учетом пола и возраста по 60 человек в каждой: 1 подгруппа - мужчины в возрасте до 40 лет с воздействием ЭМП; 2 подгруппа - мужчины в возрасте после 40 лет с воздействием ЭМП; 3 подгруппа -женщины в возрасте до 40 лет с воздействием ЭМП; 4 подгруппа - женщины в возрасте после 40 лет с воздействием ЭМП.
Одновременно проводился мониторинг параметров ВСР работников ЗСК, имеющих на своих рабочих местах те же производственные факторы, что и представители опытной группы, за исключением одного - воздействия электромагнитных полей широкополосного спектра частот. Полученная II группа - контрольная, также была разделена на 4 подгруппы с учетом пола и возраста по 60 человек в каждой: 5 подгруппа - мужчины в возрасте до 40 лет без воздействием ЭМП; 6 подгруппа - мужчины в возрасте после 40 лет без воздействием ЭМП; 7 подгруппа - женщины в возрасте до 40 лет без воздействием ЭМП; 8 подгруппа - женщины в возрасте после 40 лет без воздействием ЭМП.
Использовалась методика пульсоксиметрии, на базе пульсок-симетра ЭЛОКС-01С3, разработанного и изготовленного
ЗАО ИМЦ «Новые приборы», г. Самара. Полученные данные обрабатывались методом классической статистики в рамках параметрических и непараметрических оценок (в частности, использовался критерий Стьюдента с различной доверительной вероятностью) а также использовался метод теории хаоса и синергетики (ТХС), в рамках которого рассчитывались параметры квазиаттракторов и параметры порядка для ВСОЧ [2,3]. Данный метод с использованием авторской программы [3] позволяет получить матрицу расстояний между хаотическими центрами квазиаттракторов вектора состояния организма (ВСО) работников ЗСК.
Диагностика проводилась по следующим параметрам ВСО: x = (x19xz,...,xm)T: активность симпатического отдела ВНС (SIM -xj), активность парасимпатического отдела ВНС (PAR - x^), частота сердечных сокращений (SSS - xj), стандарт отклонения вегетативной регуляции кровообращения (SDNN - x*), индекс напряжения по Р.М. Баевскому (IBN - x5). Указанные параметры вегетативной регуляции сердечной деятельности в рамках многопараметрического анализа позволяют интегративно и с большей точностью идентифицировать адаптационные возможности ВНС всех обследуемых в пятимерном фазовом пространстве состояний (ФПС). Построение матрицы межаттракторных расстояний производилось с помощью авторской компьютерной программы
[3] по указанным параметрам ВСО. Каждая группа обследуемых, находящаяся в определенном состоянии, образует некоторое «облако» (квазиаттрактор) в фазовом пространстве состояний (ФПС), которое имеет геометрический и стохастический центры. Между этими центрами определяются расстояния Zkf, где k и f номера групп обследуемых, которые формируют матрицу Z межаттракторных расстояний. Матрица Z расстояний между стохастическими центрами (статистическими математическими
ожиданиями) рассчитывались по формуле ^ = - Х) . Полу-
ченные расстояния между центрами k-го и f-го КА или стохастическими центрами (статистическими математическими ожиданиями) количественно представляют степень близости (или, наоборот, удаленности) этих сравниваемых квазиаттракторов в фазовом пространстве состояний, что является интегративной мерой оценки состояния вегетативной нервной системы всех групп обследуемых.
Результаты и их обсуждение. Сравнение параметров регуляции сердечной деятельности работников ЗСК методом классической статистики дало в большинстве случаев достоверные различия (а<0,05) для SIM, PAR, SSS, SDNN, IBN (табл. 1).
Показатель PAR у женщин подгруппы 4 меньше, чем у женщин подгуппы 8 (7,80±0,72<10,63±1,62, при а<0,05), это закономерно отражается на показателе SDNN (32,73±1,97<42,63±5,09, при а<0,05). Полученные данные также подтверждает различие в сопоставляемых группах параметра IBN, величина которого у женщин погруппы 4 почти в 2 раза больше, чем у женщин погруппы 8 (102,53±15,12<62,20±19,27, при а<0,05). Полученные результаты позволяют выдвинуть предположение о том, что ЭМП искусственной этиологии оказавают наибольшее негативное воздействие на состояние нейровегетативной системы (НВС) женщин (особенно женщин старше 40 лет), сопровождающееся снижением активности парасимпатического отдела ВНС и суммарного эффекта вегетативной регуляции кровообращения, а также повышенной стресс-реакцией организма.
Таблица 1
Результаты статистической обработки показателей вариабельности сердечного ритма работников ЗСК
№ группы П о л Иссле- дуемая подгруппа Параметры ВНС
SIM PAR SSS SDNN IBN
I гр. М 1 подгр. 3,07±0,82 13,73±2,25 79,57±4,70 59,17±11,44 40,07±8,91
2 подгр. 5,23±1,18 10,97±2,09 77,57±3,93 50,97±11,98 52,70±12,71
Ж 3 подгр. 4,67±1,27 11,33±1,75 87,37±4,25 46,37±7,63 65,27±18,23
4 подгр. 7,20±0,92 7,80±0,72 84,27±2,33 32,73±1,97 102,53±15,12
II гр. М 5 подгр. 3,87±0,85 12,73±1,79 80,27±3,42 52,10±6,78 44,47±10,24
6 подгр. 4,53±0,98 11,77±1,97 72,47±3,36 48,57±8,07 45,53±10,74
Ж 7 подгр. 4,17±1,07 11,30±1,54 83,07±4,35 47,20±5,28 55,73±14,34
8 подгр. 5,20±1,48 10,63±1,62 79,57±4,04 42,63±5,09 62,20±19,27
Примечание: I гр. - группа наблюдения; II гр. - контрольная группа;
Мужчины: 1 подгруппа - мужчины до 40 лет (с ЭМП); 2 подгруппа -мужчины после 40 лет (с ЭМП); 5 подгруппа - мужчины до 40 лет (без ЭМП); 6 подгруппа - мужчины после 40 лет (без ЭМП); Женщины: 3 подгруппа - женщины до 40 лет (с ЭМП);
4 подгруппа - женщины после 40 лет (с ЭМП); 7 подгруппа - женщины до 40 лет (без ЭМП), 8 подгруппа - женщины после 40 лет (без ЭМП)
При сравнении параметров ВНС работников ЗСК схожих по половой принадлежности и наличию (или отсутствию) действия ЭМП, но отличающихся по возрасту, выявлен ряд особенностей возрастных изменений показателей ВСР. В подгруппе 1 показатель PAR больше, чем у мужчин подгруппы 2 (13,73±2,25>10,97±2,09, при а<0,05). На фоне хронического воздействия ЭМП отчетливо видно общее снижение активности парасимпатического отдела ВНС в обоих обследуемых подгруппах. Здесь большая величина индекса активности парасимпатического отдела ВНС у подгруппы 1 свидетельствует о том, что более лучшими адаптационными способностями ФСО к воздействию вредных производственных факторов обладают мужчины моложе 40 лет (табл. 1).
При сравнении праметров ВНС мужчин до 40 лет и после 40 лет, не подверженных влиянию ЭМИ на производстве, выявлены различия по показателю SSS, величина которого у мужчин погруппы 5 оказалась больше, чем у подгруппы 6 (80,27±3,42>72,47±3,36, при а<0,05). В свою очередь, показатель SIM у женщин подгруппы 3 в 1,5 раза ниже, чем у женщин под-
группы 4 (4,67±1,27<7,20±0,92, при а<0,05), обратная ситуация наблюдается с показателем PAR (11,33±1,75>7,80±0,72, при а<0,05), это закономерно отражается на показателе SDNN (46,37±7,63>32,73±1,97, при а<0,05). Получены достоверные различия между возрастными подгруппами женщин в параметре IBN, величина которого в подгруппе 3 в 1,5 раза меньше, чем в подгруппе 4 (5,27±18,23<102,53±15,12, при а<0,05).
Удалось установить, что в условиях постоянно действующего ЭМИ, наиболее ярко выраженные возрастные изменения основных показателей НВС наблюдаютя у женщин. Если действие неионизирующего излучения на ВНС мужчин с возрастом выражается в снижении активности парасимпатического отдела, то у женщин действия ЭМП наоборот проявляются повышением активности симпатического и снижением активности парасипа-тического отделов ВНС, что закономерно отражатся на суммарном эффекте вегетативной регуляции кровообращения. Наиболее значимым параметром при возрастных изменениях у женщин, с учетом действия ЭМП, является резкое повышение индекса напряжения (по Р. М. Баевскому), свидетельствующее об ухудшении ФСО в целом.
При сравнении параметров ВНС работников ЗСК схожих по возрасту и наличию (или отсутствию) действия ЭМП, но отличных по половой принадлежности, определена степень различия основных показателе НВС гендерных групп. При сравнении основных параметров ВНС в подгруппе 1 и 3, выявлены статистически достоверных различия по показателям: SIM, SSS и IBN. В подгруппе 1 показатель SIM оказался меньше, чем подгруппы 3 (3,07±0,82<4,67±1,27, при а<0,05), средний показатель SSS представителей мужской группы младше 40 лет является также меньше, чем у женской (79,57±4,70<87,37±4,25, при а<0,05), что закономерно отражается на показателе IBN (40,07±8,91<65,27±18,23, при а<0,05) (табл. 1). Несмотря на более низкую активность парасимпатического отдела ВНС у подгруппы
1, более высокие показатели SSS и индекса напряжения (по Р.М. Баевскому) у подгруппы 3 свидетельствуют о меннее стабильном ФСО на фоне воздействия ЭМИ.
При сравнении основных параметров ВНС мужчин подгруппы 2 и женщин продгруппы 4, подверженных действию ЭМП, выявлено: у мужчин старше 40 лет показатель PAR больше чем таковой у женщин (10,97±2,09>7,80±0,72, при а<0,05), что закономерно отражается на показателе SDNN (50,97±11,98>32,73±1,97, при а<0,05). Меньшая величина показателя SSS у подгруппы 2 по сравнению с подгруппой 4 (77,57±3,93<84,27±2,33, при а<0,05) является следствием меньшей величины показателя IBN мужской группы по сравнению с женской (52,70±12,71<102,53±15,21, при а<0,05). В условиях действия ЭМП, различия в основных показателях НВС между работниками ЗСК мужского и женского пола с возрастом только усиливаются. При этом наблюдается четко направленное действие аккумулироющего характера ЭМИ на ВНС женщин, выражающееся в снижении активности парасимпатического отдела и усилению стресс-реакции организма, которое приводит дестабилизации ФСО в целом.
Подводя итоги статистической обработки (при а<0,05) основных парметров ВНС работников ЗСК можно с уверенностью сказать, что несмотря на более короткое рабочее время установленное трудовым законодательством для женщини по сравнению с мужчинами и, соответственно, менее продолжительное время контакта с вредными производственными факторами, наиболее уязвимыми к воздействию ЭМП в условиях производства являются именно женщины в возрасте после 40 лет. Наиболее значимые возрастные изменения НВС в условиях действия ЭМИ наблюдается у женщин. Отметим, что более худшие показатели ВНС такие как PAR, SSS, SDNN и IBN у женщин по сравнению с мужчинами свидетелсьствуют о менее стабильном ФСО преста-вителей женской группы. Проведенный статистический анализ позволил изучить поведение основных составляющих НС работников ЗСК, формирующих общее состояние ФСО, в условиях воздействия на их организм ЭМП.
В рамках системного синтеза нами также производился расчет матриц межаттракторных (хаотических) расстояний параметров физиологических функций работников ЗСК, что представлено в табл. 2.
Таблица 2
Матрица межаттракторных расстояний 7сйа°*между центрами хаотических квазиаттракторов движения параметров ВСО работников ЗСК (т=5)
I г] р. II гр.
Мужчины Женщины Мужчины Женщины
1 2 3 4 5 6 7 8
I гр. Мужчины 1 0 44.0 86.2 165.2 45.0 43.2 67.2 100.3
2 44.0 0 57.1 134.2 53.6 42.2 61.2 80.2
Женщины 3 86.2 57.1 0 79.4 57.8 51.0 40.1 28.8
4 165.2 134.2 79.4 0 130.8 126.2 107.4 70.0
II гр. Мужчины 5 45.0 53.6 57.8 130.8 0 18.4 25.4 62.0
6 43.2 42.2 51.0 126.2 18.4 0 31.7 58.8
Женщины 7 67.2 61.2 40.1 107.4 25.4 31.7 0 40.1
8 100.3 80.2 28.8 70.0 62.0 58.8 40.1 0
Примечание: I гр. - группа наблюдения; II гр. - контрольнаягруппа; Мужчины: 1 подгр. - мужчины до 40 лет (с ЭМП); 2 подгр. - мужчины после 40 лет (с ЭМП); 5 подгр. - мужчины до 40 лет (без ЭМП);
6 подгр. - мужчины после 40 лет (без ЭМП); Женщины: 3 подгр. - женщи-
ны до 40 лет (с ЭМП); 4 подгр. - женщины после 40 лет (с ЭМП);
7 подгр. - женщины до 40 лет (без ЭМП), 8 подгр. - женщины после 40 лет
(без ЭМП)
Анализ элементов гу матрицы Ъ в рамках ТХС позволил нам установить ряд закономерностей:
1. У женщин после 40 лет (подгруппа 4) наблюдается наибольшее межаттракторное расстояние (Ъз4=70) между хаотическими центрами квазиаттракторов (КА) поведения ВСО (табл. 2). Данный метод подтверждает предположение о том, что наиболее значимые возрастные изменения в условиях действия ЭМИ производственной этиологии наблюдается именно у женщин. Весьма значительны Ъз4 мы имеем при сравнении возрастных групп женщин.
2. Самое большое расстояние между хаотическими центрами КА поведения ВСО имеются для двух групп женщин после 40 лет, и для женщин в условиях действияЭМП (до и после 40 лет), но еще более значительное расстояние мы имеем между группами женщин (после 40 лет с ЭПМ) и мужчин (после 40 лет сЭПМ).
3. Наиболее ярко выраженные возрастные изменения в условиях воздействия ЭМП наблюдаются в группе женщин, имеющих самое большое расстояние между хаотическми (геометриче-скми) центрами КА вектора состояния организма групп женщин до 40 лет и после 40 лет, равное 79,4 усл. ед.
4. Выраженные гендерные различиями в состоянии ФСО наблюдаются в старшей возрастной группе обследуемых, подверженных действию ЭМП. В данной группе расстояние между хаотическми (геометрическми) центрами КА мужчин и женщин после 40 лет составляет 134.2 усл. ед.
Выводы. Используемый метод расчета матриц межаттракторных расстояний Ъ позволяет дать количественную характеристику и выявить существенные интегральные различия в параметрах ФСО работников предприятия нефтегазового комплекса, работающих в условиях негативного воздействия производственных факторов и без таковых. Последнее, в свою очередь, позволяет выработать научно обоснованные гигиенические стандарты оценки условий труда населения, работающего на Севере и приравненных к нему территорий.
В результате сравнительного анализа параметров вегетативной нервной системы работников нефтегазодобывающей отрасли методами классической статистики и ТХС удалось установить, что уровень адаптационных процессов организма работников ЗСК, в рамках трудового процесса не попадающих под действие ЭМП, находится в более стабильном режиме по сравнению с работниками ЗСК, организм которых подвержен воздействию неионизирующего излучения (например, для женщин расстояние Ъ78=40,1 у.е., а Ъ48= 70 у.е.).
Литература
1. Еськов, ВМ. Синергетика в клинической кибернетике: Часть I. Теоретические основы системного синтеза и исследование хаоса в биомедицинских системах / В.М. Еськов, А.А. Хадарцев,
О.Е. Филатова.- Самара: ООО «Офорт», 2006.- 233 с.
2. Экологические факторы Ханты-Мансийского автономного округа. Часть II. Безопасность жизнедеятельности человека на Севере РФ: / В.М. Еськов [и др.].- Самара: «ОФОРТ», (гриф РАН), 2004.- 177 с.
3. Свидетельство №2010613309 Программа для ЭВМ «Идентификация параметров порядка (наиболее значимых диагностических признаков) методом расчета матриц расстояний» / В.М.Еськов, М.Я.Брагинский, Е.В.Майстренко, М.А. Филатов. -М.: РОСПАТЕНТ, 2010.
THE COMPARATIVE ANALYSIS OF STOCHASTIC AND CHAOTIC MATRIXES OF STATE VECTOR BEHAVIOR OF OIL AND GAS SECTOR WORKERS, WITCH AMENABLE CHRONIC EXPOSURE ELECTROMAGNETIC FIELDS
V.M. ESKOV, G.V.GAZYA, A.A.SOKOLOVA, A.Y. VASIL’EVA
Surgut State University Phone: (3462)37-28-24, e-mail: [email protected]
Classical statistic and new method for calculation of chaotic dynamics of human state vector in phase state were presented. Gender and age differences in dynamics of cardiorespiratory systems state vector behavior of oil and gas sector workers under the influence of tehnich factors (EMI) and without such were revealed.
Key words: cardiovascular system, electromagnetic fields, state vector.
УДК 57.043
ДИНАМИКА КВАЗИАТТРАКТОРОВ ПАРАМЕТРОВ НЕПРОИЗВОЛЬНЫХ МИКРОДВИЖЕНИЙ КОНЕЧНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА КАК РЕАКЦИЯ НА ЛОКАЛЬНЫЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
В.М. ЕСЬКОВ, Т.В. ГАВРИЛЕНКО, Д.А. ДЕГТЯРЕВ, В.В. ЕСЬКОВ,
А.А. БАЛТИКОВА*
Динамика непроизвольных микродвижений конечностей (пальцев рук) человека, как реакция на локальные термические воздействия проявляется в изменении параметров квазиаттракторов характеристик тремора. Использование детерминистско-стохастических методов и методов теории хаоса и самоорганизации в описании сложных биосистем позволяет выполнить сравнительный анализ полученных результатов исследований. Приведены сравнительные результаты, описывающие динамику непроизвольных микродвижений конечности человека в рамках стохастики и теории хаоса.
Ключевые слова: тремор, квазиаттрактор, теория хаоса и самоорганизация.
Исследованию тремора, т. е. непроизвольных микродвижений в опорно-двигательной системе, на протяжении почти столетия уделялось большое внимание со стороны физиологов и врачей. Был высказан ряд предположений о его физиологической организации и роли физического компонента (биомеханического аспекта) в организации этого типа непроизвольных движений, а также различные гипотезы о произвольности или непроизвольности тремора.
Важной характеристикой любой сенсорной системы является зависимость уровня ощущения от величины внешнего воздействия. Всякое произвольное движение предполагает наличие некоторых условий, без которых оно не может должным образом осуществляться. Его первой предпосылкой является сохранность силы и точности движений, с одной стороны, и обеспечение нормального тонуса, который, как известно, является основой для четкой координации двигательных функций и существования организма в целом, с другой. Мастерство танцора, меткость стрелка, скорость бегуна, прыгучесть спортсмена, виртуозная игра пианиста - примеры огромных потенциальных резервов развития двигательных функций. Все эти характеристики описывают и качество жизни человека обладающего теми или иными двигательными функциями.
В условиях крайнего Севера человек регулярно испытывает существенные термические воздействия на фоне выполнения трудовых процессов, да и просто в быту. В зимнее время перепады температур, которые может на себе ощутить человек, при выходе из помещения наружу и обратно, достигают 80оС. Данные перепады возникают, например, при переходе с открытого воздуха в помещение и обратно, при этом температура в помещении может достигать +30 оС, а на открытом воздухе -45-50 оС. Организм человека в это время испытывает значительные термические нагрузки. Особенно значимым фактором это является для
сотрудников организаций, чья сфера деятельности непосредственно связана с высокой точностью выполнения операций и координации движений (операторы, ремонтники, рабочие буровых установок).
Цель исследования - изучение особенности динамики поведения параметров микродвижений конечностей человека в ответ на термические воздействия в рамках нового направления биофизики и физиологии - теории хаоса и самоорганизации (ТХС) в описании сложных биосистем.
Материалы и методы исследования. В рамках детерминистско-стохастических и новых ТХС-подходов и методов в настоящей работе получены результаты мониторингового обследования параметров микродвижений конечностей (пальцев рук) испытуемых, находящихся в условиях термических воздействий. Всего обследовано 56 человек (мужчин и женщин). Информация о состоянии параметров непроизвольных микродвижений конечностей была поучена на базе прибора «Тремограф», который обеспечивает регистрацию кинематограмм (движения пальцев руки в заданном режиме). В основе работы устройства лежат токовихревые датчики с блоками усилителей, фильтров, которые подключаются к блоку 16-ти канального аналого-цифрового преобразователя и позволяют прецизионно (до 0,01 мм) определять координату х=х(і) положения конечности с пластинкой в пространстве по отношению к регистратору (токовихревому датчику). Регистрация сигналов смещения конечности Х]=Х](і) и их обработка (получение производной от Х], т.е. Х2=<$Х]Мі) осуществлялась с помощью программных продуктов на базе ЭВМ с использованием быстрого преобразования Фурье (БПФ) и Wave-1еїї анализа (Моррета) для представления непериодических сигналов в виде непрерывной функции Х=Х(і) и анализа амплитудночастотных и фазовых характеристик сигнала. Для получения и описания квазиаттракторов использовались фазовые координаты
Х] и Х2=(ІХ]/(ІІ.
Результаты и их обсуждения. Исследования проводились по следующему плану:
1. Локальное гипертермическое воздействие на конечность испытуемого.
2. Локальное гипотермическое воздействие на конечность испытуемого.
Оба этих воздействия приводили к некоторым рефлекторным реакциям за счет раздражения рецепторных температурных полей. Эксперименты заключались в следующем: под различными термическими воздействиями испытуемым необходимо было удерживать палец руки в статическом положении над токовихревым датчиком на определенном расстоянии. В результате исследований были установлены ряд закономерностей в рамках теории хаоса и самоорганизации.
]. Локальное гипертермическое воздействие на конечность испытуемого.
Каждый испытуемый проходил эксперимент два раза: в расслабленном состоянии без какого-либо воздействия и с локальным термическим воздействием (небольшая емкость (500 мл) с горячей водой, t воды = 50 С, площадь соприкосновения 8=20 см2) на конечность испытуемого. В ходе проведения эксперимента у испытуемых отмечалась общая тенденция в сторону усиления параметров Х] и Х2 непроизвольных микродвижений (тремора) (рис.1). Типичная картина полученных результатов представлена на рис. 1 и в табл. 1.
На рис. 1 при сравнении состояния I (тремор испытуемого Э1 до термического воздействия) и состояния II (после гипертермии у испытуемого Э1) заметно значительное изменение амплитудно-частотных характеристик. Во время гипертермического воздействия увеличиваются амплитудные значения практически по всему диапазону частот. В свою очередь, при рассмотрении динамики Х(і) на фазовой плоскости, можно зарегистрировать значительное увеличение площади КА. Площадь КА для состояния I равна 8КА=1,697Е-07, а для состояния II эта площадь увеличилась 8КА=2,347Е-07.
* ГБОУ ВПО «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры», просп. Ленина, 1, г. Сургут, Сургутский р-н, Ханты-Мансийский АО, Тел.:+7 922 6545788, е-шаП: [email protected]
