CC BY
26УДК 616
Б01 10.38163/978-5-6043858-6-9_2020_182
ВЛИЯНИЕ ГЕОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ НА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
МОЗГА ПОЖИЛЫХ ЖЕНЩИН В ПРОЦЕССЕ УМСТВЕННОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Аллахвердиев Али Рагим оглы.
Азербайджан, Баку, Институт Физиологии им. А.И. Караева Национальной Академии Наук Азербайджана, доктор медицинских наук, профессор заведующий лабораторией «Клинической нейрофизиологии», аН_ёос1ш@таП. га.
Аллахвердиева Айсель Али кызы,
Азербайджан, Баку, Институт Физиологии им. А.И. Караева Национальной Академии Наук Азербайджана, кандидат медицинских наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории «Клинической нейрофизиологии», ауБе1. ёос1ш@таП. га.
Аннотация. В работе проведен персонифицированный и общий групповой анализ биоэлектрической активности головного мозга (ЭЭГ) практически здоровых лиц женского пола 50-60 лет в дни слабых геомагнитних возмущений (Кр=4) и в геомагнитно-спокойные дни. Анализировались отрезки ЭЭГ обоих полушарий с определением частотно-амплитудных и индексных характеристик областей мозга, в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами и при счете в уме. Было выявлено, что наблюдаемая в процессе умственной деятельности, как в спокойные, так и дни слабых геомагнитных возмущений перестройка структурной организации ЭЭГ свидетельствует о сдвиге синхронизирующих и десинхронизирующих механизмов неспецифических систем мозга в сторону усиления восходящих влияний активирующего звена. В спокойные дни активационные процессы в диапазоне высокочастотного бета-спектра затрагивают лобные и височные области, в дни же геомагнитного возмущения активация диффузная и затрагивает как низко, так и высокочастотный спектры бета-диапазона ЭЭГ.Снижение индекса и урежение частоты тета-ритма в дни слабых геомагнитных возмущений, в отличие от увеличения индекса тета-ритма в спокойные дни, свидетельствуют о меньшей степени успешности решения задачи.
Ключевые слова: электроэнцефалография, частотно-амплитудный, индексный анализы, счет в уме, женский пол, геомагнитно-спокойные дни, слабые геомагнитные возмущения.
INFLUENCE OF GEOMAGNETIC PERTURBATIONS ON THE BRAIN OF ELDERLY WOMEN IN THE PROCESS OF MENTAL ACTIVITY
Allakhverdiyev Ali Ragim oglu.
Azerbaijan, Baku, Institute of Physiology named after A.I. Garayev of the National Academy of Sciences of Azerbaijan, doctor of medical sciences, professor head of the laboratory of «Clinical Neurophysiology» [email protected].
Allakhverdiyev Aysel Ali kizi.
Azerbaijan, Baku, Institute of Physiology named after A.I. Garayev of the National Academy of Sciences of Azerbaijan, candidate of medical sciences, associate professor, leading researcher at the Laboratory of «Clinical Neurophysiology» aysel. doctor@mail. ru.
Annotation. This paper presents results of the personalized and general group analysis of the bioelectrical activity of the brain (EEG) and personal characteristics of healthy 50-60 years old females on days of weak geomagnetic disturbances (Кр=4) and on relatively geomagnetically quiet days. segments of both hemispheres areas with the definition of frequency-amplitude and index characteristics in a state of quiet wakefulness with eyes closed and with the account in mind (mental arithmetic task). As a result of the study it was revealed that the restructuring of the EEG structural organization during both the geomagnetically quiet (calm) and weak geomagnetic disturbances testifies a shift of the synchronizing and desynchronizing mechanisms of non-specific brain systems towards the strengthening of the uprising effects of the activating link. Wherein, on geomagnetically quiet days, activation processes in the high-frequency beta-spectrum range affecting the frontal and temporal regions, while on days with geomagnetic disturbances activation is diffuse and affects both the beta- low-frequency and high-frequency of the EEG. Decrease in the index and a frequency of the theta-rhythm on days of weak geomagnetic disturbances, in contrast to an increase in the index of the theta-rhythm on quiet days, indicate a lower degree of success in solving the task.
Keywords: electroencephalography, frequency-amplitude, index analyses, mental arithmetic, female, geomagnetically quiet days, weak geomagnetic disturbances.
Различные факторы внешней среды несомненно оказывают влияние на все живые организмы, в том числе и на организм человека. Среди этих факторов особая роль отводится возмущениям геомагнитного поля Земли, возникающим в периоды повышения солнечной активности. Головной мозг человека, с продуцируемой нейронами электрической активностью и возникающими при этом электрическими и магнитными полями, является экраном, реагирующим на изменение магнитной обстановки Земли. (Рожков В.П. и др.20016; Сороко С.И.и др. 2013; Цандеков П.А. 2015) воздействия геомагнитных бурь на мозговую деятельность привлекали и продолжают привлекать внимание ученных различных направлений. Влияние магнитных
бурь на функциональную деятельность головного мозга человека изучено недостаточно, а имеющиеся в доступной литературе работы в своем большинстве не учитывают степень геомагнитной возмущенности, а также онтогенетический и половой аспекты проблемы. В настоящей работе проведены персонифицированные исследования, с целью выявления особенностей реакции биоэлектрической активности головного мозга в ответ на когнитивные нагрузки, в группе практически здоровых женщин 50-60 лет при счете в уме в дни со спокойной и слабо-возмущенной геомагнитной обстановкой.
Методика. Регистрация электрической активности головного мозга (ЭЭГ) осуществлялась от лобных, центральных, теменных, затылочных передне-височных, средне-височных и задне-височных отделов правого и левого полушарий на компьютерном энцефалографе «Нейрон-Спектр-5» по международной схеме 10-20%, в группе практически здоровых женщин 50-60 лет (9-женщин) в дни со спокойной (Кр=1-2) и слабо-возмущенной геомагнитной обстановкой (Кр=4). Проводились персонифицированные исследования, для устранения влияния вариабельности индивидуальных характеристик на полученные данные.Прогноз гелиогеомагнитной обстановки в регионе обследования (г.Баку) представлялся Шамахинской Астрофизической Обсерваторией Национальной Академии Наук Азербайджана. Когнитивная нагрузка (счет в уме) моделировалась путем предъявления испытуемым решения арифметических задач. Каждому испытуемому предъявлялся один и тот же набор задач. Обрабатывались безартефактные отрезки ЭЭГ (10 секунд) в состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами и при счете в уме по программам «Нейрон-Спектр-NET» фирмы «Нейрософт» (Россия). Анализу подвергались частотно-амплитудные и индексные показатели для дельта-, тета-, альфа-, бета-1 (низкочастотного) и бета-2 (быстрочастотного) ритмов ЭЭГ. В дальнейшем, с помощью программы «Microsoft Excel» проводился сравнительный анализ характеристик ЭЭГ при решении арифметических задач с состоянием покоя, для дней с Кр=1 -2 и Кр=4.
Результаты. Для отражения динамики изменений характеристик ЭЭГ при предъявлении испытуемым арифметических задач, нами проводился сравнительный анализ полученных данных, состоящий в разнице величин между состоянием счета в уме и состоянием покоя. Наиболее значимые изменения претерпевали индексные и частотные характеристики тета-, бета-1 и бета-2 ритмов. В большом количестве исследований показано, что процесс мыслительной деятельности сопровождается перестройкой частотных характеристик ЭЭГ, затрагивающей почти все спектры активности. Отмечается депрессия альфа-ритма,увеличение бета-активности на фоне снижения индекса медленных волн. В тоже время, ряд исследователей указывает на важную роль тета-активности в организации процессов умственной деятельности. Имеются данные о том, что решение арифметических задач, сопровождается повышением индекса тета-ритма Диффузное увеличение тета-индекса, с акцентом по височным областям, при выполнении счетных операций в уме в
дни со спокойной геомагнитной обстановкой наблюдалось и в наших исследованиях. В дни же со слабовозмущенной геомагнитной обстановкой прослеживалось снижение индекса тета ритма , как в височных областях, так и по другим отделам коры. Как известно, увеличение медленноволнового компонента ЭЭГ является показателем снижения функциональной активности коры больших полушарий мозга. Наряду с этим было показано,что усиление медленноволнового компонента тесно коррелирует с интенсивностью умственного напряжения, что дало основание высказать предположение о роли медленных ритмов в процессах адаптивных перестроек, направленных на оптимизацию текущей деятельности. Имеются сведения о том, что степень выраженности тета-ритма положительно коррелирует со степенью успешности решения задачи. Полученные в результате исследования данные, отражающие изменения процентной представленности тета-ритма свидетельствуют о том, что в геомагнитно-спокойные дни при счете в уме отмечается диффузное увеличение тета-индекса, с акцентом в височных областях. В дни же слабых магнитных бурь картина иная - прослеживается динамика к снижению процентной представленности тета-ритма. Учитывая литературные данные можно предположить,что увеличение при умственной деятельности процентной представленности тета-ритма, по-видимому отражает оптимальность структуры ЭЭГ для успешности выполнения задания, снижение же тета-индекса при возмущении гелиогеомагнитной обстановки, свидетельствует о менее удачно сложившихся соотношениях характеристик мозговой активности. Также различия в биоэлектрической активности головного мозга в процессе умственной деятельностью в сравнении с состоянием покоя в геомагнитно-спокойные дни и в слабо возмущенные дни наблюдались в индексах и частотных характеристиках низко- и быстро-частотного бета-ритмов.
В спокойные дни наблюдается снижение индекса бета-1 - ритма, главным образом, в височных областях. В дни же слабых геомагнитных возмущений наблюдается диффузное увеличение индекса низкочастотного бета -1 - ритма. В спокойные дни увеличение индекса бета-2 - ритма отмечалось преимущественно в лобных и в правой височной областях, а в дни слабых геомагнитных возмущений увеличение процентной представленности быстрочастотного бета-2 ритма наблюдалось во всех корковых областях.
Различия в индексах бета-ритма свидетельствуют о том, что в спокойные дни в процессе решения арифметической задачи наблюдается активация лобных и височных областей только на высоких частотах бета-спектра, а в дни слабых геомагнитных возмущений - отмечается диффузная активация и на низких и высоких частотных диапазонах бета-ритма. Диффузное увеличение в структурной организации ЭЭГ индекса всего частотного спектра бета -ритма указывает на активацию десинхронизирующих механизмов неспецифических систем.В спокойные же дни при решении арифметических задач наблюдается активация лобных и височных областей на более высоких частотных
диапазонах бета-ритма, отражающая более оптимальный вариант
реагирования на умственную нагрузку.
Частотные характеристики ритмов также отражают различную динамику при переходе в состояние счета в уме, зависящую от геомагнитной обстановки. Так, в спокойные дни при переходе от состояния покоя к решению арифметической задачи отмечалось увеличение, частоты бета-2-ритма, а в дни геомагнитного возмущения наблюдалось увеличение частоты как низкочастотного, так и высокочастотного бета-ритмов.Частотные показатели тета-ритма в геомагнитно-спокойные дни, за исключением увеличения в височной области правого полушария, значимо не изменялись, в то время как в дни геомагнитного возмущения они снижались по всем областям.
Указанные выше закономерности позволяют прийти к следующим заключениям. Наблюдаемые в процессе умственной деятельности, изменения структурной организации ЭЭГ, как в спокойные, так и в геомагнитно-возмущенные дни, свидетельствует о сдвиге синхронизирующих и десинхронизирующих механизмов неспецифических систем головного мозга в сторону усиления восходящих влияний активирующего звена. При этом в дни со спокойной геомагнитной обстановкой на уровне коры больших полушарий головного мозга прослеживаются локальные активационные процессы в диапазоне высокочастотоного бета спектра, затрагивающие лобные и височные области. В дни же с возмущенной геомагнитной обстановкой наблюдается диффузная активация, включающая как низко-, так и высокочастотный спектры бета-диапазона. Наряду с этим, в спокойные дни в процессе умственной деятельности наблюдается диффузное увеличение индекса тета -ритма.В дни же геомагнитного возмущения умственное напряжение сопровождается снижением индекса и урежением частоты тета-ритма по всем областям, что по-видимому, свидетельствует о меньшей степени успешности решения арифметической задачи.
Выводы. Результаты персонифицированных исследований биоэлектрической активности головного мозга практически здоровых женщин 50-60 лет, позволяют предположить в дни слабого возмущения геомагнитной обстановки, в сравнении со спокойными днями, менее оптимальный вариант сложившейся структуры корковой активности в процессе умственной деятельности, необходимый для реализации поставленных целей.
Библиографический список.
1. Рожков В.П.,Трифонов М.И.,Бекшаев С.С.,Белишева Н.К.,Пряничников С.В.,Сороко С.И. Оценка влияния геомагнитной и солнечной активности на биоэлектрические процессы мозга человека с помощью структурной функцц //Российский физиологический журнал им.Сеченова.//2016.Т.102.№12,с.1479-1494
2. Сороко С.И.,Бекшаев С.С., Белишева Н.К.,Пряничников С.В.Амплитудно-частотные и пространственно-временные перестройки биоэлектрической активности мозга человека при сильных возмущениях
геомагнитного поля // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН // Издательство : Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт им. Н.А. Шило Дальневосточного отделения Российской академии наук (СВКНИИ ДВО РАН Магадан ISSN: 1814-0998 № 4.2013 с.111-122 ) 3. Цандеков П.А. Характерные изменения физиологических систем организма человека под влиянием гелиогеофизичеких факторов //Человек-Природа-Общество : Теория и практика безопасности жизнедеятельности, экологии и валеологии. 2015.№1,с.14-21.
