ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ РАЗЛИЧНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА НА ВЫСШУЮ НЕРВНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЖИВОТНЫХ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ РАЗЛИЧНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА НА ВЫСШУЮ НЕРВНУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЖИВОТНЫХ

Научный сотрудник Т. С. Степанова Из Института радиационной гигиены

Ультрафиолетовая радиация является одним из важных агентов внешней среды, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Представляя собой один из видов лучистой энергии, ультрафиолетовое излучение занимает в спектре электромагнитных колебаний промежуточное положение между видимым светом и рентгеновыми лучами. Последнее обстоятельство привлекает к изучению проблемы биологического действия ультрафиолетовых лучен особый интерес и внимание.

Задачей настоящей работы являлось изучение .влияния малых доз ультрафиолетовой радиации различного спектрального состава коротковолновой и длинноволновой — на функциональное состояние центральной .нервной системы животных.

Экспериментальные исследования проводили на кроликах ¡по двигательной методике на пищевом подкреплении (О. В. Малиновский, 1952). У .подопытных животных вырабатывали систему положительных и тормозных (дифференцировка) условных рефлексов на звуковые и световые раздражители. В качестве показателей, количественно характеризующих условнорефлекторную деятельность животных до и после облучения, использовали сумму величин и сумму латентных периодов всех положительных условных рефлексов стереотипа за один или за пять опытов. Дополнительно у всех животных регулярно исследовали состояние периферической крови, наблюдали за динамикой их веса, а также общим поведением и соматическим состоянием. Весь экспериментальный материал обрабатывали методами вариационной статистики с вычислением степени достоверности полученных результатов.

В .качестве источников ультрафиолетовой .радиации были использованы эритемные люминесцентные лампы ЭУ.В-15 (спектр излучения в пределах 285—380 ммк с максимумом .в области 310—320 ммк), излучение которых в дальнейшем мы будем называть длинноволновым, и бактерицидные лампы БУВ-15, излучающие коротковолновые лучи с максимумом излучения 254 ммк. Интенсивность излучения источников измеряли ультрафиолетметром-5. Дозы .рассчитывали в приведенных единицах— микроэрах

При .постановке фоновых опытов в целях соблюдения идентичности условий экспериментов непосредственно перед исследованием условных рефлексов проводили «мнимое облучение» всех животных: кролика высаживали на 15 .минут в стаиок для облучения, но аппаратуру не включали. Эксперименты были поставлены на 12 кроликах. Всего выполнено свыше 1600 опытов.

После получения устойчивого фона условных рефлексов в течение длительного времени (не менее 2—3 недель) переходили к экспериментам с облучением.

1 Для бактерицидного излучения методика расчета была следующей. В излучении бактерицидных ламп около 80% энертии падает на линию 253,7 ммк (см. «Временные указания по применению бактерицидных ламп». М., 1956). Интенсивность излучения этой линии измерялась ультрафиолетметром-5 в микроваттах. Расчет в приведенных эритемных единицах проводили на основе гаривой эритемной эффективности, предложенной Международной комиссией по освещению. Произведение величины, полученной при замере, на относительную эритемную эффективность дает интенсивность излучения, выраженную в эра.х.

Было проведено три серии наблюдений: облучение '/ю. '/з, 1 биодозой Интервал между сериями составлял 5 дней. Экспериментальные животные были разделены на две группы: животных одной группы подвергали облучению длинноволновым участком ультрафиолетового спектра (лампа ЭУВ), другой группы — коротковолновым участком спектра (лампа БУВ).

Следует отметить, что наблюдение за условнорефлекторной деятельностью живот ■ных всегда проводили сразу после облучения (с интервалом в '/г—1 минуту). Таким образом, мы имели возможмость регистрировать сдвиги нейродина.мики, развивающиеся непосредственно в первые минуты после действия ультрафиолетовой радиации. Результаты этих опытов и использовали а последующем при статистической обработке материала для оценки существенности расхождения изучаемых показателей до и после облучения. Дополнительно в ряде случаев мы ставили опыты в разные сроки после лучевого воздействия: через 15, 30 60, 120 и 180 минут, результаты которых в общую статистическую оценку не входили, а учитывали отдельно.

В первой серии опытов кроликов обеих групп облучали ежедневно '/ю биодозы в течение 10—15 дней Суммарная доза на курс составила I—1,5 биодозы.

Опыты показали, что при общих повторных облучениях животных лампой ЭУВ с первых дней можно было обнаружить стимулирующий эффект в отношении протекания условнорефлекторной деятельности (рис. 1, Б): повышение величин двигательных условных рефлексов в среднем на 18% по сравнению с уровнем до облучения и значительное— в 2—21/« раза—укорочение их латентных периодов. Эта же доза при использовании лампы БУВ (рис. 2, Б) вызывала первоначально угнетение корковой деятельности: величины рефлексов заметно падали (в среднем на 24% по сравнению с исходным уровнем), латентное время рефлексов возрастало у разных животных в И/г—2 раза. В дальнейшем при продолжении облучений с 5—10-го дня уровень условных двигательных рефлексов начал возрастать и к концу срока облучения не только достигал исходного, но и заметно превышал его в ряде опытов. Таким образом, наметились две фазы в действии коротковолнового участка ультрафиолетового спектра при облучении '/i. биодозы: в первую фазу имело место отчетливо выраженное снижение уровня условнорефлекторной деятельности, во вторую фазу наблюдалась тенденция к нормализации корковых процессов.

Описанные изменения нейродинамики можно было наблюдать у экспериментальных животных обеих групп уже при однократном облучении их Vio биодозы. Однако изменения эти прослеживались отчетливо

i За биодозу 'принято количество облучения, равное 500 мкэр ■ мин/см2 (Н. Ф. Га-ланин, 1959, и др.). При расчете на кожу кролика, покрытую шерстью, указанную величину утраивали (Д. М. Тюкав, 1959, и др.). Усредненное значение эритемной дозы представляет определенные выгоды, обеспечивая, в частности, возможность сравнения

результатов опытов.

J] ни опыта

Рис. 1. Динамика величин (!) и латентных периодов (II) двигательных условных рефлексов у кроликов № I, 6 и 9 в условиях облучения лампой ЭУВ-15.

А — до облучения: Б — облучение !/ю биодозы; В — облучение 0.75 биодозы: Г — облучение одной биодозой; Д — после облучения.

лишь в ближайшие 2—3 часа после лучевого воздействия, отражая временный характер сдвигов в функциональном состоянии высших отделов центральной нервной системы. В состоянии дифференцировочного торможения в период облучения Vio биодозы у животных обеих групп не отмечалось каких-либо существенных изменений по сравнению с результатами наблюдений до облучения. Двигательные дифференци-ровки как при работе со стереотипом, так и при постановке специальных проб (удлинение длительности действия дифференцировочного сигнала, подстановка его под положительный условный раздражитель и др.) были, как • правило, нулевыми.

Во второй серии опытов ежедневная доза ультрафиолетовой радиации была увеличена до '/з биодозы. Курс общих облучений продолжался 25 дней, суммарная доза на курс равнялась 8 биодозам. При повышении ежедневной дозы до '/з биодозы в деятельности высших отделов центральной нервной системы экспериментальных животных обеих групп с первого дня обна-. руживались значительные изменения, развивающиеся в одинакввом направлении. Наблюдалось выпадение отдельных положительных условных рефлексов стереотипа, в ряде опытов имело место полное торможение условнорефлекторной деятельности, было отмечено снижение общей двигательной активности животных, величины двигательных условных реакций упали в среднем на 44%, латентные периоды возросли в 2—3 раза (рис. 1, В и 2, В). Следует подчеркнуть, что указанные сдвиги нейро-динамики являлись также временными и четко регистрировались лишь непосредственно вслед за облучением. При повторной постановке опытов в разные сроки после облучения — через 30 минут, 1, 2 часа — наблюдалось постепенное восстановление условнорефлекторной деятельности (см. таблицу).

Описанные изменения стереотипа наблюдались у разных животных в течение 5—15 дней облучения и характеризовали первую фазу развития временных функциональных сдвигов в высших отделах центральной нервной системы под влиянием ультрафиолетового воздействия, связанных, по-видимому, со снижением корковой возбудимости. При продолжении облучения у всех животных, в том числе и у облучаемых коротковолновым участком спектра, выявилась вторая фаза: условнорефлектор-ная деятельность, исследуемая непосредственно после - облучения, становилась постепенно упорядоченной, величины двигательных реакций возрастали и в ряде случаев даже превышали исходный «фоновый уровень, латентные периоды обнаруживали отчетливую тенденцию к

Рис. 2. Динамика величин (I) и латентных периодов (II) двигательных условных рефлексов у кроликов № 2, 5 и 15 в условиях облучения лампой БУВ-15.

Обозначения те же, что и на рис. 1.

Динамика величин условных двигательных рефлексов у кролика № 5 после облучения 1/3 биодозы (лампа БУВ)

Величина условной двигательной реакции

после облучения

«у словпыи раздражитель перед

облучением через 1 минуту через 20 минут через 2 часа

Тихий звонок .... 5 0 0 6

Громкий » .... 9 • 0 10 11

Зуммер (дифференци-

ровка)...... 0 0 0 0

Тихий звонок .... 10 0 0 6

Громкий » .... 11 0 9 5,5

Зуммер (дифференци-

ровка) . • .... 0 0 0 0

Свет слабый .... 0,5 0 0 5

» яркий .... 9 0 0 6

» красный (диф-

ференцировка) . . . 0 0 0 0

Свет слабый .... 5,5 0 0 12

» яркий..... 10 0 0 5

» красный (диффе-

ренцнровка) .... 0 0 0 0

.Сумма .... 60 0 19 56,5

укорочению (рис. 1 ,В и 2, В). Адинамичность, свойственная животным в первый период наблюдения, сменялась теперь значительным повышением двигательной активности, увеличивалось число межсигнальных реакций.

Следует отметить, что ери облучении '/з биодозы как в первую, так и во вторую фазу развития функциональных сдвигов дифференцировки, как правило, оставались нулевыми и при работе со стереотипом, и при постановке специальных проб.

В третьей серии животных облучали одной биодозой ежедневно в течение 10 дней. Суммарная доза на курс составляла 10 биодоз. При увеличении дозы до одной эритемной в случае облучения коротковолновым участком ультрафиолетового спектра вновь наблюдались изменения условнорефлекторной деятельности, аналогичные тем, которые имели место в первой фазе воздействия '/з биодозы: (выпадение отдельных условных рефлексов, в ряде опытов <пол:ное торможение стереотипа, вновь отмечались значительный рост латентного времени двигательных условных реакций (в среднем на 137%) и заметное падение их величины (<на 34%). Указанные сдвиги можно было наблюдать с первого дня на протяжении почти «сего периода облучения (рис. 2, Г).

Воздействие длинноволнового участка ультрафиолетового спектра в этой же дозе вызывало меньшие изменения корковой динамики. Хотя латентные периоды двигательных условных реакций и возрастали, но уровень их колебался, как правило, в прежних пределах, либо снижался незначительно (рис. 1,Г). Единичные выпадения отдельных условных рефлексов имели место, но полного торможения стереотипа не отмечалось. К концу срока наблюдения обнаруживалась явная тенденция к нормализации условнорефлекторной деятельности.

Дифференцировки у животных обеих групп были в этот период по-прежнему прочными.

Необходимо указать, что, как и в предыдущих сериях опытов, из менения функционального состояния центральной нервной системы, об наруживаемые в условиях облучения одной биодозой, носили времен-

ный характер и отчетливо регистрировались лишь в первые 2—3 часа после лучевого воздействия. К концу этого срока наблюдалось постепенное восстановление условнорефлекторной деятельности.

Статистичеокая обработка результатов исследований дала ¡по всем сериям опытов высокую степень достоверности (96—99%).

В целях уточнения влияния условий облучения на высшую нервную деятельность животных дополнительно были проведены две серии опытов, в которых ежедневное облучение производилось не постоянными, а постепенно нарастающими за относительно короткий срок дозами ультрафиолетовых лучей, начиная с 0,1 биодозы до 1,5—2 биодоз. Суммарная доза на курс составляла 9 биодоз. В одной серии эту дозу животные получали за 10 дней, в другой — за 15 дней. При рассмотрении результатов этих опытов обнаружено, что в случае постепенного повышения дозы облучения с 0,1 до 2 биодоз (0,1—0,2—0,3—0,5—1,0— 1,5—2,0) в общем наблюдались те же закономерности, что и в ¡предыдущих сериях опытов, однако в этих условиях перестройка корковой динамики происходила быстрее (рис. 3), чем в условиях постепенного, растянутого во времени перехода от одной дозы к другой. При этом диф-ференцировки в стереотипе нередко растормаживались. В заключение следует подчеркнуть, что за все время наблюдения за экспериментальными животными никаких существенных отклонений со стороны соматического состояния, кривой веса и картины периферической крови у них не отмечалось.

Подводя общий итог изложенному, следует отметить, что результаты проведенных экспериментов убедительно'показали участие высших отделов центральной нервной системы в реакциях организма на действие малых доз коротковолновой и длинноволновой ультрафиолетовой радиации. При этом, как правило, первоначальные изменения в ответ на облучение характеризовались временным (прослеживающимся на протяжении 2—3 часов 'после лучевого воздействия) снижением корковой возбудимости или даже угнетением ее, что выражалось в падении величин и росте латентного времени двигательных условных рефлексов. Сдвиги такого рода регистрировались в течение первых 5—10 дней облучения, затем уровень условнорефлекторной деятельности постепенно вновь возвращался к исходному, а иногда в течение некоторого времени даже превышал его. Таким образом, временные изменения функционального состояния центральной нервной системы, развивающиеся после облучения, носили фазный характер. При наличии

Рис. 3. Динамика величин (сплошные линии) и латентных периодов (пунктирные линии) двигательных условных рефлексов у кроликов № 10 и 17 в условиях облучения лампами ЭУВ-15 и БУВ-15.

Цифры выше оси абсцисс показывают величину дозы облучения (в биодозах) в данный день опыта.

этой основной закономерности в зависимости от спектрального состава ультрафиолетового облучения, величины дозы, условий облучения и т. п. можно было наблюдать те или иные особенности в развитии сдвигов нейродинамики, характеризующиеся различной глубиной изменений, различным развитием их во времени и т. п.

Полученный экспериментальный материал указывает на привыкание к повторному действию коротковолновой и длинноволновой ультрафиолетовой радиации, по крайней мере в пределах изучаемого диапазона доз. Учитывая литературные данные, можно полагать, что в основе наблюдаемых фактов лежит развитие общей неопецифической реакции организма на вредность, связанной с участием нейро-эндокринных регу-ляторных механизмов.

Выводы

1. При общих повторных облучениях кроликов длинноволновой и коротковолновой ультрафиолетовой радиацией в дозах '/ю, Vs и 1 биодоза наблюдалось развитие временных изменений в течении условных двигательных рефлексов, прослеженных на протяжении 2—3 часов после лучевого воздействия.

2. При облучении животных ]/ю биодозы в случае применения лампы ЭУВ, излучающей длинноволновые ультрафиолетовые лучи, с первых дней можно было обнаружить временный стимулирующий эффект в отношении течения условнорефлекторной деятельности. Эта же доза при использовании лампы БУВ, излучающей 'коротковолновые лучи, вызывала первоначально временное угнетение корковой деятельности (первая фаза), с 5—10-го дня намечался перелом и обнаруживалась отчетливая тенденция к восстановлению динамики корковых процессов (вторая фаза).

3. При повышении дозы облучения до */з биодозы, а затем до 1,0 биодозы обнаруженные две фазы в характере развивающихся сдвигов нейродинамики улавливались совершенно определенно, причем одинаково как для коротковолнового, так и для длинноволнового ультрафиолетового излучения.

4. При повторных облучениях животных постепенно нарастающими дозами коротковолнового и длинноволнового ультрафиолетового излучения перестройка корковой динамики наступала быстрее, чем в условиях повторного облучения их постоянными дозами той же величины.

5. Результаты экспериментов указывают на привыкание к повторному действию изучаемых доз ультрафиолетовой радиации, что может быть поставлено в связь с постепенным развитием в организме каких-то пр и сп ос об и т е л ь н ы х м е х ан и З'М ов.

6. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют об участии высших отделав центральной нервной системы в реакциях организма, возникающих в результате воздействия ультрафиолетовой радиации изучаемого спектрального состава. Сдвиги в функциональном состоянии центральной нервной системы можно обнаружить уже при однократном облучении животных '/ю биодозы.

ЛИТЕРАТУРА

Алтухов Г. В. Журн. высш. нервн. деят., 1956, № 3, стр. 353. — Гала-нин Н. Ф. В кн.: Ультрафиолетовая радиация и ее гигиеническое значение. Л., 1959, стр. 7. — Залкиндсон Е. Т., КрумбергЛ. Ю. Курортол. и физиотер., 1935, № 3, стр. 68. — Малиновский О. В. Физиол. журн. СССР, 1952, № 5, стр. 637. — П и о н т-к о в с к и й И. А., Михайлова Н. Г. Бюлл. экспер. биол. и мед., Г955, № 1, стр. 15.— Пионтковский И. А. Тезисы докл. совещания по биологическому действию ультрафиолетового излучения, 1958, стр. 22. — Тюков Д. М. В кн.: Ультрафиолетовая радиация и ее гигиеническое значение. Л., 1959, стр. 125.

Поступила 2/VIII 1960 г.

THE EFFECT PRODUCED BY SMALL DOSES OF ULTRAVIOLET RADIATIONS OF VARIOUS SPECTRAL COMPOSITION ON THE HIGHER NERVOUS ACTIVITY

OF ANIMALS

T. S. Stepanova

Experiments performed on rabbits show that repeated general irradiations of animals with shortwave (lamp BUV) and longwave (lamp EUV) ultraviolet rays in small doses caused phase changes in the functioning of higher sections of the central nervous system. During the first phase, there was a temporary inhibition (registered during first 2—3 hours after irradiation) of conditioned reflex activity; during the second phase, the level of the conditioned motor reflexes gradually reached its initial value and in certain cases exceeded it. Shifts in the functioning of the central nervous system could be detected even after a single irradiation of animals with 1/10 biodose. The results obtained prove that the higher sections of the central nervous system are involved in the reaction of the body to the action of small doses of ultraviolet radiations of the spectral compositions investigated.

it it it

К ВОПРОСУ О НЕОБХОДИМОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАДИОАКТИВНОСТИ ВОДЫ ПРИ ВЫБОРЕ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Кандидат медицинских наук И. Е. Мухин

Из Украинского научно-исследовательокого института коммунальной гигиены

Исследования радиоактивности воды открытых и подземных водоисточников, используемых для ¡питьевого водоснабжения, проведенные отечественными и зарубежными авторами, показывают, что активность воды различна и колеблется в довольно широких пределах. Особенно это относится к водам подземных горизонтов. Значительные колебания в содержании радиоактивных веществ отмечаются в воде открытых водоемов в результате поступления в них сточных вод предприятий атомной промышленности и радиоактивных осадков.

Так, в результате поступления в реку Колумбия сточных вод из предприятий ядерной индустрии радиоактивность речной воды достигала 19—10~6 цс/л, живые организмы содержали до 8—Ю-8 с/г (Palange, Robeck, Hendersonh).

Примером резкого увеличения концентрации радиоактивных веществ в воде открытых водоемов в результате выпадения атмосферных осадков могут служить данные по рекам штата Массачусетс (Thomas, Kleinschmidt, Parker, Bell). Авторами было обнаружено максимальное содержание радиоэлементов около 70 имп/мин/л выше фона. В питьевой воде штата Нью-Йорк в апреле 1953 г. в результате выпадения атмосферных осадков радиоактивность повысилась в 100—1000 раз и составляла 1 ■ Ю-9 с/л. При этом вода открытых водоемов проходила полный цикл очистки на водозаборных сооружениях. Аналогичные случаи повышения активности воды источников питьевого водоснабжения отмечались и в штате Невада.

Что касается естественной радиоактивности подземных вод, то она также подвержена резким колебаниям.

Наиболее высокой активностью обладают подземные воды, омывающие граниты, выходящие на земную поверхность, т. е. в местах изломов. Так, по данным О. Г. Бондара, вода 6 ссважин и 2 источников в районе Знаменки содержит радон в количестве от 12,9 до 260,6 эман в 1 л. По данным Stehney, наибольшее содержание радия в подземных водах США, используемых для питьевого водоснабжения Чика-