Введение к работе
Актуальность проблемы . _. .
Одним из факторов среды, под влиянием которого проходило становление тизни на Земле, являются слабые электромагнитные поля (ЭМП), главным образом, инфраниэкочастотного (ИНЧ) диапазона. В процессе эволюции сформировалась высокая чувствительность живых организмов к таким ЭМП. По мнению ряда авторов ИНЧ ЭМП оказывают существенной влияние на жизнедеятельность человека (Пресиан, 1968; Темурьянц и др., 1992; Chiabrera 1994 >
Развитие цивилизации породило появление- множества антропс генных факторов, в том числе, искусственных ЭМП (в основном в диапазоне промышленных и радиочастот), которые создают сильное "электромагнитное загрязнение" биосферы, внося свой вклад в ухудшение экол! .;-цч(-ской обстановки 'Плеханов, IvC-*
Широкое промышленное использование ЭМП потребовало от спсци алистов в области гигиены разработки нормативов по предельно допустимым уровням при работе- с ЭМП самых различных характеристик Кроме того, в Последние годы ЭМП все активнее применяются для лечения целого ряда заболевании, что привело к ..изданию нового раздела - электромагнитной (ЭМ) медицины (Демецкий и др., 1991; Жуков, Лазаревич. 1989; Плетнев. 1995; Послявск.ий . 1995; Bas?:<-tr. 1994).
В этой связи изучение реакций организма человека на воздействие различных ОМП представляется весьма актуальной задачей.
Современные исследования свидетельствуют о том, что биологические эффекты ЭМП определяются его биотропными параметрами (интенсивностью, частотой, формой сигнала, локализацией, экспозицией и пр.). Высказанное W.R:Adey еще в 70-е годы предположение о существовании в электромагнитном спектре "амплитудно-частотных
окон", где биологические эффекты выражены значительнее, было подтверждено экспериментально (Adey, 1980; Темурьянц, 1992; Плеханов, 1990; Лебедева, 1992).
Показано, что низкоинтенсивные ЭМП оказывают существенное действие на живые системы разных уровней организации, при этом влиянию подвергаются все органы и ткани, но наиболее чувствительной является нервная система. Ответные реакции организма человека преимущественно изучаются на субсенсорном уровне (Плеханов, 1986, Лысков, 1994, Сидякин, 1986; Волынский, 1984; Lyskov, 1995 и др.). Хотя возможности сенсорного восприятия ЭМП отмечены еще в прошлом веке (Григорьев, 1881; Дюрвиль, 1913 и др.), неспецифические сенсорные реакции на различные ЭМП стали исследовать только в последние годы (Андреев и др. 1985, Баженова, 1992; Кори-невская и др.,1993; Лебедева, 1995; Stefanov, Statev, 1S68). Этот метод позволяет определить биотропные параметры ЭМП и индивидуальные особенности сенсорных реакций человека.
Для оценки сенсорных реакций на воздействие ниэкоинтенсивных ЭМП в нашей работе были выбраны практически полярные частоты не-ионизирующей части'ЭМ-спектра - ИНЧ- и КВЧ-диапазоны. ЭМП ИНЧ-ди-апазона являются спектральными вариациями электромагнитного фона Земли, а КВЧ-волны, практически отсутствуют в биосфере, т.к., проходя из космического пространства, сильно поглощаются водными слоями атмосферы. В настоящее время в терапевтических приборах для электромагнитной терапии применяются определенные частоты этих диапазонов. При этом, было замечено, что эффективность лечения в значительной степени зависит от выбора параметров излучения для каждого пациента индивидуально (Гедымин и др., 1994; Дремучее, 1995; Зданович, Пославский, 1995).
Цель работы заключается в исследовании роли некоторых индивидуальных особенностей (психофизиологических и нейрофизиологических) человека в восприятии низкоинтенсивных электромагнитных полей инфранизкочастотного и крайневысокочастотного диапазонов.
Конкретные задачи исследования:
-
Исследовать качество сенсорной индикации человека низкоинтенсивных полей ИНЧ- и КВЧ-диапазона, используя показатели прочности реакции и уровня ложных тревог, латентного периода, модальности ощущений.
-
Выявить взаимосвязь латентного времени реакции испытуемых с качеством сенсорной индикации ЭМ-сигнала и физическими особенностями изучаемых диапазонов ЭМП.
-
Определить зависимость качества сенсорной индикации ЭМП от индивидуальных психофизиологических и нейрофизиологических особенностей организма испытуемых.
Основные положения, выносимые на зашиту.
-
Восприятие человеком ЭМП на уровне ощущений коррелирует с его психофизиологическими и нейрофизиологическими особенностями.
-
Латентный период сенсорной индикации ЭМ-стимула определяется степенью эм-чувствительности человека и физическими характе-ристиками стимула.
Научная ноаизна
Впервые показана взаимосвязь электромагнитной чувствительности человека с психофизиологическими и нейрофизиологическими особенностями организма человека.
Научно-практическая ценность работы
Полученные результаты имеют фундаментальное значение, т.к. расширяют представление о биологической значимости ЭМП, вносят
вклад в понимание механизмов взаимодействия ЭМП с организмом человека, расширяют методические возможности сенсорной физиологии.
Практическое значение полученных результатов состоит в том, что показаны особенности в восприятии ЭМП, определяющие индивидуальную ЭМ-чувствительность. Это необходимо учитывать при разработке гигиенических нормативов, а также при применении ИНЧ- и КВЧ ЭМП в медицинской практике.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены на междисциплинарном семинаре "Биологические системы и электромагнитные поля" <1994), на заседании научного медико-биологического общества КВЧ (1993, 1994) и на X Международном симпозиуме "Миллиметровые волны в медицине и биологии" (Москва, 1995).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 2 работы, 1 находится в печати.
Было выполнено 2 серии экспериментов (с ИНЧ- и КВЧ-воздействием) при участии 56 практически здоровых испытуемых в возрасте от 17 до 40 лет (19 мужчин и 37 женщин).
С каждым испытуемым проводили по 10 опытов, подавая ЭМП попеременно на правую и левую руку. В каждом опыте давали 20 предъявлений ЭМ-стимулов и пустых проб. Во время эксперимента испытуемый размещался в удобной для него позе в кресле с подголовником в звукоизолированной экранированной экспериментальной камере со сниженным уровнем освещенности.
При работе с генераторами ИНЧ-сигнала, стимул подавался на кисть руки испытуемого, которая располагалась в центре соленоида. КВЧ- стимул наносили на тыльную сторону кисти между первой и второй пястными костями (в области точки Хэ-Гу (Gi4)).
В связи с тем, что в проводимых экспериментах принимали участив люди, для исследований использовали электромагнитные поля (ЭМП), создаваемые приборами для электромагнитной терапии ("Алимп", "Явь-1", "Шлем", "Луч-2"), имеющими сертификат Минздрава России.
Применяемые терапевтические аппараты создавали низкоинтенсивное (нетепловое) электромагнитное излучение. При ИНЧ-воздейс-твии интенсивности стимула составляли 1, 5, 30 мТл. Интенсивность ЭМ-излучения КВЧ-аппаратов - Ь мВт/см2,
В течение серии экспериментов осуществлялась метрологическая поверка всех генераторов ЭМП.
Для оценки процесса восприятия человеком электромагнитных стимулов применяли психофизический метод, разработанный в лаборатории электромагнитной нейрофизиологии ИВНД и НФ РАН, - метод сенсорной индикации. Этот метод был предложен Ю.А.Холодовым в 1976 году и модифицирован Н.Н.Лебедевой (1992).
Экспериментальные исследования проводили на автоматизированной экспериментальной установке с учетом современных требований к психофизическому эксперименту, которая позволяла осуществлять слепой контроль при проведении и обработке результатов эксперимента, производить подачу ЭМ-стимулов и пустых проб с квазислучайным распределением и фиксировать латентное время ответа испытуемых .
Для оценки качества сенсорной индикации использовали следу-
ющие показатели:
прочность реакции - ПрР (отношение числа правильно распознанных проб к общему числу ЭМ-сигналов);
уровень ложных тревог - УрЛТ (отношение числа утвердительных ответов к общему числу пустых проб).
величину латентного периода реакции испытуемого (Тлат) на ЭМ-сигнал и на пустую пробу (ложные тревоги);
модальность возникающих ощущений.
При анализе Тлат. строили суммарные гистограммы распределения латентного времени истинных реакций и ложных тревог.
Достоверность различий выборок латентного времени реакции различных групп испытуемых оценивали с помощью непараметрического дисперсионного анализа, а показателей ПрР и УрЛТ для каждого человека во время каждой серии опытов - по критерию Манна-Уитни.
Для оценки влияния ЭМП на психофизиологические реакции применяли две методики. Первая - время простой двигательной реакции (БПДР) на свет и звук. ВПДР - устойчивая психофизиологическая реакция, дающая возможность оценить силу воздействующего фактора и тип нервной системы испытуемого (Бойко, 1964).
Чтобы предотвратить выработку рефлекса на время, звуковые и световые стимулы подавались автоматически с квазислучайным распределением времени предъявления от долей до 2-х секунд (Холодов, Лебедева, 1992).
Вторая психофизиологическая методика - определение критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), эта методика позволяет исследовать не только работу зрительного анализатора, но и оценить функциональное состояние мозга, в том числе, межполушарную асимметрию (Казановская, 1994).
Для выявления индивидуальных особенностей биоэлектрической активности коры головного мозга испытуемых оценивали параметры альфа-ритма (мощность спектра и пространственную организацию), поскольку именно альфа-ритму отводится определяющая роль в механизмах организации мозговой деятельности и регуляции уровня кортикальной возбудимости (Хомская, 1972; Данилова, 1985; Русинов, 1987); кроме того, в ряде исследований (Лебедева, 1991, 1992; Су-лимова, 1992) было показано, что этот ритм является наиболее реактивным из всех ритмов ЭЭГ при реакциях ЦНС на низкоинтенсивные ЭМП. Запись ЭЭГ проводили у каждого испытуемого перед началом опытов. Электроды располагали монополярно по международной схеме 10-20 % по четырем парным отведениям: фронтальным Fa-F-*, центральным Сэ - Сі , теменным Рэ- Р<1 и затылочным Oi - Оз с референтным объединенным ушным электродом. Регистрация ЭЭГ осуществлялась на энцефалографе EEG - 16 фирмы Медикор (постоянная времени 0,3 с и фильтр верхних частот - 30 Гц. усиление - 50 мкВ). Обработка ЭЭГ проводилась ка PC-"Amstrad" методом спектрально-корреляционного анализа с использованием быстрого преобразования Фурье (пакет программ разработан в ИВНД и НФ РАН).
Понятие порога при восприятии ЭМП является неоднозначным из-за того, что реакция на ЭМП определяется различными биотропны-ми параметрами (частота, интенсивность, локализация, экспозиция, форма сигнала и т.д.) и при изменении любого из них изменяется и реакция на ЭМП. Таким образом, измерение порога чувствительности к ЭМП представляется технически весьма сложным. В связи с этим мы решили связать чувствительность к ЭМП с каким-либо другим порогом и выбрали порог к электротоку. Оценку порогов к электротоку и болевых электрических порогов проводили с помощью электростимуля-
тора (ЭСЛ-1) методом минимальных изменений восходящих и нисходящих рядов (Бардин, 1976).