= НЕИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ =
УДК [57+61]::539.1.04:537.531:591.481
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ НЕТЕПЛОВОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ И КОРОТКОЙ ЭКСПОЗИЦИИ КАК ПОДПОРОГОВЫЙ РАЗДРАЖИТЕЛЬ ДЛЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
© 2013 г. С. Н. Лукьянова*
Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
Представлены обобщение и анализ многолетних собственных материалов, характеризующих реакцию мозга на электромагнитное излучение низкой интенсивности (плотность потока энергии в непрерывном режиме или в импульсе — не более 500 мкВт/см2) и короткой экспозиции (не более 30 мин). Совокупность экспериментальных результатов, полученных на отдельных нейронах, образованиях, мозга в целом дают представление о реакции центральной нервной системы на изучаемое воздействие. Сопоставление этих данных с соответствующими ответами на известные стимулы (свет, звук, электрический ток) свидетельствуют об электромагнитном излучении низкой интенсивности и короткой экспозиции как о подпороговом раздражителе для центральной нервной системы.
Электромагнитное излучение, низкая интенсивность, короткая экспозиция, центральная нервная система, реакция, подпороговый раздражитель.
DOI: 10.7868/S0869803113060076
В наших ранее опубликованных работах [1— 11] было показано, что низко интенсивные, кратковременные электромагнитные излучения (ЭМИ) могут вызывать достоверные изменения в суммарной и импульсной биоэлектрической активности головного мозга и могут стать условными сигналами. Эти данные свидетельствуют о том, что изучаемое воздействие является раздражителем для центральной нервной системы (ЦНС). Подобное заключение следует и из работ других авторов [1—20]. Нисколько не умаляя значимость этих работ, в настоящей статье представлено обобщение только собственных материалов, поскольку это — более правомерно для сравнения и обобщения. Приведенные данные получены в сходных, корректных условиях, позволяющих изучать электрофизиологические и поведенческие показатели функционального состояния ЦНС при воздействии ЭМИ в экспериментах на кроликах и исследованиях с участием испытателей-добровольцев. Эти работы отличает достаточно полное представление о параметрах ЭМИ, анализ реакции на различных уровнях функционирования ЦНС, оценка возможного участия других систем организма, параллельное сравнение с соответствующими ответами на свет и звук ~ пороговой величины.
Настоящее исследование можно назвать развитием работ Ю.А. Холодова [12, 13], который
* Адресат для корреспонденции: 123182 Москва, ул. Живописная, 46, ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России; e-mail: lukyanovasn@yandex.ru.
был и остается учителем и многими годами раньше решал те же самые вопросы с полями других параметров, не акцентируя внимание на ЭМИ с плотностью потока энергии (ППЭ) не более 300 мкВт/см2.
Большой объем разнопланового материала, касающийся нейроэффектов ЭМИ с ППЭ не более 300 мкВт/см2, при экспозиции, не превышающей 30 мин, дает обоснованную характеристику основной реакции на данное воздействие, что может быть учтено при анализе механизма его действия на мозг и практическом использовании в гигиене и медицине.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
В настоящей статье приводится сравнительная характеристика ранее самостоятельно описанных исследований, где соответствующие материал и методы описаны более подробно [1—11]. Однако следует отметить главное.
Использованы данные, полученные в экспериментах на половозрелых кроликах-самцах породы Шиншилла и в исследованиях с участием испытателей-добровольцев (практически здоровые мужчины в возрасте 25—40 лет).
Все работы выполнены в камерах, позволяющих проводить электрофизиологические исследования в условиях ЭМИ. Реакции мозга на ЭМИ изучали с помощью электрофизиологических методов исследования суммарной и импульсной биоэлектрической активности нейронов, образо-
Таблица 1. Параметры ЭМИ, используемые в экспериментах на кроликах
№ п/п Несущая частота, ГГц Режим облучения Характеристика импульса ППЭ средняя, мкВт/см2 Экспозиция, мин
частота повторения, Гц длительность, мс ППЭ, мкВт/см2
1 1 непрерывный (Н) 200 по 5
3 раза
2 1.5 Н 300 5
3 6 Н 30-400 по 5
4 10 Н 150, 200 по 15
5 1 импульсный (имп.) 60 8 200 96 15
6 6 меандр 50 10 400 200 5
7 10 меандр 1 500 300 150 по 5
3 раза
8 10 меандр 10 50 300 150 по 5
3раза
9 10 меандр 100 5 300 150 по 5
3 раза
10 1.5 имп. 0.12 16 300 0.58 15
11 1.5 имп. 1000 0.4 300 120 15
12 1 меандр 10 50 200 100 15
ваний и мозга в целом, а также — анализа услов-норефлекторной деятельности. Суммарную биоэлектрическую активность мозга записывали с помощью пипеток (для кроликов), воронок (для испытателей) и проводов, изготовленных из хлорвиниловых трубок различного диаметра. Вся система заполнялась физиологическим раствором на основе агар-агара и имела сопротивление около 1 МОм. Для записи экстраклеточной импульсной активности использовали миниатюрный микроманипулятор, специально изготовленный из органического стекла, электродом служил стеклянный капилляр с диаметром кончика 1—3 ц, который был заполнен 2.5 моль/л раствора NaCL и имел сопротивление 5—20 МОм. Эти условия отведения биопотенциалов позволяли записывать их, не только до и после, но и во время облучения.
Источниками линейно поляризованного ЭМИ служили промышленные высокочастотные генераторы сигналов (Г4-121; Г4-111, производства СССР) с соответствующими усилителями мощности и рупорными антеннами. Облучению подвергалась, главным образом, голова. У кроликов она находилась в дальней зоне, т.е. в области сформированной плоской электромагнитной волны, и ППЭ не превышала 400 мкВт/см2. В табл. 1 приведены параметры ЭМИ, биоэффекты которых, полученные в экспериментах на кроликах, проанализированы в настоящей статье.
В исследованиях с участием испытателей-добровольцев изучали влияние ЭМИ в режимах 1, 12
(табл. 1) и различных стандартов сотовой связи (DCS-1800, GSM-900, NMT-450) на показатели функционального состояния ЦНС и других систем организма. Параметры ЭМИ сотовых телефонов детально описаны в ранее опубликованной статье [6]. Следует только отметить, что на уровне головы испытателя (0.1 м от антенны) ППЭ эквивалентной плоской волны колебалась в пределах 30—110 мкВт/см2.
Во всех исследованиях для оценки реакции ЦНС использовали комплексный подход. Параллельно анализировали возможные изменения и в других системах организма (сердечно-сосудистой, дыхания, мышечной). Сравниваемые группы были статистически правомерны (п > 10). Исследования с облучением всегда сопровождали контролями с ложными воздействиями. В статье основное внимание уделяется только достоверным изменениям относительно фона и соответствующего контроля. Детальные статистические оценки приведены в соответствующих публикациях.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Сопоставление многолетних исследований, выполненных на разных уровнях функционирования ЦНС, позволило представить основную характеристику реакции данной системы на низкоинтенсивное, кратковременное ЭМИ. Параллельно проводимые соответствующие исследования с известными стимулами (свет, звук)
величиной чуть выше порога дало возможность оценить биологическую значимость биоэффектов ЭМИ. Анализ разнообразных электрофизиологических исследований позволил выделить одноименные, повторяющиеся в различных группах экспериментов показатели реакции мозга на изучаемое воздействие.
Прежде всего, это — феноменология реакции. В суммарной биоэлектрической активности головного мозга основной формой изменений на низкоинтенсивное, кратковременное ЭМИ является увеличение числа веретенообразных колебаний в а- и р1-диапазонах ЭЭГ. Для всех параметров ЭМИ, приведенных в табл. 1, это — основная форма реакции в экспериментах на кроликах. Эта реакция была ведущей и в исследованиях с участием испытателей-добровольцев (режимы 1 и 12 в табл. 1 и ЭМИ стандартов сотовой связи). Последнее подробно описано в самостоятельной статье [6]. По своему генезу такие изменения соответствуют усилению процессов синхронизации в ЦНС [5]. Ранее Ю.А. Холодов охарактеризовал подобный ответ как универсальную реакцию мозга на постоянные и электромагнитные поля [12, 13] и доказал, что она является результатом действия только магнитной составляющей, а не электрической. Это одно из очень немногих проявлений реакции ЦНС на ЭМИ, которая воспроизводится и отмечается в работах различных исследователей [12, 17—19 и др.]. Следует подчеркнуть, что данная феноменология реакции мозга на ЭМИ имеет место только при кратковременном и низкоинтенсивном воздействии. Литература и собственные исследования показывают, что увеличение того или другого может повысить его биологическую значимость и, соответственно, изменить феноменологию реакции [4, 9, 12 и др.].
Описанное резко отличается от соответствующих ответов на свет и звук пороговой величины и выше. В последнем случае наблюдаются противоположные изменения — десинхронизация (уменьшение амплитуды и увеличение частоты). В адекватных областях мозга такие ответы наблюдаются в 80—100% относительно количества применений раздражителя (прочность реакции). Для ЭМИ таких адекватных областей не найдено. Эксперименты с вживленными электродами свидетельствуют только о разной реактивности структур мозга к таким воздействиям, что определяется состоянием структуры и биологической значимостью воздействия [7]. В условиях нормального функционирования мозга и простых режимов ЭМИ (непрерывный или модулированный меандром) наиболее реактивными образованиями были гипоталамус и кора головного мозга. И даже в этих образованиях прочность реакций на ЭМИ была достоверно ниже вышеуказанных на свет и звук [1, 4, 7, 9, 11].
Прочность реакций мозга на ЭМИ различных режимов, приведенных в табл. 1, представлена на рис. 1. В отличие от света (величина близка к пороговой — прочность 80—100%) и соответствующих контролей с ложным воздействием, достоверные изменения в ЭЭГ зрительной области на ЭМИ (относительно исходного фона) наблюдали, главным образом, в 30—50% случаев. Как следует из рис. 1, в большей степени эти изменения проявляются в первые
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.