УДК 612.014.4
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И КАРДИОГЕМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ГЕЛИОГЕОМАГНИТНЫХ И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ У ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ
© 2014 г. В. П. Рожков1, Н. К. Белишева2 , А. А. Мартынова2, С. И. Сороко1
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург,
2Кольский научный центр РАН, Апатиты E-mail: vlrozhkov@mail.ru Поступила в редакцию 24.12.2013 г.
Проведено комплексное исследование влияния вариаций гелиогеофизических и метеорологических факторов, а также фаз лунного цикла на показатели кардиогемодинамики, психоэмоционального состояния и ЦНС у 12 мужчин 19—38 лет, проживающих в Заполярье (г. Апатиты, 67°57' с.ш., 33°39' в.д.). Период наблюдения характеризовался вспышками на Солнце М1— М2-класса и геомагнитными бурями G1— G3 класса. Выявлены как адаптивные модулирующие влияния факторов среды на вегетативные (автономные) системы регуляции, так и резкие возмущающие воздействия геомагнитной бури и хромосферных вспышек на Солнце на функциональное состояние человека. Методом множественной регрессии выделены доминирующие факторы среды по степени влияния на функциональные показатели и оценен эффект их сочетанного воздействия. Коэффициент детерминации, в среднем, не превышал 0.5, однако у ряда испытуемых по отдельным показателям он достигал 0.7—0.8. Показано, что в экстремальных условиях высоких широт все обследованные лица реагировали на постоянные колебания климато-географических и космофизических факторов, однако характер и выраженность реакций зависели от индивидуальной чувствительности к их изолированному и комбинированному воздействию.
Ключевые слова: геомагнитные возмущения, солнечная активность, фазы лунного цикла, кардиоге-модинамика, психоэмоциональное состояние, сенсомоторная реакция.
Б01: 10.7868/80131164614040122
Проживание в высоких широтах, сопряженное с воздействием на организм суровых климато-географических условий, приводит к возникновению у жителей Севера, так называемого "синдрома полярного напряжения" [1]. Этот синдром выражается в "полярной одышке", психоэмоциональной лабильности, астенизации, снижении работоспособности, депрессии [1—3]. Однако до конца не ясен вклад отдельных компонентов сложного климато-географического и геофизического комплекса в снижение адаптационного резерва у жителей высоких широт. Определенное влияние на психоэмоциональную и физиологическую лабильность могут оказывать метеорологические и гелиогеофизические факторы [1, 3—5], колебания которых в высоких широтах достигают экстремальных значений [6]. Можно полагать, что частые апериодические и резкие колебания компонентов взаимообусловленного климато-геофизического комплекса создают предпосылки для десинхроноза, ведущего к истощению адапта-
ционного резерва и сокращению продолжительности жизни северян [4, 7, 8].
Несмотря на то, что изучению зависимости организма человека от солнечной и геомагнитной активности посвящены многие работы [5, 9—11], полученные данные носят разрозненный и, отчасти, противоречивый характер. Это связано с тем, что в зависимости от фазы цикла солнечной активности [9, 12], сезона года, широты [3, 13] характер связи показателей функционального состояния организма с гелиогеофизическими факторами может существенно меняться в силу различий индивидуальных реакций. Для выяснения особенностей индивидуальных стратегий адаптации организма к метео- и геофизическим воздействиям и выявления предикторов срыва адаптации необходимы комплексные исследования физиологического состояния организма при различных условиях возмущенности гелиогеофи-зической среды [14].
Целью настоящей работы являлась оценка комбинированного и изолированного влияния
51
4*
гелиогеофизических и метеорологических факторов на психосоматические и кардиогемодинами-ческие показатели организма человека в периоды значительных возмущений геомагнитного поля по данным многодневного мониторинга.
МЕТОДИКА
В связи с тем, что наиболее выраженные изменения геомагнитного поля и колебания метеорологических факторов отмечаются в полярных областях Земли [6], мониторинг состояния испытуемых проводился в Заполярье на Кольском полуострове в г. Апатиты (67°57' с.ш., 33°39' в.д.) в течение 25 дней (с 24.09. по 18.10.2012 г.), когда по предварительному прогнозу предполагалось резкое усиление вспышечной активности на Солнце с сопутствующими геомагнитными возмущениями. Период исследования соответствовал фазе подъема цикла солнечной активности.
В исследованиях приняли участие 12 практически здоровых мужчин-добровольцев в возрасте от 19 до 38 лет. Регистрацию физиологических и психофизиологических показателей (далее — "функциональных показателей") проводили ежедневно с 9 до 16 часов. Показатели состояния организма включали: оценку самочувствия, активности и настроения (методика САН); оценку ситуативной и личностной тревожности (по Спилбергеру—Ханину); параметры кардиогемо-динамики (вариабельность сердечного ритма, артериальное давление). Систолическое (АДС) и диастолическое (АДд) артериальное давление, частоту сердечных сокращений (ЧСС) и вариабельность сердечного ритма (ВСР) измеряли в положении лежа после 3-минутной преадаптации в спокойном состоянии. Спектральный анализ ВСР проводили на 5-минутных эпохах анализа, рассчитывали спектральную мощность общую (TP), в высокочастотном (Ш) и низкочастотном (1^ диапазонах, а также соотношение LF/HF. Регистрацию электрокардиограммы (ЭКГ) (частота дискретизации 1000 Гц) и анализ ВСР проводили с помощью прибора "Омега-М" (НПФ "Динамика", СПб., Россия).
Для оценки психофизиологических показателей использовали методику определения сложной зрительно-моторной реакции (СЗМР) с помощью аппарата "Психифизиолог" (НПКФ "Медиком МТД", г. Таганрог, Россия). Задание заключалось в максимально быстром нажатии на кнопку большим пальцем правой или левой руки при появлении одного из двух сигналов и состояло из трех этапов: 1) красный цвет — нажатие на правую кнопку, зеленый — на левую (СЗМР-1); 2) зеленый цвет — нажатие на правую кнопку, красный — на левую (СЗМР-2); 3) нажатие на кнопку только при появлении сигнала красного цвета (СЗМР-3). На каждом этапе предъявляли
по 35 стимулов зеленого и красного цвета в псевдослучайном порядке. Анализировали общее количество ошибок, среднее время реакции (ВР), среднеквадратическое (СКО) отклонение ВР.
Полученные показатели сопоставляли с данными солнечной активности (СА), геомагнитной активности (ГМА) и метеорологическими данными. Из показателей солнечной активности использовали суточные индексы, характеризующие вспышечную активность (SF — solar fluxes) — суммарную интенсивность рентгеновского излучения в пике вспышек классов С и М (в дни, когда не было зарегистрировано вспышек выше В класса, показатель SF приравнивался к нулю), показатель интенсивности потока радиоизлучения (F107) и число пятен на Солнце (число Вольфа, W) [http://www.tesis.lebedev.ru/]. Принимая во внимание высокий уровень корреляции (0.86) между F107 и W, применяли обобщенную оценку влияния этих показателей (SAind — solar activity index). Для этого анализировали взаимосвязи между тремя показателями СА (SF, F10 7, W) методом главных компонент. Поскольку первый значимый фактор отражал суммарный вклад показателей W и F107, в дальнейшем использовали значения соответствующей факторной переменной в относительных единицах.
В качестве показателей ГМА использованы значения локальных индексов: суточного индекса АК, максимального значения локального К-ин-декса за период от 0 часов до момента регистрации — Ктах, К-индекса на момент обследования — K0 [http://www.sgo.fi/].
Метеорологические данные [http://meteo.in-fospace.ru/] включали суточные показатели: 1) температуры — Т (°С); 2) относительной влажности — RH (%); 3) атмосферного давления, приведенного к уровню моря — Р0 (ГПа); 4) максимальной величины изменения атмосферного давления по 4-м измерениям за сутки — APmax (ГПа); 5) максимальной величины изменения направления ветра в градусах по 4-м измерениям за сутки, представленными на графике в полярных координатах — AWDmax.
Оценивали также влияние на функциональные показатели смены фаз лунного цикла и гравитационной составляющей по площади освещенности лунного диска (в процентах) — LP (lunar phase) и расстоянию от Луны до Земли — LD (lunar distance), соответственно [www.astrolab.ru].
Раздельное влияние метео- и гелиогеофизиче-ских факторов оценивали на основе коэффициентов корреляций (r) между динамикой значений функциональных показателей и вариациями индексов, характеризующих факторы среды (в тексте приведены только значения r с уровнем значимости p < 0.05), а также данных дисперсионного анализа. Для оценки совместного влияния
факторов среды на функциональные показатели состояния организма использован метод множественной регрессии с гребневыми оценками параметров регрессии с пошаговым включением и исключением предикторов. Анализировали стандартизированные регрессионные коэффициенты и коэффициенты детерминации (r2). Расчеты произведены с использованием пакета Statistica-6 for Windows. Регрессионный анализ проведен по данным 10 участников, в эту группу не вошли 2 испытуемых в связи с пропуском 10 из 25 дней обследования.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Период с 24 сентября по 18 октября 2012 г. характеризовался: 1) двумя максимумами (более 9 вспышек класса С и выше) вспышечной солнечной активности 29.09 — 01.10.2012 г. (включая вспышку М1.3) и 08.10-10.10.2012 г. (включая вспышки М2.3, М1.7 и М1.0); 2) наличием возмущений ГМА, достигавших 01.10.2012 г. уровня сильной (К = 7), 08.10 и 09.10.2012 г. - средней (К = 6), 13.10.2012 г. — слабой (К = 5) магнитной бури; 3) пониженным фоном атмосферного давления (1007.6 ± 6.8 ГПа); 4) снижением среднесуточной температуры от +6°С до 0°С; 5) высокой изменчивостью направления при относительно слабой скорости ветра (1—5 м/с); 6) высокой облачностью (7.6 ± 2.1 балла) и влажностью (89.4 ± 8.0%).
Особенности периода наблюдений проявились также в характере взаимосвязей между различными факторами среды. В частности, отсутствовала значимая статистичес
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.