Аллахвердиев Али Рагим оглы.

Азербайджан, г. Баку, Институт Физиологии им. А.И. Караева Национальной Академии Наук Азербайджана, доктор медицинских наук, профессор заведующий лабораторией «Клинической нейрофизиологии», ali_doctor@mail.ru.

Аллахвердиева Айсель Али кызы.

Азербайджан, г. Баку, Институт физических проблем Бакинского государственного университета, Институт Физиологии им. А.И. Караева Национальной Академии Наук Азербайджана, кандидат медицинских наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории «Клинической нейрофизиологии», aysel.doctor@mail.ru.

Аннотация. В работе проведен персонифицированный и общий групповой анализ биоэлектрической активности головного мозга (ЭЭГ) у практически здоровых лиц женского пола 30-35 лет в спокойные дни и в дни слабых геомагнитных возмущений. Компьютерными программами «Нейрон-Спектр NET» фирмы «Нейрософт» анализировались 10 секундные безартефактные отрезки ЭЭГ обеих гемисфер с определением частотно-амплитудных и индексных характеристик лобных, центральных, теменных, затылочных и височных областей, в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами. Выявлено, что наблюдаемые в структурной организации ЭЭГ, в дни геомагнитного возмущения, соотношения медленные – быстрые ритмы, свидетельствуют о дисбалансе в деятельности активирующего и деактивирующего звена неспецифических систем. При этом наблюдается усиление восходящих синхронизирующих влияний и ослабление активационных посылок. Прослеживаемый правополушарный акцент усиления бета-2-ритма, в ответ на повышение геомагнитной активности, вероятно, связан с большей активацией правого полушария, ответственного за эмоциональные реакции. Пароксизмальные знаки на ЭЭГ, наблюдаемые в периоды повышения геомагнитной обстановки, предполагают необходимость разработки в группе «риска» профилактических и лечебных мероприятий с учетом возможности развития пароксизмальных состояний.

Ключевые слова: электроэнцефалография, частотно-амплитудный, индексный анализы, женский пол, спокойные дни, слабые магнитные бури.

FUNCTIONAL STATE OF THE 30-35 YEARS OLD WOMEN’S BRAIN IN THE DAYS OF THE EARTH GEOMAGNETIC SITUATION PERTURBATION 

Allahverdiyev Ali Rahim oglu.

Azerbaijan, Baku, A.I. Karayev Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of Azerbaijan, Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Laboratory of “Clinical Neurophysiology”, ali_doctor@mail.ru.

Allahverdieva Aysel Ali kyzy.

Azerbaijan, Baku, Institute of Physical Problems of Baku State University Baku, A. I. Karayev Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of Azerbaijan, Candidate of Medical Sciences, Associate Professor, Leading Researcher of the Laboratory of Clinical Neurophysiology, aysel.doctor@mail.ru.

Abstract. The paper is devoted to a personalized and general group analysis of the bioelectric activity of the brain (EEG) in healthy female individuals aged 30-35 years on calm days and on the days of weak geomagnetic disturbances. Computer programs “Neuron-Spectrum NET” of the company “Neurosoft” analyzed 10-second non-artifact EEG segments of both, hemispheres with the determination of frequency-amplitude and index characteristics of the frontal, central, parietal, occipital and temporal regions, in a state of calm wakefulness with closed eyes. It is revealed that the slow-fast rhythms observed in the structural organization of EEG, during the geomagnetic disturbance days, indicate an imbalance in the activity of the activating and deactivating links of non-specific systems. At the same time, there is an increase in upward synchronizing influences and a weakening of activation messages. The traceable right-hemisphere emphasis of beta-2 rhythm enhancement, in response to increased geomagnetic activity, is likely associated with greater activation of the right hemisphere, which is responsible for emotional responses. Paroxysmal signs on EEG observed during periods of increased geomagnetic conditions suggest the need to develop preventive and therapeutic measures in the “risk” group, taking into account the possibility of developing paroxysmal states.

Keywords: electroencephalography, frequency-amplitude, index analysis, female sex, calm days, weak magnetic storms.

Введение.

Изучение воздействия природных экологических факторов физической природы на физиологические системы организма человека и в особенности на мозговую деятельность, в течение многих десятилетий является предметом интенсивных научных исследований, привлекающих   внимание специалистов различных научных направлений. Особую роль здесь следует отвести влиянию гелиогеофизических факторов, источниками которых являются процессы, протекающие на Солнце и характеризующиеся синхронностью проявлений в масштабе планеты. Благодаря работам А.Л.Чижевского появилось такое направление науки – гелиобиология, которая изучает влияние солнечной активности на земные организмы. Повышение солнечной активности сопровождается вспышечными процессами на Солнце и выбросом в космическое пространство заряженных частиц, которые и вызывают усиление напряжения в магнитосфере Земли, изменяя характеристики ее магнитного поля, и оказывают многоплановое воздействие на все аспекты жизнедеятельности на Земле. Наиболее чувствительной к изменениям космической погоды является нервная и сердечно-сосудистая системы. Имеются сведения об обострении имеющихся заболеваний и повышения уровня смертности больных с патологией этих систем в дни возмущений космической погоды [1]. Среди практически здоровых людей также существуют различные типы реагирования на гелиогеофизические факторы [2, 3, 4]. Имеющиеся в обширной литературе сведения указывают на множество возникающих клинико-физиологических реакций со стороны головного мозга при смене геомагнитной обстановки [5, 6, 7, 8]. Рядом исследователей установлена взаимосвязь между функциональным состоянием мозга человека и геомагнитной активностью [9, 10, 11]. Применение же современных методов математического анализа и обработки электроэнцефалографических (ЭЭГ) – данных увеличило диагностическую значимость этого метода, являющегося объективным показателем деятельности головного мозга. Влияние магнитных бурь на функциональную деятельность головного мозга человека изучено недостаточно, а имеющиеся работы в своем большинстве не учитывают степень геомагнитной возмущенности.

В настоящей работе представлены результаты персонифицированных исследований биоэлектрической активности головного мозга практически здоровых женщин 30-35 лет в состоянии расслабленного бодрствования в спокойные дни и в дни со слабой геомагнитной возмущенностью.

Методика.

В данных исследованиях участвовали практически здоровые женщины в возрасте 30-35 лет. Учитывая то, что индивидуальные значения характеристик ЭЭГ вариабельны и имеют широкий диапазон колебаний, для анализа их динамики предпочтительны персонифицированные исследования, с последующим сравнительным графическим представлением полученных данных. Регистрация биоэлектрической активности головного мозга, осуществлялась на компьютерном энцефалографе  Нейрон-Спектр-5 от областей (отведений) правого и левого полушарий соответственно: лобных полюсов  Fp2 и Fp1, лобных –F4 и F3, центральных – С4 и С3, теменных – Р4 и Р3, затылочных – О2 и О1, передне-височных – F8 и F7, центрально-височных – T4 и T3, задне- височных – T6 и T5 – отделов коры  головного мозга по международной схеме 10–20%, в дни со спокойной (Кр=1–2) и возмущенной геомагнитной обстановкой (Кр=4), расцениваемой как слабые магнитные бури. Программами «Нейрон-Спектр NET» фирмы «Нейрософт» анализировались 10 секундные отрезки безартефактных ЭЭГ в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами. Подсчитывались индексы, амплитуды и частотные характеристики для дельты-, тета-, альфа, низкочастотного бета-1 и быстрочастотного бета-2 спектров электрической активности. Далее с помощью программы «Microsoft Excel» проводился сравнительный анализ соответствующих характеристик ЭЭГ, зарегистрированных в дни геомагнитного возмущения со спокойными днями. Состояние геомагнитной обстановки в регионе обследования (г.Баку) представлялось сотрудниками Шемахинской астрофизической обсерватории Национальной Академии Наук Азербайджана. Учитывая то, что показана большая связь локального Кр –индекса с изменениями ЭЭГ характеристик, чем с планетарным Ар –индексом [12], мы для анализа геомагнитной обстановки использовали Кр –индекс.

Результаты исследований и обсуждение.

Рутинный анализ ЭЭГ женщин в спокойные дни свидетельствовал об отсутствии в структуре биоэлектрической активности мозга органических изменений, локальных и диффузных патологических и пароксизмальных знаков, визуально отражая у части обследованных дисфункцию структур мезо-диэнцефального уровня. В дни возмущения геомагнитной обстановки на ЭЭГ у большинства женщин значимых различий выявлено не было, в тоже время у трех женщин в лобно-теменных областях обеих гемисфер билатерально-синхронно регистрировались заостренные и острые волны, по амплитуде превышающие фон. Область вспышек, частотный диапазон и билатеральная синхронность, подтверждают диэнцефальный генез пароксизмальной активности, спровоцированной реакцией этих областей мозга на возмущение гелио-геомагнитной обстановки. Результаты многочисленных экспериментов дают основание полагать, что в периоды повышения геомагнитной активности, на фоне подавления активности эндогенного мелатонина отмечается снижение порога судорожной готовности нейронов, которые отличаются пароксизмальной настроенностью [13]. Имеются сведения о воздействии на структуру биоэлектрической активности головного мозга синхронизирующих составляющих электромагнитных колебаний, которые участвуют в возникновении различного рода пароксизмальных состояний и судорожных припадков [14]. Подтверждением этим данных являются зарегистрированные нами заостренные и острые вспышки в структуре ЭЭГ, спровоцированные повышением геомагнитной активности. Выявленные изменения в структуре биоэлектрической активности головного мозга у этих женщин позволяют отнести их к группе «риска» по пароксизмальным состояниям.

Представленные выше персонифицированные результаты исследований структуры биоэлектрической активности головного мозга практически здоровых женщин 30-35 лет в спокойные (Кр=1–2) и геомагнитно возмущенные дни (КР=4) и их сравнительный анализ, позволяют выделить наиболее значимые изменения в частотно-амплитудных и индексных характеристиках. Так, следует отметить, в дни со слабым геомагнитным возмущением, в сравнении со спокойными днями, значимое диффузное увеличение индекса и в правой височной области амплитуды тета-ритма, на фоне снижения его частоты, диффузное увеличение индекса, частоты и амплитуды дельта-ритма и диффузное снижение индекса, частоты и амплитуды низкочастотного бета-ритма (бета-1), на фоне повышение индекса, частоты и амплитуды быстрочастотного бета-ритма (бета-2), преимущественно по правому полушарию. Учитывая то, что тета-ритм генерируется структурами гиппокампальной формации, диффузное увеличение выраженности (индекса) тета-ритма в дни геомагнитного возмущения, по-видимому, свидетельствует о активации септо-гипокампальной системы и усилении их вклада в формирование биоэлектрической активности корковых областей. Предположение подтверждается мнением о том, что подкорковые структуры, в том числе и гиппокампальная формация, являются чувствительным экраном, реагирующим на электромагнитные колебания внешней среды. Созвучны с нашими результатами данные о связи изменений когерентности тета-ритма с геомагнитными колебаниями [9]. Учитывая сведения об участии гиппокампа в эмоциональных реакциях [15], данные о тесной корреляции выраженности тета- и дельта-ритмов с вегетативной активностью и уровнем эмоциональной возбудимости [16,17], выявленное нами усиление активности гиппокампа при увеличении уровня геомагнитной возмущенности свидетельствуют о возрастании эмоциональной напряженности. Интерес вызывает увеличение в дни слабого геомагнитного возмущения индекса, частоты и амплитуды дельта-ритма на фоне снижении индекса, частоты и амплитуды бета-1 –ритма. Полученные в структурной организации ЭЭГ, в дни геомагнитного возмущения, соотношения медленные-быстрые ритмы, свидетельствуют о дисбалансе в деятельности активирующего и деактивирующего звена неспецифических систем. При этом наблюдается усиление восходящих синхронизирующих влияний и ослабление активационных посылок. В то же время интерес вызывает повышение в дни усиления геомагнитной активности индекса, амплитуды и частоты быстрочастотного бета-2 –ритма, с правополушарным акцентом. Наблюдаемое в дни геомагнитного возмущения усиление выраженности бета-2-ритма, на фоне снижения представленности бета-1 —ритма и повышения значений характеристик дельта-ритма, с одной стороны, связано с компенсаторной реакцией мозговых регулирующих образований в ответ на возникший дисбаланс в звеньях неспецифических систем и преобладание в структуре ЭЭГ медленной активности. С другой стороны, правополушарный акцент усиления бета-2 —ритма, в ответ на повышение геомагнитной активности, вероятно, связан с большей активацией правого полушария, ответственного за эмоциональные реакции. Пароксизмальность на ЭЭГ, спровоцированная повышением геомагнитной обстановки, предполагает необходимость разработки в группе «риска» комплекса профилактических и лечебных мероприятий и учета возможности развития пароксизмальных состояний в вопросах профориентации и профпригодности.

Библиографический список.

1.      Ачкасова Ю.Н., Брызгунова Н.И., Клименко Л.И., Новогородов Н.П. Биологическое дейстивие неионизирующей радиации и проблема влияния солнечной активности на организмы // Проблемы космической биологии. – 1982. – Т. 43. – С. 109–116.

2.      Изучение зависимости функционального состояния организма человека от глобальных и локальных вариаций геокосмических агентов в условиях Заполярья // Н.К. Белишева, С.А. Черноус, А.Н. Виноградова и др. // Научное обеспечение развития технобиосферы Заполярья: база знаний и пакет инновационных предложений [мультимедийный информационный ресурс]. – Раздел РФФИ. – Мурманская область. Север. – 2006 / отв.ред. А.Н. Виноградов. – С. 23–54. – Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2006. – Электрон. Опт. Диск (514Мб)

3.      Индивидуальная чувствительность человека к гелиогеофизическим факторам / Н.П. Верко, П.Е. Григорьев, М.А. Кокарева, И.И. Добрева // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И.Вернадского. Серия «Биология, химия. – 2006. – Т. 19 (58), – № 4. – С.41–46

4.      Особенности функционирования организма зимовщиков при адаптации к условиям Антарктиды / Ю.П. Горго, В.Н. Ильин, Г.П. Милиневский, В.Е. Шевченко // Материалы международного симпозиума Гелиогеофизические факторы и здоровье человека. – Новосибирск: ООО РИЦ. – 2005. – С. 54–55.

5.      Кануников И.Е., Гетманенко О.В., Синюхина А.Н. Влияние вариаций геомагнитного поля на функциональное состояние мозга человека. // Вопросы современной науки и практики. – М.: Университет им.В.И.Вернадского. – 2007, – № 3(9), – С. 9–12.

6.      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. – Владивосток: 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 )

7.      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 функции // Российский физиологический журнал им. Сеченова. – 2016. – Т. 102. – № 12. – С. 1479–1494.

8.      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

1. Белов Д.Р., Кануников И.Е., Киселев Б.В. Зависимость пространственной синхронности ЭЭГ человека от геомагнитной активности в день опыта // Рос. Физиол.журн. – 1998. – Т. 84. – № 8. – С. 761–774.
2.  
3. VII Мждународной Крымской конференции «Космос и биосфера». – Судак, Крым, Украина ,1-6 октября 2007. – г.Киев: Mavis, 2007. – С.80
4. URL: http://www.myshared.ru/slide/201621/

13.    Persinger M.A. et al. Persinger M.A., St. Pierre L.S., KorenS.A. Geophysical variables and behavior XCI. Ambulatory behavior in rats following prenatal exposures to complex magnetic fields designed to interact with genetic espression // Percept.Mot.Skitts. – 2001. – Vol. 92. – № 1. – P. 183–192.

14.    Лукьянова С.Н. Феноменология и генез изменений в суммарной биоэлектрической активности головного мозга на электромагнитное излучение // Радиац. Биология. Радиоэкология. – 2002. – Т. 42. – № 3. – С. 308–314