Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Изменения функционального состояния центральной нервной системы человека при комбинированном воздействии постоянногои ультра-низкочастотного магнитного поля низкой энергетической плотности

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИИ

РГБ ОД

1 3 МАЙ ЬЬо На правах рукописи

ЛЫСКОВ Евгений Борисович

Изменения функционального состояния центральной нервной системы человека при комбинированном воздействии постоянного и ультра-низкочастотного магнитного поля низкой энергетической плотности.

Специальность 14.00.17. Нормальная физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва 1996г.

Работа выполнена в Институте мозга человека РАН (Санкт-Петербург) и в отделе Environmental Sciences Университета Куопио (Куопио, Финляндия).

Научный консультант: доктор биологических наук, С.В.Медведев.

Официальные оппоненты:

член-корреспондент РАН, профессор Медведев В.И. доктор медицинских наук, профессор Григорьев Ю.Г. доктор биологических наук, профессор Фролов М.В.

Ведущая организация:

Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН (С. Петербург).

Защита состоится "_"_ 1996г. в "_" часов на заседании Специализированного совета Д.003.10.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва, ул. Бутлерова д.5).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

Автореферат разослан "_"_ 1996г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.б.н.

Лебедева H.H.

Общая характеристика работы.

Актуальность проблемы. Резко возросшее в последние 20 лет внимание к проблеме влияния Ультранизкочастотных элек-тро-магнитных полей (УНЧ ЭМП) низкой энергетической плотности на живые организмы связано с кардинальным изменением электромагнитной обстановки как на производстве, так и в быту. Стремительное развитие средств связи, новых технологий, электроэнергетики привело к многократному повышению уровней электромагнитных полей. Рядом авторов новая ситуация характеризуется как "электромагнитное загрязнение окружающей среды" или электромагнитный "смог".

С воздействием электромагнитных полей так называемой промышленной частоты (50-60 Гц) прямо связывают повышенный риск возникновения таких заболеваний, как болезнь Альцгаймера, детская лейкемия, опухоли мозга, боковой амио-трофический склероз, различные неврологические нарушения (Wertheimer and Leeper, 1979; Dowson, 1988; Wilson, 1988; Floderus, 1994; Sobel, 1994). Указанные публикации, вызвавшие большой общественный резонанс, стимулируют поиски механизмов воздействия ЭМП на человека.

Анализ доступной литературы показывает, что ЭМП данного частотного диапазона могут вызывать широкий спектр физиологических и поведенческих эффектов. Основываясь на анализе динамики ЭЭГ, Ю.Холодов (1975, 1992) отмечает перестройку пространственно-временной организации церебральной детель-ности, в частности, повышение суммарной мощности ЭЭГ за счет увеличения мощности дельта и альфа диапазонов. Изменения спектрального состава ЭЭГ вследствие воздействия МП отмечены также в серии исследований G.Bell с соавторами

(1991, 1994), а также в других исследованиях (Caccia, 1985; Levilian, 1987).

Исследования вызванной биоэлектрической активности при различной сенсорной стимуляции и выполнении психофизических задач также свидетельствуют о чувствительности физиологических процессов головного мозга к УНЧ МП низкой энергетической плотности, хотя число исследований, где не было отмечено достоверных изменений компонентной структуры вызванных потенциалов также весьма значительно (Jaffe, 1983; Craham, 1986).

Типичной при этом является ситуация, когда достоверные изменения обнаруживаются при одной сенсорной модальности (психофизической парадигме), в то время как ВП при других условиях стимуляции не изменяются (Dowman, 1989; Graham, 1994; Cook 1992).

В целом, анализ литературы показывает, что УНЧ МП с параметрами, типичными для современной электромагнитной обстановки, оказывают воздействие на нервную систему человека. В тоже время обращает на себя внимание сложность систематизации полученных данных, разнообразие и мозаич-ность наблюдаемых реакций нервной системы, неустойчивый характер многих из них.

Одной из ключевых на сегодняшний день представляется проблема определения наиболее важных для нервной системы параметров МП, нейротропности тех или других физических характеристик экспозиции - уровня, длительности, частоты и т.д.

Очевидность этой проблемы подчеркивается полной неудачей найти какие-либо линейные тренды в зависимости выраженности нейрональных реакции от интенсивности (дозы) МП. (Graham, 1995). Для объяснения этого феномена предлагаются некоторые теоретические модели воздействия МП на нервную систему, постулирующие наличие специальных частотных или амплитудных окон, а также повышение эффекта воздействия при модуляции одного частотного спектра другим (Liboff, 1987, Lednev, 1991). Одна из таких моделей - модель ионного параметрического резонанса получила определенные доказательства в экспериментах in vitro. Однако каких-либо сведений о подтверждении данной модели на уровне высших нервных функций человека в доступной литературе не содержится.

Важность исследования проблемы нелинейной зависимости реакций центральной нервной системы от интенсивности и других параметров МП представляется очевидной, так как в настоящее время работа по эколого-гигиеническому нормированию электромагнитных излучений строится на определении предельно допустимых доз и уровней.

Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось выявление общих принципов и возможных физиологических механизмов психо и нейрофизиологической реактивности центральной нервной системы человека к УНЧ (45-50 Гц) магнитным полям низкой энергетической плотности.

Планировалось решение следующих задач:

1. Исследовать особенности динамики функционального состояния ЦНС по данным биоэлектрической активности мозга,

психофизических и психологических тестов в условиях локального (голова) и тотального воздействия на человека УНЧ МП низкой энергетической плотности.

2. Определить наиболее важные нейротропные факторы действия УНЧ МП, а также возможные связи между выраженностью реактивных изменений функционального состояния ЦНС и длительностью, интенсивностью, гармоничностью колебаний, значением постоянной составляющей.

3. Определить роль ПМП в развитии психонейрофизиологических реакций к УНЧ МП и проверить справедливость физической модели ионного параметрического резонансного взаимодействия на уровне интегративных реакций ЦНС человека.

4. Установить наиболее типичные нейропсихические изменения, возникающие вследствие воздействия УНЧ МП низкой энергетической плотности.

Основные положения выносимые на защиту.

1. Магнитные поля частотой 45 Гц и 50 Гц вызывают достоверные изменения функционального состояния центральной нервной системы человека, как по показателям биоэлектрической активности мозга (повышение мощности спектра ЭЭГ в диапазоне альфа и бета частот, девиация средне-латентных компонентов сенсорных ВП), так и по данным психофизиологических тестов (нарушение процессов обучения в выполнении тестов время реакции и поиска последовательности, ухудшение отсроченного воспроизведения вербального и невербального материала).

2. Выраженность изменений функционального состояния центральной нервной системы человека при исследованных частотах МП не имеет линейных корреляций с амплитудными характеристиками МП и длительностью его действия при краткосрочных экспозициях (минуты-часы). Интермиттирующая экспозиция вызывает более выраженные изменения, чем непрерывное воздействие такого же МП.

3. Определенные комбинации переменного МП частотой 50 Гц и постоянного МП, удовлетворяющие модели ионного параметрического резонанса для Са++ оказывают более выраженное воздействие на функциональное состояние нервной системы, что указывает на важную роль этого фактора в нейрофизиологических механизмах реакции ЦНС человека на действие МП низкой энергетической плотности.

4. Действие УНЧ МП низкой энергетической плотности проявляется, в первую очередь, в нарушении высших интегра-тивных функций обучения и памяти, что может быть обусловлено конкуренцией информационных потоков на относительно поздних, корковых этапах переработки информации.

Научная новизна.

Впервые на основе комплексных электрофизиологических и психофизиологических исследований изучены и описаны инте-гративные реакции и изменения функционального состояния центральной нервной системы человека на воздействие УНЧ МП низкой энергетической плотности.

Впервые обнаружен эффект замедления процессов формирования навыка в выполнении теста время реакции, а также

изменение краткосрочной памяти при воздействии МП определенных параметров.

Впервые в экспериментах на человеке получены данные подтверждающие теоретическую модель механизма действия УНЧ МП низкой энергетической плотности на нервную систему - модель ионного параметрического резонанса. Установлено, что комбинация магнитного поля 50 Гц и постоянного магнитного поля, удовлетворяющая условиям параметрического резонанса для ионов Са*+, вызывает более выраженные изменения функционального состояния центральной нервной системы человека.

Впервые установлено что интермиттирующая экспозиция вызывает большие изменения функционального состояния центральной нервной системы человека, чем непрерывное воздействие УНЧ МП. Получены данные о нелинейной зависимости выраженности нейропсихических реакций человека от интенсивности УНЧ МП и длительности воздействия. Разработаны методические подходы нейропсихофизиологического изучения нейротропности факторов МП.

Теоретическая и практическая значимость.

В теоретическом отношении результаты диссертации могут рассматриваться в качестве основы нового научного направления в нейрофизиологии - изучения механизмов действия на человека УНЧ МП низкой энергетической плотности. В практическом плане получены данные о нелинейном характере зависимости между интенсивностью воздействующих на человека МП и выраженностью вызываемых ими изменений

функционального состояния центральной нервной системы человека, что свидетельствует о несостоятельности принципа решения задач профилактики нейропсихических нарушений, вызванных МП, путем установления предельно допустимых значений интенсивности и длительности действия МП.

Результаты работы свидетельствуют о неэффективности возможных затрат на создание систем контроля за соблюдением предельно допустимых уровней интенсивности МП и технических решений направленных на их частичное снижение, что с учетом масштабности проблемы электромагнитного загрязнения окружающей среды может иметь важное народнохозяйственное значение.

Доказана практическая целесообразность создания специальных лабораторных стендов для моделирования электромагнитной обстановки конкретных производственных условий и проведения комплексных нейропсихофизиологических исследований испытуемых в условиях свободного поведения.

Апробация результатов исследования и их внедрение в практику. Основные результаты исследования докладывались на I и II Конгрессах Европейской Ассоциации Биоэлектромагнетизма (Брюссель 1992, Блед 1993), XXXII Конгрессе Международного Союза Физиологических наук (Глазго 1993), на Международном Симпозиуме "Защита от электромагнитного загрязнения окружающей среды", (С. Петербург 1993); на юбилейной конференции , посвященной 100-летию ЦНИИ судостроения им. акад. А.Н.Крылова, (С. Петербург 1994) на Международном Симпозиуме " Физиологические и биохимические основы

деятельности мозга", (С. Петербург 1994), на 16, 17 и 18 Конференциях Международного Общества Биоэлектромагнетизма (Копенгаген 1994, Бостон 1995, Виктория 1996), 3 и 4 Рабочих совещаниях скандинавских стран по биоэлектромагнетизму (Умео 1994, Куопио 1995), 4 Конференции Работа с Видеодисплеями (Милан 1994), 7 и 8 Международном Конгрессе по Психофизиологии (Салоники 1994, Тампере 1996), ежегодной отчетной научной конференции Шведского Национального фонда профессионального здоровья (Стокгольм, 1994); Рабочем совещании Европейской Ассоциации Биоэлектромагнетизма (Пущино-на-Оке 1995).

По заказу ЦНИИ им. Крылова и НИИ профзаболеваний создан специальный лабораторный стенд позволяющий моделировать электромагнитную обстановку конкретных производственных условий и проводить комплексное нейропсихо-физиологическое тестирование испытуемых в условиях свободного поведения.

По результатам исследований, проведенных по заказу энергетической фирмы "Имотран Войма", разработаны практические рекомендации по изучению возможных последствий нахождения персонала высоковольтных линий в условиях особо повышенных уровней УНЧ МП (более 1 мТ). Разработаны методические рекомендации по исследованию возможного влияния электромагнитной обстановки подводных судов на нервно-психическое состояние персонала, несущего вахту. Результаты работ используются в разработанном на их основе лекционном спецкурсе, который читается студентам кафедры медицинской психологии и психофизиологии факультета пси-

хологии С. Петербургского Государственного университета. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, трех глав с изложением собственных исследований, заключения, выводов и библиографического указателя. Работа иллюстрирована рисунками и таблицами.

Материалы и методы исследования В работе обобщены результаты комплексных психонейрофизиологических исследований воздействий УНЧ МП низкой энергетической плотности у 69 здоровых добровольцев испытуемых, а также результаты исследования динамики ЭЭГ у 12 экспериментальных животных (крыс) при длительности воздействия 24 часа.

В трех сериях экспериментов для генерации МП была использована система малогабаритных катушек Гельмгольца, обеспечивающая гомогенное облучение головы испытуемых. При более простом инженерном решении такой вид облучения обеспечивал действие поля как на периферические структуры: рецепторы всех модальностей, проводящие пути, так и на цен-тральнные структуры нервной системы. В двух сериях экспериментов была использована whole-body экспозиция МП.

Объективная оценка функционального состояния нервной системы обеспечивалась использованием А) стандартных электрофизиологических методов: спектрального анализа ЭЭГ, регистрации вызванных потенциалов на стимулы различной сенсорной модальности, частоты сердечных сокращений и омега

потенциала. Б) психофизического тестирования, на основе определения времени сенсомоторной реакции в различных экспериментальных парадигмах, и В) психологического тестирования, включавшего тесты на эффективность непосредственной и оперативной памяти (Мучника-Смирнова, эффективность запоминания 10, не связанных между собой слов, предъявленных на слух, а также 9 невербализуемых геометрических фигур после их 3- секундной экспозиции), корректурный тест, тест поиска последовательности цифр (объем внимания или психический темп по таблицам Шульте), скорость зрительно-моторной координации по методике "Шифровка".

Применение всего блока методик во всех экспериментах было признано нецелесообразным из-за удлинения эксперимента и соответственной перегрузки испытуемых. В каждой экспериментальной серии применялся специфический набор методов из выше приведенного комплекса, наиболее адекватный текущим задачам.

Все методы применялись в соответствии с действующими рекомендациями и руководствами, однако имели определенные особенности в каждой серии исследований (как например, число и локализация отведений ЭЭГ, вид сенсорной стимуляции для получения ВП и т.д.) и их более подробное описание представлено в соответствующих главах.

Измерения психофизиологических параметров проводились до, после и (если была техническая возможность) во время действия поля.

Общим требованием во всех сериях исследований, направленным на снижение возможного влияния неучтенных факторов, было сопоставление изменений полученных после воздействия МП с динамикой аналогичных показателей при контрольном воздействии.

Для анализа достоверности различий применялись параметрические методы анализа с оценкой вероятности различий по парному Т критерию Стьюдента или F критерию Фишера. При анализе результатов психологических тестов в связанных выборках использовались также непараметрический критерий Вилкоксона-Манна-Уитни. Динамика результатов многократного выполнения тестов оценивалась методом регрессионного анализа. Различия в наблюдаемых параметрах признавались статистически значимыми при р < 0.05. Расчеты проводились с использованием стандартных статпакетов STATGRAPH и SPSS+, а также программ Excel 5.0.

Основные результаты исследования

В главе 3 излагаются результаты экспериментов, целью которых было изучение нейротропности различных параметров МП, на основе количественного анализа изменений нейрофизиологических и психофизиологических показателей функционального состояния ЦНС, а также оценки характера и направленности этих изменений. В качестве нейротропных факторов рассматривались длительность экспозиции, непрерывность или интермиттированность гармонических колебаний, амплитуда колебаний МП. Оценка их биологической эффективности осуществлялась наиболее используемыми в настоящее время

функциональными методами: ЭЭГ, сенсорными вызванными потенциалами, омегаметрией, исследованием времени реакции, психологическими тестами.

Интенсивность МП, 1.26 мТ была принята за базовую в трех сериях взаимодополняющих экспериментов. При безусловно высоком значении она, во-первых, ниже существующих международных ограничений для предельно допустимых уровней напряженности ЭМП данного частотного диапазона в производственных условиях (CENELEC, 1995), а во-вторых, существенно ниже тех значений, при которых может рассматриваться влияние энергетического (теплового) фактора.

Было показано, что экспозиция длительностью 60 минут вызывает достоверные изменения биоэлектрической активности мозга и замедление процессов научения при выполнении теста время реакции. Интермиттирующие предъявление МП (1 сек. on/off) вызывает достоверно более выраженные изменения по сравнению с непрерывной экспозицией, хотя суммарное время воздействия в последнем случае в два раза больше. При этом обнаружено увеличение мощности спектра ЭЭГ в альфа диапазоне, что отмечалось в работах других исследователей, применявших отличающиеся от данных параметры УНЧ МП. Кроме того, обнаружено снижение мощности дельта и те-та диапазонов, а также повышение бета активности в лобных отделах. Перераспределение мощности медленных составляющих спектра и альфа диапазона отражают по-видимому, снижение активационных процессов мозга, и усиление тормозных

вследствие снижения сенсорной афферентации. В то же время увеличение мощности бета диапазона (хотя и локальное) свидетельствует о возможности психомоторной активации под воздействием МП, определенных зон (структур) мозга.

Результаты, полученные при выполнении теста времени реакции в данной серии экспериментов демонстрируют важность учета предварительной тренированности в выполнении этого теста. Возможно, что именно этот этап, непосредственно связанный с мозговыми процессами обучения и памяти, является наиболее чувствительным к действию УНЧ МП.

Более кратковременное воздействие МП длительностью 15 минут также влияло на динамику биоэлектрических процессов, и на процессы связанные с обучением, воспроизводя, в целом, эффекты полученные при 60-минутной экспозиции, в частности, тенденцию к увеличению суммарной мощности спектра за счет альфа-диапазона, а также замедление формирования навыка в выполнении теста время реакции.

При определенном сходстве полученных изменений ЭЭГ спектров после 15 и 60-минутной экспозиций обращали на себя внимание и некоторые различия. В частности, увеличение мощности бета диапазона в данных экспериментах обнаружено в теменно-затылочных отведениях, тогда как после 60-минутной экспозиции в этих зонах мозга она не отличалась от фоновых значений и была зарегистрирована только в лобных отделах.

Изменения биоэлектрической активности мозга, обусловленые 15-минутным воздействием магнитного поля, отмечались также и в амплитудно-временных параметрах слуховых вызванных

потенциалов. Наиболее чувствительным оказался компонент N100, отражающий центральные фазы переработки поступившей сенсорной информации.

В тоже время более ранние компоненты, отражающие преимущественно процессы перцепции и первичной переработки информации, не изменялись под действием магнитного поля.

Интересно отметить, что хотя все вышеописанные изменения биоэлектрической активности прослеживались билатерально, некоторые из них (повышение бета активности, изменение амплитуды N 100) были достоверными только в левом полушарии.

О влиянии МП на высшие, ассоциативные этапы обработки информации о сигнале свидетельствует динамика выполнения теста время реакции. С одной стороны, в данных экспериментах не было выявлено непосредственного ухудшения или улучшения выполнения этого достаточно простого сенсомо-торного теста под действием поля. В тоже время, требующее участия более сложных интегративных процессов, формирование навыка выполнения данного теста, достоверно замедлялось, как при 15 минутной, так и при одночасовой экспозиции, что свидетельствует о вовлеченности процессов, связанных с долговременной памятью, поскольку экспериментальная процедура предусматривала перерыв не менее суток между экспозициями (между выполнением 2 и 3 теста ВР). С другой стороны, динамика выполнения корректурного теста при аналогичной экспериментальной процедуре не выявила каких-либо изменений обусловленных воздействием магнитного

поля. Возможно предположить, что подобная "мозаичная эффективность" влияния МП на тренировку выполнения психофизических тестов, может быть обусловлена вовлеченностью скорее специфических, информационно зависимых процессов научения, чем базовых механизмов следовой консолидации.

Поскольку в эффектах 15-минутной и 60-минутной экспозиций на ЭЭГ наряду с общими тенденциями отмечались некоторые различия, представлялось целесообразным исследовать эффект более длительных экспозиций, которые, гипотетически, могли вызывать более выраженные и даже патологические изменения ЭЭГ.

Длительность экспозиции и весьма высокий уровень интенсивности МП, обусловили выбор экспериментальных животных, как объектов исследования в данной серии, тем более что корректность экстраполяции (в определенных пределах) на человека данных ЭЭГ, полученных в экспериментах с животными, не вызывает в настоящее время возражений.

Оказалось, что 24 часовая экспозиция вызывает изменения в спектральных характеристиках ЭЭГ. При этом оцениваемая по числу измененных параметров ЭЭГ экспозиция относительно более слабым МП - 0.126 мТ оказалась более эффективной, по сравнению с более интенсивным воздействием 1.26 мТ. Принимая во внимание ограничения в сравнении ЭЭГ данных, полученных на человеке и экспериментальных животных, все же следует отметить сходный эффект воздействия МП 1.26 мТ. Как и в предыдущих исследованиях, отмечалось увеличение мощности альфа диапазона ЭЭГ.

Наиболее часто ЭЭГ изменения наблюдались непосредственно после воздействия магнитного поля и 15 мин спустя, и значительно реже через 30 минут, после окончания экспозиции. Наряду с транзиторным, преходящим характером ответов, важно отметить, что динамика отдельных диапазонов могла иметь весьма сложный рисунок.

Так, например, мощность альфа диапазона после воздействия МП 0.126 мТ снижалась непосредственно после окончания воздействия и увеличивалась (относительно фоновых значений) уже через 15 мин, что свидетельствует о возможности многофазных реакций ЭЭГ на воздействие магнитного поля. На основании этого можно предположить, что относительно небольшая разница во времени между окончанием экспозиции и началом регистрации ЭЭГ может обусловить значимые различия в получаемых результатах.

Любопытно, что кратковременное снижение мощности альфа диапазона вследствие действия МП 0.126 мТ, сопровождалось выраженным повышением бета активности, что весьма характерно при восприятии значимой сенсорной информации.

Результаты экспозиции МП 50 Гц, 1.26 мТ длительностью 120 минут, представленные в главе 4, показали, что она оказывала негативное влияние на процессы формирования навыка в выполнении теста времени реакции выбора и теста поиска последовательности. Анализ последовательного выполнения тестов без предварительного обучения показал достоверные различия между контрольными испытуемыми ( у которых наблюдалось типичное улучшение результатов ), и лицами, полу-

чавшими экспозицию МП.

Следует отметить, что полученные данные не позволяют сделать вывод о непосредственном ухудшении выполнения вышеуказанных психофизических задач под действием МП, они свидетельствуют только об отличии от контрольной группы, в которой наблюдались нормальные процессы формирования навыка. В тоже время, выполнение корректурного теста не выявило связанных с воздействием МП влияний.

Изменения зрительных ВП после экспозиции МП касались среднелатентного компонента Р100, отражающего прежде всего ассоциативные процессы переработки информации на уровне коры больших полушарий. Более ранние компоненты, в формировании которых большая роль принадлежит афферен-тации, эффективности проведения и первичным этапам восприятия информации не выявили специфической чувствительности к действию МП.

В контексте результатов, полученных в предыдущих сериях исследований, полученные данные свидетельствуют о негативном влиянии техногенных МП (50 Гц, 1.26 мТ) на процессы обучения и памяти. Можно предположить, что речь идет о влиянии на общие - базовые звенья, лежащие в основе этих процессов, поскольку такое влияние МП одинаково проявляется при выполнении разных тестов и экспериментальных парадигм. В тоже время нет оснований для выводов об инвариантном нарушении этих процессов, так как некоторые показатели психофизического выполнения оставались нечувствительны к действию поля.

Специфические изменения компонентов ВП, связанных с центральными этапами переработки сенсорной информации при воздействии МП, позволяют предварительно предположить возникновение в этих условиях определенного механизма интерференции информационных потоков, ведущего к искажению формирования следовых процессов и дальнейших этапов формирования матрицы памяти, наблюдавшемуся при выполнении ряда конкретных задач. В качестве конкурирующего, "зашумляющего" информационного потока при этом предполагается вызванная непосредственным действием МП последовательность нейронных реакций различного уровня и пространственной локализации.

Задаче изучения возможных базовых физиологических механизмов в большей степени посвящены исследования, описанные в главе 5. Как было отмечено в обзоре литературы, одной из наиболее обоснованных гипотез к настоящему времени представляется модель ионного параметрического резонанса, предполагающая каскадное развитие биологических реакций при действии строго определенной комбинации переменного и постоянного полей, избирательно действующей на критически важные для мембранных процессов ионы, в частности ионы Са++. Эта модель нашла подтверждение в многих исследованиях, главным образом in vitro, однако исследований на человеке не проводилось. Экспериментальная проверка данной гипотезы на уровне психофизиологических процессов человека представляется интересной не только теоретически, но и в плане

понимания возможного влияния современного "электромагнитного загрязнения окружающей среды" на психику человека.

С этой целью на данном этапе проводилось исследование влияния МП 50 Гц в комбинациях со значениями постоянного магнитного поля, удовлетворяющих и не удовлетворяющих модели ионного параметрического резонанса, на биоэлектрическую активность мозга и психические функции.

Данные, полученные в предыдущих сериях исследований показали, что фоновая (ЭЭГ) и вызванная (ВП) биоэлектрическая активность мозга отчетливо изменяется при воздействии МП 45-50 Гц 1.26 мТ, а динамика выполнения некоторых психофизических тестов свидетельствует о нарушении процессов обучения. Эти показавшие свою "чувствительность" методы были использованы и в данной серии экспериментов с существенно менее низким полем 50 Гц, 46 мкТ.

Полученные результаты свидетельствуют о достоверно определяемом влиянии МП 50 Гц 46 мкТ на биоэлектрическую активность мозга и показатели времени реакции и памяти. Следует отметить, что такие эффекты, как увеличение мощности альфа диапазона спектра ЭЭГ и изменения компонента N100 вызванных потенциалов наблюдались и в предыдущих сериях исследований с использованием значительно более сильного поля 1.26 мТ.

Обращает на себя внимание, что в зависимости от вида комбинации с постоянным магнитным полем эффект воздействия МП 50 Гц 46 мкТ как на нейрофизиологические процессы, так и на психофизические показатели может существенно отличаться.

Так, повышение спектра высокочастотной активности бета диапазона, изменение компонента Р70 зрительного вызванного потенциала наблюдалось только при воздействии комбинации переменного и постоянного МП удовлетворяющей модели параметрического резонанса к ионам Са++ (экспозиция I). А изменения амплитуды компонента N100 вообще имели прямо противоположный характер - увеличение при экспозиции II и уменьшение при действии экспозиции I. Этот же компонент оставался интактным при контрольной экспозиции.

Воздействие комбинацией постоянного и переменного МП, удовлетворяющей модели параметрического резонанса для ионов кальция, привело также к наиболее выраженным отклонениям в эффективности отсроченного воспроизведения материала. Отличия от исходных значений наблюдались при воспроизведении и вербальной (слова) и образной (невер-бализируемые геометрические фигуры) информации. Индекс утомляемости при выполнении задачи на зрительно-моторную координацию (отношение числа закодированных знаков на первой минуте исследования к числу закодированных знаков на второй минуте) также увеличивался под действием данной экспозиции.

В тоже время переменное МП с теми же параметрами, но с другой составляющей постоянного магнитного поля (17 мкТ) оказало негативное влияние на усвоение и отсроченное воспроизведение только вербального материала. Вместе с тем нельзя не отметить, что некоторые эффекты наблюдались только после данного вида экспозиции. Среди них, в первую очередь,

следует выделить увеличение времени реакции выбора (средних значений).

Ни один из видов воздействия не приводил к каким либо характерным трендам в значениях частоты сердечных сокращений, хотя в литературе приводятся данные чувствительности данного показателя к действию УНЧ МП, в частности 60 Гц 200 мкТ (Graham, 1994). Наряду с различиями в исследуемых диапазонах МП, можно отметить высокую индивидуальную вариабельность полученных значений, затрудняющую выявление слабых или кратковременных изменений частоты сердечных сокращений.

Результаты проведенной серии можно расценить, как подтверждение модели ионного параметрического резонанса. С другой стороны, даже вне связи с конкретными, порой отличающимися в трактовании, разновидностями данной биофизической модели, сам факт возможности разных (вплоть до противоположных) реакций ЦНС человека на одно и тоже переменное МП, говорит о некорректности предлагаемых методов санитарно-экологического нормирования на основе определения предельно допустимых уровней.

Выводы.

1. Магнитные поля так называемой "промышленной" частоты 45-50 Гц в исследованном диапазоне параметров вызывают достоверные изменения спектрального состава ЭЭГ, проявляющиеся прежде всего в увеличении относительной мощности альфа диапазона, выраженном в основном в основном цен-

тральных и затылочных отделах, а также локальном увеличении мощности бета диапазона, которое может наблюдаться как в передних, так и в центральных отделах мозга.

2. Влияние МП на амплитудно-временные характеристики слуховых и зрительных вызванных потенциалов мозга проявляется в обоих случаях в виде изменений средне-латентных компонентов, связанных с центральными этапами обработки сенсорной информации при интактности ранних компонентов, более связанных с афферентацией и первичной обработкой сигнала.

3. Действие УНЧ МП низкой энергетической плотности в исследованном диапазоне параметров вызывает замедление скорости обучения в выполнении ряда психофизических тестов (время реакции).

4. Вышеуказанные реакции ЦНС на действие УНЧ МП, больше выражены при действии интермиттирующей экспозиции, чем при действии такого же МП в непрерывном режиме.

5. Сравнительный анализ вышеописанных изменений биоэлектрической активности мозга и выполнения психофизических тестов при различной длительности экспозиции МП указывает на их, в целом, сходный характер, что свидетельствует об относительно малой роли этого фактора в исследованном диапазоне (15 минут-24 часа).

6. Выраженность изменений биоэлектрической активности мозга не имеет линейных корреляций с интенсивностью УНЧ МП в исследованном диапазоне напряженности (46 мкТ-1.26мТ).

7. Выраженность изменений биоэлектрической активности

мозга при воздействии УНЧ МП (50 Гц, 46 мкТ) зависит от составляющей постоянного магнитного поля. Более выраженные изменения наблюдаются при комбинации, удовлетворяющей модели ионного параметрического резонанса для Са++ (постоянное МП 65 мкТ).

8. При воздействии на человека комбинации переменного и постоянного полей удовлетворяющей модели ионного параметрического резонанса для Са++ отмечается ухудшение отсроченного воспроизведения вербального и зрительного материала, а также увеличение утомляемости при выполнении теста на зрительно-моторную координацию. В тоже время такое же переменное поле (50 Гц, 46 мкТ) в сочетании с другой составляющей постоянного поля (17 мкТ) оказывает негативное влияние только на воспроизведение вербального материала.

9. Подтверждение модели ионного параметрического резонанса, вытекающее из результатов проведенных экспериментов, отсутствие линейной зависимости функционального состояния центральной нервной системы человека от интенсивности и длительности воздействия свидетельствуют о некорректности эколого-гигиенического нормирования параметров электромагнитных излучений в данном частотном диапазоне на основе определения предельно допустимых уровней.

* * *

Список основных публикаций по теме диссертации:

1. Лысков Е.Б. Динамика зрительных вызванных потенциалов и затылочной ЭЭГ при поражениях зрительной системы. Физиология человека. 1984; т. 10 (5); 747-761.

2. Bechtereva N.P., Shandurina A.N., Chilko V.A., Lyskov E.B., Matveev Yu.K. Clinical and physiological basis for a new method underlying rehabilitation of the damaged visual function by direct electrical stimulation. Int. J. Psychophysiology. 1985; N 2, 257-272.

3. Лысков Е.Б. Вызванные потенциалы затылочной области мозга на прямую электростимуляцию зрительных нервов у человека. Физиология человека. 1986; т.12 (1); 16-24.

4. Лысков Е.Б. Динамика вызванной биоэлектрической активности мозга при поражении зрительных структур. Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. мед. наук.

5. Медведев С.В., Лысков Е.Б. К вопросу о механизмах формирования усредненного вызванного потенциала. Физиология человека. 1989; т.15 (1); 162-165.

6. Лысков Е.Б. Сенсорная реактивность головного мозга при черепно-мозговой травме. Физиология человека. 1989; т.15 (1); 166-169.

7. Moskalenko Yu.E., Gaidar B.V., Lyskov E.B., Medvedev S.V. Methods, problems and hazards of long term imlanted electrodes in brain tissue. Proc. of Conference Medical and Biology Implant Technology. 27-29 March 1990, London. P. 68-69.

8. Bechtereva N.P., Medvedev S.V., Lyskov E.B., Puzenko V.Yu. Neurophysiological correlates of verbal activity in patients with speech disoders of traumatic etiology. Int. J. Psychophysiology. 1990; N 10, 143-149.

9. Медведев С.В., Лысков Е.Б., Пузенко В.Ю. Лечебные электростимуляции при травме головнонго мозга. В кн. Электрическая стимуляция мозга и нервов человека. Ред. Бехтерева Н.П. Ленинград. Наука. 1990. 123-156.

10. Medvedev S.V., Lyskov Е.В., Puzenko V.Yu. Neurophysiological correlates of compensation in patients with speech disoders. Proceedings of the II Int. Conference of Pathophysiology of CNS. Habana. November 26-28. 1990. P.35.

11. Гайдар Б.В., Лысков Е.Б., Медведев С.В., Москаленко Ю.Е. Влияние локальных электростимуляций мозга на показатели мозгового кровотока у человека. Физиологический Журнал СССР им. Сеченова. 1991; т. 77 (5); 876-892.

12. Medvedev S.V., Lyskov Е.В., Puzenko V.Yu. Pathophysiological principles of theraputic electrical stimulation in patients with speech disoders of traumatic etiology. Proceedings of the I Congress of the International Society for Pathophysiology. Moscow. May 28-June 1. 1991. P.36.

13. Medvedev S.V., Lyskov E.B., Puzenko V.Yu. Theraputic electrostimulation and compensatorial reorganisation of the central nervous system. Proceedings of the I Congress of the International Society for Pathophysiology. Moscow. May 28-June 1. 1991. P.44.

14. Лысков Е.Б., Медведев С.В., Шулев Ю.А., Алексанян З.А. Картирование ЭЭГ и вызванных потенциалов у больных с травмой и опухолями мозга. Материалы 3 Всесоюзной конференции "Функциональное картирование головного мозга". Москва. Ноябрь 12-14; 1991. С. 36-37.

15. Lyskov Е., Juutilainen J., Jousmaki V., Hanninen О., Medvedev S.V., Partanen J. Extremely low frequency magnetic field

effects on bioelectrical processes of the brain and performance. Abstracts of the I Congress of E.B.E.A. Brussels. January 23-25. 1992. P.39.

16. Juutilainen J, Lyskov E., Koivisto E., Riekkinen P. Yavich L. Effects of 45-Hz magnetic fields on cortical EEG spectrum in rats. Abstracts of the I Congress of E.B.E.A. Brussels. January 23-25. 1992. P.48.

17. Лысков Е.Б., Алексанян 3.A., Йоусмяки В., Медведев С.В., Ханинен О., Партанен Ю. Динамика биоэлектрической активности мозга и времени реакции после экспозиции переменного магнитного поля. Физиология человека, 1992, N 5, 41-49

18. Lyskov Е., Juutilainen J., Jousmaki V., Hanninen О., Medvedev S.V., Partanen J. Effects of 45-Hz magnetic fields on the functional state of the human brain. Bioelectromagnetics. 1993. 14; 87-95.

19. Lyskov E., Juutilainen J., Jousmaki V., Hanninen O., Medvedev S.V., Partanen J. The influence of short-term exposure to a magnetic field on performance and bioelectrical processes of the brain. 1993. Int. J. Psychophysiology. 14; 227-231.

20. Lyskov E., Juutilainen J, Koivisto E., Riekkinen P. Yavich L. Effects of 45-Hz magnetic fields on cortical EEG spectrum in rats. Electro and Magnetobiology. 1993. 12 (2) 179-185.

21. Lyskov E., Medvedev S.V., Juutilainen J., Hanninen 0. Do an alternating magnetic fields impair learning? Proceedings of the XXXII Congress of International Union of Physiological Sciences. Glasgow. August 1-5. 1993. 279.5.

22. Лысков Е.Б., Алексанян 3.A., Сафонова Т.Е. Активация

компенсаторно-восстановительных процессов ц.н.с. путем не-инвазивной импульсной магнитной стимуляции. Тез. докладов на международной конференции стран СНГ "Коррекция и управление функциональным состоянием в процессе трудовой деятельности", Караганда, 1993, с 113.

23. Лысков Е.Б., Алексанян З.А., Йоусмяки В., Медведев С.В., Ханинен О., Партанен Ю. Нейрофизиологические эффекты краткосрочной экспозиции ультранизкочастотного магнитного поляю Физиология человека, 1993,N6, 121-132

24. Lyskov Е., Medvedev S., Alexanyan Z., Juutilainen J. Do ELF magnetic fields affect human learning? Transactions of the 2-nd Congress of the European Bioelectromagnetic Association, Bled, December 11-14. 1993, P. 25.

25. Lyskov E.B., Aleksanyan Z.A., Safonova Т.Е., Mikhailov V.O. The pulse magnetic stimulation in the treatment of the brain stroke. Abstracts of the International symposium Physiological and biochemical basis of brain activity. St.Petersburg, June 21-24, 1994, P. 30.

26. Lyskov E. Elf magnetic fields alter the central nervous system activity. Neurophysiological evidens. Abstracts till 3:e Nordiska Arbetsmotet. Biologiska effekter av lagfrkventa elektromagnetiska fait. Umeo, March 13-14, 1994, p. 16.

27. Лысков Е.Б., Медведев C.B., Алексанян 3.A., Сафонова Т.Е., Антропогенные ультранизкочастотные магнитные поля и процесс формирования навыка. Возможное негативное влияние. Физиология человека, 1994, N 6, 28-33.

28. Lyskov Е.,Medvedev S., Juutilainen J., Alexanyan Z. 50 Hz magnetic fields may affect learning. Abstract Book of the 16-th Annual Meeting of the BEMS, Copenhagen, June 11-16. 1994, P. 45.

29. Lyskov E., Sandstrom M., Berglund A., Medvedev S., Mild K. Neurophysiological effects of flickering light in patients with perceived electrical hypersensitivity. Abstracts of the I EEC Conference Electromagnetic Hypersensitivity, Graz, September 2628. 1994, P. 37-38.

30. Lyskov E., Sandstrom M., Mild K., Medvedev S., Polyakov., Ponomarev V. Visual evoked responses to video display flicker. Abstracts of the 7th International Congress of Psychophysiology of the IOP, Thessaloniki, September 27- October 2. 1994, P. 65.

31. Alexanyan Z., Medvedev S., Lyskov E., Rudas M. Electromagnetic stimulation of the ischaemic brain in the treatment of motor and speech dysfunction. Abstracts of the 7th International Congress of Psychophysiology of the IOP, Thessaloniki, September 27-October 2. 1994, P. 12.

32.Lyskov E., Sandstrom M., Mild K., Medvedev S., Polyakov., Ponomarev V. VDT flicker evokes responses in human EEG. Book of short papers of the IY International scientific Conference WWDU, Milan, October 2-5. 1994, (I) P. 29.

33. Lyskov E., Sandstrom M., Berglund A., Medvedev S., Mild K. Neurophysiological correlates of human electrohypersensitivity in connections with flickering light exposure. Abstracts of Swedish work enviroment foundation contracor review meeting. Stockholm, December 7-8, 1994, p 27.

34. Лысков Е.Б., Медведев C.B., Сандстрем M., Милд Ч.Х., Поляков А.В., Пономарев В.А. Синхронизация ЭЭГ у человека под влиянием модулированной освещенности. Физиология человека, 1995, №6, 38-41.

35. Lyskov Е., Nikolskaya I., Chernyshev М., Vishnevsky V., Sokolov G. Neuro-behavioral effects of ELF magnetic fields and ion resonance model. Abstract Book of the 4-th Nordic Workshop: