ИЗМЕНЕНИЕ  ФУНКЦИОНАЛЬНОГО  СОСТОЯНИЯ  МОЗГА  ЧЕЛОВЕКА  ПРИ  РАЗЛИЧНЫХ  УРОВНЯХ  ГЕОМАГНИТНОЙ  ВОЗМУЩЕННОСТИ

Афанасьева  Юлия  Александровна

студент  5  курса,  Кафедра  космической  физики  и  экологии,  Радиофизический  факультет,  Национальный  исследовательский  Томский  государственный  университет,  РФ,  г.  Томск

Е-mail: 

" target="_blank">

Побаченко  Сергей  Владимирович

научный  руководитель,  канд.  биол.  наук,  доцент,  Кафедра  космической  физики  и  экологии,  Радиофизический  факультет,  Национальный  исследовательский  Томский  государственный  университет,  РФ,  г.  Томск

На  основе  базовых  представлений  концепции  «Резонансного  механизма  солнечно-биосферных  связей»,  разрабатываемой  на  нашей  кафедре,  сделано  предположение  о  том,  что  основным  фактором,  определяющим  биоритмическую  активность  организма  человека  являются  флуктуации  фоновых  электромагнитных  полей  диапазона  шумановских  и  альфвеновских  резонансов.  Однако,  до  сих  пор  остается  открытым  вопрос  о  непосредственном  механизме  проникновения  информации  о  параметрах  ЭМП  в  координирующую  систему  организма.  Существуют  гипотезы  о  системных  реакциях  периодических  процессов  организма  синхронизируемых  со  внешними  процессами,  при  этом  необходимо  учитывать  особенности  «внутренних»  периодик  функционирования  нервной  системы,  в  частности  в  фиксируемых  состояниях,  например  в  режимах  сна  и/или  бодрствования  [1].

Для  оценки  сопряженности  параметров  ЭЭГ  в  периоды  сна  и  бодрствования  с  суточной  динамикой  геомагнитной  активности  проведено  серия  экспериментов  в  режиме  круглосуточного  мониторинга.  Использовался  комплекс  на  базе  электроэнцефалографов  «Энцефолан-ЭЭГР  -19/26»  Данный  комплекс  для  исследования  функционального  состояния  человека  включает  в  себя  ряд  каналов,  позволяющих  фиксировать  основные  биологические  характеристики,  в  том  числе  показатели  спонтанной  электрической  активности  головного  мозга  (ЭЭГ)  [3].  Съем  ЭЭГ  велся  монополярно  по  19-ти  отведениям  согласно  стандартной  схеме  —  «10—20»  —  стандартная  система  размещения  электродов  на  поверхности  головы,  которая  рекомендована  Международной  федерацией  электроэнцефалографии  и  клинической  нейрофизиологии  [2].  Исследования  проводились  в  автономном  режиме,  т.  е.  регистрация  данных  велась  на  внутреннюю  карту  памяти  устройства.  Волонтёр  был  проинформирован  о  целях  проведения  эксперимента.

На  рисунке  1  представлено  распределение  амплитудных  значений  спектральной  мощности  по  времени  в  дельта  диапазоне  для  первого  исследования  показателей  функционального  состояния  мозга  человека,  проведенного  в  магнитовозмущенный  день.  Данное  распределение  позволяет  отметить  наличие  следующих  закономерностей:  в  диапазоне  0.3—4.0  Гц  во  время  сна  происходит  значимое  увеличение  амплитудных  значений  (в  3,8  раза  относительно  фонового  уровня),  данный  эффект  происходит  с  некоторой  задержкой  после  увеличения  значения  К  индекса  (рисунок  2). 

Рисунок  1.   Распределение  спектральной  плотности  амплитуды  по  времени  в  диапазоне  частот  0.3—4.0  Гц

Распределение  К  индексов  представленное  на  рисунке  2  позволяет  отметить  повторное  увеличение  значения  показателя  геомагнитной  активности  с  06:00  до  09:00.  Это  время  соответствует  бодрствованию  волонтера,  но  амплитудные  значения  спектральной  мощности  в  данное  время  не  изменяются. 

Рисунок  2.   Распределение  K-индексов  по  времени

Сравнительный  анализ  распределения  спектральной  плотности  амплитуды  в  диапазоне  частот  8.0—13  Гц  (рисунок  3)  с  соответствующим  распределением  K-индексов.  (рисунок  2)  позволяет  отметить  наличие  следующих  закономерностей.  Как  видно  из  распределения  спектральной  мощности  для  альфа  диапазона  во  время  сна,  так  же  как  и  в  дельта  диапазоне,  происходит  увеличение  амплитудных  значений  (в  3,2  раза  относительно  фонового  уровня).  Этот  эффект  наблюдается  с  задержкой  после  увеличения  К  индекса.  Далее  амплитудные  значения  снижаются  до  исходного  уровня  и  при  повторном  увеличении  К  индекса  не  изменяются. 

Рисунок  3 .  Распределение  спектральной  плотности  амплитуды  по  времени  в  диапазоне  частот  8.0—13.0Гц.

На  рисунке  4  представлено  распределение  спектральной  плотности  амплитуды  в  дельта  для  второго  экспериментального  дня,  который  характеризуется  спокойной  геомагнитной  обстановкой.  Данное  распределение  позволяет  отметить,  что  в  данном  диапазоне  во  время  сна  также  происходит  увеличение  амплитудных  значений. 

Рисунок  4 .  Распределение  спектральной  плотности  амплитуды  по  времени  в  диапазоне  частот  0.3—4.0  Гц.

Данный  эффект  может  быть  связан  с  тем  что  дельта  активность  проявляется  преимущественно  в  фазе  сна,  так  как  в  день  проведения  исследования  была  спокойная  геомагнитная  обстановка,  значения  К  индекса  не  превышали  3  единиц  (рисунок  5).  Кроме  того  следует  отметить  что  максимальное  увеличение  амплитудных  значений  в  1,7  раза  меньше  чем  в  магнитовозмущенный  день  (рисунок  1). 

Рисунок  5 .  Распределение  K-индексов  по  времени

Анализ  распределения  амплитудных  значений  в  диапазоне  частот  8.0—13  Гц  (рисунок  6)  показал,  что  в  магнитоспокойный  день  (рисунок  5)  не  происходит  значимого  увеличения  амплитуды.  Максимальное  значение  амплитуды  в  2,1  раза  меньше  чем  в  день  геомагнитных  возмущений.

Рисунок  6 .  Распределение  спектральной  плотности  амплитуды  по  времени  в  диапазоне  частот  8.0—13.0  Гц.

Таким  образом,  реакция  центральной  нервной  системы  в  параметрах  ЭЭГ  мозга  человека  на  изменение  геомагнитной  обстановки  в  определенной  степени  зависит  от  того  в  каком  состоянии  находится  волонтер  во  время  проведения  исследования.  Так  при  увеличении  значений  индекса  геомагнитной  активности  во  время  когда  волонтер  находится  в  фазе  сна  реакция  активации  фиксируется  в  обоих  исследуемых  диапазонах,  во  время  бодрствования  данный  эффект  отсутствует.  В  день  со  спокойной  геомагнитной  обстановкой  не  происходит  значимого  увеличения  амплитудных  значений  спектральной  мощности  как  в  дельта,  так  и  в  альфа  диапазоне.  Следуют  отметить,  что  полученные  результаты  имеют  индивидуальный  характер,  для  подтверждения  и  выявления  закономерностей  требуется  проведение  дополнительных  исследований  с  увеличением  выборки  волонтеров.

Список   литературы:

1.Колесник  А.Г.,  Колесник  С.А.,  Побаченко  С.В.  Электромагнитная  экология.  Томск:  ТМЛ-Пресс,  2009.  —  336  .с

2.Методы  математической  обработки  электроэнцефолограмм  /  Сост.:  В.Л.  Сахаров,  А.С.  Андреенко.  Таганрог,  2000.  —  44  с.

3.Jasper  H.H.  The  ten-twenty  electrode  system  of  the  International  Federation.//  Electroencephalogr  Clin  Neurophysiol,  1958,  10:  —  P.  371—375.