ЗАКОНОМЕРНОСТИ  ДИНАМИКИ  ПАРАМЕТРОВ  ЭЭГ  ПРИ  ВОЗДЕЙСТВИИ  АНОМАЛЬНЫХ  ХАРАКТЕРИСТИК  МАГНИТНЫХ  ПОЛЕЙ  ПО  РЕЗУЛЬТАТАМ  ЭКСПЕДИЦИОННЫХ  ИССЛЕДОВАНИЙ

Соколов  Максим  Васильевич

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

Е-mail:  maxs 0707074@mail.ru

Побаченко  Сергей  Владимирович

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

В  настоящее  время  общепризнанно,  что  магнитные  поля  окружающей  среды  являются  экологическим  фактором,  в  значительной  степени  определяющим  оптимальное  функционирование  живых  систем,  в  том  числе  организма  человека  [1;  2;  3]. 

Флуктуации  фоновых  магнитных  полей,  возникающие  в  периоды  магнитных  бурь,  либо  вызванные  тем  или  иным  техногенным  агентом  или  проявляющиеся  в  местах  активных  геологических  разломов  могут  являться  причиной  выраженных  нарушений  функционирования  основных  регуляторных  систем  организма  человека,  таких  как  нервная  и  сердечно-сосудистая  система,  что,  в  свою  очередь,  может  приводить  к  снижению  резистентности  организма  к  различным  заболеваниям.  Так,  в  зонах  масштабных  геомагнитных  аномалий,  таких,  как  Курская  магнитная  аномалия  в  России,  где  напряженность  геомагнитного  поля  по  вертикали  превышают  среднемировые  значения  в  3—4  раза,  наблюдаются  повышенные  уровни  заболеваемости  населения  по  сравнению  с  близлежащими  районами  вне  магнитной  аномалии.

Таким  образом  есть  основание  полагать  что  при  пребывании  человека  в  зонах  с  аномальным  значением  магнитного  поля  не  редко  локализованных  вблизи  активных  геологических  разломов  могут  возникать  нарушения  в  работе  мозга  [4].  В  связи  с  чем  в  2013  году  были  организованы  и  проведены  экспедиционные  исследования  динамики  показателей  функционального  состояния  мозга  человека  в  естественных  условиях  в  зоне  активного  геологического  разлома  с  аномальным  градиентом  магнитного  поля.  Данная  зона  была  обнаружена  в  эпицентре  мощного  землетрясения  (8,5  балла  по  шкале  Рихтера)  2003  года  в  окрестности  поселка  Бельтир  (Горный  Алтай).  В  результате  исследований  была  выявлена  индуцированная  реакция  в  динамике  параметров  электрической  активности  мозга  человека  при  непосредственном  влиянии  градиентного  магнитного  поля.  В  2014  году  с  целью  подтверждения  полученных  результатов  было  проведено  аналогичное  исследование  с  участием  большей  выборки  волонтеров.

Исследования  проводились  в  экспедиционном  режиме  в  Кош-Агачском  административном  районе  Республики  Алтай  (пос.  Бельтир)  с  1-го  по  3-е  августа  2013  года  с  участием  двух  волонтеров.  В  2014  году  исследование  проводилось  с  участием  трех  волонтеров  с  28-го  по  29-е  июля.  У  каждого  из  волонтеров  проводилась  фоновая  запись  ЭЭГ  за  пределами  магнитоаномальной  зоны,  после  чего  волонтер  заходил  в  зону  с  аномальным  значением  магнитного  поля  где  находился  в  течении  десяти  минут.

Рисунок  1.  волонтер  во  время  проведения  измерений  («Энцефалан-ЭЭГР  -19/26»)

Для  определения  изменения  характеристик  электрической  активности  головного  мозга  использовался  электроэнцефалографический  комплекс  «Энцефалан-ЭЭГР  -19/26»  (рисунок  1),  позволяющий  проводить  мониторинг  параметров  ЭЭГ  в  автономном  режиме  с  записью  данных  на  карту  памяти  регистратора  (по  типу  холтеровских  ЭКГ)  при  полной  свободе  жизнеактивности  человека  в  любых  условиях  его  размещения.

Также  в  исследуемом  районе  производились  магниторазведочные  работы.  Основная  цель  изучения  магнитного  поля  заключалась  в  изучении  характера  и  структуры  магнитного  поля  выявленных  участков  разломных  зон.  Работы  включали  в  себя  маршрутные  съемки,  исследования  отдельных  площадок  (микромагнитная  съемка).  Изучаемый  микромагнитной  съемкой  участок  представляет  собой  глыбу  гнейсовых  пород.  В  связи  с  процессами  динамометаморфизма  домены  магнитосодержащих  минералов  в  ней  приобрели  четкую  ориентацию,  которая  и  обусловила  сильноградиентные  неоднородности  магнитного  поля  в  пределах  глыбы,  порядка  десятков  тысяч  нТл/м  (рисунок  2).

Рисунок  2.  распределение  напряжённости  магнитного  поля  вблизи  магнитной  аномалии,  магнитный  камень  выделен  контуром

Для  анализа,  в  контексте  настоящей  работы,  были  использованы  временные  ряды  амплитудных  значений  ЭЭГ,  которые  были  разбиты  на  одноминутные  интервалы:  четыре  интервала  соответствуют  времени  нахождения  волонтера  за  пределами  аномальной  зоны  и  десять  интервалов  соответствует  времени  нахождения  волонтера  в  зоне  магнитной  аномалии.  Затем  для  каждого  интервала,  с  помощью  дискретного  Фурье-преобразования,  производился  расчет  значений  спектральной  мощности,  для  диапазонов  частот  (0,3—4,0  Гц,  8,0—13,0  Гц),  по  всем  ЭЭГ  —  отведениям  для  всех  экспериментальных  серий.  После  чего  с  помощью  метода  наложения  эпох  была  построена  интегральная  картина  для  всех  экспериментальных  серий  за  2013  и  2014  года.  За  0-эпоху  принят  момент  вхождения  каждого  из  волонтеров  в  зону  с  пространственно  неоднородным  магнитным  полем. 

На  рисунке  3  представлено  распределение  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  для  всех  волонтеров  и  всех  экспериментальных  серий  за  2013  и  2014  года  в  диапазоне  частот  0,3—4.0  Гц.  Анализ  полученных  данных  по  динамике  изменения  спектральной  мощности  в  частотном  диапазоне  Δ-активности  ЭЭГ  позволяет  констатировать  наличие  ряда  закономерностей.  На  первом  этапе  распределение  амплитудных  показателей  характеризуется  относительно  стабильным  уровнем,  свойственным  человеку,  находящемуся  в  состоянии  спокойного  бодрствования. 

Рисунок  3.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  в  диапазоне  частот  0,3—4,0  Гц

В  интервал  времени  соответствующий  вхождению  и  пребыванию  волонтеров  в  зоне  магнитной  аномалии  (0-эпоха),  происходит  значимое  увеличение  значений  амплитудных  показателей.  Также  можно  отметить  тенденцию  к  увеличению  амплитудных  значений  в  зависимости  от  продолжительности  пребывания  в  зоне  магнитной  аномалии.

Кроме  того,  подобные  эффекты  наблюдаются  и  для  других  функциональных  диапазонов  ЭЭГ,  в  частности  для  α  активности.  На  рисунке  4  представлено  распределение  спектральной  плотности  амплитуды  в  диапазоне  частот  8—13  Гц.

Рисунок  4.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  в  диапазоне  частот  8—13  Гц

Данное  распределение  позволяет  отметить  аналогичный  эффект  значимого  увеличения  амплитудных  характеристик  ЭЭГ.  Также  фиксируется  тенденция  к  увеличению  амплитудных  значений  в  зависимости  от  продолжительности  пребывания  в  зоне  с  пространственно  неоднородным  магнитным  полем.

Подобный  тип  модификаций  функционального  состояния  мозга  человека,  вероятно,  можно  определить  как  неспецифическую  ориентационную  реакцию  на  внешний  стимул,  неидентифицируемую  системами  сенсорной  индикации,  но  однозначно  воспринимаемый  организмом.  Данное  предположение  соответствует  концептуальным  представлениям  о  стохастической  детерминации  биоритмических  процессов  регуляции  контуров  управления  в  живых  системах  внешними  факторами  гелиогеофизической  природы.

В  целом,  полученные  результаты  позволяют  констатировать,  что  при  попадании  человека  в  зону  с  аномальным  градиентом  магнитного  поля  у  него  наблюдается  значимое  повышение  амплитудных  значений  ЭЭГ  для  основных  функциональных  частотных  диапазонов  (α,  ∆).  При  этом  волонтер  не  испытывает  никаких  субъективных  ощущений.

Список  литературы:

1.Владимирский  Б.М  Солнечная  активность  и  общественная  жизнь.  Космическая  историометрия:  от  первых  российских  космистов  до  наших  дней.  М.:  Изд-во  Либроком,  2013.  —  192  с.

2.Дубров  А.П.  Геомагнитное  поле  и  жизнь:  Краткий  очерк  по  геомагнитобиологии.  Л.:  Гидрометеоиздат,  1974.  —  176  с.

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

4.Mach  Q.H.,  Persinger  M.A.  Behavioral  changes  with  brief  exposures  to  weak  magnetic  fields  patterned  to  stimulate  long-term  potentiation  //  Brain  Research,  1261  (2009).  —  Р.  45—53.