< Back      Конференция 2006       Next>

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА НА МЕЖПОЛУШАРНУЮ АСИММЕТРИЮ 

З.Г. Мамедов, Т.В. Рустамова

 Институт физиологии им. А.И. Караева НАНА.  Баку, Азербайджан, E-mail:  zakphys@hotmail.com

Повышенная чувствительность нервной системы к воздействию ЭМИ общеизвестна, об этом свидетельствуют факты нервно-психических расстройств у лиц,  длительно контактирующих с источниками излучения [4].   В этой связи представляет теоретический и практический интерес анализ закономерностей  функциональной реорганизации корковых процессов в условиях воздействия ЭМИ низкой интенсивности. Целью настоящей работы явилось исследование особенностей влияния низкоинтенсивного КВЧ-излучения на ЭЭГ активность коры и показатели межполушарной асимметрии.

МАТЕРИАЛ  И  МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты проведены на 39 половозрелых белых беспородных крысах-самцах с хронически вживленными монополярными макроэлектродами в симметричные области обоих полушарий коры головного мозга. В послеоперационный период животных  основной группы (15 крыс) в течение нескольких дней адаптировали к экспериментальным условиям (3-4 дня по 30-40  минут), вторая группа животных (10 крыс) предварительной адаптации не подвергалась. Схема экспериментов предусматривала регистрацию фоновой активности коры головного мозга (3-4 записи по 2-3 минуты),  далее непосредственно во время 30 минутного однократного облучения и в период последействия в течение 40-60 минут. Контрольные эксперименты (по 5 крыс для каждой группы) проводились по той же схеме, но животные не подвергались воздействию КВЧ-излучения.

В качестве  источника ЭМИ служил генератор качающейся  частоты  типа ГКЧ-60   (41,7 ГГц) с модуляцией выходного сигнала в области альфа ритма ЭЭГ. ЭЭГ регистрировали на установке, состоящей из 8-канального энцефалографа (Медикор), аналого-цифрового преобразователя  L-154 и компьютера IBM PC. Использовали программный комплекс, разработанный в среде операционной системы DOS,  применяли корреляционно-спектральный и когерентный анализы в диапазоне частот 0,5-32 Гц. Предварительно на 4 животных с вживленными макроэлектродами с помощью специальных термодатчиков измеряли градиент температуры во время 30-ти минутного КВЧ-облучения. Отсутствие нагрева корковой ткани свидетельствовало о низком уровене интенсивности облучения (менее 1,0 мВт/см²).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные эксперименты показали, что направленное воздействие КВЧ-излучения низкой интенсивности приводит к существенной перестройке в электрической активности  коры головного  мозга. Несмотря на то, что изменения в электрической активности коры носили одинаковый характер для обеих экспериментальных групп животных, однако эффекты ЭМИ были более выражены на крысах, предварительно адаптированных к экспериментальной обстановке. У неадаптированных крыс наблюдаемые изменения носили случайный характер и не всегда выявлялись в экспериментах. Исходя из этого в данной статье приведены результы исследования, полученные на  адаптированных к условиям экспериментов животных.

На рис.1 даны наиболее характерные фрагменты суммарной  активности, из которого следует, что фоновая ЭЭГ коры под влиянием ЭМИ трансформируется  в высокочастотную десинхронизацию в начальный период облучения (рис.1В). В дальнейшем по мере увеличения продолжительности воздействия во всех отведениях возникает синхронизированная ритмическая активность (рис.1С).  В период последействия облучения ритмическая активность в ЭЭГ регистрировалась эпизодически длительностью 5-10 секунд и, как правило, завершалась  кратковременной десинхронизацией.

Рис.1. Изменения в суммар-ной активности коры голов-ного мозга под влиянием КВЧ-излучения (41,7 ГГц). А – фон, В – через 15 минут после начала облучения, С –через 50 минут после начала облучения. F3-F4, C3-C4, O1-O2 – сенсомотор-ная, теменная и затылочная области соответственно левого и правого полушария.

Результаты анализа ЭЭГ показали, что основная частота ритмической активности коры головного мозга под влиянием однократного КВЧ-облучения низкой интенсивности расположена в альфа диапазоне ЭЭГ и соответствует исходной частоте модуляции КВЧ-излучения. Этот факт наглядно демонстрируется результатами корреляционно-спектрального анализа корковых потенциалов. Анализ гистограмм распределения  спектральной плотности потенциалов до воздействия и во время генерации ритмической активности показал, что для фоновой активности характерно равномерное распределение спектральной плотности между основными частотными диапазонами ЭЭГ с максимумом в дельта и тета  частотах. В период генерации ритмической активности гистограмма спектральной плотности суживается и максимум распределения концентрируется  в пределах 8-10 Гц.

Выраженная перестройка в спектральном составе ЭЭГ  под влиянием однократного КВЧ-излучения отражается и в корреляционных взаимоотношениях между корковыми отведениями. Расчеты частных коэффициентов корреляции показали, что если в период фоновой активности максимум корреляции имеет место между передними отведениями коры (r=0,46), которая ослабевает в период  десинхронизации  (r=0,25), то во время ритмической активности  под влиянием КВЧ-излучения коэффициент корреляции возрастает до r=0,67. Аналогичные изменения наблюдаются и между отведениями из затылочной области коры, где коэффициент корреляции возраcтает с r=0,31 в фоне до r=0,49. В отличие от этого, в теменной области этот показатель, хотя и принимает положительные значения, тем не менее, остается на очень низком уровне в пределах r=0,02.

Однократное воздействие на головной мозг КВЧ-излучения низкой интенсивности сопровождалось изменениями  коэффициентов асимметрии, рассчитанные по амплитуде и мощности регистрируемых потенциалов. В таблице даны расчетные значения коэффициентов асимметрии для фрагментов ЭЭГ, приведенных на рис.1.

Распределения коэффициентов асимметрии между полушариями тотальное (0-32Гц) и по диапазонам ЭЭГ до и после воздействия КВЧ-излучения (при Coh> 0,8).

Примечание.  Первые цифры в столбцах – расчетные значения С_ASS по амплитуде, вторые – по мощности потенциалов.

            Дальнейший анализ показал, что в период фоновой активности, когда доминирует мощность спектральной характеристики  ЭЭГ в области дельта частот ЭЭГ,  схожесть процессов между отдельными отведениями коры также доминирует в этой частотной полосе (рис.2), при этом рассматривались достаточно высокие значения когерентности  (Coh>0,8). Следует особо подчеркнуть, что применение немодулиро-ванного КВЧ-излучения не приводила к видимым изменениям в ЭЭГ при одноразовом облучении головного мозга экспериментальных животных.

Рис 2. Перераспределение значимых  когерентных связей между корковыми отведениями под влиянием КВЧ-излучения по частотным диапазонам ЭЭГ. А – в период фоновой активности,   Б – в период генерации ритмической активности.

Важным итогом настоящей работы является то, что в условиях модуляции КВЧ-излучения в альфа диапазоне ЭЭГ,  наблюдается кореная перестройка корреляционно-спектральных характеристик суммарной активности коры. В результате формируются ритмические колебания в области модуляции КВЧ-излучения по всей коре и перераспределение значимости когерентных связей между основными ритмами ЭЭГ. Следует подчеркнуть при этом, что генерация ритмических колебаний было характерным не для одной конкретной области коры, а возникнув в одной из них (чаще в затылочных областях мозга), достаточно быстро распространяется по все поверхности коры и продолжалось в течение определенного времени, по истечении которой также быстро и нивелировалась.

Учитывая значимость взаимодействия модулированных внешних полей с эндогенными процессами и важную  роль сопряженных реакций  в ЭЭГ при форми-ровании адаптивных процессов, можно предположить участие резонансных механиз-мов в формировании ЭЭГ реакций в наблюдаемых эффектах КВЧ-излучения [3].

Резонансные реакции в биологических эффектах электромагнитного излучения  в последние годы описаны на различных уровнях организации ЦНС. В частности, такие реакции были продемонстрированы  на уровне таламических нейронов, распределенных нервных сетей и в целом для процессов неокортикальной динамики [6]. Резонансные реакции в виде навязывания ритма зарегистрированы в ЭЭГ и при воздействии сложно организованных переменных полей низкой интенсивности [7]. Предполагается, что этот механизм лежит в основе  и эффекта респираторного взрыва нейрофилов при модуляции частоты КВЧ-излучения адекватно основным биоритмам организма [5]. Интересно подчеркнуть, что в некоторых исследованиях авторы наблюдали двойной резонансный эффект, связанный с несущей и модулирующей частотами [1].  В настоящее время резонансный механизм рассматривается в качестве основы эффективного воздействия на организм  ЭМИ [2].

Выявленные нами особенности характера трансформации фоновой ЭЭГ в ритмическую, его статистические характеристики и динамика изменения корреляционных связей могут свидетельствать об участии и подкорковых  стуктур мозга в эффектах КВЧ-излучения, однако этот вопрос требует постановки специальных экспериментов. С другой стороны необходимо признать, что одной из основных причин эффективности модулированного КВЧ-излучения в наших экспериментах являются динамические характеристики непосредственно корковых процессов. На это указывает выраженность эффектов на адаптированных крысах, поскольку уровень активации коры в этой группе животных значительно ниже из-за низкого уровня эмоциональной напряженности животных первой экспериментальной группы, чем во второй, неадаптированной группе. В целом необходимо отметить, что при воздействии КВЧ-излучения наблюдается кореная перестройка электрической активности коры головного мозга и, что особенно важно, эти изменения распространяются по всей ее поверхности. Это делает возможным поиск адекватных временных параметров воздействия КВЧ-излучения для вызова различного рода динамических адаптационных реакций мозга.

Таким образом, становится очевидным, что  одноразовое КВЧ-воздействие слабой интенсивности при особых параметрах модуляции могут оказывать выраженное действие на функциональное состояние нейронов коры головного мозга, которое определяется как степенью участия резонансных и адаптационных механизмов ЦНС, так и формированием следовых процессов в активности корковых нейронов. Из этого следует, что центральные механизмы биоинформационного воздействия ЭМИ объединяют совокупность процессов неспецифической регуляции активности корковых нейронов в условиях влияния низкоинтенсивного КВЧ-излучения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.            Гапеев А.Б., Чемерис Н.К., Фесенко Е.Е., Храмов П.Н. Двойное резонансное действие модулированных волн на двигательную активность одиночных простей-ших Paramecium caudatum. Доклады Академии Наук. 1993, Т. 332,  N4, С.515-517.

2.            Первушин Ю.В. Резонансные механизмы смены биологических состояний. Биофизика, 1991, Т.36, №3, С.534-536.

3.            Федотчев А.И., Бондарь А.Т., Акоев И.Г. Динамические характеристики резонансных ЭЭГ реакций человека на ритмическую стимуляцию. Физиология человека. 2000 Т.26, №2, С.64-72.

4.            Холодов Ю.А. ММ-излучение в нейробиологии. В кн.: Миллиметровые волны в биологии и медицине. Матер.10 Рос.симп.,  М.: 1995, С.155-156.

5.            Якушина В.С. Влияние электромагнитного излучения крайневысоких частот с различными биотропными параметрами на респираторный взрыв нейрофилов. Автореф.дисс.канд.биол.наук. Пущино, 1998, 108 с.

6.            Lubar J.F. Neocortical   dynamics implications for understanding the role of neurofeedbac and related techniques for the enhancement of attention. Appl. Psychophysiol.Biofeedback. 1997, V.22, №2, P.111-126.

7.            Persinger М.A. Richards P.M., Koren S.A. Differential entrainment of EEG activity by weak complex electromagnetic fields. Percept.Mot.Skills.1997,V.84, №2, P.527-536.

< Back      Конференция 2006       Next>