Индивидуальные особенности человека, определяющие биологические эффекты низкоинтенсивных электромагнитных полей при коррекции различных функциональных состояний в условиях операторской деятельности (стр. 1 )

Индивидуальные особенности человека, определяющие биологические эффекты низкоинтенсивных электромагнитных полей при коррекции различных функциональных состояний в условиях операторской деятельности

,

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, г. Москва

В статье представлены результаты сравнительного комплексного экспериментального исследования динамики функционального состояния человека-оператора в процессе длительной монотонной деятельности, а также возможности коррекции негативных изменений, возникающих в состоянии монотонии и при возникновении на фоне этого состояния нештатной ситуации с помощью низкоинтенсивных электромагнитных полей с различными биотропными параметрами.

Ключевые слова: человек-оператор; функциональное состояние; биоэлектрическая активность коры мозга; спектральный анализ; нелинейная динамика; электромагнитные поля; вариационная кардиометрия; психофизиологическое тестирование.

The article presents the results of comparative complex experimental study of the human-operator functional state in the long monotonous activity and the possibility of negative changes correction of the operator’s functional state using low-intensity electromagnetic fields with different parameters.

Keywords: functional state; spectrum analysis; non linear dynamics; electromagnetic fields; variation cardio measure; psychophysiological testing.

Введение

Исследователи отмечают, что люди и животные обладают различной чувствительностью к низкоинтенсивным воздействиям, в том числе и электромагнитной (ЭМ) природы [1; 2]. Было обнаружено, что порог чувствительности к ЭМ-излучениям различается у испытуемых мужчин и женщин. Кроме того, магниточувствительность индивидуума – характеристика не постоянная, а зависит от психофизиологического состояния [3].

, основоположник ЭМ-биологии, пишет, что один из основных эффектов воздействия ЭМП связан с повышением чувствительности к воздействию различных факторов. В опытах с кроликами усиливалась реакция на приём кофеина и адреналина, причём чувствительность к воздействию ЭМП определялась индивидуальными особенностями, а также генетическими факторами [4]. Кроме того, полученные данные свидетельствовали о том, что воздействие ЭМП, возбуждая нервную систему (НС), увеличивало двигательную активность, но в то же время вызывало торможение реакции на условные и безусловные раздражители.

У некоторых людей использование ЭМ-терапии стандартных режимов не вызывает никаких изменений [5]. Кроме того, такие индивидуально-типологические особенности нервной системы, являющейся одной из самых чувствительных систем к воздействию факторов различной интенсивности, как межполушарная асимметрия, определяют характер реакций организма на воздействие ЭМП [6]. Анализ спектральной структуры ЭЭГ после КВЧ-воздействия в состоянии спокойного бодрствования выявил также существенную активизацию альфа-ритма. Причём, изменение мощности альфа-ритма было больше выражено в правом полушарии [4; 7].

Согласно литературным данным, при периферическом воздействии электромагнитных полей крайневысокочастотного (КВЧ) диапазона реагирует кора головного мозга и особенно правое полушарие, которое имеет более тесную связь с диэнцефальными структурами, где находится две важнейшие эндогенные обезболивающие системы головного мозга – энкефалинергическая гипоталамо-гипофизная система и эндорфинергическая супраоптико-гипофизарная система. Таким образом можно объяснить обезболивающий эффект КВЧ-терапии, показанный во многих экспериментальных и клинических исследованиях [8-11]. Кроме того, обнаружено, что первичное восприятие ЭМИ КВЧ может осуществляться также опиоидными рецепторами [12].

Исследование по влиянию ЭМ-излучения КВЧ-диапазона на психофизиологическое состояние детей показало, что у детей со слабой нервной системой коррегирующий эффект проявлялся более выраженно – объём слуховой и смысловой памяти у этих детей значительно возрастал. Кроме того, испытуемые парасимпатического типа реагировали на воздействие быстрее, а у детей симпатического типа положительные изменения наблюдались только после нескольких сеансов воздействия [6].

В других исследованиях по влиянию ЭМП КВЧ-диапазона у испытуемых уменьшалось время простой зрительно-моторной реакции, при анализе вызванных потенциалов наблюдалось уменьшение латентного периода Р300, что свидетельствует об ускорении восприятия сигнала [13-16]. Изменения ЭЭГ-активности при решении арифметических задач с экспозицией ЭМП заключались в увеличении мощности бета-1 и тета-ритмов, что авторы работы связывают с повышением направленного внимания и активации процессов памяти [17].

в своей работе [18] обнаружил, что существенное повышение устойчивости кроликов к острому эмоциональному стрессу было отмечено при действии модулированного поля УВЧ-диапазона. Было установлено, что эффекты поля УВЧ на динамику эмоционального стресса зависят от времени года. В опытах, проведённых на кроликах, иммобилизованных в станке и получавших апериодические раздражения, применяли УВЧ поле с несущей частотой 40 МГц, модулированное прямоугольными импульсами, после трёх часового воздействия количество устойчивых к острому эмоциональному стрессу животных увеличилось в три раза.

В работе [19] показано, что в гипомагнитных условиях наблюдались улучшения кратковременной памяти на цвет у женщин, в то время как у мужчин наблюдалось ухудшение кратковременной памяти, как в предварительных экспериментах, так и в данной работе.

Многочисленные данные о положительном и лечебном влиянии низкоинтенсивных ЭМП определённых диапазонов привели к идее исследования возможности коррекции функционального состояния человека-оператора при длительной монотонной деятельности с помощью ЭМП различных диапазонов [20-21]. Поиск неинвазивного, бесконтактного и простого в применении метода устранения негативных проявлений состояния монотонии является одной из приоритетных задач на сегодняшний день, поскольку состояние монотонии приводит к снижению внимания, скорости реакции и, следовательно, ухудшению качества деятельности.

Таким образом, целью настоящего исследования являлось выявление индивидуально-типологических особенностей, определяющих эффекты воздействия низкоинтенсивных электромагнитных полей трёх различных диапазонов при коррекции функционального состояния человека во время монотонной операторской деятельности.

Методика

Было проведено три серии экспериментов по коррекции функционального состояния с помощью трёх ЭМП различных диапазонов – низкочастотного (НЧ), крайневысокочастотного (КВЧ) и ультравысокочастотного (УВЧ). В первых двух сериях экспериментов, где участвовало 20 человек (10 человек в серии с использованием НЧ ЭМП и 10 человек в серии с использованием КВЧ ЭМП), исследовали возможность коррекции негативных проявлений состояния монотонии. В третьей серии, в которой участвовало 20 человек (УВЧ ЭМП) исследовалось коррекция негативных последствий возникновения нештатной ситуации на фоне состояния монотонии. С каждым испытуемым проводили по 3 эксперимента – «фон», «плацебо» и «воздействие». Первый из экспериментов у каждого оператора был «фон», в котором испытуемый не подвергался никаким воздействиям, кроме состояния монотонии или нештатной ситуации. Во втором или третьем эксперименте (для каждого испытуемого по-разному) включался терапевтический прибор, излучающий электромагнитное поле.

В качестве операторской деятельности предлагалось вождение на симуляторе в течение 1,5 часов. В первых двух сериях экспериментов скорость движения была задана постоянной, в третьей серии экспериментов с возникновением нештатной ситуации на фоне состояния монотонии спустя час «вождения» скорость движения резко возрастала, добавлялись крутые виражи, что создавало эмоциональное напряжение.

До начала эксперимента и после его окончания проводилось психофизиологическое тестирование (по 15 минут). Эксперимент начинался с регистрации ЭЭГ в спокойном состоянии при закрытых (5 минут) и открытых (5 минут) глазах. Затем включалась программа симулятора вождения на 1,5 часа. Если это был эксперимент с возникновением нештатной ситуации, то спустя час операторской деятельности на 15 минут менялись условия вождения. После окончания вождения регистрировались показания ЭЭГ в спокойном состоянии испытуемого с открытыми и закрытыми глазами, и проводилось повторное психофизиологическое тестирование.

Воздействие прибора ЭМП НЧ-диапазона начиналось спустя 35 мин от начала вождения на 14 мин, затем прибор на 5 мин выключался, после чего снова начинал работать в течение 14 минут. Прибор КВЧ-терапии во второй серии включали спустя 30 минут «вождения» на 30 минут, прибор УВЧ-диапазона в третьей серии «Акватон» включали также спустя полчаса на 15 минут. Во всех приборах ЭМ-терапии использовалась амплитудная модуляция в диапазоне частот альфа-ритма ЭЭГ. Различные сценарии использования приборов ЭМП-терапии диктовались рекомендациями разработчиком приборов (таб. 1).

Таблица 1 – Характеристики приборов ЭМ-терапии и методика проведения экспериментов

ПРИБОР	Диапазон частот	Кол-во испытуемых	Сценарий использования в эксперименте
DETA RITM	10 кГЦ НЧ	5 мужчин 5 женщин	спустя 35 мин от начала включался на 14 мин, выключался на 5 мин, включался на 14 мин
КВЧ-МТА	42,25 ГГц КВЧ	10 мужчин	спустя 30 минут включался на 30 минут
Акватон	1000 МГц УВЧ	10 мужчин 10 женщин	спустя 30 минут включался на 15 минут

Контроль функционального состояния испытуемого осуществлялся по показателям электроэнцефалограммы (ЭЭГ), регистрируемой с помощью энцефалографа-анализатора ЭЭГА-21/26 «ЭНЦЕФАЛАН 131-03» (Таганрог), электрокардиограммы (ЭКГ), психологических тестов и теста на сложную зрительно-моторную реакцию с помощью устройства психофизиологического тестирования УПФТ-1/30 «Психофизиолог» (Таганрог), кроме того, по показателям водительской деятельности с помощью программы-симулятора вождения.