ОСОБЕННОСТИ  ОТКЛИКА  НА  АНОМАЛЬНЫЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ  МАГНИТНОГО  ПОЛЯ  В  ЗОНЕ  АКТИВНОГО  ГЕОЛОГИЧЕСКОГО  РАЗЛОМА  ЛЕВОГО  И  ПРАВОГО  ПОЛУШАРИЙ  ГОЛОВНОГО  МОЗГА

Соколов  Максим  Васильевич

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

Е-mail:  MaxS @sibmail.com

Афанасьева  Юлия  Александровна

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

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].  Ориентация  животных,  насекомых  и  птиц,  в  том  числе,  хоминг,  осуществляется  во  многом  благодаря  чувствительности  к  слабым  пространственным  и  временным  изменениям  геомагнитного  поля,  в  том  числе  к  магнитным  аномалиям  [3;  5].

Есть  основания  полагать,  что  пребывания  человека  в  аномальных  геофизических  зонах,  нередко  локализованных  в  пределах  сейсмически  опасных  территорий  существенно  изменяет  работу  организма  человека  и  различных  его  систем,  вызывая  их  аномалии  [4].  В  связи  с  этим,  были  проведены  экспедиционные  исследования  динамики  показателей  функционального  состояния  мозга  человека  в  зоне  активного  геологического  разлома  с  аномальным  градиентом  магнитного  поля.  В  ходе  этого  исследования  была  выявлена  индуцированная  реакция  в  динамике  параметров  электрической  активности  мозга  человека  при  непосредственном  влиянии  аномального  градиентного  магнитного  поля,  которая  проявляется  в  увеличении  амплитудных  характеристик  ЭЭГ.  Кроме  того,  удалось  отметить  ряд  закономерностей,  связанных  с  особенностями  отклика  на  аномальные  характеристики  магнитного  поля  левого  и  правого  полушарий  головного  мозга.

Исследования  проводились  в  экспедиционном  режиме  в  Кош-Агачском  административном  районе  Республики  Алтай  (пос.  Бельтир)  с  участием  двух  волонтеров  с  1-го  по  3-е  августа  2013  года.  Каждый  из  волонтеров  во  время  мониторинга  находился  в  магнитоаномальной  зоне  в  течении  15—20  мин.

Магнитоаномальная  зона  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).

Для  определения  изменения  характеристик  электрической  активности  головного  мозга  использовался  электроэнцефалографический  комплекс  «Энцефалан-ЭЭГР  -19/26»,  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.

Для  анализа  были  использованы  временные  ряды  амплитудных  значений  ЭЭГ.  С  помощью  дискретного  Фурье-преобразования,  производился  расчет  значений  спектральной  плотности  амплитуд,  для  диапазонов  частот  (0.3—4.0  Гц,  8.0—13.0  Гц),  по  всем  ЭЭГ  —  отведениям.

На  рисунках  1,  2  представлено  распределение  значений  спектральной  мощности  на  временных  интервалах,  соответствующих  периодам  входа  волонтеров  в  зону  аномального  поля.  Данное  распределение  позволяет  отметить  что  значения  спектральной  плотности  амплитуды  сначала  не  изменяются,  после  того  как  волонтер  вошёл  в  пределы  аномальной  зоны  происходит  увеличение  амплитудных  характеристик  с  задержкой  порядка  4  минут.

Рисунок  1.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  ЭЭГ  в  диапазоне  частот  0.3—4.0  Гц  для  волонтера  МВ

В  диапазоне  частот  0.3—4.0  Гц  для  волонтера  АВ  (рисунок  2)  фиксируется  аналогичный  эффект  увеличения  амплитудных  значений,  но  можно  отметить  одно  очевидное  отличие,  связанное  с  периодом  (инерционностью)  реагирования.  Так  у  волонтера  МВ  фиксируется  задержка  в  появлении  реакции  активации  порядка  четырех  минут  при  нахождении  в  аномальной  зоне  (рисунок  1),  в  то  время  как  у  волонтера  АВ  данный  эффект  наступил  сразу  же  после  входа  в  зону.

Рисунок  2.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  ЭЭГ  в  диапазоне  частот  0.3—4.0  Гц  для  волонтера  АВ

Аналогичные  соотношения  наблюдаются  и  в  диапазоне  α-активности  ЭЭГ  (рисунок  3,  4).  То  есть  значения  спектральной  плотности  амплитуды  сначала  не  изменяются,  во  время  вхождения  волонтера  в  аномальную  зону  происходит  увеличение  амплитудных  значений  у  обоих  волонтеров.

Рисунок  3.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  ЭЭГ  в  диапазоне  частот  8.0—13.0  Гц  для  волонтера  МВ

Рисунок  4.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  ЭЭГ  в  диапазоне  частот  8.0—13.0Гц  для  волонтера  АВ

Однако,  также  можно  отметить  отличия  связанные  с  периодом  реагирования:  у  волонтера  МВ  реакция  активации  возникает  спустя  4  минуты  после  входа  в  зону,  в  то  время  как  у  волонтера  АВ  эффект  наступает  в  момент  входа  в  зону  с  аномальным  градиентом  магнитного  поля.  Возможно,  данные  различия  могут  иметь  методический  характер,  связанный  с  разными  местами  расположения  волонтеров  в  зоне.  Впрочем,  это  может  быть  связано  и  с  индивидуальными  особенностями  организма,  а  также  с  тем,  что  волонтеры  находятся  в  разных  возрастных  категориях:  волонтеру  МВ  на  момент  проведения  эксперимента  было  23  года,  а  волонтеру  АВ  —  47  лет.

Кроме  того,  можно  отметить  ряд  закономерностей,  связанных  с  особенностями  отклика  на  аномальные  характеристики  магнитного  поля  левого  и  правого  полушарий  головного  мозга  в  тестируемых  диапазонах.  На  рисунке  5  представлено  распределение  амплитудные  значения  по  всем  исследуемым  каналам  на  временном  интервале  соответствующему  периоду  входа  волонтеров  непосредственно  в  зону  с  аномальным  градиентом  магнитного  поля  в  ∆-диапазоне. 

Рисунок  5.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  в  диапазоне  частот  0.3—4.0  Гц  для  волонтера  МВ

Данное  распределение  позволяет  отметить  слабо  выраженную  межполушарную  асимметрию  у  волонтера  МВ,  в  то  время  как  у  волонтера  АВ  происходит  усиление  доминирования  левого  полушария  над  правым  (рисунок  6).  Также  можно  отметить,  что  у  волонтера  МВ  наибольшее  увеличение  амплитудных  значений  происходит  в  лобных  и  височных  долях,  что  соответствует  каналам  —  Fp2-Fp1,  F8-F7  (рисунок  5).  У  волонтера  АВ  наблюдается  аналогичный  эффект,  но  слабо  выраженный. 

Рисунок  6.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  в  диапазоне  частот  0.3—4.0  Гц  для  волонтера  АВ

Анализ  распределения  амплитудных  значений  для  правого  и  левого  полушария  волонтера  МВ  в  α-диапазоне  (рисунок  7)  позволил  сделать  вывод  о  наличии  следующих  закономерностей.  Межполушарная  асимметрия  слабо  выражена,  можно  отметить  преобладание  правого  полушария  над  левым,  наибольшее  увеличение  амплитуды  происходит,  в  отличие  от  дельта  диапазона,  в  затылочных  долях  наряду  с  лобными  и  височными  долями,  что  соответствует  каналам  —  02-01,  P4-P3,  Fp2-Fp1,  F8-F7.

Рисунок  7.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  в  диапазоне  частот  8.0—13.0  Гц  для  волонтера  МВ

Межполушарный  анализ  для  волонтера  АВ  в  α-диапазоне  позволил  отметить  преобладание  правого  полушария  над  левым  (рисунок  8),  асимметрия  полушарий  выражена  значительнее,  чем  у  волонтера  МВ,  максимальное  увеличение  амплитуды  также  наблюдается  в  затылочных,  лобных  и  височных  долях.

Рисунок  8.  Распределение  значений  спектральной  плотности  амплитуды  по  19  отведениям  в  диапазоне  частот  8.0—13.0  Гц  для  волонтера  АВ

Подобный  тип  модификаций  функционального  состояния  мозга  человека,  вероятно,  можно  определить  как  неспецифическая  ориентационная  реакция  на  внешний  стимул,  неидентифицируемый  системами  сенсорной  индикации,  но  однозначно  воспринимаемый  организмом. 

Таким  образом,  анализ  межполушарных  соотношений  распределения  активности  ЭЭГ  позволяет  отметить,  что  при  нахождении  в  зоне  с  аномальным  МП  наблюдается  более  выраженная  дифференцировка  амплитуд  с  доминированием  одного  из  полушарий.

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

3. Dennis  T.E.,  Rayner  M.J.,  Walker  M.M.  Evidence  that  pigeons  orient  to  geomagnetic  intensity  during  homing  //  Proc.  Biol.  Sci.  —  2007.  —  №  7,  —  Vol.  274(1614).  —  P.  1153—1158.

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.

5.Wiltschko  R.,  Schiffner  I.,  Wiltschko  W.A  strong  magnetic  anomaly  affects  pigeon  navigation  //Journal  of  Experimental  Biology.  —  2009.  —  Vol.  212.  —  P.  2983—2990.