Юрий Холодов - Мозг в электромагнитных полях

• Название: Мозг в электромагнитных полях
• Автор: Юрий Холодов
• Издательство: Наука
• Жанр: Научпоп
• Год: 1982

В популярной форме излагаются история и современные проблемы, связанные с выяснением роли внешних и внутренних электромагнитных полей (от статических до радиочастотного диапазона) в деятельности центральной нервной системы. Отмечаются экологические, гигиенические, терапевтические и диагностические аспекты электромагнитной нейрологии. Показаны перспективы использования естественных и искусственных электромагнитных полей для изучения деятельности головного мозга. Книга рассчитана на широкий круг читателей.

---

Чтобы исключить влияние тактики экспериментатора на процесс возможного угадывания испытуемым момента включения электромагнита или соленоида, опыты проводили разные исследователи. Включать или не включать источник МП каждую минуту решал жребий. Подбрасывание монеты входило в условия эксперимента.

Более современным следует считать форму автоматизированного эксперимента, когда экспериментатора заменяла электронно-вычислительная машина, которая каждую минуту, случайным образом, включала или не включала источник МП и отмечала с точностью до одной миллисекунды время подачи сигнала испытуемым независимо от того, действовало в это время МП или нет. В первом случае, нажимая на ключ, испытуемый выключал МП. Иногда записанные на магнитофонную ленту по методу случайных чисел сигналы заменяли в управлении ЭВМ, а регистрация времени воздействия и ответа испытуемого велась на чернилопишущем приборе.

Возможное влияние сопутствующих факторов (нагревания и вибрации) источника МП проверялось самыми различными способами. Например, набор электромагнитов помещался в закрытый ящик и крутился с определенной скоростью с помощью электромотора, создавая четко ощущаемые шум и вибрацию. На фоне этого «мешающего» действия посторонних раздражителей испытуемый мог отличить момент пропускания через вращающиеся электромагниты постоянного электрического тока от аккумуляторов, что создавало МП. Иногда специально увеличивали силу тока в обмотке электромагнита, чтобы вызвать его нагревание. В этом случае восприятие ПМП ухудшалось.

Эксперименты по определению пороговой интенсивности ПМП, создаваемого постоянным магнитом, проводили на двух испытуемых, на руку которых воздействовали ПМП интенсивностью 10,0, 1,0 и 0,1 мТл. В данной серии не учитывали различия в градиентах применяемых ПМП.

Была обнаружена разница между испытуемыми при использовании пороговых индукций ПМП. У одного испытуемого, чем выше была интенсивность ПМП, тем чаще и быстрее возникала сенсорная реакция. Пороговая интенсивность ПМП, создаваемого постоянным магнитом, для сенсорных реакций в этом случае располагалась между 0,1 и 1,0 мТл.

Рис. 4. Параметры сенсорного восприятия ПМП испытуемого С. в зависимости от локализации воздействия

Пунктирная линия — пороговая индукция ПМП (мТ); заштрихованный столбик — прочность реакции (%); черный столбик — число ложных тревог (%); белый столбик — средний латентный период реакции (с)

Сделав формальный вывод о пороге воздействия ПМП, мы должны оговориться, что пороговая концепция разделяется не всеми психофизиками, т. е. не исключена возможность восприятия и «подпороговых» стимулов.

Сенсорная реакция определялась не только индукцией ПМП, но и площадью воздействия. Когда площадь воздействия уменьшили с 2500 до 75 мм2, пороговая индукция у того же испытуемого ПМП возросла с 1,0 до 5,0 мТл.

На рис. 4 изображена зависимость реакции на ПМП от локализации и интенсивности воздействия. Опыты были проведены на одном испытуемом. Видно, что параметры сенсорной реакции не зависят от локализации, если речь не идет о затылочной области головы. Здесь реакция возникает только после усиления ПМП до 20 мТл. Трудно предполагать, что кожная поверхность на затылке принципиально отличается от других участков кожной поверхности. Скорее всего, в данном случае ПМП влияет не только на кожу, но и на головной мозг непосредственно, что и приводит к снижению магнитной чувствительности. В какой-то мере такое предположение поддерживают опыты В. И. Николаева, в которых воздействие ПМП на затылок человека повышало порог электрического раздражения руки.

При разной локализации воздействия ПМП в широких пределах интенсивности вызывало неспецифическую сенсорную реакцию человека, в которую вовлекается ЦНС. Эти результаты подтвердили данные исследователей, опубликованные в прошлом веке. В последующей серии исследований мы решили использовать в качестве воздействующего фактора импульсное магнитное поле (ИМП) разной индукции и частоты, так как известно, что мозг наиболее активно реагирует на факторы ритмической природы.

Исследовали сенсорную реакцию на ИМП частотой 1, 10 и 100 Гц при длительности прямоугольного импульса 1 мс. Обнаружили, что прочность реакции была наибольшей при ИМП 10 Гц (85,7%), тогда как при ИМП 1 и 100 Гц прочность была равной и составляла 67%.

Большая выраженность сенсорной реакции на ИМП 10 Гц выявилась и при анализе динамики латентных периодов реакций. Наиболее высокий пик Наблюдался на отметке 25 с для ИМП 10 Гц. Менее высокий пик на той же отметке характерен для ИМП 1 Гц, а перемещение пика на отметку 45 с отличает распределение латентных периодов реакций на ИМП 100 Гц.

Следовательно, при выяснении частотной зависимости биологического эффекта обнаруживается своеобразное «окно» в случае воздействия ИМП с частотой 10 Гц. Данное обстоятельство заставило нас дальнейшие исследования с ИМП проводить преимущественно на частоте 10 Гц. Эта частота альфа-ритма ЭЭГ человека еще не раз будет привлекать наше внимание.

При определении порога воздействия ИМП была выбрана индукция 3,0 и 0,5 мТл. Прочность сенсорной реакции при воздействии ИМП 3,0 мТ достигала 83,8%, а при воздействии ИМП 0,5 мТл — всего 43,6%. Иными словами, порог индукции ИМП для получения сенсорной реакции располагался между 3,0 и 0,5 мТл.

Последняя интенсивность была предельной при работе генератора, который включал 10 соленоидов последовательно. Но в предварительных опытах мы исследовали зависимость сенсорного эффекта от площади воздействия ИМП на руку. ИМП 10 Гц 0,5 мТл узкой локализации (включался один соленоид) не вызывало сенсорной реакции, а ИМП широкой локализации, когда включали с частотой 10 Гц все 10 соленоидов сразу, ощущалось испытуемыми. Эффект МП не зависит от места воздействия на кожную поверхность конечностей, но увеличивается с увеличением площади воздействия.

После такого вывода логично было перейти к изучению биологического действия ИМП переменной локализации, т. е. к изучению реакций на бегущее импульсное магнитное поле (БИМП).

Как и в случае применения ИМП, первым этапом исследования явилось выяснение зависимости параметров сенсорной реакции от частоты БИМП. В отличие от ИМП в опытах с БИМП изучали влияние не только частот 1, 10 и 100 Гц, но и 1000 Гц. Уместно заметить, что частота включения каждого соленоида в наборе для генератора ИМП была на порядок меньше, чем та, которая указывается нами и которая адресуется целостному организму. К примеру, при частоте БИМП 1000 Гц каждый соленоид создает ИМП с частотой 100 Гц и т. д.

При обобщении данных по перечисленным четырем частотам бросается в глаза лидирующее положение реакций на БИМП с частотой 10 Гц. Среди других исследуемых частот, расположенных достаточно кучно, выдвигается вперед частота 100 Гц, а частоты 1 Гц и 1000 Гц вызывают примерно одинаковые сенсорные реакции.

Следует еще раз напомнить, что БИМП 10 Гц сопровождается включением каждого соленоида с частотой 1 Гц. Отсюда следует вывод, что наибольшая реакция на БИМП 10 Гц формируется в головном мозгу, а не на периферии, где локализовано воздействие.

Субъективная оценка силы воздействия, судя по числу нажатий испытуемым на кнопку, также зависела от частоты ИМП, хотя индукция МП, форма и длительность импульса в данном случае были одинаковыми (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость оценки сенсорной реакции от частоты воздействующего импульса

А — форма импульса; Б — характер ответа испытуемого (а) при разной частоте (40, 4 и 0,4 Гц) импульсного магнитного поля (б) индукцией 10 мТ

Таким образом, наши испытуемые (одни лучше, другие хуже) сообщали о возникновении слабых ощущений (покалывание, чувство тяжести, ползание мурашек и т. п.) при воздействии магнитным полем на руку. Ощущение возникало через несколько секунд после включения источника магнитного поля и длилось еще несколько секунд после его выключения. Вибрация и нагревание не играли определяющей роли, так как ощущения возникали при действии постоянных магнитов. Для постоянного магнитного поля независимо от способа его создания порог располагался в области 5 мТл, т. е. в 100 раз превышал земное магнитное поле. Уместно еще раз заметить, что возникающие ощущения носили неспецифический, «древний», характер, а их интенсивность коррелировала с силой воздействия.

Прошлый век знал, что эти ощущения создаются ПМП, а для импульсных и переменных МП было известно другое ощущение, возникающее при действии этих физических факторов на голову человека.

Речь идет о том, что переменное МП (ПеМП) определенных параметров может ощущаться человеком в виде вспышек света (магнитофосфен). Считается, что магнитофосфен открыт примерно 90 лет назад, и к сегодняшнему дню существует более 40 разрозненных работ, посвященных этому явлению. Уже в начальных исследованиях было установлено, что магнитофосфен может возникать при действии на голову человека МП с индукцией свыше 20 мТл и частотой 10—100 Гц. Интенсивность зрительного ощущения оказывается наибольшей примерно при 20 Гц, и в этом случае частота его появления совпадает с частотой МП. При увеличении частоты ПеМП ощущение возникает не на каждое изменение поля. При частоте свыше 90 Гц эффект становится менее выраженным. Этот факт чаще всего объясняли возникновением ЭДС индукции, вызывающей раздражение сетчатки, и потому не связывали его с другими магнитобиологическими эффектами, называя иногда электрическим фосфеном.