Булгаков Б. М. *, Шахбазов В. Г. “^ Григор’єва Н. Н. **, Сіренко С. П. *, Сулима Т. Н. *, Чепель Л. М. **, Білоус О. І. *, Фісун А. І. *

Інститут радіофізики та електроніки ім. А. Я. Усикова НАН України вул. Ак. Проскури, 12, Харків 61085 тел. 0572 44-87-41, e-mail: svetlanal (8) jre.kharkov. ua Харківський національний університет ім. В. H. Каразіна пл. Свободи, 4, Харків 61077

Анотація в експериментах на живих організмах вивчалося дію мікрохвильового випромінювання низької інтенсивності. Порівнювалися ефекти, отримані за допомогою різних джерел випромінювання. Встановлено, що тривалість реакції післядії проявляється у другому поколінні. Обговорюються можливі наслідки для здоров’я при систематичному впливі низькоінтенсивних мікрохвильових полів на живий організм.

I. Вступ

Стрімкий розвиток засобів зв’язку, радіолокації та навігації та освоєння короткохвильових діапазонів довжин хвиль привело до значного підвищення електромагнітного фону в тих ділянках спектра, де зазначено застосування електромагнітних полів слабкої інтенсивності в терапевтичних цілях [1]. Відзначимо також ту обставину, що райони високого фону збігаються з місцями концентрації населення у великих містах і мегаполісах короткохвильові системи найбільш сконцентровані. За перерахованими причин зниження ризику захворювань як наслідку НВЧ і КВЧ фону задача, яка носить комплексний характер. Вона містить в собі ряд досліджень по дії ЕМП (електромагнітного поля) на біологічні об’єкти, виявлення механізмів цього процесу, а також розвитку комунікаційних структур з урахуванням оцінки безпеки.

II. Основна частина

1.  Вплив ЕМП на центральну нервову систему. У зв’язку з невизначеністю уявлень про шляхи рецепції НВЧ і КВЧ випромінювання, його дія оцінюється по зміні функціональних ного стану різних систем організму: нервової, імунної, ендокринної та ін Відомо, що найбільш ефективними є ті фізичні фактори впливу, які за своїми властивостями близькі до фізіологічних процесів в організмі. Отже, можна очікувати що дія ЕМП на організм відбувається через нервову систему.

Експеримент поставлений на щурах-самцях і кроликах з імплантацією електродів в білатеральносімметрічние області фронтальної, темпоральної і окціпітальной кори головного мозку, а також у вентральний і дорсальний гіпок і базотеральное ядро ​​мигдалини. Реєстрація біопотенціалів областей мозку, зазначених вище проводилася шістнадцятиканальний елекгроенцефалографом Medicor. Спектральний аналіз реалізацій електроенцефаллограмм тривалістю 40-50 з проводився на базі швидкого перетворення Фур’є. Будувалися графіки

функцій спектральної щільності (Gxx(F) ‘), обчислювалися коефіцієнти асиметрії спектрів і показники функції парної когерентності (х ^, (. ​​/)) За спеціально розробленими програмами [2]. Оцінка індивідуальних параметрів домінуючою частоти {Fd), якій відповідає максимум спектральної функції, на дискретних часових відрізках реєстрації біоелектричної активності та побудова графіків залежності fd(T) дозволили

виявити групи структур, що реагують на СВЧвоздействіе і ареактівний до нього. Структури мозку,

мали схожу динаміку змін fd(T), були

об’єднані у дві групи: 1 ліва фронтальна кора, ліва і права темпоральна кора, ліва і права окціпітальная кора, дорсальний гіпокамп, базолатеральной ядро ​​мигдалини; 2 права фронтальна кора і вентральний гіпокамп.

Вплив випромінюванням мм-діапазону викликало стійке односпрямовані зміни біоелектричної активності мозкових структур, об’єднаних в першу групу. Вони полягали в збільшенні спектральної щільності хвиль тета-, Альфан бетадіапазонов.

Таким чином були виявлені об’єктивні докази реакції головного мозку при загальному впливі на організм випромінювання мм-діапазону. Ця реакція полягає у виборчій активації ряду структур неокортекса і лімбічної системи. Стадійність і характер перебудов нейродинамічної організації діяльності цих структур вказує на те, що вони є результатом формування функціональної системи, що забезпечує відповідну реакцію організму на пропонований фактор середовища випромінювання КВЧ діапазону [2,3].

2. Дія СВЧ і КВЧ полів на організм в цілому, вплив на спадковість. Одним з напрямків досліджень є вивчення природи і особливостей впливу ЕМІ на життєдіяльність організму як цілого. З цією метою була проведена серія експериментів зі з’ясування реакції різних порід шовковичного шовкопряда (TLU) на опромінення їх на стадії грени ЕМВ НВЧ і КВЧ діапазонів, а також по вивченню післядії зазначених мікрохвиль в наступному поколінні ТШ [4].

Об’єктами дослідження служили породи ТШ Белококонной-1 (В-1) і Белококонной-2 (Б-2). На грену порід Б-1 і Б-2 на четверту добу весняної інкубації впливали ЕМВ НВЧ (довжина хвилі / 1 = 1,6 см і КВЧ (довжина хвилі Л = 5-8 мм) діапазонів. Величина ППМ (щільності потоку потужності) в зоні розташування грени була близько 10 мВт / см2. Експозиція опромінення КВЧ мікрохвилями 1,5; 5 і 20 хв. СВЧ мікрохвилями 10; 20 і 30 хв. Наслідки опромінення визначали за відсотком вийшли гусениць, вагою коконів самок і самців, вагою оболонок коконів. Потім була проведена викормка гусениць і схрещування імаго в різних варіантах: “контроль х контроль”, “досвід х досвід”, “досвід х контроль”, “контроль х досвід”, після чого проведена оцінка післядії ЕМВ НВЧ і КВЧ діапазонів по числу відкладених яєць, відсотку запліднених яєць і відсотку вийшли гусениць.

Є дані про те, що спостерігається “запам’ятовування” організмом на більш-менш тривалий час впливів ЕМВ, і що такий біологічний ефект, не зникаючий після припинення опромінення, виявляється лише при достатньо тривалій дії ЕМВ. Так, для організмів з будь складністю організації необхідна тривалість опромінення в КВЧ-діапазоні складає близько 1:00. У цьому зв’язку ми простежили, як вищеописані дії ЕМВ НВЧ і КВЧ діапазонів на грену ТШ відіб’ються на плодючості дорослих особин і виживання відкладеної ними грени.

Проведені дослідження свідчать про те, що самки ТШ, що вийшли з грени, опроміненої ЕМВ НВЧ і КВЧ діапазонів, в середньому відрізняються підвищеною плодючістю в порівнянні з контролем. Схрещування контрольних самок з неопроміненої грени з самцями з грени, опроміненої ЕМВ НВЧ протягом 20 хвилин, привело до статистично значимого збільшення відсотка запліднених яєць. Для породи В-2 показник виріс на 5,7%, а для породи В-1 на 7,6%. Інші експозиції опромінення в розглянутому вище варіанті схрещування не надали значного впливу на аналізовані показники плодючості.

Ембріональна стадія ТШ чутлива до дії ЕМВ НВЧ І КВЧ діапазонів. Спрямованість та інтенсивність реакції грени ТШ на ЕМВ НВЧ і КВЧ діапазонів залежать від генотипу особин, дози опромінення і статі. Біологічний ефект від впливу на ембріони ТШ ЕМВ НВЧ і КВЧ діапазонів зберігається протягом онтогенезу. Вплив ЕМВ НВЧ і КВЧ діапазонів переноситься на потомство ТШ.

Встановлено, що опромінення імаго дрозофіли до спарювання протягом 30 хвилин вплинуло на плодючість і життєздатність нащадків. Репродуктивна здатність самок лінії ВА збільшилася в варіантах досліду від 6 до 15%. Теплотривкість (ТУ) імаго в першому поколінні після дії КВЧізлученія також збільшилася. У самок на 13-24%, у самців на 9-13%. У другому і третьому поколінні цей ефект зникав. При впливі мм хвилями 30 хвилинної експозицією на лінію НА зазначено, що і на самок, і на самців це випромінювання діє гнітюче. Репродуктивна здатність також знижена по відношенню до контролю. При коротшою експозиції 10 хвилин, репродуктивна здатність самок лінії ВА в дослідних варіантах збільшилася на 22-50%, ТУ імаго підвищилася на 13-30%. У лінії НА при 10 хвилинному впливі репродуктивна здатність, а також ТУ і самок, і самців піднялася до рівня контролю.

Вплив опромінення мм хвилями в різних ділянках діапазону і при різних умовах опромінення може бути або позитивним, або негативним в залежності від фізіологічного стану об’єкта і тривалості експозиції [4]. Що ми і спостерігаємо в наших дослідах пригнічення слабкої лінії НА при 30 хвилинному впливі КВЧізлученія. В результаті дослідження виявлено, що вплив ЕМВ малих рівнів потужності переноситься на потомство. Можна припустити, що КВЧізлученіе впливає на зародкові клітини, так як біологічний ефект проявляється в першому поколінні. Ефект підвищення життєздатності і плодючості дрозофіли, відзначений при опроміненні однієї з батьківських особин, може бути віднесений до категорії фізіологічного гетерозису (ФГ). Проблема ФГ вельми актуальна в селекції рослин і тварин. Однак, цей ефект, отриманий за допомогою КВЧ-випромінювання, до цих пір не був описаний.

3.  Вплив ЕМП на функціональний стан клітин. Особливий інтерес представляють дослідження поляризаційних характеристик НВЧ і КВЧ впливів на клітинному рівні [5, 6]. Можна припустити, що характер реакції клітин буде залежати від поляризаційних характеристик електромагнітних полів (лінійна, правоілі левокруговая поляризація). Авторами цієї роботи були проведені дослідження з впливу різному поляризованого електромагнітного випромінювання (ЕМВ) на електрофоретичної рухливість ядер клітин букального епітелію людини. Виявлено збільшення кількості електронегативних ядер (ЕНЯ), причому при кругової поляризації (правої) ефект опромінення виражений сильніше.

4. ЕМП як лікувальний фактор. Було також показано, що дія ЕМІ певних доз на клітини (in vitro) [6] і правильно підібране лікування хворого (in vivo) призводять показник ЕНЯ до вікової норми (ВН) [7], що є ілюстрацією прояву закону Вільдер. Відповідно до даного закону фізіологічні показники, що мають значні відхилення від норми, при м’яких впливах на організм повертаються до норми.

Рівні опромінення ЕМВ в проведених дослідженнях лежать в області нетеплового впливу і не ушкоджують клітини, а сприяють відновленню заряду ядра і, мабуть, його функцій. Однак механізм відновлення заряду поки залишається не з’ясованим. Як відомо, єдиної точки зору на механізм дії мікрохвиль на клітку поки не існує [1,8]. Наявні уявлення не можуть повною мірою, на нашу думку, пояснити результати, отримані в даній роботі. Автори схильні залучити до пояснення встановлених закономірностей уявлення про функціонування ядерного геному як генератора вкрай низькоінтенсивних акустичних і електромагнітних коливань. Випромінювання ядерного генератора обумовлює формування ядерного біоелектричного потенціалу та біологічного поля клітини. Зовнішнє мікрохвильове випромінювання, вступаючи у взаємодію з випромінюванням ядерного генератора, може бути причиною різноманітних біологічних ефектів, які часто складні в інтерпретації. Більший ефект право-поляризованих хвиль ЕМІ, можливо, пов’язаний з будовою молекул нуклеїнових кислот, які представляють собою правозакрученная спіраль, при цьому можуть спостерігатися взаємодії внутрішнього і зовнішнього ЕМІ.

Ефекти низькоінтенсивних ЕМІ можна пояснити синхронизирующим дією зовнішнього ЕМІ на автоколивання елементів клітинних мембран і появою внутрішніх інформаційних сигналів, які впливають на регуляторні системи клітини. Регуляторні процеси, в свою чергу, можуть вплинути на заряд мембрани клітинного ядра, сприяючи його нормалізації [8].

1. Проведені дослідження підтверджують, що дія ЕМП НВЧ і КВЧ діапазонів носить двоякий характер: тільки в малих контрольованих дозах поля дають лікувальний ефект [7], у великих дозах спостерігається пригнічення життєвих функцій організму.

2. У терапевтичних НВЧ і КВЧ процедурах необхідний об’єктивний експересс-контроль стану організму (показник ЕНЯ, спектри енцефалограму та ін) [3,6,7].

3. Підвищення НВЧ і КВЧ фону слід віднести до неконтрольованих дозам опромінення. Тому, з одного боку потрібна нова ідеологія побудови випромінювальних та прийомних систем комунікаційних мереж, зниження енерговитрат на одиницю переданої інформації, з іншого боку перегляд гранично допустимих доз опромінення як обслуговуючого персоналу, так і населення [9].

IV. Список літератури

1. Бецко О. В., Девятков Н. Д., Кисле В. В. Міліметрові хвилі низької інтенсивності в медицині та біології. Зарубіжна електроніка, 1996, № 12, с .3-15.

2. Сулима Т. Н., Фісун А. І., Фурсов А. М., Смородін В. В. Спектральний аналіз впливу випромінювання мм діапазону на нейродинамічних організацію діяльності головного мозку. ДАН НАН Україна, 1994, № 11, с.141-144.

3. Сулима Т. Н., Фісун А. І. Експериментальне обгрунтування фізіологічних механізмів терапевтичної дії випромінювання мікрохвильового діапазону. ДАН НАН України, 1996, № 10, С.155-160.

4. Shakhbazov V. G., Grigoryeva N. N., Chepel L. М.,

Sirenko S. P. and all. Effect of Electromagnetic Radiation and Temperature on Wheat. Speed Viability. Telecommunication and radio engineering, 2002, vol. 57, No 2-3,

pp. 161-167.

5.     Shckorbatov Yu. G., Shakhbazov V. G., Navrotskaya V. V., Sirenko S. P. and all. Application of intracellular microelectrophoresis to analysis of the influence of the lowlevel microwave radiation on electrokinetic properties of nuclei in human epithelial cells. Electrophoresis, 2002, v. 23, № 13, pp. 2074-2079.

6. Сіренко С. П., Гоігорьева Н. Н., Шахбазов В. Г та ін Дія сантиметрових і міліметрових електромагнітних хвиль лінійної і кругової поляризації на клітини букального епітелію людини. – В кн. 11-я Міжнародна Кримська конференція «СВЧ техніка і телекомунікаційні технології». Матеріали конференції [Севастополь, 10-14 вересня 2001 р.]. – Севастополь: Вебер, 2001, с. 97-98. ISBN 966-7968-00-6, IEEE Cat. Number 01ЕХ487.

7. Belous О. I, Fisun A. I, Malakhov V. A., Sirenko S. P. Physiotherapeutic effect of Wideband EHF-radiation in treatment of atherosclerotic discirculatory encephalopathy. Telecommunication and Radio Engineering, 2001, vol. 55, No 1, pp. 83-86.

8. Бінго H. В. магнітобіології: експерименти і моделі.

– М.: “МИЛТА”, 2002. – 592 с.

9. Sulima Т. N. and Fisun A. I. A new approach to safety estimation of the low-level Microwave radiation. Telecommunication and Radio Engineering, 2001, vol. 55, No 9, pp. 53-62.

ANIMATE NATURE UNDER THE ACTION OF ARTIFICAL ELECTROMAGNETIC FIELDS

Bulgakov В. M. *, Shakhbazov V. G. **, GrigoryevaJM. N. **, Sirenko S. P. *, Sulima T. N. *, Chepel L. M. **,

Belous О. I. *, and Fisun A. I. *

Usikov Institute of Radiophysics and Electronics, Ukrainian National Academy of Sciences,

Karazin Kharkov National University

Abstract microwave electromagnetic field effects were studied in experiment on living organisms. Results obtained by application of different radiation sources have been analyzed.

I.  Introduction

Impetuous development of communication, radar and navigation systems and assimilation of short-wave bends are associated with upgrading of electromagnetic background on that spectrum regions where the low-level electromagnetic fields are used for therapy [1]. Notice that the high noise background is co-indent with the locations of townspeople. Consequently, it is necessary to minimize risk to be ill on account of SHF and ESF background.

II.  Man part

1. Impact electromagnetic field on brain neurodynamics. The application of the microwave field to the bioactive point of the rabbits ear or to the all organism has produced widespread changes of the electrical activity in all examined brain areas. To examine the brain activity, the electrodes have been implanted in the laterally symmetrical areas of prefrontal and sensomotoral neocortex, dorsomedial nucleus of the hypothalamus, periaqueductal gray and the nucleus Raphe Magnus. Electroencephalogram was recorded by 16-channal Medicore encephalograph. The microwave effects the stable one-directed of the bioelectrical activity of the brain structures. It consists of the increasing spectral density of a/3 and T — waves. Hence the objective demonstration of cerebrum reaction was discovered when microwave radiation impacts on the organism whole or on the active point. This reaction lies in the activation of the several structures of neocortex and limbic system [2,3].

2. Impact of the SHF and EHF fields on the organism whole, influence on the heredity. Using the experiments with silkworm and Drosophila Melanogaster as an example, it is shown that the microwave irradiation has influence on the birth rate, steadiness to the unfavorable condition and manifests on the second generation.

3.Electromagnetic field and dynamic state of cells. Experiments were performed on the human buccal epithelium cells. Study of electrokinetic properties cells of this kind was conducted applying the method to determine an electrophoresis condition. The percentage of cells with negatively charged nuclei was defined as the negativity of nuclei (ENN). It is defined that the microwave radiation of clockwise polarization is responsible for the most substantial percentage of ENN [5,6].

4.  Electromagnetic fields as a medical factor. Electromagnetic field impact of specified doses on the cells (in vitro) and correctly neat treatment of patient have culminated in age norm of ENN, that is example of a manifestation of the Wider law [6]. Therapeutic effect of wideband EHF-therapy [7] is caused, apparently, first of all by the variations of non-specific cerebral activation and the favorable action tone of vascular wall, which shows the advisability of using the microwave therapy in curing ADE-patients at initial stages, in a complex scheme with traditional chemotherapeutic methods.

III.  Conclusion

1.Investigations performed by authors are evidence in favour of assumption that the SHF and EHF field has the dual character: the advantages and the harm to the heath [7]. 2. For SHF and EHF therapeutic procedures there is a need objective control of the organism state (ENN-factor, encephalogram) [3,6,7]. 3. Increasing microwave background can be classified as uncontrolled irradiation doses. Consequently, a new conception is necessary to create communications networks and a new approach to safety estimation of serving personnel as well as population [9].

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.