Афонін Д. Г Фізичний факультет МГУ ім. М. В. Ломоносова, Москва, Росія Тел.: (095) -939-20-94; e-mail: afonin@phys.msu.su Рагульський М. В. Інститут земного магнетизму і поширення радіохвиль (ІЗМІРАН), Троицк, Росія Тел.: (78095) -334-02-82; e-mail: mary@izmiran.rssi.ru

Анотація Представлені результати 5-річного моніторингового експерименту з виявлення впливу зовнішніх чинників, таких як космічна погода й атмосферні явища, на функціональні стану організму людини. Результати статистичного, крос-кореляційного і спектрального аналізу отриманих даних показують наявність індивідуальної та групової реакції обстежуваних на варіації сонячної активності, одночасної в різних містах, а також збіг основних періодів екзогенних ритмів організму людини з ритмікою зовнішнього середовища.

I. Вступ

Функціонування біологічних систем на всіх рівнях організації носить квазіперіодичні коливальний характер. Підтримання гомеостазу здійснюється через набір автоколивальних рівнів, об’єднаних в єдину ієрархічну систему. Для кожного біологічного осцилятора фаза в деяких межах постійно флуктуірует, що дозволяє організму проводити перманентну синхронізацію з ритмами зовнішнього середовища [1,2]. Такий стохастичний коливальний режим є функціональною нормою і забезпечує оптимальні умови адаптації. Вивчення спектрів біологічних явищ і виділення ендогенних (автоколивальних внутрішніх) та екзогенних (модулюють зовнішніх) ритмів, а також фрактального характеру флуктуаційних шумових коливань біологічної системи, дозволяє отримати додаткову інформацію про механізми впливу зовнішнього середовища на біосферу.

II. Основна частина

Для постійної групи обстежуваних з березня 1998 року і по теперішній час проводились щоденні вимірювання параметрів 1-го відведення електрокардіограми, варіабельності серцевих скорочень, артеріального тиску і пульсу, електричної провідності біологічно активних точок на шкірі людини, і оцінки суб’єктивного стану. В якості характеристики, що описує стан одного випробуваного, крім відносної амплітуди реакції використовувалося відхилення Dn = d Dcp (d усереднене значення функціонального параметра за день; Dcp середнє для даної людини значення цього параметра за весь період вимірювань). Функціональний стан всієї групи обстежуваних характеризує Dn, усереднене за день по всім обстежуваним. Такий підхід дозволяє відслідковувати як індивідуальні, так і колективні ефекти. Для виявлення планетарного характеру спостережуваних ефектів були проведені одночасні вимірювання в різних містах, розташованих в інтервалі 38 ° -60 ° пн.ш. Детальний опис методики проведення експерименту, приладової бази та обробки даних наведені в роботах [3,4,5]. Отримані часові ряди порівнювалися з щоденними значеннями атмосферного тиску (Р), числами Вольфа (W) та індексів, що характеризує збуреності геомагнітного поля (А) і космічних променів. За час експерименту проведено більше 30 ТОВ вимірювань біологічних параметрів на тлі близько 400 магнітних бур.

Проведений статистичний аналіз отриманих даних показав, що нульова гіпотеза про випадковість збігів різких змін в стані здоров’я великої групи людей з флуктуаціями атмосферного тиску, збільшенням числа сонячних плям, зростанням геомагнітної активності може бути відкинута на рівні статистичної значущості 0,01 _вже тривалих рядів спостереження (більше 2 років).

Індивідуальна реакція складається з трьох послідовних фаз фази збудження і синхронізації всіх внутрішніх органів і систем (тривалість близько доби), фази десинхронозу (2-4 доби), і фази релаксації. Це показує, що реакція організму людини на різкі зміни сонячної активності має форму і характерні фази адаптаційної стрес-реакції. Індивідуальні спектрограми параметрів здорових людей, локального A-індексу та атмосферного тиску збігаються практично повністю, (4, 6, 10.6, 13.6, 15.7, 18.6,

27.1, 148 діб). Чим гірше стан здоров’я обстежуваного, тим яскравіше проявляється в його періодограмми 5-денний період. Між рядами даних «колективної» реакції і варіаціями геофізичних параметрів проводилося обчислення плаваючого коефіцієнта крос-кореляції. Для точного виявлення періодичності зміни ступеня зв’язку між рядами D, А, Р, W був проведений Фурьеаналіз отриманих крос-кореляційних функцій (при значенні вікна кореляції ДМО днів, крокового інтервалу 1 день, довжині рядів з березня 1998 по грудень 2000 рр.).

Таблиця 1. Петмши зміни ююсс-коппеляііонних (Ьінкіій

Період (О-А),

день

nepnofl(D-P),

день

nepnofl(D-W),

день

Усереднений період, день

13,5

13,5

13,5

13,5

15,5

15,5

15,5

15,5

22,8

22,8

22,6

22,7

27,7

27

27,7

27,5

29,3

29,3

29,3

29,3

30,2

30,2

30,2

30,2

38,0

38,0

38,0

38,0

48,9

48,9

48,9

48,9

73,3

73,3

73,3

73,3

85,5

85,5

85,5

85,5

114,0

114,0

114,0

114,0

256,5

256,5

256,5

256,5

Отримані періоди можна співвіднести з періодами сонячно-магнітосферичного походження: 13.5, 27.5 дня напівперіод і період обертання низьких широт Сонця рівні періоду приходу до Землі геоефективним потоків сонячного вітру; 30.2 дня

– Околомесячний період; 73.3, 85.5, 114 днів відповідно п’ята, четверта і третя частина річного циклу. Виявлення походження решти періодів вимагає додаткових досліджень. Необхідно також відзначити ще один колективний ефект: піврічну періодику зміни R-коефіцієнта синхронізації внутрішніх органів (див. рис.1).

Рис. / Fig. 1

Для виявлення планетарного характеру спостережуваних ефектів та нівелювання місцевих особливостей контрольні експерименти проводилися на однаковій приладової базі одночасно в різних містах. Для виключення суб’єктивного фактора обмін даними проводився раз на 2 місяці. Дослідження показали наявність збігається «колективної» реакції в околиці +2 днів від початку магнітної бурі, що збігається з виникненням низькочастотних магнітосферні осциляцій. Реакція пов’язана зі зміною сонячної активності, тому що приблизно в 40% випадків починається за 1-2 діб до початку магнітної бурі. Аналіз Dn для груп в різних містах показав збіг основних періодів (див. рис. 2,3)

Рис. / Fig. 2

Рисунок 2 відповідає одночасним вимірюваннями в Москві і Санкт-Петербурзі на фазі зростання сонячної активності в грудні 1999 лютому 2000 року. Тут виділеними є близько-3, 5,

7, 9, 11,13 і 16-денні періоди, які мають відповідні аналоги у сонячній ритміці та варіаціях магнітного поля Землі. Варто звернути особливу увагу на вираженість близько-5-денного («патологічного») періоду в обох містах. На Рис. 3 представлені ті ж спектрограми Dn, але для московської та одеської групи обстежуваних у фазі вторинного максимуму сонячної активності (січень квітень 2002 року). Видно ослаблення близько-5дневного періоду і посилення тижневої ритміки і 14, 28 і 36-денних складових.

Рис. / Fig. 3

III. Висновок

Отримані результати свідчать про планетарному зовнішньому агента впливу на екзогенну ритміку людини, в якості якого можуть виступати сонячна і атмосферна активність, а також низькочастотні магнітосферні осциляції. Це дозволяють припустити, що підтримка внутрішнього гомеостазу організму і протікання процесів адаптації здійснюються шляхом зовнішньої модуляції і синхронізації, а також виявити найбільш біологічно активні близько-5-7-14-28-36-денні та піврічні періоди зовнішнього середовища.

Робота виконана за підтримки РФФМ 03-0216384 та Молодіжного гранту РФФД.

IV. Список літератури

[1] Володимирський Б. М., Сидякін В. Г., Темур’янц Н. А., Макєєв. В. Б., Самохвалов В.П. / / Космос і біологічні ритми. Сімферополь, 1995.

[2] Агулова Л. п.11 Біофізика 1998, T.43, вип.4, с.571-574.

[3] М. В. Рагульський, О. В. Хабарова / / Вплив сонячних збурень на людський організм. Біомедична радіоелектроніка, 2001, № 2, стор.5-15.

[4] О. В. Хабарова, Е. А. Руденчік / / Біомедична радіоелектроніка, 2002, № 10-11, стор.32-42.

[5] В. В. Вишневський, М. В. Рагульський, П. С. Файнзільберг / / Вплив сонячної активності на морфологічні параметри ЕКГ серця здорової людини. Біомедична радіоелектроніка, 2003, № 3, с.3-13

INTERDEPENDENCE BETWEEN PERIODIC PROCESSES IN HUMAN ORGANISM AND RHYTHMS OF ENVIRONMENTAL PROCESSES

Afonin D. G.

Physics Department, Moscow State University Vorobyovy Gory, Moscow, GSP-2, Russia, 119992 phone +7 (95) 9392094, e-mail: afonin@phys.msu.su Ragulskaya М. V.

Institute for Terrestrial Magnetism and Radiopropagation (IZMIRAN), Troitsk, Russia phone +7 (95) 3340282; e-mail: mary@izmiran.rssi.ru

Abstract Results of a five-year experiment aimed at determining the influence of such external factors as space weather and atmospheric phenomena on functional statuses of human organism are presented. Statistical and spectral analysis of the obtained data shows the presence of individual and group, occurring simultaneously in various cities, reactions to the variations in solar activity, as well as the concurrence of basic periods in the exogenous rhythms of human organism with environmental rhythms.

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