Суточная динамика двигательной активности и агрессивного поведения крыс в условиях длительного снижения геомагнитного поля

СУТОЧНАЯ ДИНАМИКА ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ И АГРЕССИВНОГО ПОВЕДЕНИЯ КРЫС В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО СНИЖЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

План

• Введение
• 1. Обзор литературы
• 1.1 Возможные механизмы магниторецепции
• 1.2 Пути создания ослабленного геомагнитного поля. ГГМУ как фактор окружающей среды
• 1.3 Исследования влияния ослабленного магнитного поля на биосистемы
• 1.4 Исследования влияния сниженного магнитного поля на человека
• 2. Методы исследования
• 2.1 Объект исследования
• 2.2 Создание гипогеомагнитных условий
• 2.3 Схема эксперимента
• 2.4 Статистическая обработка данных
• 3. Результаты исследования
• 3.1 Суточная динамика поведения крыс под воздействием гипогеомагнитных условий
• 3.2 Ритмическая составляющая поведения крыс под воздействием ГГМУ
• Выводы
• Список использованной литературы
• Список сокращений
• АТФ - аденинтрифосфорная кислота
• ГГМУ - гипогеомагнитные условия
• К₀^{гмп -} коэффициент ослабления геомагнитного поля
• МБЭ - магнитобиологический эффект
• СВЧ - сверхвысокие частоты
• ПЭФ - первичные эмбриональные фибробласты
• ЭМП - электромагнитное поле
• Введение
• В настоящее время можно считать установленным, что магнитные поля оказывают влияние на биологические процессы.
• В последние годы на Земле сложились новые экологические условия, характеризующиеся термином 'электромагнитное загрязнение среды', введенным в обиход Всемирной Организацией Здравоохранения. В Международной программе ВОЗ 'ЭМП и здоровье человека' были даже высказаны такие предположения в отношении развития отдаленных последствий: ' … медицинские последствия, такие как заболевания раком, изменения в поведении, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, СПИД, синдром внезапной смерти внешне здорового ребенка и многие другие состояния, включая повышение уровня самоубийств, являются результатом воздействия электромагнитных полей'. Это высказывание стало результатом многочисленных исследований, показывающих, что электромагнитные волны оказывают существенное воздействие на биологические объекты, проявляющиеся в многообразии индуцированных эффектов. Для всего человечества опасным становится и тот факт, что в окружающей его среде наравне с электромагнитным излучением идет нарастание плотности патогенной тонкополевой энергии (применение сотовых телефонов, радиотелефонов, компьютеров, принтеров, копировальных аппаратов и других средств, в устройстве которых используются высокоплотные матричные структуры, излучающие вредные для организма человека тонкие поля) (Замай Т.Н., 2006).
• Во всем мире техногенные электромагнитные поля (ЭМП) уже более 50 лет привлекают к себе пристальное внимание исследователей в плане оценки их возможного неблагоприятного влияния на здоровье человека и состояние окружающей среды и разработки мер профилактики. Существует множество работ и проделано огромное количество экспериментов по поводу влияния повышенных электромагнитных полей на организм человека и млекопитающих.
• Но, исходя из того, что геомагнитное поле, наряду с такими абиотическими факторами, как гравитация, температура, атмосферное давление, влажность и т.д., является одним из важнейших экологических факторов, имеющим фундаментальное значение в становлении жизни на Земле, ее последующем развитии и регуляции (Дубров А.П., 1974), можно предположить, что длительное систематическое пребывание в условиях относительной изоляции от него, может оказать неблагоприятное влияние на здоровье человека.
• Дефицит электромагнитного поля естественного происхождения встречается на ряде производств. Наиболее типичным примером производственных объектов, на которых складываются такие гипогеомагнитные условия (ГГМУ), являются экранированные сооружения, нашедшие широкое применение в радиотехнической, радиоэлектронной, на гражданских и военных объектах радиосвязи и радиолокации, где работает несколько миллионов человек. Экранированные сооружения, предотвращают распространения ЭМП, генерируемых размещенным в них оборудованием за пределы помещений, и экранируют внутреннюю среды от внешних техногенных ЭМП, в силу своих конструктивных особенностей одновременно препятствуют проникновению внутрь ЭМП естественного происхождения, включая постоянное магнитное поле Земли. Сниженное магнитного поля наблюдается и в метро, в котором ежедневно находятся тысячи людей. Кроме того, гипомагнитная (по сравнению с геомагнитной) обстановка может встречаться и в условиях других планет.
• Проведенные к настоящему времени экспериментальные исследования по влиянию ГГМУ на организм животных в большинстве своем свидетельствуют о биологической активности фактора. Выявлено его неблагоприятное влияние на основные системы организма животных.
• Вместе с тем, систематических исследований в данном направлении не проводилось. Эксперименты чаще были кратковременными, а при длительных воздействиях, как правило, отсутствуют данные об устойчивости наблюдаемых изменений.
• Цель работы - изучение влияния пониженного уровня геомагнитного поля на поведение крыс в условиях хронического эксперимента.
• Задачи:
• 1. Изучить суточную динамику поведения крыс в условиях гипомагнитной среды
• 2. Проанализировать изменение околосуточных биологических ритмов активности крыс в условиях гипомагнитной среды.
• 1. Обзор литературы
• 1.1 Возможные механизмы магниторецепции
• Специализированных биологических магниторецепторов, помимо частиц биомагнетита в некоторых бактериях, в природе не существует, поэтому важно понять, каким путем сигнал магнитного поля трансформируется в отклик биологической системы. В низкочастотном диапазоне магнитное поле практически без каких-либо проблем проникает в живую ткань. Оно действует на все частицы ткани, но не все из частиц вовлечены в процесс передачи информации о магнитном поле на биологический уровень. Первичные процессы взаимодействия магнитного поля с частицами материи, электронами, атомами, молекулами - чисто физические процессы. Заряженные частицы живого вещества, ионы и молекулы, участвующие в биофизических и биохимических процессах, являются посредниками в передачи сигналов магнитного поля на следующий биохимический уровень. Тонкая регуляция активности белков ферментного типа, биофизическими механизмами с участием ионов и молекул - посредников, приводит к смещению процессов метаболизма. Начиная с этого уровня можно наблюдать действие магнитного поля по изменению концентрации продуктов метаболизма (Бинги В. Н., Савин А. В., 2003).
• Магнитобиологический эффект (МБЭ), который обозначает любое изменение каких-либо свойств биологической системы, вызванное изменением магнитных условий его пребывания (имеются в виду слабых магнитных полей). Это могут биологические свойства организма in vivo биохимические параметры живой системы in vitro.
• Следует отметить в целом низкую воспроизводимость результатов магнитобиологических экспериментов. В последнее время 10 - 20% работ по магнитобиологии сообщают о неудачных попытках наблюдения МБЭ. В силу большой длины и неконтролируемости цепи процессов трансформации сигнала магнитных полей в измеряемый биологический параметр отсутствие эффекта является нормальным. Наблюдение МБЭ, как отмечено многими исследователями, обусловлено одновременным попаданием, как в электромагнитные, так и в физиологические окна. Наблюдают также временные окна - интервалы времени, когда биологическая система в состоянии проявлять чувствительность к магнитным полям. В большинстве случаев экспериментаторов требовался целенаправленный поиск относительно редких удачных сочетаний электромагнитных и физиологических условий. Все это затрудняет воспроизводимость экспериментов. Многие из экспериментов магнитобиологии пока не подтверждены исследованиям независимых лабораторий. Поэтому, казалось бы, нет надежных фактов для построения теоретических моделей. Однако собранные вместе эти эксперименты демонстрируют определенную общность в проявлении МБЭ в разных лабораториях, во множестве экспериментальных конфигураций и на разных биологических объектах. Только эти общие элементы и являются основой теоретического обобщения (Бинги В.Н., Савин А.В., 2003).
• В формировании МБЭ вносят существенный вклад процессы разных уровней организации живого организма, начиная с физического и заканчивая сложными адаптационными биологическими процессами (Бинги В.Н., Савин А.В., 2003).
• Одна из исторически первых идей в области магнитобиологии связана с так называемым биогенным магнетитом в магнитном поле. В теле некоторых животных и микроорганизмах естественным путем образуются микроскопические кристаллы (обычно магнетиты), способные намагничиваться. Во внешнем магнитном поле такие кристаллы испытывают вращательный момент и оказывают давление на близлежащие ткани, что и вызывает биологическую реакцию. По-видимому, этот механизм действительно имеет место. Кристаллы магнетита обнаружены в некоторых насекомых, бактериях, а также в мозге некоторых птиц, которые, как известно, обладают ярко выраженной способностью к ориентации в геомагнитном поле.
• Иногда биологическую эффективность слабых магнитных полей объясняют на основе представления биологической ткани или биофизических структур в виде эквивалентных распределенных электрических цепей. В любом случае этот подход не решает проблему магнитобиологии (Бинги В.Н., Савин А.В., 2003).
• Многократно проверяли гипотезу о том, что действующий фактором при облучении биологических систем низкочастотным магнитным полем являются вихревые электрические токи, индуцируемые переменным магнитным полем в биологических тканях. Они могут привести к нагреву ткани или конкурировать с естественными электрическими токами. Полк (Полк Ц., 1991, цит. по Бинги В. Н., Савин А. В. 2003) показал, что вихревые токи также могут вызвать электрохимические эффекты за счет перераспределения зарядов. Величина тока в целом следует напряженности индуцированного электрического поля, которая пропорциональна произведению амплитуды и частоты магнитного поля. Если гипотеза верна, то МБЭ в эксперименте должен был коррелировать с изменением этой величины. Действительно, имеются экспериментальные свидетельства того, что с ростом напряженности переменного магнитного поля появляется такая корреляция. Однако корреляций в случае относительно слабых магнитных полей обнаружено не было. Это указывает на существование первичных механизмов МБЭ, не связанных с вихревыми токами (Бинги В.Н., Савин А.В., 2003).
• Часто говорят об информационном характере действия слабых физико-химических факторов на биологические системы. При этом имеют в виду, что биосистема находится в состоянии, близком к режиму неустойчивого динамического равновесия. Поэтому надо лишь подтолкнуть систему, и она перейдет в другое состояние за счет внутренних ресурсов. Другими словами, произойдет так называемое биологическое усиление слабого сигнала магнитного пол (Бинги В.Н., Савин А.В., 2003).
• И.П. Сусак, О.А. Пономарев, А.С. Шигаев предложили возможный механизм влияния внешнего электромагнитного поля на биологические системы, заключающийся в изменении скоростей биохимических реакций вследствие изменения конформационных свойств воды в ЭМП.
• Электрические и магнитные поля влияют также на движении протонов, чем меняют их действие на кластеры и изменяют свойства воды.
• Сама молекула воды нечувствительна к малым медленно меняющимся полям. Возможны длительные релаксационные процессы, обусловленные самосогласованным изменением структуры кластеров при наложении или снятии внешнего воздействия.
• Кроме того, имеет место пороговый эффект, когда изменения накапливаются, не меняя структуры, а потом происходит раскол кластеров или объединение двух кластеров в один. На кластерную организацию влияют не только поля, но и механические воздействия. Поэтому процессы в воде, различным образом приготовленной, будут отличаться. Есть ещё магнетизм протонов, акустические волны, образующие бабстоны, которые также играют большую роль (Сусак И.П., Пономарев О.А., Шигаев А. С., 2005).
• Е.Е Фесенко, В.И. Попов, В.В. Новиков, С.С. Хуцян провели исследования по влиянию слабых магнитных полей (коллинеарные поля: постоянная составляющая 42±0,1 мкТл, переменная компонента амплитудой 60±2 нТл) на процесс структурообразования в системе «вода - ксенон». Полученные ими результаты по изучению газогидратов ксенона методом замораживания-скалывания демонстрируют влияние слабых магнитных полей на процесс структурообразования в водной среде. Предварительная обработка воды слабым магнитным полем приводит к перестройкам структуры газогидратов ксенона с образованием четко выраженных кристаллов особой формы субмикронных и микронных размеров. Слабые магнитные поля способны оказывать существенное влияние на процессы клатратообразования различных газов в водной среде живого организма и приводить вследствие этого к реализации целого ряда эффектов биологического действия магнитных полей (Фесенко Е.Е, Попов В.И., Новиков В.В., Хуцян С.С., 2002).
• Е.В. Яблоков, В.В. Новиков и Е.Е. Фесенко провели эксперимент по действию слабых магнитных полей на флуоресценцию воды и водно-солевых растворов.
• Воздействие слабыми комбинированными постоянными (42 мкТл) и низкочастотными (3-60 Гц) переменным (0,001-0,06 мкТл) магнитными поля изменяет интенсивность флуоресценции воды и водно-солевых растворов. Гель-фильтрация растворов неорганических солей, обработанных магнитными полями, приводит к появлению интенсивно флуоресцирующих фракций. Контрольные растворы, не подвергавшиеся электромагнитным воздействиям, подобных эффектов не проявляют. Полученные результаты позволяют предположить возникновение структурных изменений водных растворов под влиянием слабых ЭМП, проявление которых зависит от условий хроматографирования и химического состава исследуемых растворов (Яблоков Е.В., Новиков В. В., Фесенко Е. Е., 2007).
• А.Л. Бучаченко, Д.А. Кузнецовым, В.Л. Бердинским предложен новый механизм биологических эффектов ЭМП. Производство АТФ в митохондриях зависит от спины и магнитного момента ядра магния в ионе Mg²⁺ креатинкиназы и АТФазы. Из этого следует, что ферментативный синтез АТФ является ион-радикальным процессом и зависит от внешнего магнитного поля и от микроволновых полей, которые управляют спиновым состоянием ион-радикальных пар и влияют на синтез АТФ (Бучаченко А.Л., Кузнецов Д.А., Бердинский В.Л., 2006).
• В.В. Ледневым была разработана модель взаимодействия слабых магнитных полей с биосистемами. Согласно этой модели, величина биоэффекта, индуцированного в биосистеме магнитным полем, пропорциональна степени поляризации колебания иона (Леднев В.В., 1994).
• Е.К. Еськов, А.В. Дарков, Г.А. Швецов исследовали зависимость магнитной восприимчивости различных биообъектов от их физиологического состояния и жизнеспособности.
• У семян растений и пчел, отличающихся по уровням биологической сложности, обнаружены сходные зависимости между изменениями физиологического состояния и магнитной восприимчивости. Обладая свойствами магнитного диполя, семена растений и пчелы поворачиваются в неоднородном магнитном поле от положения, перпендикулярного силовым линиям.
• Семенам и пчелам свойственна высокая индивидуальная изменчивость магнитной восприимчивости, что выражается в значительной вариабельности сил, поворачивающих их в неоднородном магнитном поле. Установлена обратная зависимость величины этих сил от жизнеспособности. Существенное значение имеет активность метаболизма. Её снижение у пчел сопутствует возрастанию магнитной восприимчивости.
• Наличие обратной связи между магнитной восприимчивостью и активностью метаболизма противоречит концепции магнитной ориентации мигрирующих животных. Согласно этой концепции, механизм бионавигации связывается с магнитной восприимчивостью всего организма или отдельных её структур. Несоответствие изложенной концепции с зависимостью магнитной восприимчивости от физиологического состояния организма выражается в том, что реализации миграционного поведения сопутствует интенсификация метаболизма. А это влияет на уменьшение магнитной восприимчивости (Еськов Е.К., Дарков А.В., Швецов Г. А., 2005).
• 1.2 Пути создания ослабленного геомагнитного поля. ГГМУ как фактор окружающей среды
• Первые экспериментальные исследования по влиянию электромагнитного поля на нервную систему были проведены в Советском Союзе. В монографиях профессора Ю.А. Холодова (Холодов Ю. А., 1992) опубликованы результаты его многолетних исследований по проблеме влияния электромагнитных и магнитных полей на центральную нервную систему. Было установлено наличие прямого действия электромагнитного поля на мозг, мембраны нейронов, память, условно-рефлекторную деятельность. В модельных экспериментах показана возможность влияния слабых электромагнитных полей на процессы синтеза в нервных клетках. Получены отчетливые изменения импульсации корковых нейронов, приводящие к нарушению передаваемой информации в более сложные структуры мозга. Р.И. Крутиковым выявлено (цит. по Гривенная Н.В., 2003), что при воздействии электромагнитного поля в сверхвысокочастотном диапазоне может развиться нарушение кратковременной памяти.
• Функционально-динамические свойства любого организма зависят от его приспособленности к условиям существования. Одним из факторов, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма, являются естественные электромагнитные поля. В последнее время появляются все новые и новые факты, которые свидетельствуют о том, что не только повышенный электромагнитный и магнитный фоны пагубно влияют на живые организмы, но и пониженный магнитный фон.
• Ослабленные магнитные поля создаются искусственно путем экранирования естественного геомагнитного поля. Это имеет место в некоторых производственных помещениях, самолетах, космических кораблях и др. Такие поля - биологически активный фактор, вызывающий ряд изменений на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования организма. Длительное воздействие этих полей на человека приводит к снижению его работоспособности, негативно отражается на его здоровье (Замай Т.Н., 2006).
• В настоящее время имеется пять методов получения пространства с гипомагнитной средой: 1) наложение полей - изменение векторов геомагнитного поля с помощью полосового магнита; 2) астатизация - сведение геомагнитного поля к нулю с помощью определенным образом расположенных магнитов; 3) экранирование с применением материалов очень высокой магнитной проницаемости; 4) компенсация с помощью колец Гельмгольца; 5) комбинированное экранирование с помощью мю-металла и активной электрической компенсации (Гривенная Н.В., 2003).
• 1.3 Исследования влияния ослабленного магнитного поля на биосистемы
• При длительном нахождении живых организмов в условиях полного экранирования резко нарушаются физиолого-биохимические свойства, наблюдается атипический рост клеток и тканей, нарушение морфологии и функционирования внутренних органов, отмечается преждевременная смерть. У микроорганизмов в гипомагнитных условиях формируются мутантные формы клеток (Замай Т.Н., 2006).
• М.А Осипенко с соавторами исследовала влияние «нулевого» магнитного поля (200 нТл) на рост эмбриональных клеток и ранних зародышей мыши в культуре in vitro.
• Для работы с клетками млекопитающих в условиях экранированного геомагнитного поля был использован малогабаритный CO₂-инкубатор, не содержащих ферромагнитных материалов и оснащенный дополнительной теплоизоляцией из пенопласта. Инкубатор рассчитан на стандартный 4-луночный планшет для культивирования эмбриональных клеток и ранних зародышей млекопитающих. Постоянный уровень температуры в малогабаритном инкубаторе поддерживался с помощью теплообменника - радиатора с большой поверхностью, температура которого регулировалась широтно-импульсным терморегулятором, нагревателем и термодатчиком. Температура устанавливалась на уровне 37 °C.
• Малогабаритный CO₂-инкубатор помещали в экранирующую геомагнитное поле камеру из пермаллоя, остаточная величина магнитного поля в котором составляла 200 нТл - «нулевое» магнитное поле. В контроле культивирование первичных эмбриональных фибробластов (ПЭФ) и ранних зародышей мыши на стадии двух бластомеров проводили в условиях естественного геомагнитного поля (Осипенко М.А., Межевикина Л.М., Крастс И.В., Яшин В.А., Новиков В.В., Фесенко Е.Е., 2008).
• В ходе проведенных экспериментов было показано, что в «нулевом» магнитном поле снижаются адгезивные свойства и жизнеспособность клеток ПЭФ. Более чувствительными к 250-кратному экранированию геомагнитного поля оказались клетки, помещенные в культуру в виде суспензий. Если клетки ПЭФ помещали в экранированную камеру после предварительного 24-часового культивирования в геомагнитном поле, когда уже был сформирован монослой в виде сеточки, негативное влияние «нулевого» поля на показатели развития проявлялись не так заметно, как на суспензию ПЭФ.
• В «нулевом» магнитном поле в течение 24 часов существенно менялась морфология монослоя ПЭФ.
• При увеличении продолжительности экспозиции в «нулевом» поле 48 часов в обоих вариантах культивирования (суспензия и 24-часовой монослой ПЭФ) снижалось общее количество клеток, нарушалась их адгезия и барьерная функция плазматической мембраны (Осипенко М.А., Межевикина Л.М., Крастс И.В., Яшин В.А., Новиков В.В., Фесенко Е.Е., 2008).
• При действии «нулевого» магнитного поля на более сложную экспериментальную модель - двухклеточные зародыши мыши - было обнаружено, что подавляющее их большинство теряет способность к делениям дробления.
• При увеличении длительности культивирования до 48 часов в условиях экранирования геомагнитного поля наблюдалось разрушение бластомеров, что в конечном итоге приводило к полной деградации и гибели зародышей. Сокращалась площадь контактов между дочерними бластомерами, наблюдались зернистость цитоплазмы и выход цитоплазматического содержимого в перивителлиновое пространств, повышалось проницаемость клеточных мембран для красителей.
• С.М. Новиков, Г.В. Максимов, В.В. Волков и А.Н. Шалыгин исследовали влияние ослабленного постоянного магнитного поля на возбудимость нервной клетки. В качестве объекта исследования использовали седалищный нерв травяной лягушки (Rana temporaria) и окологлоточное нервное кольцо улитки (Planorbis carinatus).
• Ослабленное постоянное магнитное поле получали за счет экранирования и компенсации магнитного поля Земли. Для экранирования использовали систему из двух камер разного размера, изготовленных из нескольких слоев переплетенных полос аморфного пермаллоя К74. В качестве каркаса использовали картон. Камеру меньшего размера помещали в камеру большого размера, пространство между ними заполняли пенопластом. Степень ослабления составляла около 400 раз. Для компенсации постоянной составляющей геомагнитного поля использовали три пары катушек Гельмгольца диаметром 55 мм, расположенных перпендикулярно друг к другу. Величину магнитного поля контролировали с помощью магнитометров и датчиков Холла.
• В каждой серии экспериментов использовали 10 пар нервных волокон, в контроле и при действии ослабленного постоянного магнитного поля.
• Для оценки изменения возбудимости нервного ствола при действии сниженного магнитного поля использовали метод экстраклеточной регистрации мембранного потенциала.
• Изменения конформации каротиноидов, локализованных либо в нервной клетке, либо в растворе, регистрировали с помощью спектрометра комбинационного рассеяния с возбуждением от твердотельного Nd-лазера.
• При действии ослабленного магнитного поля на нервную клетку наблюдается увеличения порога возбудимых волокон и вязкости плазматической мембраны и мембран субклеточных органелл. С.М. Новиковым, Т.А. Бриндикова, Г.В. Максимова было показано, что при действии сниженного магнитного поля изменяется динамика движения цитоплазмы нейрона. Таким образом, влияние ослабленного постоянного магнитного поля на животных может проявляться не только в дифференциальном снижении возбудимости, но и в структурных изменениях нервной клетки.
• По-видимому, наблюдаемое действие ослабленного магнитного поля может быть обусловлено изменением способности молекул каротиноида связывать кислород (Новиков С.М., Максимов Г.В., Волков В.В., Шалыгин А.Н., 2008).
• В.В. Новиковым было отмечено, что экранирование геомагнитного поля приводит к стимуляции деления планарий по сравнению с контрольными животными, находящимися в естественных условиях лабораторных помещений при величине постоянной геомагнитной компоненты 42-49 мкТл. (Новиков В.В., 2005, цит. по Новиков В.В., Шейман И.М., Фесенко Е.Е., 2007).
• 1.4 Исследования влияния сниженного магнитного поля на человека
• Железобетонные конструкции ослабляют естественные ЭМП в несколько раз. В экранирующих естественные ЭМП герметически закрытых тонко и толстостенных помещениях (в самолетах, в космических аппаратах, в морских судах, в закрытой военной технике, в подземных сооружениях, в метро и т.д.) наблюдается ухудшение деятельности сердечно - сосудистой и вегетативной нервной систем.. Оказывается, степень отрицательного воздействия магнитного поля на живой организм, прямо пропорциональна длительности его пребывания в экранированном помещении и коэффициенту ослабления магнитного поля. Так, например, пребывание реанимационных больных во время сильной магнитной бури в экранированной камере с коэффициентом экранировки ЭМП в 4…5 раз, продолжительностью не более суток оказывают положительное воздействие. А пребывание в метро с коэффициентом экранировки естественных ЭМП 5…10 раз и одновременным десятикратным превышением допустимого уровня искусственных ЭМП, может вызывать у человека головные боли и сердечные приступы уже за 30 минут поездки на этом виде транспорта. Длительное воздействие ГГМУ на человека приводит к снижению его работоспособности, негативному действию на его здоровье. Такие поля являются биологически активным фактором, вызывающим ряд изменений на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования организма. Исследования показали, что биологическая граница, разделяющая безопасные и вредные условия труда при наличии ГГМУ характеризуется коэффициентом его ослабления относительно ЭМП открытого пространства равным 2. Установлено, что при ослаблении ГГМУ в 2...5 раз относительно ЭМП, наблюдается увеличение на 40% количества заболеваний у людей, работающих в условиях такого помещения. Фактически установлено, что у обследованных частота заболеваний, сопровождающих синдром иммунной недостаточности, существенно превышает таковую среди практически здоровых людей.
• Результаты клинико-физиологических обследований лиц, длительное время работавших в экранированных гипогеомагнитных помещениях (при коэффициенте ослабления геомагнитного поля в 4…10 раз), свидетельствуют о развитии у них ряда функциональных изменений в ведущих системах организма. Так, со стороны центральной нервной системы выявлены признаки дисбаланса основных нервных процессов в виде преобладания торможения, дистония мозговых сосудов с наличием регуляторной межполушарной асимметрии, удлинение времени реакции на появляющийся объект в режиме непрерывного аналогового слежения, снижение критической частоты слияния световых мельканий. Нарушения механизмов регуляции вегетативной нервной системы проявляются в развитии функциональных изменений со стороны сердечно-сосудистой системы в виде лабильности пульса и артериального давления, нейроциркуляторной дистонии гипертензивного типа, нарушения процесса реполяризации миокарда (Любимов В.В., Рагульская М.В., 2004).
• Походзей Л.В. исследовала влияние гипомагнитных условий в производственной среде. Проведенное гигиеническое обследование ряда промышленных предприятий и других объектов, а также различных транспортных средств и транспортно-технологических установок показало, что гипогеомагнитные условия являются достаточно распространенным фактором производственной среды. Выявлены статистически значимые изменения величин большинства исследованных показателей (р<0,05) к концу рабочего дня и к концу рабочей недели:
• - снижение показателей функционального уровня центральной нервной системы и уровня функциональных возможностей центральной нервной системы),
• - снижение критической частоты слияния световых мельканий;
• - возрастание амплитуды колебаний центра массы тела человека;
• - увеличение амплитуды нормального физиологического тремора.
• Проведено поликлиническое обследование радиотехнического персонала, осуществлявшего эксплуатацию и ремонтно-профилактическое обслуживание СВЧ-радиолокационных комплексов аэропортов (при К₀^гмп=3-5). Члены персонала чаще предъявлялись жалобы на шум в голове, головокружения, раздражительность, ослабление памяти; значительно чаще были жалобы на снижение либидо и потенции. У персонала чаще отмечен синдром вегетативно-сосудистой дистонии, гипертоническая болезнь. Обнаруженные у персонала, работающего в ГГМУ, изменения свидетельствуют о нарушении неспецифических факторов защиты и иммунологической реактивности с формированием количественно-функционального иммунодефицита, выявлено достоверное увеличение биологического возраста по сравнению с календарным на 4,2 года, что свидетельствует об ускоренном старении организма.
• Таким образом, проведенные исследования показали, что длительная работа в гипогеомагнитных условиях (К_о^гмп=3-10) при воздействии комплекса факторов производственной среды приводит к напряжению адаптационных процессов в ведущих системах организма - центральной нервной, сердечнососудистой, иммунной и системе крови.
• Следует отметить, что в последнее время появились данные о модификации реакций организма на воздействие ряда неблагоприятных факторов в гипогеомагнитных условиях (Горелкин А.Г., 1999, Подковкин В.Г. с соавт., 1999, Писарева Е.В., Подковкин В.Г., 2002, цит. по Походзей Л.В., 2004).
• Экспериментальные исследования влияния длительного пребывания животных в ГГМУ при всех исследованных коэффициентах ослабления геомагнитного поля (80-120, 300 и 1000 раз) свидетельствуют о развитии статистически значимых изменений состава крови, функционального состояния центральной нервной, иммунной, эндокринной и репродуктивной систем.
• Выраженность и направленность обнаруженных сдвигов имеют определенную зависимость от продолжительности нахождения в гипогеомагнитных условиях. Так, с увеличением длительности ежедневного сеанса воздействия, как правило, отмечалось увеличение выраженности выявленных изменений. Функциональное состояние репродуктивной, иммунной систем и состава крови не возвращалось к норме и в период после прекращения воздействия.
• Гипогеомагнитные условия на уже действующих производственных объектах является неустранимым фактором среды.
• В ряде случаев кратковременное пребывание в гипомагнитной среде приводит к сильным нарушениям свойств биологических объектов. У людей, которые в течение пяти дней находились в полностью экранированной комнате, изменялась критическая частота мелькания, изменялся период циркадных ритмов, изменялась ритмика некоторых функциональных процессов (Гривенная Н.В., 2003).
• Р.М. Саримов, В.Н. Бинги и В.А. Миляев провели исследования по влиянию компенсации геомагнитного поля (<0,4 мкТл) на когнитивные процессы человека. Система по созданию сниженного магнитного поля состояла из четырех кольцевых катушек диаметром 1 м с расстоянием между ними 0,5 м. В крайних кольцах было 40 витков, в средних - 26,5. Общее активное электрическое сопротивление было равно 1,23 Ом. Неоднородность постоянного магнитного поля внутри системы не превышала 1 мкТл. Ось системы (ось Z) ориентировали параллельно вектору геомагнитного поля в пределах доступной точности. Ослабление достигалось путем создания магнитного поля, равного и противоположно направленного локальному геомагнитному полю величиной около 44 мкТл. Во время экспериментов производили измерение и запись магнитного поля внутри системы с интервалом, равным 1 мс по каждой из трех осей, с помощью одноосных датчиков FGM-3 (Speake & Co). С помощью четвертого датчика, параллельного оси Z, была реализована активная компенсация флуктуаций локального магнитного поля. Система компенсировала с частотой 10 Гц изменения Z-составляющей магнитного поля. Изменения магнитного поля внутри установки в ходе эксперимента не превышали ± 0,4 Тл для осей Z и X и ± 0,6 мкТл для Y. Магнитное поле контролировали с помощью измерителя магнитной индукции ТМИ-01 (ИФО РАН) с точностью около 100 нТл (Саримов Р.М., Бинги В.Н., Миляев В.А., 2008).
• Вдоль поверхности системы был установлен электростатический экран в виде сетки из медной проволоки, без замкнутых контуров, с размером ячейки около 3 см. Расчетный коэффициент ослабления электрического поля внутри системы превышал 100. Внутри системы, две вертикально закрепленные сетки размером 60?60 см, расположенных на расстоянии 60 см друг от друга, с размером ячейки 1 см, позволяли создавать в месте расположения головы испытуемого контролируемое электростатическое поле. Во всех экспериментах использовали горизонтальное электрическое поле величиной 100 Вм.
• В эксперименте принимало участие 40 человек. Все участники были разделены на четыре группы по 10 человек в каждой: молодые мужчины не старше сорока лет, средний возраст 23,6 г.; молодые женщины - 26,3 г.; пожилые мужчины - 53,1 г.; пожилые женщины - 49,2 г.
• Интервал времени проведения отдельного эксперимента с одним испытуемым, равный 1 час и 17 минут, был разбит на 7 равных серий по 11 минут. В первой серии испытуемый адаптировался к тестам. Во второй и третьей сериях, испытуемый выполнял задания по-прежнему в неизменных условиях для определения индивидуальных референсных значений измеряемых величин. В четвертой-седьмой сериях испытуемый в течение эксперимента либо продолжал находиться в контрольных условиях (Sham), либо в условиях сниженного магнитного поля. Участники экспериментов были подобраны таким образом, чтобы можно было исследовать гендерную и возрастную зависимость эффектов сниженного магнитного поля.
• В течение эксперимента испытуемые выполняли тесты, в которых измерялись параметры когнитивных процессов в центральной нервной системы. В каждой серии испытуемый выполнял тесты, не зная, в каких условиях, идет тестирование. Общие условия проведения всех экспериментов соответствовали обычным условиям офисного рабочего. Никаких мер по созданию специального режима освещения и тишины в лаборатории не предпринималось (Саримов Р. М., Бинги В. Н., Миляев В. А., 2008).
• Каждый испытуемый участвовал в двух экспериментах; второй эксперимент проводили через 40-60 дней после первого. Все участники эксперимента случайно делились на две большие группы, «Альфа» и «Бета». Испытуемые группы «Альфа» участвовали в первом из двух экспериментов в условиях Sham, а во втором в условиях сниженного магнитного поля. Испытуемые группы «Бета», наоборот, участвовали в первом эксперименте в условиях сниженного магнитного поля, а во втором в условиях Sham.
• По результатам тестирования 40 испытуемых установлено, что сниженное магнитное поле вызывает увеличение количества ошибок и увеличения времени выполнения задания в когнитивных тестах. Количество ошибок в среднем увеличивается на 2,9%, время выполнения задания в среднем увеличивалось на 1,4%.
• Женщины в условиях компенсированного магнитного поля выполняли задания хуже, чем мужчины. Средний по всем тестам эффект для всех женщин 2,8%, для мужчин 1,4%.
• Возрастные различия в эффектах сниженного магнитного поля были менее выражены по сравнению с гендерными различиями. Средний по всем тестам эффект для молодых испытуемых составил 2,0%.
• Показано, что у 25 испытуемых из 40 в условиях компенсированного магнитного поля показатели когнитивных тестов ухудшались, у 15 - улучшались. У 5 из 40 испытуемых (12,5%) такое ухудшение было наиболее ярко выражено. Наличие групп испытуемых, разнонаправлено реагирующих на снижение магнитного поля, не объясняется возрастными или гендерными различиями. (Саримов Р.М., Бинги В.Н., Миляев В.А., 2008).
• Р.М. Саримов, В.Н. Бинги и В.А. Миляев так же провели исследования по влиянию ослабленных магнитных полей и магнитного вакуума на цветовую помять и другие проявления психологической деятельности человека.
• Система экспозиции была такой же, как и в выше описанном эксперименте. Магнитный вакуум достигали путем создания магнитного поля, равного и противоположно направленного локальному геомагнитному полю 41,5 мкТл. Использовали источник постоянного тока ТЕС-5020. Магнитное поле измеряли тестером магнитной индукции ТМИ-01 (ИФО ИОФРАН) с точностью ±0,1 мкТл. Эксперименты проводили с использованием трех режимов экспозиции. В контрольном режиме магнитное поле оставалось равным геомагнитному полю. Использовали два различных режима магнитного вакуума (0±1 мкТл и -4±1 мкТл), в последнем случае вектор результирующего магнитного поля был направлен противоположно вектору геомагнитного поля. Часть экспериментов проводилось в условиях ложной экспозиции.
• 30 испытуемых прошли тесты на цветовую память и скорость реакции в локальном геомагнитном поле и в магнитном, уменьшенном в 10 раз. Получены статистически значимые различия в тесте на цветовую память в магнитном поле 4±1 мкТл по сравнению с результатами в геомагнитном поле. В магнитном поле 0±1 мкТл обнаружено незначительное ухудшение цветовой памяти. Предварительные результаты теста на скорость реакции показали тенденцию к замедлению реакции в гипомагнитных условиях (Саримов Р. М., Бинги В. Н., Миляев В. А., 2005).
• Эффекты магнитного вакуума наблюдали Choleris E.,Del Seppia C. с соавторами. В их работе отмечалось, что экранирование геомагнитного поля приводило к уменьшению стресс-индуцированной анальгезии у мышей (Choleris E., Del Seppia C, Thomas A.W. et al, 2002).
• В.Н. Бинги, В.А. Миляев, Р.М. Саримов, А.А. Заруцкий провели работу по исследованию влияния «нулевого» магнитного и электростатического полей на психофизиологическое состояние 44 человек.

В предварительных экспериментах в гипомагнитных условиях наблюдались небольшие улучшения в кратковременной памяти на цвет у женщин. В настоящей работе эффекты у женщин были значимыми. Ухудшение кратковременной памяти у мужчин в гипомагнитных условиях наблюдались как в предварительных экспериментах, так и в данной работе.

Полученные данные в целом не противоречат гипотезе о вовлеченности магнитосом в формирование магнитобиологических эффектов. Вследствие схожести результатов совместного действия «нулевого» магнитного поля и электрических полей и результатов аддитивной суммы этих воздействий по отдельности логично предположить, что биологические рецепторы магнитных и электрических полей имеют разную природу. К первым можно отнести магнитосомы, ко вторым -- ДНК, белки, мембраны или другие молекулы или органеллы, имеющие электрический заряд или неоднородное распределение заряда по молекуле.

Значительные отличия результатов при тестировании мужчин и женщин, как в «нулевом» магнитном поле, так и в электрическом поле, говорит о том, что содержание рецепторов магнитного и электрического полей может зависеть от пола.

Большее содержание магнитосом в гиппокампе по сравнению с мозжечком должно приводить к большим эффектам в тесте на кратковременную память, нежели в тесте на скорость реакции, поскольку гиппокамп и мозжечок ответственны соответственно за память и координацию движений. Именно такое соотношение эффектов наблюдается в данной работе.

Помимо гипотетической вовлеченности частиц магнетита в рецепцию магнитных полей организмом человека, их наличие в клетках головного мозга рассматривают как одну из вероятных причин болезней Паркинсона, Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний (Бинги В.Н., Миляев В.А., Саримов Р.М., Заруцкий А.А., 2006).

2. Методы исследования

2.1 Объект исследования

Объектами исследования были выбраны белые лабораторные половозрелые крысы-самцы с исходной массой тела 180-200 г. В два хронических эксперимента из 120 крыс было отобрано 47 крыс со средней двигательной активностью.

Лабораторные крысы были выбраны в связи с тем, что они относятся к высшим млекопитающим, для них хорошо разработаны методы забора крови и методы физиологически адекватного содержания в эксперименте. У крыс хорошо изучены их поведенческие реакции, внешние проявления состояния животного по состоянию кожных покровов. В эксперимент брали всегда только крыс-самцов в связи с возможным дополнительным влиянием гормонального фона у самок.

2.2 Создание гипогеомагнитных условий

Камера по созданию гипомагнитной среды состоит из пенала для животных и соленоидов компенсации магнитной индукции горизонтальной и вертикальной составляющих земли. Соленоиды установлены в каркасе из немагнитных материалов и подключены к пульту управления. Пенал выполнен из прозрачного материала, позволяющего вести визуальное наблюдение за животными, оснащен люком для посадки животных и подачи пищи, иметь вентиляционные отверстия. Габаритные размеры пенала 600*500*400 мм. Внутри и снаружи установки находятся два магнитометра, измеряющие магнитную индукцию внутри и снаружи камеры. Эти датчики подключены к компьютеру. По соленоидам идет электрический ток, который создает электромагнитное поле, компенсирующее магнитное поле Земли. Датчик фиксирует величину магнитной индукции, создаваемой магнитным полем внутри камеры, и отсылает сигнал в компьютер. Компьютерная программа, контролирующая токи соленоидов, в автоматическом режиме сравнивает показатель внутреннего датчика с показателем наружного датчика и автоматически компенсирует электромагнитное поле внутри камеры до нуля.

2.3 Схема эксперимента

Перед каждым экспериментом сначала животных содержали неделю в виварии для адаптации. Затем 60 крыс было протестировано методом открытого поля. В эксперимент взяли крыс со средней двигательной активностью.

В опыт, проводимым осенью (17.10.2007 - 13.11.2007) было взято 23 крысы. Эти животные случайным образом были разделены на 2 группы: опытная, в которой было 11 животных, контрольная - 12 крыс.

В проводимый весной (23.02.2008 - 4.03.2008) эксперимент было взято 24 крысы. Эти животные были случайным образом разбиты на опытную и контрольную группы, по 12 крыс в каждой.

Опытная группа - экспериментальных животных помещали в условия гипомагнитной среды. В течение этого времени внутри установки поддерживался сниженный до 0 +/50 нТл уровень магнитного поля.

Контрольная группа 1 - животные находились в том же помещении, на расстоянии 4 метров от экспериментальной установки. Было проверенно, что электромагнитные поля установки не влияет на животных.

Все животные (опыт и контроль) находились в условиях естественного освещения и свободного доступа к воде и пище (гранулированный корм и свежая капуста). За животными велась видеосъемка, включая ночное время (видеосъемка в инфракрасном свете).

В осеннем опыте животные находились под влиянием гипомагнитной среды в течение 25 суток, а в эксперименте, проводимом весной в течение 10 суток.

По прошествии экспериментов крыс заново протестировали методом открытого поля. Затем были проанализированы круглосуточные видеозаписи экспериментов, все 10 суток весеннего опыта и последние 6 суток осеннего опыта.

2.4 Статистическая обработка данных

В течение последних 6 суток осеннего эксперимента и всех 10 суток весеннего эксперимента при просмотре видеозаписи опытов по 5 минут каждые 2 часа (0, 2, 4.. 22 часа) фиксировали следующие показатели поведения крыс:

· Число бодрствующих и спящих крыс

· Количество межиндивидуальных взаимодействий

· Горизонтальная активность (количество перемещений по клетке)

· Вертикальная активность

· Грумминг

· Количество встряхиваний головой

Сумма показателей горизонтальной и вертикальной активности составляла общую двигательную активность. По этим показателям строили гистограммы суточной динамики по каждому в отдельности. С помощью непараметрического критерия Манна-Уитни сравнивали показатели опытной и контрольной групп в каждой временной точке и в целом за сутки.

Ритмическая динамика показателей была также исследована с помощью спектрального анализа временных рядов (Time Series). Для того чтобы наиболее четко выявить наиболее значимые периоды ритмов, каждый ряд предварительно подвергался преобразованиям: сглаживание методом взвешенного скользящего среднего (окно Хэмминга шириной 3), из ряда также вычиталось среднее значение. Эти преобразования не влияют на периодические зависимости, но позволяют наиболее четко выявить существующие ритмы. Затем для каждого ряда проводили преобразование Фурье с вычислением функции спектральной плотности, т.е. находили частотные области, состоящие из многих близких частот, которые вносят наибольший вклад в периодическое поведение всего ряда. По полученному ряду строилась периодограмма.

гипогеомагнитный поле крыса ритмический

3. Результаты исследования

3.1 Суточная динамика поведения крыс под воздействием гипогеомагнитных условий

Наиболее интересным результатом оказалась тенденция к увеличению количества агрессивных взаимодействий. Эта тенденция наблюдается в обоих экспериментах в темное время суток (рисунок 1).

Так, в осеннем эксперименте в 4 часа в опытной группе среднее число взаимодействий (7,000±2,875) в 3,5 больше, чем в контрольной группе (2,00±0,903), а в 22 часа в опытной группе число межиндивидуальных взаимодействий (6,166±2,270) в 6 выше, чем в контрольной группе (1,000±1,000).

Рисунок 1 - Суточная динамика межиндивидуальных взаимодействий, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной

В весеннем эксперименте наблюдается подобная картина, однако, у опытных животных пик взаимодействий приходится на 6 часов утра и на 18 часов вечера, т.е. на время, смены дня и ночи. В 6 часов, среднее число межиндивидуальных взаимодействий в опытной группе животных (7,000±3,179) практически в 10 раз превысило в контрольной группе животных (1,400±0,520), а 18 часов вечера число взаимодействий в опыте (6,100±2,536) в 2,1 превысило в контрольной группе (2,888±0,978). Результаты эксперимента согласуются с данными Походзей Л.В., полученные при поликлиническом обследовании радиотехнического персонала, работающего в экранированных помещениях, члены персонала предъявляли жалобы на раздражительность.

В весеннем эксперименте у опытных животных достоверно увеличилось число встряхиваний (p=0.027, критерий Манна - Уитни) в 0 часов. Тенденция к увеличению количества встряхиваний головой у крыс опытной группы сохраняется на протяжении всего периода наблюдения. Возможно, это связано с ингибированием серотонинэргической системы, что привело к увеличению количества агрессивных взаимодействий. Но увеличение числа встряхивания головой не было обнаружено в осеннем эксперименте, по этому требуются дальнейшие изучения этого явления (рисунок 2).

Рисунок 2 - Суточная динамика числа встряхивания головой, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной; * - достоверные различия между опытной и контрольной группами, критерий Манна-Уитни, p<0.05

Была проанализирована суточная динамика двигательной активности.

В целом, в осеннем эксперименте число бодрствующих животных контроля и опыта не отличаются, но есть достоверное уменьшение числа бодрствующих животных в 10 часов утра. В это время проводили кормление животных. Это позволило предположить, что на 19-25 сутки под воздействием ГГМУ опытные животные менее активно реагируют на внешнее воздействие (рисунок 3).

В весеннем эксперименте наблюдается другая картина, резкое колебание активности крыс в течение суток, т.е. увеличение её в утренние часы и уменьшение в дневные часы.

Подобная динамика наблюдается и для двигательной активности и груминга (рисунок 4-5).

Рисунок 3 - Суточная динамика числа бодрствующих крыс, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной; * - достоверные различия между опытной и контрольной группами, критерий Манна-Уитни, p<0.05

Неожиданной оказалась суточная динамика двигательной активности (рисунок 4) контрольных животных опыта №2. По графику видно, что в утренние часы активность ниже, чем в дневные часы, что не соответствует поведению ночных животных. Возможно, это связано с тем, что 5 - минутный просмотр видеозаписи в течение 2-х часов не достаточен, чтобы выявить изменения активности животных в течение суток.

Рисунок 4 - Суточная динамика двигательной активности крыс, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной; * - достоверные различия между опытной и контрольной группами, критерий Манна-Уитни, p<0.05

Рисунок 5 - Суточная динамика числа актов груминга, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной; * - достоверные различия между опытной и контрольной группами, критерий Манна-Уитни, p<0.05

Под влиянием сниженного геомагнитного поля наблюдается тенденция к увеличению количества агрессивных взаимодействий в обоих экспериментах. Возможно, этот эффект связан с ингибированием серотонинэргической системы, так как гипогеомагнитная среда вызывала увеличение количества встряхиваний головой у крыс.

Под влиянием ГГМУ в течение 10 суток наблюдается более резкие суточные колебания двигательной активности опытных животных.

3.2 Ритмическая составляющая поведения крыс под воздействием ГГМУ

В суточной динамике числа бодрствующих животных (рисунок 7) опытной группы осеннего эксперимента наблюдается 24-часовой ритм, а в контроле близкий к нему 23,33-часовой ритм. Так же, в опыте обнаружен 14- и 20-часовой ритмы, а в контроле 12-часовой ритм.

Рисунок 6 - Периодограмма бодрствующих крыс, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной.

В опытной группе животных весеннего эксперимента выявлены 12,00-; 20,00-; 24,00-; 40,00- часовые ритмы, в контрольной группе животных близкие к ним 11,80-; 19,66-; 23,60-; 39,33- часовые периоды числа бодрствующих животных.

В суточной динамике межиндивидуальных взаимодействий (рисунок 7) в осеннем опыте в опытной группе животных прослеживается 12-часовой, 24-часовой и 36-часовой ритмы межиндивидуальных взаимодействий. В контрольной группе животных наблюдается 36-часовой, 20-часовой и 23-часовой ритмы.

В весеннем опыте в опытной группе крыс выявлены 12,00-; 20,00-; 24,00-; 60,00-; часовые периоды, а в контрольной группе - 11,80-; 19,66-; 23,60-; 39,333-часовые периоды числа межиндивидуальных взаимодействий.

Рисунок 7 - Периодограмма межиндивидуальных взаимодействий, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной.

В суточной динамике двигательной активности (рисунок 8) в осеннем эксперименте в опытной группе животных выявлен 18-часовой и 20-часовой ритм. В контрольной группе животных прослеживается 12-часовой и 23,33- часовой ритм.

В весеннем опыте в опытной группе животных прослеживаются 12,00-; 20,00-; 24,00-; 40,00-; 60,00-часовые ритмы, а в контрольной группе животных обнаружены близкие к ним 11,80-; 19,66-; 23,60-; 39,33-; 59,00-часовые периоды общей двигательной активности.

Рисунок 8 - Периодограмма общей двигательной активности, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной.

В суточной динамике числа актов груминга (рисунок 9) в 25-суточном эксперименте в опытной группе выявлен 24-часовой ритм, а в контрольной группе близкий к нему 23,33-часовой ритм. Кроме этого, в опытной группе прослеживается 18-часовой ритм, а в контроле 14- и 20-часовой ритмы.

Рисунок 9 - Периодограмма груминга, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной.

В 10-суточном эксперименте в опытной группе обнаружены 12,00-; 24,00-; 40,00- часовые ритмы, а в контрольной группе близкие к ним 11,80-; 19,66-; 23,60- и 39,33- часовые ритмы числа актов груминга.

В осеннем опыте в опытной группе обнаружены 18-часовой, 28-часовой и 48-часовой ритмы, в контрольной группе выявлены 18-часовой и 20-часовой ритмы.

В весеннем опыте в опытной и контрольной группах животных прослеживаются 16,85-; 19,66; 59,00- и 118,00- часовые ритмы числа встряхиваний головой.

Рисунок 10 - Периодограмма встряхивания головой, слева - 25-суточный эксперимент, проведенный осенью, справа - 10-суточный эксперимент, проведенный весной.

Анализ ритмической составляющей поведения крыс показал, что в опытной группе обоих экспериментах по всем показателям наблюдается ритмы кратные 12 и 20 (12-часовой, 24- часовой, 20-часовой, 40-часовой,60-часовой и т.д.). В контрольной группе выявлены близкие к ним ритмы, но меньшего периода (23.6; 9.4) и менее выраженные по сравнению с опытом.

Так как опыты проводились осенью и весной, когда по продолжительности преобладает темное время суток. По данным Ашоффа Ю. у животных, ведущих ночной образ жизни, оптимальной стратегией для подстройки к этому сезонному фактору является уменьшение циркадианного цикла. Именно это мы наблюдаем у контрольных животных - уменьшение циркадианного цикла, что является адаптивной реакцией на изменение соотношения дня и ночи.

У контрольных животных осеннего опыта появляются 12- и 36- часовой циклы. Вероятно, эти циклы связаны с подстройкой к внешнему экзогенному фактору - кормлению, т.е. навязанная активность в 10 часов утра и естественная 10 часов ночи сформировала дополнительные 12- и 36- циклы. У опытных животных такой подстройки под действие экзогенного фактора мы не наблюдаем.

По данным Валеевой Л.А. в зимние месяцы пик подвижности крыс приходиться на 12 и 20 часов, что объясняет кратность периодов 12 и 20.

В опытной группе животных значения периодограмм для ритмов значительно больше по сравнению с контрольной группой животных, т.е. периоды активности больше выражены у опытных животных по сравнению с контрольными. Таким образом, под влиянием ГГМУ опытные животные менее активно подстраиваются под изменения окружающей среды, чем контрольные животные.

Выводы

1. При снижении геомагнитного поля наблюдается тенденция к увеличению количества агрессивных взаимодействий. Возможно, этот эффект связан с ингибированием серотонинэргической системы, так как гипогеомагнитная среда вызывала увеличение количества встряхиваний головой у крыс. Под влиянием сниженного геомагнитного поля наблюдается более резкие суточные колебания двигательной активности крыс в 10-суточном эксперименте.

2. Длительное воздействие гипогеомагнитного поля нарушает адаптивные сезонные изменения циркадианного ритма, суточные периоды двигательной активности и подстройку поведения животных к изменениям окружающей среды.

Список использованной литературы

1. Ашофф Ю. Биологические ритмы: в 2 т. / Ю.Ашофф -- М: Мир, 1984. - Т.2

2. Бинги В.Н. и др. Влияние компенсации геомагнитного поля на когнитивные процессы человека./ В.Н. Бинги, Р.М. Саримов, В.А. Миляев// Биофизика- 2008, Т-53, № 5, С. 856-866.

3. Бинги В.Н. и др. Влияние «нулевого» магнитного и электростатического полей на психофизиологическое состояние человека./ В.Н. Бинги, В.А Миляев., Р.М Саримов, А.А Заруцкий.// Биомедицинские технологии и радиоэлектроника- 2006 (8-9), - С. 48-58.

4. Бинги В.Н., Савин А.В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы// Успехи физических наук - 2003, № 3. - C.265 - 300.

5. Бучаченко А. Л. и др. Новые механизмы биологического эффекта электромагнитных полей/ А.Л Бучаченко., Д.А. Кузнецов, В.Л. Бердинский//Биофизика - 2006, Т.-51, № 3, - С. 545-552.

6. Валеева Л.А. и др. Суточные и сезонные колебания коэффициента подвижности интактных крыс./ Л.А Валеева., Э.Г. Яфаева, Ю.И. Кутуев [и др.] // Циклы. Материалы IV Международной конференции. СевКавГТУ, Ставрополь, 2002.- С 28-33.

7. Гривенная Н.В. Анализ методов и методик коррекции влияния космического и солнечного электромагнитных полей на биологические объекты // Вестн. СевКавГТУ. Сер. Естеств. науки. - 2003. - N 1(6). - С.163 - 168.

8. Замай Т.Н. Влияние электромагнитного излучения на живые организмы [Электронный ресурс]: Курсы КрасГУ / Дистанционная школа «Экология и мы»/ Ресурсы. - Красноярск, 2006.

9. Еськов Е.К. и др. Зависимость магнитной восприимчивости различных биообъектов от их физиологического состояния и жизнеспособности./ Е.К. Еськов, А.В. Дарков, Г.А. Швецов // Биофизика - 2005, Т. 50, № 2, - С.357-360.

10. Леднев В.В. Биоэффекты слабых комбинированных, постоянных и переменных магнитных полей/ В.В. Леднев // Биофизика -1994, Т-41, № 1.

11. Любимов В.В., Рагульская М.В. Электромагнитные поля, их биотропность и нормы экологической безопасности // Успехи современной радиоэлектроники, №3, 2004 г.

12. Новиков В.В. и др. Влияние слабых и сверхслабых постоянных магнитных полей на интенсивность деления планарий Dugesia tigrina/ В.В. Новиков, И.М. Шейман, Е.Е. Фесенко//Биофизика-2007, Т-53, № 5, - С.912-915.

13. Новиков С.М., Т.А. Бриндикова, Г.В. Максимов и др., в сб. Тезисы конф. «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)».(2001), С. 171-172.

14. Новиков С.М.и др. Исследование действия ослабленного постоянного магнитного поля на возбудимость нервной клетки./С.М. Новиков, Г.В. Максимов, В.В. Волков и А.Н. Шалыгин// Биофизика-2008, Т-53, № 3, - С. 519-523.

15. Осипенко М.А.и др. Влияние «нулевого» магнитного поля на рост эмбриональных клеток и ранних зародышей мыши в культуре in vitro./ М.А. Осипенко, Л.М. Межевикина, И.В Крастс, В.А Яшин, В.В. Новиков, Е.Е. Фесенко// Биофизика-2008, Т-53,№ 4, - С.705-712.

16. Походзей Л.В. Гипомагнитные условия как неблагоприятный фактор производственной среды/ Походзей Л.В. - М: Медицина труда - 2004.

17. Саримов Р.М.и др. Метод исследования влияния «магнитного вакуума» на цветовую память человека. / Р.М. Саримов, В.Н. Бинги, В.А. Миляев// Радиационная биология. Радиоэкология-2005, Т-45, № 4, - С. 451-456.

18. Сусак И.П. и др. О первичных механизмах воздействия электромагнитных полей на биологические объекты./ И.П. Сусак, О.А. Пономарев, А.С. Шигаев// Биофизика-2005, Т-50, № 2, - С.367-370.

19. Фесенко Е.Е. и др. Структурообразование в воде при действии слабых магнитных полей и ксенона. Электронно-микроскопический анализ./ Фесенко Е.Е, Попов В.И., Новиков В.В., Хуцян С.С.//Биофизика - 2002, Т-47, № 3, - С. 384-394.

20. Холодов Ю.А. Реакция нервной системы человека на электромагнитные поля/ Холодов Ю.А., Н.Н. Лебедева. - М.: Наука, 1992. - 187 с.

21. Яблоков Е.В. и др. Действие слабых магнитных полей на флуоресценцию воды и водно-солевых растворов. Выделение и частичная характеристика флуоресцирующих фракций/ Е.В. Яблоков, В.В. Новиков, Е.Е. Фесенко//Биофизика-2007, Т-52, № 2, - С.197-204.

22. Choleris E., Del Seppia C, Thomas A.W. et al// Proc. R.Soc. Lond. Biol. Sci. 2002. V.269. № 1487. P. 193-201.