Экспериментальная система для исследования действия слабых электромагнитных полей и гипомагнитных условий на психофизиологические реакции человека 

Лаборатория радиобиологии,
Институт общей физики РАН
ГЛАВНАЯ


В мире накоплен обширный экспериментальный материал, свидетельствующий о существовании нетепловых, то есть, не связанных с нагревом, биологических эффектов слабых электромагнитных полей. Нетепловая природа таких эффектов следует из того, что
1) интенсивность действующих электромагнитных полей (ЭМП) далеко недостаточна для сколько-нибудь заметного нагрева биологического материала; реакции биологической системы на ЭМП и нагрев разнонаправлены
2) данные эффекты обладают выраженной частотной избирательностью, то есть, имеют место лишь в некоторых частотных интервалах ЭМП, — так называемых частотных окнах эффективности.

В литературе такие эффекты иногда называют магнитобиологическими эффектами или МБЭ. Наблюдают также амплитудные окна эффективности, когда биологический эффект сначала растет, а затем спадает при увеличении амплитуды. В силу частотной избирательности и нелинейности, зависимости эффективных частот от уровня локального постоянного магнитного поля, нетепловые биологические эффекты ЭМП сложно прогнозировать. С этим же связана и недостаточная воспроизводимость эффектов.

В лаборатории развита методика для изучения психофизиологических реакций организма, включающая 1) систему экспозиции человека электромагнитными полями и 2) систему компьютеризированного измерения, сбора и анализа параметров, характеризующих психофизиологическое состояние человека. Суть исследования  состоит в изучении психофизиологических реакций организма в гипомагнитных и слабых низкочастотных электромагнитных полях в условиях полного контроля всех существенных параметров электромагнитной экспозиции.

Система экспозиции (рис. 1) состоит из четырех кольцевых катушек диаметром 1 м. Она отличается от обычно используемых в подобных экспериментах систем Гельмгольца из двух колец. В нашей системе неоднородность магнитного поля не превышает 1 мкТл (около 2%) по объему системы, что позволяет размещать в зоне контролируемого МП организм человека полностью.


uniaxial magnetic exposure system
Рис. 1. Система экспозиции организма человека слабыми (до 0.2 мТл) низкочастотными (10–1000 Гц) магнитными полями в Лаборатории радиобиологии ИОФ РАН.


Программное обеспечение выполнено в среде “Дельфи”. В настоящее время программа позволяет тестировать кратковременную память на цвет. Это достигается следующим образом. Из 16 миллионов цветов случайно задается одноцветное изображение, которое предъявляется испытуемому в течение определенного времени (около 1 с). Затем испытуемому предлагается спектр, в котором одна из составляющих цвета R (красный), G (зеленый) или B (голубой) случайным образом фиксируется, а две других плавно меняются. Спектр предъявляется в течение некоторого времени (от 3 с), за которое испытуемому необходимо найти в спектре первоначальный цвет. Ошибка в определении цвета характеризует цветовую память испытуемого (способность запоминать и сохранять в кратковременной памяти цветовые ощущения). Параллельно с тестом на память проводятся измерения времени реакции испытуемого и времени выполнения всего теста.

Предполагается, что во время 2-ч сеанса испытуемые будут выполнять несколько разнородных психофизиологических тестов. Одновременно будут фиксироваться основные сравнительно легко измеримые показатели состояния организма — статистика пульса, давления и других параметров. Кроме того, разработан метод видеозаписи движения зрачка глаза в течение выполнения теста (рис. 2) и последующей обработки видеозаписи (рис. 3) для выявления изменений в статистических параметрах двигательной активности. Дополнительно, для исследования механизмов первичной рецепции низкочастотных ЭМП эти режимы параллельно изучаются в экспериментах с микроорганизмами на компьютеризированном микроскопе по оригинальному методу, разработанному и успешно применяемому в Лаборатории.


eye movement recording
Рис. 2. Запись движений зрачка во время выполнения теста.


program interface
Рис. 3. Обработка записи размером 200 кадров: tl) кадр фильма, bl) выделение объекта "зрачок", tr) траектория движения центра зрачка, br) изменение площади зрачка.

В данных экспериментах:

1) экспозиция организма человека проводится в однородном МП, — это существенно для интерпретации результатов, так как величина постоянного МП определяет какие частоты и амплитуды слабого МП являются биологически эффективными,
2) экспозиция проводится в постоянном МП заданного направления (по отношению к переменному МП) и при экранировании электрического поля, поскольку постоянное электрическое поле и ориентация МП также являются существенными параметрами экспозиции,
3) эксперименты направлены на определение частотно-амплитудных спектров биологического действия слабых МП.
Hosted by uCoz