авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Влияние солнечной активности на биологические объекты

-- [ Страница 2 ] --

Автором предложен новый подход к проблеме, основанный на современных представлениях теории переходов индуцированных шумов и биоритмологии, позволяющий преодолеть часть возникавших в проблеме противоречий, таких как неоднозначность и плохая воспроизводимость результатов. Этот подход позволяет также понять принципиальную возможность существования биологических эффектов СА. Выдвинута новая гипотеза о биологических эффектах воздействия солнечной активности, и поэтому доказательства справедливости этой гипотезы дали во многом пионерские результаты.

Выявлены и детально исследованы свойства гелиогеофизических и биологических ритмов в области коротких (инфрадианных) периодов (от 28 часов до 28 дней). Гелиогеофизические ритмы с периодами, соответствующими периоду собственного вращения Солнца и его гармоник, стали известны еще с начала космических исследований. Однако детальной структурой этих ритмов в области околонедельных периодов, а также их динамикой в цикле солнечной активности в 80-х годах, когда начались обсуждающиеся здесь исследования, никто практически не занимался.

В данной работе выявлена сосредоточенность мощности в спектрах Кр-индекса геомагнитной активности в области периодов около 28 и около 7 дней и показана их динамика в цикле солнечной активности. Продемонстрировано сходство короткопериодических ритмов геомагнитной активности с ритмами вариаций магнитных полей Солнца и площади солнечных пятен. Эти результаты подтверждают, что околонедельные ритмы геомагнитной активности связаны с формированием магнитных полей Солнца, контролирующих свойства ММП и солнечного ветра.

До того как были начаты исследования, представленные в данной работе, эндогенные биологические ритмы с периодом меньше 28 дней и около недели не привлекали к себе внимания биологов. Считалось что эти ритмы, наблюдавшиеся в ряде случаев на популяционном уровне по ритмам обострений различных заболеваний, имеют социальное происхождение. Биологическая неделя наблюдалась иногда и на структурных уровнях биологических объектов, не вовлеченных в социальные процессы, однако до недавнего времени не удавалось найти в природе внешнего фактора, который мог бы задавать подобный ритм. Причиной ее существования считалась внутренняя эволюция, – т.е. завершение интеграции каких-то внутренних процессов за недельный период, а не адаптация к ритмам факторов внешней среды, типичная для формирования эндогенных биологических ритмов.

В данной работе было показано существование упомянутых короткопериодных ритмов и, в частности, околонедельных периодов несоциального происхождения у биологических объектов на уровне клеток и органов, а также преобладание около-28 дневных и околонедельных ритмов несоциального происхождения в функциональных показателях сердечно-сосудистой системы новорожденных детей. Таким образом, биологическая неделя была отделена от социальной и сопоставлена с околонедельными ритмами солнечной активности.

Было впервые показано также, что инфрадианные биологические ритмы, по-видимому, сформировались раньше, чем суточный (циркадианный) ритм, обусловленный собственным вращением Земли и сменой освещенности и температуры. Как следует из проведенных исследований, организм недоношенных новорожденных детей, которых можно считать моделью эволюционного развития человеческого организма, обладает четко выраженным околонедельным ритмом основных функциональных показателей (частоты сердечных сокращений, артериального кровяного давления) с первой же недели после рождения. В то же время суточный ритм начинает созревать только к концу первого месяца после рождения, и начинает доминировать только в конце пятого месяца жизни. Продемонстрировано, что наличие именно такого соотношения околонедельных и суточных ритмов играет ключевую роль в аспекте выживания детей: в случае его нарушения дети подвержены синдрому внезапной смерти.



Показано, что гелиогеомагнитные ритмы могли быть синхронизаторами биологических ритмов, ответственными за формирование временной структуры биологических объектов в процессе их эволюции. А именно: помимо продемонстрированного сходства короткопериодных гелиогеомагнитных и биологических ритмов, показана их высокая кросс-корреляция, а также их синхронное изменение в цикле солнечной активности. Показано, что в связи с тем, что течение различных биологических процессов внутри организма имеет определенные временные постоянные, различные компоненты системы выбирают (отфильтровывают) в качестве синхронизатора своей внутренней ритмики те периоды ритмов солнечной активности, которые соответствуют этим временным постоянным.

Выявлено, что основными мишенями, на которые оказывает воздействие солнечная активность, являются сердце и сердечно-сосудистая система.

Показано, что максимальной биотропностью обладают очень сильные геомагнитные бури, возникающие, в частности, при взаимодействии с магнитосферой Земли магнитных облаков, сопровождающих корональные выбросы массы из Солнца (СME), и что существуют «группы риска», для которых воздействие геомагнитной активности может быть неблагоприятным.

Впервые проведено экспериментальное изучение десинхронизации ритмов сердца животных под воздействием геомагнитных бурь. Показано, что снижение сократительной функции сердца животных из-за десинхронизации под воздействием геомагнитных возмущений является типичной стресс-реакцией биологических объектов.

Показано, что геомагнитные возмущения в принципе вызывают реакцию адаптационного стресса, характерную для воздействия любых других внешних факторов стресса на биологические объекты, а также сопровождаются усилением напряжения сосудистого тонуса, характерным для метеотропных реакций.

В диссертации впервые к данной задаче применены методы спектрального и спектрально-временного анализа, т. е. новые математические подходы в отличие от использовавшихся ранее поисков линейных коэффициентов корреляции. Эти методы оказались более адекватными основным концепциям, на которые опирается данная работа.

Практическая и научная ценность работы

Полученные данные о свойствах короткопериодных биологических ритмов и выявление ритмов гелиогеофизических факторов как адекватного внешнесредового синхронизатора этих биологических ритмов имеют, по-видимому, принципиальное значение для биофизики. Они позволяют пересмотреть существовавшие до получения этих данных представления о формировании биологической недели за счет внутренней эволюции, в то время как считалось, например, что циркадианные ритмы возникли вследствие естественной адаптации к внешним ритмам.

Ряд результатов, полученных в работе, представляет практическую ценность. А именно:

  1. Выявление временной структуры биоритмов сердца и сердечно-сосудистой системы детского организма в младенческом возрасте, а также в зрелом возрасте при наличии патологии имеет значение для ранней диагностики и профилактики таких серьезных функциональных катастроф, как синдром внезапной смерти.
  2. Результаты исследований в «группах риска» представляются важными для разработки мер профилактики сердечно-сосудистых катастроф и планирования работы скорой медицинской помощи.
  3. Результаты работы убедительно показали, что «феномен магнитных бурь» не представляет поголовной опасности для человеческой популяции, и что нужен целенаправленный адресный подход к прогнозу и мерам медицинской профилактики, в основном, в отделениях реанимации кардиологических клиник.
  4. Выявление биоэффективности сильных планетарных геомагнитных бурь, связанных с магнитными облаками, порождаемыми корональными выбросами массы CME и сопровождающимися большими отрицательными значениями Bz-компоненты ММП, имеет значение для разработки концепций долгосрочного и краткосрочного прогнозов негативных влияний «космической погоды» на биологические объекты.

Личный вклад автора

Автором предложена новая концепция поисков воздействия солнечной активности на биологические объекты, предложены новые методы подхода к решению рассматриваемой проблемы, подготовлены банки данных гелиогеофизической информации и проведен ряд основополагающих исследований. Коллективные исследования, вошедшие в данную работу, осуществлялись, в основном, по предложенной автором идее группами исследователей, сформированными в большинстве случаев по предложению автора. Практически во всех опубликованных по теме диссертации работах автору принадлежит постановка научной задачи, предложение метода обработки данных и активное участие в интерпретации полученных результатов.

Апробация работы

Результаты работ докладывались неоднократно на международных конференциях и семинарах, из которых упомянем только - рабочее совещание по компьютерным методам в хронобиологии и медицине, сентябрь 1990 г. (Токио, Япония), коллоквиум КОСПАР (Комиссии по исследованию и использованию космического пространства) по международной программе «Solar –Terrestrial Energy Program» (Вашингтон, США) 1992г; четыре международных семинара «Корреляции биологических и физико-химических процессов с солнечной активностью и другими факторами окружающей среды» в Пущино (1983, 1990, 1993, 1996гг (Россия); IV конференция национальной группы по хронобиологии, (Испания) декабрь 1994; Y конференция Итальянского общества хронобиологов, июнь 1996г. (Италия); 2-ой Всемирный конгресс по клеточной и молекулярной биологии в Канаде (Оттава), сентябрь 1996г; 11-ый международный конгрессе ISSOL «Происхождение жизни», июль 1996 (Орлеан, Франция); международный конгресс по медицинской технологии и фармацевтике в ноябре 1998г. (Брно, Чехословакия), 22 -ая Ассамблея Международного союза по геофизике и геодезии, июль 1999г. (Бирмингам, Англия); международное совещание, проводимое Институтом прогрессивных исследований НАТО «Space Storms and Space Weather Hazards», Крит, Греция, июнь 2000; 2-й международный симпозиум «Рабочая группа по хроноастробиологии и хронотерапии, (Токио, Япония), ноябрь 2001г.; IAGA – IASPEI объединенная ассамблея, Ханой, Вьетнам, август 2001г.

Публикации

Работы по теме диссертации опубликованы в ряде отечественных и зарубежных журналов: COSPAR Colloquim Series; «Annales de Geophysicae»; «Биофизика»; Труды Пущинских семинаров; “Вестник Российской академии медицинских наук”; «Терапевтический Архив»; «Chronobiologia»; «Biologia»; «Physica Medica»; «Scripta Medica»; «Природа»; в сборниках трудов конференций; в Трудах медицинских семинаров Миннесотского университета; препринтах ИКИ.

Список трудов автора по проблеме содержит 75 работ. В соавторстве с коллегами опубликованы три монографии.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из 10 глав; содержит 67 рисунков, 20 таблиц и список литературы из 222 наименований. Общий объем диссертации 275 стр.

Диссертант выражает искреннюю и глубокую благодарность академику РАМН Ф.И. Комарову, профессору, д.м.н. С.И. Рапопорту, профессору, д.м.н. Р.М. Баевскому, д.м.н. Е.В. Сюткиной, д.м.н. Т.Д. Большаковой, д.м.н. Н.К. Малиновской, профессору, д.м.н. С.М. Чибисову за предоставление медико-биологических данных и сотрудничество при проведении их анализа и интерпретации; иностранным специалистам - профессору Ф. Халбергу, д.ф.м.н. Ж. Корнелиссен, а также профессорам С. Бинхаму, М. Вейдел, Й. Ватанабе и К.Отсука за предоставление экспериментальных данных и сотрудничество в их обработке и анализе; профессорам д.ф.м.н В.Н. Ораевскому и д.м.н Р.М. Заславской за неизменную поддержку работы, полезные консультации и помощь в освоении гелиогеофизических данных и медицинского материала. Автор сердечно благодарит также своих коллег - специалистов различного профиля и учеников, совместными усилиями которых получены многие результаты данной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ГЛАВЕ 1 диссертации рассматривается состояние исследований по проблеме, обсуждается ее актуальность и описаны постановка задачи и использованные методические подходы.

В ГЛАВЕ 2 проведен анализ специальной литературы, относящейся к проблеме влияния СА на биологические объекты и человеческий организм, предшествовавшей обсуждаемым в диссертации исследованиям и стимулировавшей проведение ряда специальных экспериментов в настоящей работе. Обзор литературы выявил существенное противоречие между результатами клинических исследований, включающих также лабораторные эксперименты, и результатами крупномасштабных статистических исследований популяционных медицинских данных. В случае статистических исследований при использовании длинных временных рядов медицинских данных, в основном полученных для городов с сильным социальным фоном, со статистической достоверностью обнаруживалась только чрезвычайно низкая связь проявлений солнечной активности с медико-биологическими показателями (или ее отсутствие). В случае же клинических и лабораторных исследований, напротив, достоверно выявляется ряд эффектов солнечной активности в показателях сердечно-сосудистой системы и системы крови. Выводы из Главы 2 позволили определить направления для планировавшихся в данной работе клинических и лабораторных исследований, а также привели к необходимости проверки результатов статистических исследований для прояснения причин возникших противоречий.





ГЛАВА 3 диссертации посвящена проверке существования биологических эффектов солнечной активности на популяционном медицинском материале, формированию новых методических подходов и концепции дальнейших исследований. Анализировался банк данных скорой помощи г. Москвы за 1979-1981 г. (около 7 млн. вызовов по поводу 10 различных патологий, включая инфаркты миокарда, гипертонические кризы, инсульты головного мозга, эпилепсию, бронхиальную астму и т.д.), а также соответствующий банк данных, содержащий показатели солнечной активности. Использовались К – индексы геомагнитной активности для г. Москвы (по данным Московской магнитной обсерватории в г. Троицк, Московской области), а также планетарные Кр - индексы геомагнитной активности. Кроме того, для оценки солнечной активности использовался поток радиоизлучения на волне 10, 7 см, являющийся индексом коротковолнового излучения Солнца; число солнечных пятен - числа Вольфа и изменения площади солнечных пятен; а также вариации Bz – компоненты межпланетного магнитного поля (по каталогам спутниковых данных и данных сети магнитных обсерваторий, из Мировых Центров данных по геомагнетизму (Копенгаген) и NOAA- Национальной администрации США по исследованию океана и атмосферы).

Поиски линейной корреляции популяционных медицинских рядов данных с индексами геомагнитной активности, вновь, как и в других аналогичных исследованиях, подтвердили отсутствие статистически значимых достоверных связей медицинских и гелиогеофизических показателей.

Анализ показал, что популяционные данные только одной выраженной патологии сердечно-сосудистой системы, а именно, инфарктов миокарда, достоверно реагировали на изменения ориентации Bz –компоненты межпланетного магнитного поля и коррелировали с вариациями СА в одиннадцатилетнем цикле. Таким образом, удалось выделить уровень биологической системы, потенциально чувствительный к ритмам СА, а именно сердце и сердечно-сосудистую систему.

Эти результаты хорошо согласуются с теоретическими моделями и экспериментальными исследованиями отечественных и иностранных специалистов, относящимися к моделированию электрической активности сердца. В этих работах было показано, что биологические «осцилляторы», а именно, пульсирующие клетки сердца (пейсмекеры), могут спонтанно синхронизоваться и биться в унисон или внезапно останавливать ритм под влиянием весьма слабых возмущений. При этом под действием уединенного импульса в узком диапазоне частот может возникать фазовая сингулярность, приводящая иногда к фибрилляции сердца, потере им насосных функций и, как следствие, плохому снабжению кровью мозга и катастрофе, вплоть до внезапной смерти.

В ГЛАВЕ 4 настоящей диссертации подробно исследовалась временная структура гелиогеомагнитных и биологических ритмов и выяснялось наличие их взаимной связи с целью подтверждения гипотезы о том, что гелиогеомагнитные ритмы являлись внешними времядатчиками, сформировавшими биологические ритмы в ходе биологической эволюции.

Анализ гелиогеофизических ритмов проводился с использованием показателей солнечной активности, начиная от вариаций средних магнитных полей Солнца, до генерированных ими ритмов ММП и геомагнитной активности. Использовались данные о средних магнитных полях Солнца за 29 лет, площади солнечных пятен в одном цикле солнечной активности, банки данных о Bz –компоненте ММП за 32 года и Кр-индексе геомагнитной активности за 59 лет.

Оказалось, что магнитные поля Солнца имеют ритмы с периодами около 9 дней, 6,75 дней и 5,4 дней, причем ритмы с периодом 6,75 дней наиболее сильно выражены на фазе спада солнечной активности. Изменения площади солнечных пятен также имеют околонедельные ритмы. Околонедельные ритмы солнечных магнитных полей и вариаций площади солнечных пятен отражают формирование и развитие за период от 7 до 10 дней активных областей на Солнце.

Показано, что ритмы Кр-индекса и Bz –компоненты ММП обладают отчетливо выраженными периодами, соответствующими ритмам магнитных полей Солнца, в частности, 9,0; 6,75 и 5, 37 дней. Ритмы этих показателей являются кратными периоду собственного вращения Солнца и его гармоникам и субгармоникам. Спектральная мощность ритмов Кр – индекса геомагнитной активности на нисходящей ветви цикла солнечной активности оказалась сосредоточенной главным образом в около – 28 дневной и околонедельной компоненте, как и в ритмах магнитных полей Солнца.

Было показано, что вариации чисел Вольфа и индекса волнового излучения Солнца - потока радиоизлучения на волне 10, 7 см, имели очень высокий коэффициент корреляции, в то время как ритмы Кр-индекса, отражающие вариации корпускулярного агента солнечной активности, не всегда коррелировали с числами Вольфа на протяжении нескольких циклов солнечной активности.

Эти результаты Главы 4 позволили отнести геомагнитную активность в области выделенных периодов меньше 28 дней к основному биотропному агенту для сопоставления с данными медико-биологических исследований.

Для исключения возможности того, что выделенные на популяционном уровне биологические ритмы с периодом меньше 28 дней, и, в частности, околонедельные ритмы, определяются только социальными причинами, были проведены исследования временной структуры ритмов органов и клеток биологических объектов, не имеющих связи с социальной ритмикой. Показано, что околонедельные биологические ритмы и ритмы с периодом около 3, 5 дней имеют универсальный характер и существуют на всех уровнях биологических объектов, таких как уединенные клетки сердца животных, древние одноклеточные морские водоросли и т.д. Было показано также, что околонедельный ритм является доминирующим ритмом первых пяти месяцев жизни детей, и играет ключевую роль в аспекте их выживания.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.