Влияние магнитных бурь на электрические потенциалы головного мозга. Новик. О. Б., Смирнов Ф.А. лаб 337 onovik@online.ru fasmirnov-1@mail.ru onovik@online.ru. - презентация

1 Влияние магнитных бурь на электрические потенциалы головного мозга. Новик. О. Б., Смирнов Ф.А. лаб 337

2 Введение В настоящее время зарегистрировано немало ассоциируемых с магнитными бурями серьёзных аварий технологического оборудования, систем связи, авто- и авиатранспорта. Возможно, что от этих ЭМ полей не защищен и мозг людей, управляющих современными технологическими процессами. Ниже приводится методика и результаты измерения влияния геомагнитных бурь (используются данные ИЗМИРАН) на колебания электрических потенциалов коры головного мозга. Дальнейшее можно рассматривать как подтверждение измерениями гипотезы Вернадского «о глубине и обыденности нашей связи с космосом».

3 Общий вид экспериментальной установки

4 Запись колебаний электрических потенциалов мозга

5 The time series of the theta rhythm (A = 20 μV, f = 4÷7.9 Hz) oscillations of electric potentials of a cerebral cortex in the case of the functional loading on a brain without a magnetic storm

6 The time series of the theta rhythm (A = 20 μV, f = 4÷7.9 Hz) oscillations of electric potentials of a cerebral cortex in the case of the functional loading on a brain under the influence of a magnetic storm (K=5, t = 0)

7 Методика измерений. Влияние магнитной бури на электрические потенциалы мозга описывается на примере группы из 13 студентов (практически здоровых юношей и девушек от 18 до 23 лет), у которых проводились электроэнцефалографические исследования (ЭЭГ) с использованием 8 отведений. Регистрация проводилась при закрытых и открытых глазах, а так же при решении испытуемым корректурного теста. 256 раз в секунду с точностью до 0,01 мкВ во время выполнения испытуемым корректурного теста ( в среднем 20 минут) измерялся потенциал точки кожи правой части лба, а также правой части темени, виска и затылка, по отношению к правой мочке уха. Аналогичные измерения одновременно проводились между левыми частями, указанных участков кожи головы и мочкой левого уха. Данные по космической погоде (ИЗМИРАН) и по прогнозу не были известны испытуемым, что бы избежать известного дополнительного стресса, связанного с предвкушением магнитной бури.

8 Корректурный тест Испытуемому предлагают в строке со случайной последовательностью символов найти 2 символа, совпадающих с заданными, количество определённых испытуемым совпадений (возможно, ошибочных) вводится им в ЭВМ, при этом программой теста определяется количество допущенных ошибок. Испытуемому было известно, что время на выполнение теста неограниченно, но результативность во время выполнения теста не сообщалась. Это позволяло избегать стрессов: «я не успеваю» или «у меня много ошибок».

9 Методика обработки Персонифицированная обработка. Сравнивались временные ряды колебаний электрических потенциалов коры под влиянием магнитной бури (т.е. во время ее развития или не позже суток после начала бури), и без нее для каждого испытуемого (ниже мы опишем характеристики колебаний, которые оказались подходящими для подобного сравнения). Этот подход назовем индивидуальным. Множественная обработка. С другой стороны, мы имеем два множества временных рядов колебаний: первое множество – обозначим его А – временных рядов, измеренных без магнитной бури, и второе множество – обозначим его B – временных рядов, измеренных под ее влиянием, безотносительно к тому, у кого была записана ЭЭГ, т.е. без персонификации испытуемых. При этом подходе каждая ЭЭГ(качественная) может быть включена или в множество А, или в множество B и, следовательно, использована в исследовании, даже если эта ЭЭГ не входит в пару буревых и фоновых исследований какого-либо испытуемого. Мы будем называть подход без персонификации множественным подходом. Мы покажем, что существует число (обозначим его ДСПК, т.е. доля случаев пониженной когерентности), которое однозначно определяется как для множества A, так и для множества B, и значимо меняется под воздействием магнитных бурь.

10 Диаграммы значений функции когерентности электрических колебаний лобной и затылочной частей коры головного мозга при буре (K 5 правая колонка) и при спокойной космической погоде (K < 5 – левая колонка) по данным проведённым ЭЭГ исследованиям. (Персонифицированная обработка)

11 Используемые обозначения Fp1O1 – лобно-затылочное отведение для левого полушария головного мозга, Fp2O2 – лобно-затылочное отведение для правого полушария головного мозга. *** Значения функции когерентности показаны на вертикальной оси. Обозначения ритмов ЭЭГ показаны на горизонтальной оси: Т - означает нейрофизиологический Ө – ритм (4 – 7,9 Гц; A = 20 мкВ), Д – означает нейрофизиологический δ – ритм (0,5 – 3,9 Гц; A = 20 мкВ).

12 Комментарий: Пример снижения значения функции когерентности при действии магнитной бури (рисунок справа), по сравнению с фоном (рисунок слева).

13 Комментарий (Продолжение 1): Пример снижения значения функции когерентности при действии магнитной бури (рисунок справа), по сравнению с фоном (рисунок слева).

14 Комментарий (Продолжение 2): Пример снижения значения функции когерентности при действии магнитной бури (рисунок справа), по сравнению с фоном (рисунок слева).

15 Комментарий (Продолжение 2): Пример снижения значения функции когерентности при действии магнитной бури (рисунок справа), по сравнению с фоном (рисунок слева).

16 Комментарий (Продолжение 3): Пример снижения значения функции когерентности при действии магнитной бури (рисунок справа), по сравнению с фоном (рисунок слева).

17 Комментарий (Продолжение 4): Пример снижения значения функции когерентности при действии магнитной бури (рисунок справа), по сравнению с фоном (рисунок слева).

18 Фоновые исследования при закрытых и открытых глазах, а также исследования при решении испытуемыми корректурного теста без действия магнитной бури не давали отчётливого уменьшения значений функции когерентности.

19 Комментарий: При буре (правый рисунок) и в фоне (левый рисунок), во время исследований при закрытых глазах без функциональной нагрузки на мозг, уменьшения значений функции когерентности не наблюдалось.

20 Комментарий: Аналогичные исследования при открытых глазах во время действия магнитной Бури (правый рисунок) и в фоне (левый рисунок) без функциональной нагрузки на мозг, не дали снижения значений функции когерентности.

21 Множественная обработка

22 Основные определения величин, используемых при множественном подходе. Р обозначает порог пониженной когерентности – назначаемый исследователем числовой параметр алгоритма различения множества А фоновых и множества В буревых ЭЭГ. Говорим, что значение функции когерентности (ЗФК) понижено, если ЗФК Р. Через ДСПКРА обозначим долю случаев пониженной когерентности в множестве А при пороге Р. Через ДСПКРВ обозначим долю случаев пониженной когерентности в множестве В при пороге Р. Если ДСПКРА ДСПКРВ, то говорим, что множества фоновых и буревых ЭЭГ различаются при пороге Р.

23 ДСПКPA К < 5, P= 0.2 ДСПКPA К < 5, P= 0.3 Средн. ЗФК: 1/24 X X ЗФК, К

24 Основной результат По результатам ЭЭГ при выполнении корректурного теста в отсутствие магнитных бурь, значения функции когерентности колебаний в θ-ритме электрических потенциалов лобной и затылочной частей коры головного мозга лежали у подавляющего большинства испытуемых в интервале [0.4, 0.7] При выполнении теста во время умеренной магнитной бури или не более, чем через 24 часа после её начала (использовались данные ИЗМИРАН по космической погоде), значения функции когерентности снижались у всех испытуемых в 2-3 раза. Обычные значения восстанавливались на вторые сутки после окончания бури. Другой способ обработки, когда совокупность всех ЭЭГ разбивалась на два множества: 1) ЭЭГ, снятые при буре, 2) ЭЭГ без нее (т.е. без персонификации испытуемых) приводит к тому же результату - отчетливому (примерно в 3 раза) снижению когерентности при магнитной буре. При нарушении какого – либо из указанных условий ( отсутствие функциональной нагрузки на мозг в виде корректурного теста, анализ других, кроме лобно-затылочных, пар отведений, или других, кроме θ, ритмов) описанный эффект в указанном отчетливом виде нами не наблюдался. Автор благодарит д.ф.-м.н. Новика О.Б. за постановку задачи и внимание к работе.