Мозг в электромагнитных полях - Юрий Холодов

Традиционно уже более 100 лет обсуждается проблема геомагнитной ориентации при анализе дальних миграций птиц. Приводятся обычно данные поведенческого плана, полученные в полевых или экспериментальных условиях. За последнее десятилетие появилось большое количество статей в СССР, США и ФРГ, свидетельствующих о многофакторном характере процесса ориентации, о включении геомагнитной ориентации при отсутствии других указателей, об исчезновении ориентации в случае помещения птицы в экранированное пространство. Отмечали нарушение ориентации у голубей и у чаек во время магнитных бурь. Нам неизвестны нейрофизиологические исследования механизма восприятия птицами естественных ЭМП.

Больше в этом отношении повезло рыбам, ориентацию которых в ЭМП изучали не только методами наблюдения поведенческих реакций, но и нейрофизиологическими.

Импульсную электрическую активность нейронов акустико-латеральной области мозга морского ската регистрировали при воздействии МП на рыбу. Характер реакции на изменение МП отчетливо зависел от вектора. Одна группа нейронов реагировала возбуждением на южное направление МП и торможением на северное, а другая группа нейронов отвечала противоположным образом. Реагировали только те нейроны, которые были связаны с электрорецепторной системой [Броун и др., 1977].

Зависимость направленности нейронального ответа от стороны расположения нейрона связывают с билатеральной симметрией ампул Лоренцини. Этому обстоятельству придают важное биологическое значение, поскольку таким образом создается определенная мозаика процессов возбуждения и торможения, позволяющая отличать МП от других раздражителей. Пороговым изменением МП для нейрональных ответов явилось 0,08 мТл/c, что свидетельствует о возможности восприятия ГМП электрорецепторами электрических рыб.

При изучении ориентации насекомых в ГМП, как и при изучении ориентации птиц, использовали в основном поведенческие методики. Так же обстояло дело и при изучении ориентации в ЭМП моллюсков, червей и одноклеточных.

Подытоживая обширный материал по ориентации животных во времени и пространстве с помощью естественных ЭМП, мы можем заключить, что эти факты можно считать установленными, но нейрофизиологический механизм их реализации установлен только для электрических рыб.

Накапливающиеся материалы имеют прямое отношение к проблеме «биологических часов», а вернее, к зарождающейся хронобиологии и потому должны изучаться в более широком плане.

В любом экспериментальном исследовании влияния искусственного ЭМП на различные биологические системы мы используем его как инструмент, изменяющий состояние биологического материала. Здесь нужно сделать акцент на том, что в таких исследованиях мы узнаем не только о новых свойствах ЭМП (его способность оказывать биологическое действие), но и новые свойства самой биологической системы, на которое это действие направлено. Существует мнение, что эта сторона является наиболее важной. Можно напомнить, что большинство биологических процессов основано на химических реакциях. Химические свойства веществ в конечном итоге объясняются взаимодействием атомных ядер и электронов.

Принципы химии определяются более фундаментальными науками: электродинамикой и квантовой механикой. Соответственно электрические и магнитные поля служат экспериментальным инструментом для получения информации об основных явлениях. Однако очень трудно создать ЭП атомных размеров, если среда является проводником I и II рода. С другой стороны, МП не подвергается влиянию среды, с которой мы обычно сталкиваемся в химических и биологических системах, и, таким образом, идеально соответствует целям глубокого проникновения в основные биологические процессы.

При общей характеристике исследований по биологическому действию ЭМП следует отметить преобладание эмпирических подходов к решению сложных задач, которые требуют многодисциплинарного решения при коллективном участии многих специалистов. Иными словами, проблемы первичных механизмов биологического действия ЭМП должны решаться в первую очередь. Здесь необходимо учитывать, что ЭМП могут влиять не только прямо на биологические структуры, но и на окружающие их компоненты, и прежде всего на водные растворы [Классен, 1978]. Не перечисляя всех возможных первичных механизмов биологического действия ЭМП, нужно подчеркнуть, что, обладая проникающим действием, ЭМП могут служить удобным инструментом исследования фундаментальных свойств биосистем. Важно изучать не только первичные механизмы, но и способы реализации биологического действия ЭМП на разных уровнях организации биосистемы.

Конечную задачу электромагнитной биологии можно определить как изучение возможности управления деятельностью биологических систем разного уровня организации с помощью изменения параметров воздействующего ЭМП. Эта задача является кибернетической по своей сущности и потому требует точного знания параметров управляющего фактора (ЭМП) и параметров управляемой системы (биообъект). Последнее мы узнаем при учете достижений всего комплекса биологических наук, но оценку степени биотропности отдельных параметров ЭМП может дать только электромагнитная биология.

Широкие проблемы физиологического действия ЭМП, намеченные еще в начале этого века В. Я. Данилевским, в наше время могут быть разрешены благодаря успехам радиоэлектроники и вычислительной техники, а также благодаря совершенствованию методов биологического эксперимента.

Таким образом, практическая, как и теоретическая, актуальность изучения биологического действия ЭМП с каждым днем увеличивается. Предпринято много усилий для создания национальных программ в этой области исследований. За последние десятилетия электромагнитная биология прошла большой путь до признания за ней важной роли в системе биологических наук. Необходимо расширять исследования в этой перспективной области, повышать их методический уровень, чтобы глубже понять биологическое действие одного из важнейших факторов среды. Такое расширение неизбежно приводит к вовлечению новых объектов и методов в изучение биологического действия ЭМП.

Применение в последние годы сверхчувствительных магнитометров позволило обнаружить слабые ферромагнитные включения вначале у бактерий, потом у моллюсков, у пчел и у голубей. Появились сообщения, что такие включения можно обнаружить в головном мозгу дельфина. Поскольку поиски своеобразного «компаса» в различных биосистемах непрерывно расширяются, мысль о возможности биологического действия естественных МП становится привычной, а механизм этого действия ясным с физической точки зрения.

То обстоятельство, что некоторые бактерии синтезируют ферромагнитные включения, образуя новое для биологов внутриклеточное образование, «магнитосому», свидетельствует об экологической значимости ГМП.

В конце главы хочется отметить, что естественные ЭМП могут менять поведение различных представителей животного мира. Однако такие факты требовали экспериментальных подтверждений в строго контролируемых условиях. Кроме того, гигиенический и терапевтический подходы к оценке биологического действия ЭМП указывали на заинтересованность нервной и эндокринной систем в осуществлении реакций организма на ЭМП. Все это подчеркивает актуальность изучения поведения экспериментальных животных в различных ЭМП.

Глава 6. Электромагнитные поля меняют поведение

Отмечено многочисленными исследователями, что разные ЭМП могут менять двигательную активность (ДА) организма, изменять чувствительность к раздражителям, нарушать формирование условных рефлексов и угнетать память. Все эти выводы были получены в основном в экспериментах на животных, представляющих разные уровни эволюционного развития жизни на Земле.

Обзор сведений о влиянии ЭМП на поведение можно начать с описания результатов по изменению ДА. Метод актографии еще не получил широкого применения в исследованиях по электромагнитной биологии, но во многих публикациях отмечалось изменение этого очень общего параметра деятельности организма. Ограничиваясь анализом литературных данных, связанных с изучением ДА позвоночных животных (хотя и насекомые увеличивали свою активность во время магнитных бурь), мы должны указать, что чаще отмечали увеличение ДА при воздействии усиленных искусственных МП на рыб, на птиц и на млекопитающих, а также изменение ДА у млекопитающих при воздействии полей СВЧ. Чаще всего исследователи отмечали только сам факт изменения двигательной активности под влиянием ЭМП, иногда даже не измеряя инструментально этот параметр и не анализируя возможного физиологического механизма отмеченной реакции.

В наших опытах, проведенных в начале 50-х годов, на 11 колюшках было дано 85 воздействий МП индукцией около 20 мТл. В 64% случаев отмечали увеличение ДА, которое превышало величину контрольных записей на 50—300%. Интенсивность и повторяемость реакций зависели от индивидуальных особенностей рыб [Холодов, 1966].