5.4 Ритмы и физические поля организма

Естествознание приблизилось к пониманию механизмов взаимосвязи функционирования живой природы и космических явлений.

Общеизвестно влияние метеорологических и климатических факторов на жизнь, поэтому, если погода зависит от солнечной активности, климат- от параметров вращения Земли и ее магнитного поля, то естественно ожидать зависимость биологических явлений от соответствующих космических причин. Вместе с тем есть много указаний на то, что космические факторы действуют на живые организмы не только через погоду, но и непосредственно переменными полями.

Идею этого влияния можно выразить с помощью следующих трех позиций.

1. Физико-химические процессы в организме сбалансированы и протекают в определенном темпе. Важнейшие процессы жизнедеятельности организма осуществляются посредством собственных электрических и магнитных полей и импульсов, имеющих свои строго определенные ритмы.

2. Существуют внешние (для организма) поля (гравитационное и магнитное поля Земли, поле электромагнитного излучения), имеющие как постоянную, так и ритмическую составляющие. В них погружено все живое на Земле. В них мы живем, к ним приспособлены физико-химические процессы в организме, с ними взаимодействуют собственные поля организма.

3. Изменения привычных для организма внешних полей или их ритма, вызванные естественными и искусственными причинами (различные виды радиации, магнитные бури, искусственное состояние невесомости и т.д.), приводят к различного вида нарушениям жизнедеятельности клеток и организма в целом, а иногда и к ее полному прекращению.

В этой главе мы рассматривали физические поля Земли, причины, вызывающие их изменения, и характер этих изменений.

А о каких физических полях организма идет речь? Можно ли их зафиксировать? Исследования такого рода успешно проводятся медиками и физиками. Кратко назовем их основные результаты.

Организм испускает тепловое (инфракрасное) излучение, собственные акустические (звуковые) волны. На поверхности тела (на коже, волосяном покрове и т.п.) всегда существует поле статического электрического заряда, переменное электрическое и магнитное поле.

Инфракрасное и тепловое радиоизлучение несут информацию о температуре и тепловом балансе органов и тканей. Низкочастотныеэлектрические поля (с частотами до 1 кГц) связаны, как правило, с электрохимическими (в первую очередь трансмембранными) потенциалами, отражающими функционирование различных органов и систем организма. Такие же частоты имеют и магнитные поля, связанные с токами в проводящих тканях, сопровождающими физиологические процессы. Низкочастотные звуковые волны (инфра\-звук) дают важную информацию о механическом функционировании внутренних органов, мышц и т.д. Высокочастотные акустические сигналы связаны с источниками на клеточном и молекулярном уровне.

В последней четверти XX в. начались работы по исследованию полей человеческого организма. С помощью чувствительных приемников и радиометров изучаются электромагнитные поля организма. Разработана аппаратура для регистрации электрических полей организма и электрических потенциалов на поверхности тела. Она широко используется в медицине- это электрокардиография, электроэнцефалография и др. В конце 60-х гг. XXв. появились сверхчувствительные приборы для регистрации собственных магнитных полей организма. Стала развиваться перспективная область исследований, основанных на анализе информации, поставляемой этими слабыми полями. Она получила название биомагнетизма, в отличие от магнитобиологии, занимающейся изучением влияния сильных магнитных полей на биологические процессы.

Рис.48: Распределение магнитного поля альфа-ритма вокруг головы. Альфа-ритм на магнито- и электроэнцефалограммах. Магнитная активность мозга усиливается при закрытых глазах, подавляется при открывании глаз. Показана амплитуда магнитной индукции 2пТл = 2·10^-12Тл и амплитуда электрического сигнала 40мкВ

В качестве примера упомянем о некоторых магнитных проявлениях биологической активности, свойственных многим органам живых организмов. Установлено, что постоянные или колеблющиеся с периодом в несколько минут магнитные поля характерны для желудка человека. Были обнаружены магнитные поля постоянных электрических токов в коже, появляющиеся при прикосновении к покрывающему ее волосяному покрову. Измерены магнитные поля при сокращении мышц человека или их легком массаже. Глаза- источники довольно сильного электрического поля, так как работа сетчатки сопровождается возникновением потенциала до 0.01 В (вольта) между передней и задней ее поверхностями. Это вызывает в окружающих тканях электрический ток, магнитное поле которого можно регистрировать. Индукция магнитного поля глаза существенно выше, чем магнитного поля мозга. При работе мозга возникают как электрические, так и магнитные поля. Наиболее сильные сигналы порождаются ритмической активностью мозга. С помощью электроэнцефалографии проведена классификация этих ритмов и установлено соответствие между ними и функциональным состоянием мозга (бодрствованием, разными фазами сна) или патологическими проявлениями (эпилептическим припадком и т.п.). Например, альфа-ритм- это колебания электрического и магнитного полей мозга с частотой 8- 12 Гц. Он характерен для бодрствующего человека с закрытыми глазами в спокойном состоянии (рис.48).

Рис.49: Характерные значения и частотные спектры биомагнитных сигналов и геомагнитных полей

Для сравнения на рис.49 показаны характерные величины и частотные спектры биомагнитных сигналов человеческого организма и внешних магнитных полей. Значение магнитной индукции B приводится в единицах Тесла (Тл). Цифрой 1 отмечена постоянная составляющая магнитного поля Земли. На постоянную составляющую магнитного поля Земли накладывается переменная составляющая в периоды спокойного Солнца (кривая 2) и во время магнитных возмущений (магнитных бурь), вызванных вспышками на Солнце (кривая 3). Кривая 4 показывает уровень чувствительности современных приборов, использующихся для регистрации магнитных полей биологических объектов.

Внешние поля, волны, потоки частиц в соответствии с законами физики взаимодействуют с собственными полями организма и через это взаимодействие оказывают влияние на организм человека, на функционирование органов, центральную нервную систему, работу мозга и т.д. По-видимому, особенно чувствителен организм к воздействию внешних полей, действующих в определенных ритмах, синхронных с ритмами самого организма.