Relationship of Geophysical Rhythms with Human Blood Pressure and Heart Rate. Case Study

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This paper considers time series data collected over a five year interval of time on geophysical (environmental) rhythms of atmospheric pressure and geomagnetic activity and their impact on human biorhythms - blood pressure and frequency of heart rate over a longer time step than one day was evaluated. It was found that during the periods that last around 15 days, when atmospheric pressure changes smoothly and slightly, the heart beats quietly and minor fluctuations in blood pressure are observed. These "quiet" periods are mainly expected during summer months from July to August, usually only once a year. A comparison of the graphs of systolic blood pressure fluctuations with the graph of geomagnetic activity index showed that correlation coefficients between systolic blood pressure fluctuations and geomagnetic activity index were three times greater than those between systolic blood pressure and atmospheric pressure. Thus, the results obtained demonstrate that the geomagnetic field with an activity index of greater than 2 has a greater effect on elevation of systolic blood pressure in people. The analysis also showed that the intervals of the spectral peaks in spectra of atmospheric pressure are well consistent with the intervals between each heartbeat. This indicates that the heart rate of people can be influenced by synoptic processes passing through the region in the atmosphere such as cyclones and anticyclones, and, ultimately, they can affect the well-being of elderly and ill individuals. The results obtained during this study in combination with geophysical data from hydrometeorological centers can help forecast the state of human health.

About the authors

P. D Kovalev

Institute of Marine Geology and Geophysics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: p.kovalev@imgg.ru
Yuzhno-Sakhalinsk, Russia

D. P Kovalev

Institute of Marine Geology and Geophysics, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences

Yuzhno-Sakhalinsk, Russia

References

  1. Наумова В. В., Земцова Е. С., Щелев Д. Г. и Пилявский С. О. Вариабельность параметров кровообращения в зрелом возрасте. Вестн. Санкт-Петербургского университета. Сер. 11, № 3, 154–163 (2008).
  2. Pagani M., Lombardi F., Guzzetti S., Rimoldi O., Furlan R., Pizzinelli P., Sandrone G., Malfatto G., Dell'Orto S., and Piccaluga E. Power spectral analysis of heart rate and arterial pressure variabilities as a marker of sympatho-vagal interaction in man and conscious dog. Circ Res., 59 (2), 178–193 (1986). doi: 10.1161/01.res.59.2.178
  3. Артемова Н. М., Везенова И. В. и Соколов А. В. Суточное мониторирование артериального давления в клинической практике: учебно-методическое пособие для ординаторов по специальности «Функциональная диагностика» (Рязанский гос. мед. университет, Рязань, 2012).
  4. Бородин А. С. Вариации системного артериального давления человека: учебно-методическое пособие (Томский государственный университет, Томск, 2011).
  5. Остроумова О. Д., Гусева Т. Ф., Абакумов Ю. Г. и Батутина А. М. Вариабельность систолического и диастолического артериального давления при артериальной гипертензии: клиническая значимость, возможные патогенетические механизмы. Кардиоваск. терапия и профилактика, № 2, 91–94 (2003).
  6. Баевский Р. М. и Иванов Г. Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения. Ультразвуковая и функциональная диагностика, № 3, 108–127 (2001).
  7. Сергейчик О. И. Модели и алгоритмы спектрального анализа обработки кардиологических временных рядов. Автореф. дис. … канд. техн. наук (Тюмень, 2007).
  8. Хаютин В. М. и Лукошкова Е. В. Колебания частоты сердцебиений: спектральный анализ. Вестн. аритмологии, № 26, 10–21 (2002).
  9. Steinmeier R., Bauhuf C., Hübner U., Bauer R. D., Fahlbusch R., Laumer R., and Bondar I. Slow rhythmic oscillations of blood pressure, intracranial pressure, microcirculation, and cerebral oxygenation. Dynamic interrelation and time course in humans. Stroke, 27 (12), 2236–2243 (1996). doi: 10.1161/01.str.27.12.2236
  10. Григорьев А. И. Экология человека: учебник для вузов (ГЭОТАР-Медиа, М., 2013).
  11. Хильдебрандт Г., Мозер М. и Лехофер М. Хронобиология и хрономедицина. Биологические ритмы и медицинское применение (Арнебия, М., 2006).
  12. Агулова Л. П. Хронобиология: учеб. пособие (Томск: Томский государственный университет, 2013).
  13. Крылов В. В. Биологические эффекты геомагнитной активности: наблюдения, эксперименты и возможные механизмы. Труды ИБВВ РАН, № 84 (87), 7–38 (2018).
  14. Jenkins G. M. and Watts D. G. Spectral analysis and its applications (Holden-Day, San Francisco, 1969).
  15. Marple S. L. Digital Spectral Analysis, with Applications (Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1987).
  16. Ковалев Д. П. Программа для ЭВМ Kyma. Федеральная служба по интеллектуальной собственности, Свидетельство 2018618778 от 19.07.2018.
  17. Чибисов С. М., Благонравов М. Л. и Фролов В. А. Телеметрическое мониторирование в патофизиологии сердца и хронокардиологии. Учеб. пособие (РУДН, М., 2008).
  18. Зубащенко Е. М., Шмыков В. И., Немыкин А. Я. и Полякова Н. В. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. (ВГПУ, Воронеж, 2007).
  19. Солнечная и земная физика. Справочник. 2002–2012 (Сервер «СиЗиФ), http:/www.kosmofizika.ru/spravka.htm.
  20. Рябова С. А. Геомагнитные вариации и синхронные с ними вариации уровня подземных вод и микросейсмического фона в условиях средних широт. Дис. канд. физ.-мат. наук (М., 2018).
  21. Солдатенко С. А. Синоптические вихри в атмосфере и океане. Соровский образоват. журн., № 2, 78–84. (1999).
  22. Larsén X. G., Vincent C. L., and Larsen S. E. Spectral structure of mesoscale winds over the water. Quart. J. Roy. Meteorolog. Soc., 139 (672), 685–700 (2013).
  23. Lindborg E. Can the atmospheric kinetic energy spectrum be explained by two-dimensional turbulence? J. Fluid Mech., 388, 259–288 (1999).
  24. Dewan E. M. Stratospheric spectra resembling turbulence. Science, 204, 832–835 (1979).
  25. Van Zandt T. E. A universal spectrum of buoyancy waves in the atmosphere. Geophys. Res. Lett., 9, 575–578 (1982).
  26. Gage K. S. Evidence for a k−5/3 law inertial range in mesoscale two-dimensional turbulence. J. Atmos. Sci., 36, 1950–1954 (1979).
  27. Kraichnan R. H. Inertial ranges in two-dimensional turbulence. Phys. Fluids, 10, 1417–1423 (1967).
  28. Kraichnan R. H. Inertial-range transfer in two- and three-dimensional turbulence. J. Fluid Mech., 47, 525–535 (1970).

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies