ЭФФЕКТ СИНХРОНИЗАЦИИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ЧЕЛОВЕКА С ВАРИАЦИЯМИ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ: СУЩЕСТВУЮТ ЛИ ВЫДЕЛЕННЫЕ ЧАСТОТЫ?
- Авторы: Зенченко Т.А1,2, Хорсева Н.И3, Станкевич А.А1
-
Учреждения:
- Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
- Институт космических исследований РАН
- Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН
- Выпуск: Том 69, № 4 (2024)
- Страницы: 915-926
- Раздел: Биофизика cложныx cиcтем
- URL: https://journals.rcsi.science/0006-3029/article/view/264955
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0006302924040221
- EDN: https://elibrary.ru/NEXGFJ
- ID: 264955
Цитировать
Аннотация
Продолжено исследование феноменологии эффекта синхронизации колебаний сердечного ритма человека в покое с вариациями геомагнитного поля в диапазоне периодов 3–40 мин. В течение 2012–2023 гг. проведено 508 экспериментов (длительностью 100–120 мин каждый) по мониторингу минутных показателей сердечного ритма у трех практически здоровых женщин (55, 45 и 30 лет). Индивидуальные экспериментальные выборки составили 328, 113 и 67 записей соответственно. Показано, что для каждого из трех волонтеров примерно в 60% экспериментов вейвлет-спектр значений сердечного ритма оказывается очень близким со спектром синхронных вариаций хотя бы одной из горизонтальных компонент геомагнитного поля (X или Y). Также внутри исследованного частотного диапазона 3–40 мин выявлено три субдиапазона, в которых степень синхронности возникновения колебаний является максимальной: 3.5 мин, 10–12 мин и 33–36 мин. Можно сделать вывод, что, по-видимому, эффект биогеосинхронизации реализуется не равномерно по всему диапазону 3–40 мин, а преимущественно в данных субдиапазонах.
Об авторах
Т. А Зенченко
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН; Институт космических исследований РАН
Email: zench@mail.ru
Пущино, Россия; Москва, Россия
Н. И Хорсева
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАНМосква, Россия
А. А Станкевич
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАНПущино, Россия
Список литературы
- Gray L. J., Beer J., Geller M., Haigh J. D., Lockwood M., Matthes K., Cubasch U., Fleitmann D., Harrison G., Hood L., Luterbacher J., Meehl G. A., Shindell D., van Geel B., and White W. Solar influences on climate. Rev. Geophys., 48 (4), (2010). doi: 10.1029/2009rg000282
- Price C. ELF electromagnetic waves from lightning: The Schumann resonances. Atmosphere, 116 (7), (2016). doi: 10.3390/atmos7090116
- Anagnostopoulos G., Spyroglou I., Rigas A., PrekaPapadema P., Mavromichalaki H., and Kiosses I. The sun as a significant agent provoking earthquakes. Eur. Phys. J. Spйc. Top., 230, 287–333 (2021). doi: 10.1140/epjst/e2020-000266-2
- Turner L. R., Barnett A. G., Connell D., and Tong S. Ambient temperature and cardiorespiratory morbidity: a systematic review and meta-analysis. Epidemiology, 23 (4), 594–606 (2012). www.jstor.org/stable/23214303
- Kenney W. L., Craighead D. H., and Alexander L. M. Heat waves, aging, and human cardiovascular health. Med. Sci. Sports Exerc., 46 (10), 1891–1899 (2014). doi: 10.1249/MSS.0000000000000325
- Patrakeeva V. P. and Basova E. E. Effects of low temperatures on the formation of adaptive reactions: a review. Int. J. Biomed., 8 (2), 95–101 (2018). doi: 10.21103/Article8(2)_RA1
- Palmer S. J., Rycroft M. J., and Cermack M. Solar and geomagnetic activity, extremely low frequency magnetic and electric fields and human health at the Earth’s surface. Surv. Geophys., 27, 557–595 (2006). doi: 10.1007/s1071 2-006-9010-7
- Бреус Т. К., Бинги В. Н. и Петрукович А. А. Магнитный фактор солнечно-земных связей и его влияние на человека: физические проблемы и перспективы. Успехи физ. наук, 186 (5), 568–576 (2016).
- Cornelissen G., Tarquini R., Perfetto F., Otsuka K., Gigolashvili M., and Halberg F. Investigation of solar about 5-month cycle in human circulating melatonin: Signature of weather in extraterrestrial space? Sun Geosph., 4, 55–59 (2009).
- Cornelissen G., Halberg F., Sothern R. B., Hillman D. C., and Siegelova J. Blood pressure, heart rate and melatonin cycles synchronization with the season, earth magnetism and solar flares. Scr. Med., 83, 16–32 (2010).
- Zenchenko T. A. and Breus T. K. The possible effect of space weather factors on various physiological systems of the human organism. Atmosphere, 12, 346 (2021). doi: 10.3390/atmos12030346
- Андронова Т. И., Деряпа Н. Р. и Соломатин А. П. Гелиометеотропные реакции здорового и больного человека (Медицина, Л., 1982).
- Колесник А. Г., Побаченко С. В. и Соловьев А. В. Оценка сопряженности показателей ЭЭГ мозга с параметрами фоновых инфразвуковых колебаний давления по данным мониторинговых исследований. Геофизические процессы и биосфера, 12 (1), 70–80 (2013).
- Горго Ю. П. и Дидык Л. А. Особенности влияния сверхнизкочастотных колебаний атмосферного давления на сердечную деятельность и умственные нагрузки человека. В сб. Тез. междисциплинар. семинара «Биологические эффекты солнечной активности» (Пущино, 2004), сс. 28–29.
- Cherry N. Schumann resonances, a plausible biophysical mechanism for the human health effects of Solar. Natural Hazards, 26, 279–331 (2002). doi: 10.1023/A:1015637127504
- Cifra M., Apollonio F., Liberti M., Garcia-Sanchez T., and Mir L. M. Possible molecular and cellular mechanisms at the basis of atmospheric electromagnetic field bioeffects. Int. J. Biometeorol., 65, 59–67 (2020). doi: 10.1007/s00484-020-01885-1
- Колесник А. Г., Бородин А. С., Колесник С. А. и Побаченко С. В. Резонансный механизм солнечно-земных связей. Изв. высших учебных заведений. Физика, 46 (8), 23–30 (2003).
- Птицына Н. Г., Виллорези Дж., Дорман И., Юччи Н. и Тясто М. И. Естественные и техногенные низкочастотные магнитные поля как факторы потенциально опасные для здоровья (обзор). Успехи физ. наук, 168 (7), 768–791 (1998).
- Anagnostopoulos G., Basta M., Vgontzas A., Rigas A., Vassiliadis V., Baloyannis S., and Koutsomitros T. Differential effects of earthquakes on patients with bipolar disorder versus schizophrenia: Findings from Crete, Greece, 2008–2010. Psychiatriki, 30, 193–203 (2019) doi: 10.22365/jpsych.2019.303.193
- Белишева Н. К., Жиров В. К. и Вашенюк Э.В. Реакции растения maranta leuconeura «fascinator» на солнечные протонные события, связанные с наземным увеличением нейтронного счета. В сб. Тез. междисциплинар. семинара «Биологические эффекты солнечной активности» (Пущино, 2004), с. 45.
- Papailiou M.-C., Ioannidou S., Tezari A., and Mavromichalaki H. Geomagnetic and cosmic ray activity effect on heart rate during the solar cycle 24. Atmosphere, 15 (2), 158 (2024) doi: 10.3390/atmos15020158
- Dorman L. I., Iucci N., Ptitsyna N. G., and Villoresi G. Cosmic rays as indicator of space weather influence on frequency of infract myocardial, brain strokes, car and train accidents. In Proc. 27th Int. Cosmic Ray Conf. (Hamburg, Germany, 2001), p. 3511.
- Papailiou M., Mavromichalaki H., Kudela K., Setetiarova J., Dimitrova S., and Giannaropoulou E. The effect of cosmic ray intensity variations and geomagnetic disturbances on the physiological state of aviators. Astrophys. Space Sci. Trans., 7, 373–377 (2011). doi: 10.5194/astra-7-373-2011
- Vencloviene J., Tamosiunas A., Radisauskas R., Luksiene D., Vaiciulis V., Bernotiene G., and Bobak M. The influence of the North Atlantic Oscillation index on arterial blood pressure. J. Hypertens., 37, 513–521 (2019). doi: 10.1097/hjh.0000000000001929
- Владимирский Б. М., Волынский А. М., Виноградов С. А., Бродовская З. И., Темурьянц Н. А., Ачкасова Ю. Н., Розенберг В. Д. и Челкова Ж. Д. Экспериментальное исследование влияния электромагнитных полей сверхнизкой частоты на теплокровных животных и микроорганизмы. В кн. Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли (Наука, М., 1971), сс. 224–233.
- Темурьянц Н. А., Макеев В. Б. и Малигина В. Ш. Влияние слабых магнитных полей ультранизких частот на инфрадианную ритмику симпатоадреналовой системы крыс. Биофизика, 37 (4), 551–553 (1992).
- Pishchalnikov R. Y., Gurfinkel Y. I., Sarimov R. M., Vasin A. L., Sasonko M. L., Matveeva T. A., Binhi V. N., and Baranov M. V. Cardiovascular response as a marker of environmental stress caused by variations in geomagnetic field and local weather. Biomed. Signal. Process. Control, 51, 401–410 (2019). doi: 10.1016/j.bspc.2019.03.005
- Крылов В. В., Осипова Е. А., Панкова Н. А., Таликина М. Г., Чеботарева Ю. В., Изюмов Ю. Г., Батракова А. А. и Непомнящих В. А. Влияние временного смещения суточной геомагнитной вариации на эмбрионы плотвы rutilus rutilus l. Сравнение с эффектами имитации геомагнитных бурь. Биофизика, 62 (4), 825–832 (2017).
- Белова Н. А. и Леднев В. В. Активация и ингибирование гравитропической реакции растений с помощью слабых комбинированных магнитных полей. Биофизика, 45 (6), 1102–1107 (2000).
- Агаджанян Н. А. и Власова И. Г. Влияние инфранизкочастотного магнитного поля на ритмику нервных клеток и их устойчивость к гипоксии. Биофизика, 37 (4), 681–689 (1992).
- Темурьянц Н. А. Влияние слабых электромагнитных полей сверхнизкой частоты на морфологию и некоторые показатели метаболизма лейкоцитов периферической крови. Дис. … канд. мед. наук (Симферополь, 1972).
- Elhalel G., Price C., Fixler D. and Shainberg A. Cardioprotection from stress conditions by weak magnetic fields in the Schumann resonance band. Sci. Rep., 9, 1645 (2019). doi: 10.1038/s41598-018-36341-z
- Цимбалюк О. В. и Мартынюк В. С. Влияние магнитного поля крайне низкой частоты на вызванную К+-деполяризацией и ацетилхолином сократительную активность интестинальных гладких мышц. Физика живого, 19 (1), 20–24 (2011).
- Cornelissen G., Halberg F., Gheonjian L., Paatashvili T., Faraone P., Watanabe Y., Otsuka K., Sothern R. B., Breus T., Baevsky R., et al. Schwabe’s ~10.5- and Hale’s ~21-year cycles in human pathology and physiology. In Long- and Short-Term Variability in Sun’s History and Global Change, Ed. by W. Schroder (Bremen, Germany, 2000), pp. 79–88.
- Halberg F., Cornelissen G., Otsuka K., Watanabe Y., Katinas G. S., Burioka N., Delyukov A., Gorgo Y., Zhao Z., Weydahl A., Sothern R. B., Siegelova J., Fiser B., Dusek J., Syutkina E. V., Perfetto F., Tarquini R., Singh Rh. B., Rhees B., Lofstrom D., Lofstrom P., Johnson P. W., and Schwartzkopff O. Cross-spectrally coherent ~10.5- and 21-year biological and physical cycles, magnetic storms and myocardial infarctions. Neuroendocrinol. Lett., 21 (3), 233–258 (2000).
- Бреус Т. К. и Рапопорт С. И. Магнитные бури – медико-биологические и геофизические аспекты (Советский спорт, М., 2003).
- Poskotinova L., Krivonogova E., Demin D., and Zenchenko T. Differences in the sensitivity of the baroreflex of heart rate regulation to local geomagnetic field variations in normotensive and hypertensive humans. Life, 12, 1102 (2022). doi: 10.3390/life12071102
- Побаченко С. В., Колесник А. Г., Бородин А. С. и Калюжин В. В. Сопряженность параметров энцефалограммы мозга человека и электромагнитных полей шумановского резонатора по данным мониторинговых исследований. Биофизика, 51 (3), 534–538 (2006).
- Timofejeva I., McCraty R., Atkinson M., Joffe R., Vainoras A., Alabdulgader A., and Ragulskis M. Identification of a group’s physiological synchronization with Earth’s magnetic field. Int. J. Environ. Res. Public Health, 14 (9), 998 (2017). doi: 10.3390/ijerph14090998
- Alabdulgader A., McCraty R., Atkinson M., Dobyns Y., Stolc V., and Ragulskis M. Long-term study of heart rate variability responses to changes in the solar and geomagnetic environment. Sci. Rep., 8 (1), 2663 (2018). doi: 10.1038/s41598-018-20932-x
- Максимов А. Л., Волков А. И., Савинцева А. А., Шабанов Г. А., Лебедев Ю. А. и Рыбченко А. А. О резонансном взаимодействии шумановских биосферных частот и ритмов головного мозга человека. В сб. Тезисы VI Международного Конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения» (Санкт-Петербург, 2012), с. 168. www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p168.pdf
- Бреус Т. К., Гурфинкель Ю. И., Зенченко Т. А. и Ожередов В.А. Сравнительный анализ чувствительности различных показателей сосудистого тонуса к метеорологическим и геомагнитным факторам. Геофизические процессы и биосфера, 9 (2), 23–36 (2010). doi: 10.1134/S0001433810080050
- Крылов В. В., Осипова Е. А., Панкова Н. А., Таликина М. Г., Чеботарева Ю. В., Изюмов Ю. Г., Батракова А. А. и Непомнящих В. А. Влияние временного смещения суточной геомагнитной вариации на эмбрионы плотвы rutilus rutilus l. Сравнение с эффектами имитации геомагнитных бурь. Биофизика, 62 (4), 825–832 (2017).
- Зенченко Т. А. и Бреус Т. К. Возможные причины нестабильности воспроизведения гелиобиологических результатов. Физика биологии и медицины, 1, 4–25 (2023). doi: 10.7256/2730-0560.2023.1.39903
- Зенченко Т. А., Медведева А. А., Хорсева Н. И. и Бреус Т. К. Синхронизация показателей сердечного ритма человека и вариаций геомагнитного поля в диапазоне частот 0.5–3 мГц. Геофизические процессы и биосфера, 12 (4), 73–84 (2013).
- Зенченко Т. А., Йорданова М., Поскотинова Л. В., Медведева А. А., Аленикова А. Э. и Хорсева Н. И. Синхронизации сердечного ритма человека с геомагнитными пульсациями РС5 на разных широтах. Биофизика, 59 (6), 1186–1194 (2014).
- Zenchenko T. A., Khorseva N. I., and Breus T. K. Long-Term Study of the Synchronization Effect between Geomagnetic Field Variations and Minute-Scale Heart-Rate Oscillations in Healthy People. Atmosphere, 15, 134 (2024). doi: 10.3390/atmos15010134
- Зенченко Т. А., Медведева А. А., Потолицина Н. Н., Паршукова О. И. и Бойко Е. Р. Соотношение динамики минутных колебаний пульса и биохимических показателей крови здоровых лиц с геомагнитными пульсациями Рс5-6. Биофизика, 60 (2), 385–394 (2015).
- Samson J. C., Harrold B. G., Ruohoniemi J. M., Greenwald R. A., and Walker A. D. M. Field line resonances associated with MHD waveguides in the magnetosphere. Geophys. Res. Lett., 19, 19441–19444 (1992). doi: 10.1029/92GL00116
- Ziesolleck C. W. S. and McDiarmid D. R. Statistical survey of auroral latitude Pc5 spectral and polarization characteristics. J. Geophys. Res., 100 (10), 19299–19312 (1995). doi: 10.1029/95JA00434
- Shaffer F. and Ginsberg J. P. An Overview of Heart Rate Variability Metrics and Norms. Front. Public Health, 5, 258 (2017). doi: 10.3389/fpubh.2017.00258
- Shaffer F., McCraty R., and Zerr C. A healthy heart is not a metronome: An integrative review of the heart’s anatomy and heart rate variability. Front. Psychol., 5, 1040 (2014). doi: 10.3389/fpsyg.2014.01040
- Gmitrov J. Baroreceptor stimulation enhanced nitric oxide vasodilator responsiveness, a new aspect of baroreflex physiology. Microvasc. Res., 98, 139–144 (2015). doi: 10.1016/j.mvr.2014.11.004
- Goodman L., Alexander D. M., Fleming D. G. Oscillatory behavior of respiratory gas exchange in resting man. IEEE Trans. Biomed. Eng., 13 (2), 57–64 (1966). doi: 10.1109/tbme.1966.4502407
- Usuda N., Shirakawa K., Hatano K., Abe M., Yunoki T., and Yano T. Coherence between oscillations in the cardiorespiratory system and tissue oxygen index in muscle recovering from intensive exercise in humans. Physiol. Int., 106 (3), 261–271 (2019). doi: 10.1556/2060.106.2019.25