Возможные причины нестабильности воспроизведения гелиобиологических результатов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Одной из основных причин, по которой существование эффекта влияния космической погоды на живые организмы на протяжении многих лет вызывало скептицизм среди представителей академической науки, является недостаточная, по критериям современной физики, стабильность воспроизведения гелиобиологического эффекта. Признаками нестабильности являются сильная вариабельность характеристик получаемых результатов: амплитуды, временного лага, и даже знака эффекта. В работе сформулирована и обоснована гипотеза, что эта нестабильность обусловлена в первую очередь методологическими причинами: существующие подходы, традиционные для физики и биологии XX века, плохо пригодны для исследования сложной многоуровневой системы солнечно-биосферных связей. На конкретных примерах показано, что новые методологические принципы, как уже частично вошедшие в некоторые гелиобиологические исследования в последние 10 лет, так и вновь сформулированные в данной работе, позволяют в значительной мере снизить процент необъяснимых невоспроизводимых результатов. Показано, что необходим учет таких специфических особенностей гелиобиологического эффекта, как индивидуальный характер реакции на космическую погоду, зависимость эффекта от фазы цикла солнечной и геомагнитной активности и от масштаба дискретизации экспериментальных данных, учет возможного вклада метеорологических факторов, а также существование разных типов ответа биологической системы на разных временных масштабах.

Об авторах

Татьяна Александровна Зенченко

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Email: zench@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0520-2029
старший научный сотрудник;

Тамара Константиновна Бреус

Институт космических исследований РАН

Email: breus36@mail.ru
главный научный сотрудник;

Список литературы

  1. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.:nМысль, 1976.
  2. Пресман А.С. Электромагнитное поле и живая природа. М.: Наука, 1968.
  3. Lednev, V.V., Belova, N.A., Rozhdestvenskaya, Z.E., Tiras, K.P. (2003). Biological effects of weak alternating magnetic fields and biological precursors of earthquakes. Geophys. Processes Biosph, 2:7–18.
  4. Martynyuk, V.S., Temur’yants, N.A. (2010). Extremely low magnetic fields as a factor of modulation and synchronization of infradian biorhythms in animals. Izv. Atmos. Ocean. Phys. 46, 820–829. https://doi.org/10.1134/S0001433810070029
  5. Belova, N.A., Ermakov, A.M., Znobishcheva, A.V., Serebnitskaia, L.K., Lednev, V.V. (2010). Effect of the extremely weak alternating magnetic fields on the regeneration of planarians and the gravitropic response of plants. Biofizika 55:704–709.
  6. Binhi, V.N. & Prato, F.S. (2017). A physical mechanism of magnetoreception: extension and analysis. Bioelectromagnetics 38, 41–52. doi: 10.1002/bem.22011
  7. Binhi, V.N. & Prato, F.S. (2018). Rotations of macromolecules affect nonspecific biological responses to magnetic fields. Sci Rep 8:1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31847-y
  8. Krylov, V.V., Zotov, O.D., Klain, B.I., Ushakova, N.V., Kantserova, N.P., Znobisheva, A.V., Izyumov, Y.G., Kuz’mina, V.V., Morozov, A.A., Lysenko, L.A., Nemova, N.N., Osipova, E.A. (2014). An experimental study of the bio-logical effects of geomagnetic disturbances: The impact of a typical geomagnetic storm and its constituents on plants and animals. J Atmos Sol Terr Phys 110(111):28–36. doi:10.1016/j. jastp.2014.01.020.
  9. Krylov, V.V. (2017). Biological effects related to geomagnetic activity and possible mechanisms. Bioelectromagnetics. 38(7), 497-510.
  10. Gurfinkel, Yu.I., Vasin, A.L., Pishchalnikov, R.Yu, Sarimov, R.M., Sasonko, M.L., Matveeva, T.A. (2018). Geomagnetic storm under laboratory conditions: randomized experiment. International Journal of Biometeorology, 62, 501-512.
  11. Dimitrova, S., Stoilova, I., Cholakov, I. (2004). Influence of local geomagnetic storms on arterial blood pressure. Bioelectromagnetics. 25:408–414. doi: 10.1002/bem.20009
  12. Azcárate, T., Mendoza, B., de la Peña Sánchez, S., Martínez, J.L. (2012). Temporal variation of the arterial pressure in healthy young people and its relation to geomagnetic activity in Mexico. Adv Space Res 50:1310–1315. doi: 10.1016/j.asr.2012.06.015
  13. Cornelissen, G., Halberg, F., Breus, T.K., Syutkina, E.V., Baevskii, R.M., Weydahl, A., Watanabe, Y., Otsuka, K., Siegelova, J., Fiser, B., Bakken E.E. (2002). Non-photic solar associations of heart rate variability and myocardial infarction. J. Atmosph. and Solar-Terrestrial Physics, 64, 707–728.
  14. Oinuma, S., Kubo, Y., Otsuka, K., Yamanaka, T., Murakami, S., Matsuoka, O., Ohkawa, S., Cornélissen, G., Weydahl, A., Holmeslet, B., Hall, C., Halberg, F. (2002) Graded response of heart rate variability, associated with an alteration of geomag-netic activity in a subarctic area. Biomed. Pharmacother, 56(2), 284–288.
  15. Otsuka, K., Cornelissen, G., Weydahl, A., Holmeslet, B., Hansen, T.L., Shinagawa, M., Kubo, Y., Nishimura, Y., Omori, K., Yano, S., Halberg, F. (2001). Geomagnetic disturbance associated with decrease in heart rate variability in a subarctic area. Biomed. Pharmacother, 55(1), 51–56.
  16. Шеповальников В.Н., Сороко С.И. Метеочувствительность человека / Отв. ред. В.А.Яковлев; АН Республики Кыргызстан, Ин-т физиологии и экспериментальной патологии высокогорья. Бишкек:Илим, 1992.
  17. Зенченко Т.А., Варламова Н.Г. Характеристики реакции показателей гемодинамики здоровых людей на изменения метеорологических и геомагнитных факторов в условиях Севера // Геофизические процессы и биосфера. 2015. Т. 14. №2. С. 50-66.
  18. Ассман Д. Чувствительность человека к погоде. Л.: Гидрометеоиздат. 1966.
  19. Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А. Влияние солнечной активности на биосферу-ноосферу / Под ред. Л.А. Блюменфельда и Н.Н. Моисеева. М.: Из-во МИЭПУ, 2000.
  20. Андронова Т.И., Деряпа Н.Р., Соломатин А.П. Гелиометеотропные реакции здорового и больного человека. Л.: Медицина, 1982.
  21. Распопов О.М., Шумилов О.И., Касаткина Е.А.. Космические лучи как главный фактор влияния солнечной вариабельности на климатические и атмосферные параметры // Биофизика. 1998. Т. 43. № 5. С. 902-908.
  22. Распопов О.М., Ловелиус Н.В., Шумилов О.И., Касаткина Е.А. Экспериментальное подтверждение нелинейного характера воздействия солнечной активности на земную атмосферу и окружающую среду // Биофизика, 1998, Т.43. № 5. С. 863-867.
  23. 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., White, W. (2010). Solar influences on climate. Rev. Geophys., 48. https://doi.org/10.1029/2009rg000282
  24. Anagnostopoulos, G.C.; Menesidou, S.-A.I.; Efthymiadis, D.A. (2022). The March 2012 Heat Wave in Northeast America as a Possible Effect of Strong Solar Activity and Unusual Space Plasma Interactions. Atmosphere, 13, 926. https://doi.org/10.3390/atmos13060926
  25. Ozheredov, V.A., Breus, T.K., Gurfinkel, Y.I., Revich, B.A., Mitrofanova, T.A. (2010). Influence of some weather factors and geomagnetic activity on the development of severe cardiological pathologies. Biophysics, 55(1), 110–119. https://link.springer.com/article/10.1134%2FS0006350910010185
  26. Vencloviene, J., Braziene, A. and Dobozinskas, P. (2018). Short-Term Changes in Weather and Space Weather Conditions and Emergency Ambulance Calls for Elevated Arterial Blood Pressure. Atmosphere, 9, 114. doi: 10.3390/atmos9030114
  27. Baevsky, R.M., Petrov, V.M., Cornelissen, G., Halberg, F., Orth-Gomer, K., Akerstedt, T., Otsuka, K., Breus, T., Siegelova, J., Dusek, J., Fiser, B. (1997). Meta-analyzed heart rate variability, exposure to geomagnetic storms, and the risk of ischemic heart disease. Scr Med (Brno). Jul;70(4-5):201-6. PMID: 11543511
  28. Breus, T., Baevskii, R. and Chernikova, A. (2012). Effects of geomagnetic disturbances on humans functional state in space flight. Journal of Biomedical Science and Engineering, 5, 341-355. doi: 10.4236/jbise.2012.56044
  29. Dorman, L.I. (2005). Space weather and dangerous phenomena on the Earth: Principles of great geomagnetic storms forecasting by online cosmic ray data. Ann. Geophys., 23, 2997–3002.
  30. Mavromichalaki, H.; Papailiou, M.-C.; Gerontidou, M.; Dimitrova, S.; Kudela, K. (2021). Human Physiological Parameters Related to Solar and Geomagnetic Disturbances: Data from Different Geographic Regions. Atmosphere,12, 1613. https://doi.org/10.3390/atmos12121613
  31. Wanliss, J., Cornélissen, G., Halberg, F. et al. (2018). Superposed epoch analysis of physiological fluctuations: possible space weather connections. Int. J Biometeorol., 62, 449–457. https://doi.org/10.1007/s00484-017-1453-7
  32. Watanabe, Y.; Cornélissen, G.; Halberg, F.; Otsuka, K.; Ohkawa, S.I. (2001). Associations by signatures and coherences between the human circulation and helio-and geomagnetic activity. Biomed. Pharmacother., 55, 76–83.
  33. Zenchenko, T.A. & Breus, T.K. (2021). The Possible Effect of Space Weather Factors on Various Physiological Systems of the Human Organism. Atmosphere, 12, 346. https://doi.org/10.3390/atmos12030346
  34. Зенченко Т.А., Димитрова С., Стоилова И., Бреус T.K. Индивидуальные типы реакций артериального давления практически здоровых людей на действие геомагнитной активности / Клиническая медицина. 2009. № 4. С. 18-23.
  35. Крылов В.В. Влияние естественных и антропогенных низкочастотных магнитных полей на гидробионтов. Дисс. на соиск. д.б.н., 2018. 316 с.
  36. Бреус Т.К. Влияние солнечной активности на биологические объекты: дисс. на соик. ученой степ. д.ф-м.н.:01.03.03;03.00.02 М., 2003. 248 с.
  37. Зенченко Т.А. Метод последовательных приближений в задаче исследования механизма индивидуальных гелиометеотропных реакций // Сборник материалов международной конференции «Влияние космической погоды на здоровье человека в космосе и на Земле», Москва, 4-7 июня 2012, стр 633-648. http://www.iki.rssi.ru/books/2013breus2.pdf
  38. Зенченко Т.А., Медведева А.А., Хорсева Н.И., Бреус Т.К. Синхронизация показателей сердечного ритма человека и вариаций геомагнитного поля в диапазоне частот 0.5-3 мГц // Геофизические процессы и биосфера. 2013. Т. 12, № 4. С. 73-84.
  39. Леднев В.В., Белова Н.А., Еpмаков A.M., Акимов Е.Б., Тоневицкий А.Г. Регуляция ваpиабельноcти cеpдечного pитма человека c помощью кpайне cлабыx пеpеменныx магнитныx полей // Биофизика. 2008. Т. 53. № 6. С. 1129-1137.
  40. Elhalel, G., Price, C., Fixler, D., Shainberg, A. (2019). Cardioprotection from stress conditions by weak magnetic fields in the Schumann resonance band. Sci. Rep., 9, 1–10. https://doi.org/10.1038/s41598-018-36341-z

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».