Геофизические процессы и биосфера: статья

СИНХРОНИЗАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦИКЛА «АКТИВНОСТЬ-ПОКОЙ» У МЫШЕЙ С ВАРИАЦИЯМИ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В МИЛЛИГЕРЦОВОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ
В.Б. ДОРОХОВ1
Г.Н. АРСЕНЬЕВ1
Д.С. САХАРОВ1
О.Н. ТКАЧЕНКО1
М.Е. ДИАТРОПТОВ2
Т.А. ЗЕНЧЕНКО3,4
1 Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
2 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН
3 Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
4 Институт космических исследований РАН
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 20
Номер: 3
Год: 2021
Страницы: 76-90
УДК: 577.3
DOI: 10.21455/GPB2021.3-5
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: биологические ритмы, магниточувствительность, синхронизация колебаний
Аннотация: Целью работы было исследование синхронизации двигательной активности мышей, отражающей цикл «активность-покой», с вариациями X -компоненты вектора геомагнитного поля (BOXX) в диапазоне колебаний 10-120 мин. Показателем двигательной активности являлась доля пикселей на видеозаписи, изменивших свою интенсивность за 10 с. Регистрацию проводили одновременно у 16 самцов линии C57BL/6 в октябре 2019 г. (г. Москва). Мыши содержались поодиночке в пластиковом боксе ( t = 22-26 °С) при искусственном 12-часовом световом режиме, свободном доступе к воде и пище. Анализ степени сходства биологического и BOXX-показателя проводили для каждого животного посредством оценки степени корреляционного сходства их фурье-спектров на каждом 12-часовом отрезке дневных и ночных интервалов. Полученные результаты, усредненные по группе, показали, что многим гармоникам в интервале 50-120 мин соответствуют равные по величине гармоники геофизического ряда, при этом функция кросс-корреляции рядов имеет статистически значимый абсолютный максимум при нулевом временно́м лаге между рядами. При индивидуальном анализе в 18 % случаев наблюдалась статистически значимая корреляция между спектрами цикла «активность-покой» и BOXX. Это свидетельствует о подстройке биологического ритма под вариации геофизического ритма, что согласуется с полученным ранее эффектом подстройки ритмов сердечной и мозговой деятельности человека под внешний ритмодатчик - геомагнитное поле.
Список литературы: Бреус Т.К., Халберг Ф., Корнелиссен Ж. Влияние солнечной активности на физиологические ритмы биологических систем // Биофизика. 1995. Т. 40, № 4. С. 737-749.

Бреус Т.К., Бинги В.Н., Петрукович А.А. Магнитный фактор солнечно-земных связей и его влияние на человека: Физические проблемы и перспективы // Успехи физ. наук. 2016. Т. 186, № 5. С. 568-576.

Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А. Влияние солнечной активности на биосферу-ноосферу / Под ред. Л.А. Блюменфельда, Н.Н. Моисеева. М.: Изд-во МНЭПУ, 2000. 374 с.

Диатроптов М.Е., Диатроптова М.А., Алексанкина В.В., Косырева А.М. Внутрисуточные биоритмы динамики температуры тела мышей c57bl/6 в условиях постоянного освещения и при естественном фотопериоде // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2020а. Т. 169, № 3. С. 361-365.

Диатроптов М.Е., Рутовская М.В., Суров А.В. Феномен синхронного приема пищи у обыкновенных скворцов (sturnus vulgaris) в условиях изоляции друг от друга // Докл. РАН. Науки о жизни. 2020б. T. 492, № 1. С. 267-271.

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. № 4. С. 73-84.

Зенченко Т.А., Йорданова М., Поскотинова Л.В., Медведева А.А., Аленикова А.Э., Хорсева Н.И. Синхронизации сердечного ритма человека с геомагнитными пульсациями РС5 на разных широтах // Биофизика. 2014. Т. 59, № 6. С. 1186-1194.

Зенченко Т.А., Медведева А.А., Потолицина Н.Н., Паршукова О.И., Бойко Е.Р. Соотношение динамики минутных колебаний пульса и биохимических показателей крови здоровых лиц с геомагнитными пульсациями Рс5-6 // Биофизика. 2015. Т. 60, № 2. С. 385-394.

Казначеев В.П., Михайлова Л.П. Сверхслабые излучения в межклеточных взаимодействиях. Новосибирск: Наука, 1981. 145 с.

Комаров Ф.И., Бреус Т.К., Рапопорт С.И., Ораевский В.Н., Гурфинкель Ю.И., Халберг Ф., Корнелиссен Ж. Медико-биологические эффекты солнечной активности // Вестн. Акад. мед. наук. 1994. № 11. С. 37-50.

Корнелиссен Ж., Халберг Ф., Бреус Т.К., Ватанабе И., Сотерн Р.Б., Хаус Е., Клейтман Е., Вендт Х.В., Бинхам К. О проблеме происхождения биологической недели по данным о вариациях ритма частоты сердечных сокращений у людей в цикле солнечной активности // Биофизика. 1998. Т. 43, № 4. С. 666-669.

Кузнецов А.Е. Синхронизация биосинтетической активности микробных продуцентов ритмики космофизического происхождения // Биофизика. 1992. Т. 37, № 4. С. 772-784.

Побаченко С.В., Колесник А.Г., Бородин А.С., Калюжин В.В. Сопряженность параметров энцефалограммы мозга человека и электромагнитных полей шумановского резонатора по данным мониторинговых исследований // Биофизика. 2006. Т. 51, № 3. С. 534-538. https://doi.org/10.1134/S0006350906030225

Поскотинова Л.В., Зенченко Т.А., Кривоногова Е.В., Демин Д.Б. Методологические аспекты мониторинга индивидуальных реакций биоэлектрической активности головного мозга в условиях вариаций геомагнитного поля в Арктике // Вестн. Урал. мед. акад. науки. 2018. Т. 15, № 2. С. 316-323. https://doi.org/10.22138/2500-0918-2018-15-2-316-323

Темурьянц Н.А., Владимирский Б.М., Тишкин О.Г. Сверхнизкочастотные электромагнитные сигналы в биологическом мире. Киев: Наук. думка, 1992. 187 с.

Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976. 367 с.

Alabdulgade A., McCraty R., Atkinson M., Vainoras A., Berškienė K., Mauricienė V., Navickas Z., Šmidtaitė R., Landauskas M., Daunoravičienė A. Human heart rhythm sensitivity to Earth local magnetic field fluctuations // J. Vibroeng. 2015. V. 17. P. 3271-3278.

Alabdulgader A., McCraty R., Atkinson M., Dobyns Y., Stolc V., Ragulskis M. Long-term study of heart rate variability responses to changes in the solar and geomagnetic environment // Sci. Rep. 2018. V. 8 (1). P. 2663. https://doi.org/10.1038/s41598-018-20932-x

Blum I.D., Zhu L., Moquin L., Kokoeva M.V., Gratton A., Giros B., Storch K.F. A highly tunable dopaminergic oscillator generates ultradian rhythms of behavioral arousal // Elife. 2014. V. 3. е05105. https://doi.org/10.7554/eLife.05105

Bourguignon C., Storch K.F. Control of rest: Activity by a dopaminergic ultradian oscillator and the circadian clock // Front Neurol. 2017. V. 8. P. 614. https://doi.org/10.3389/fneur.2017.00614

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. Non-photic solar associations of heart rate variability and myocardial infarction // J. Atmosph. and Solar-Terr. Physics. 2002. V. 64. P. 707-728.

Davis G.E., Lowell W.E. Solar cycles and their relationship to human disease and adaptability // Med. Hypotheses. 2006. V. 67. P. 447-461. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2006.03.011

Dorokhov V.B., Taranov A.O., Sakharov D.S., Gruzdeva S.S., Tkachenko O.N., Arseniev G.N., Ligun N.V., Sveshnikov D.S., Bakaeva Z.B., Dementienko V.V., Puchkova A.N. Effects of exposures to weak 2 Hz vs. 8 Hz electromagnetic fields on spectral characteristics of the electroencephalogram in afternoon nap // Biol. Rhythm Res. 2020. https://doi.org/10.1080/09291016.2020.1857936

Dzalilova D.S., Diatroptova M.A., Mkhitarov V.A., Diatroptov M.E. Infradian rhythms of resistance to a dissociative anesthetic in wistar male rats under normal conditions and after surgical removal of the adrenal glands and testes // Bull. Exper. Biol. and Med. 2019. V. 166, N 3. С. 413-416.

Gumarova L., Cornélissen G., Hillman D., Halberg F. Geographically selective assortment of cycles in pandemics: Meta-analysis of data collected by Chizhevsky // Epidemiol. Infect. 2013. V. 141 (10). P. 2173-2184. https://doi.org/10.1017/S0950268812002804

Halberg F., Breus T.K., Cornelissen G., Bingham C., Hillman D.C., Rigatuso J., Delmore P., Bakken E. International Womb-to-Tomb Chronome Initiative Group: Chronobiology in space: Key-note of 37th ann. mtg. Japan Soc. for Aerospace and Environmental Medicine. Nagoya, Japan, November 8-9, 1991. Minneapolis, USA: Univ. of Minnesota, 1991. 21 p. (Medtronic Chronobiol. Sem. Ser. N 1. December 1991).

Halberg F., Cornelissen G., Otsuka K., Watanabe Y. et al. Cross-spectrally coherent ~10.5- and 21-year biological and physical cycles, magnetic storms and myocardial infarctions // Neuroendocrinol. Let. 2000. V. 21 (3). P. 233-258.

Hayes D.P. Influenza pandemics, solar activity cycles, and vitamin D // Med. Hypotheses. 2010. V. 74 (5). P. 831-834. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2009.12.002

Manolov A.I., Dolgikh V.V., Ukraintseva Yu.V., Zavalko I.M., Revishchin A.V., Pavlova G.V., Pronina T.S., Ugryumov M.V., Dorokhov V.B., Koval’zon V.M. Changes in motor activity and the sleep-waking cycle in an MPTP model of Parkinson’s disease in mice // Neurosci. and Behav. Physiol. 2016. V. 46, N 4. P. 467-471.

McCraty R., Atkinson M., Stolc V., Alabdulgader A.A., Vainoras A., Ragulskis M. Synchronization of human autonomic nervous system rhythms with geomagnetic activity in human subjects // Inter. J. Environ. Res. Public Health. 2017. V. 14 (7). P. 770. https://doi.org/10.3390/ijerph14070770

Ohayon M.M., Stolc V., Freund F.T., Milesi C., Sullivan S.S. The potential for impact of man-made super low and extremely low frequency electromagnetic fields on sleep // Sleep. Med. Rev. 2019. V. 47. P. 28-38. https://doi.org/10.1016/j.smrv.2019.06.001

Qu J. Is sunspot activity a factor in influenza pandemics? // Rev. Med. Virol. 2016. Sep. V. 26 (5). P. 309-313. https://doi.org/10.1002/rmv.1887

Saroka K.S., Vares D.E., Persinger M.A. Similar spectral power densities within the Schumann resonance and a large population of quantitative electroencephalographic profiles: Supportive evidence for Koenig and Pobachenko // PLoS One. 2016. V. 11. e0146595. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146595

Schweiger H.-G., Berger S., Kretschmer H., Morler H., Halberg E., Sothern R.B., Halberg F. Evidence of a circaseptan and circasemiseptan growth response to light/darkness cycle shifts in nucleated and enucleated Acetabularia cells respectively // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1986. N 83. P. 8619-8623.

Timofejeva I., McCraty R., Atkinson M., Joffe R., Vainoras A., Alabdulgader A., Ragulskis M. Identification of a group’s physiological synchronization with Earth’s magnetic field // Inter. J Environ. Res. Public Health. 2017. V. 14 (9). P. 998. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5615535/

Vieira C.L.Z., Janot-Pacheco E., Lage C., Pacini A., Koutrakis P., Cury P.R., Shaodan H., Pereira1 L.A., Saldiva P.H.N. Long-term association between the intensity of cosmic rays and mortality rates in the city of Sao Paulo // Environ. Res. Let. 2018. V. 13. 024009 https://doi.org/10.1088/1748-9326/aaa27a

Wickramasinghe N.C. Is the 2019 novel coronavirus related to a spike of cosmic rays? // Adv. Genet. 2020. V. 106. P. 119-122. doi: 10.1016/bs.adgen.2020.06.003

Zhang Z., Wang H.J., Wang D.R., Qu W.M., Huang Z.L. Red light at intensities above 10 Lx alters sleep-wake behavior in mice // Light Sci. Appl. 2017. V. 6. e16231. https://doi.org/10.1038/lsa.2016.231

Zenchenko T.A., Breus T.K. The possible effect of space weather factors on various physiological systems of the human organism // Atmosphere. 2021. V. 12. P. 346. https://doi.org/10.3390/atmos12030346