Влияние геомагнитного поля на состояние сердечно-сосудистой системы человека в условиях космического полета

1.   Р.М. Баевский, Т.К. Бреус, А.Г. Черникова

Р.М. Баевский, Т.К. Бреус, А.Г. Черникова
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ
ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ
СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
ЧЕЛОВЕКА
В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО
ПОЛЕТА

2. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
Изменения магнитного поля Земли - магнитные
бури являются одним из факторов риска развития
сердечно-сосудистых
нарушений не только у
больных, но и у практически здоровых людей
(Л.З.Лауцевичус,1971; К.Ф. Новикова и др.,1982;
И.Е. Оранский, П.Г. Царфис,1989). Особенно опасны
магнитные бури для людей,
работа которых
связана с длительными нервно-психическими
напряжениями и высокой ответственностью. В
периоды магнитных бурь и резких колебаний
геомагнитной
обстановки
учащаются
случаи
возникновения
инфарктов
миокарда
и
гипертонических кризов, увеличивается число
случаев внезапной смерти.

3. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
Одной из главных "мишеней" при воздействии геомагнитного
поля Земли на организм человека является сердечно-сосудистая
система (И.Е. Оранский, П.Г. Царфис, 1989).
Сердечно-сосудистая система также является одной главных
"мишеней" при влиянии на организм невесомости (В.В. Парин и
др.,1967; Н.Н.Гуровский, 1983; А.И. Григорьев, А.Д. Егоров, 1992).
Таким образом, и длительная невесомость, и кратковременные
геомагнитные возмущения практически воздействуют на одну и
ту же функциональную систему организма.
Поэтому,
теоретически,
во
время
магнитных
бурь
неблагоприятные эффекты невесомости должны усиливаться и
это может отрицательно отразиться на состоянии здоровья и
работоспособности космонавта.

4. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
Высокая
чувствительность
нейро-гуморальных
звеньев регуляции и коры головного мозга к
непосредственным изменениям окружающей
геомагнитной и радиационной обстановки дает
основание считать возможным выявление этих
воздействий по реакции регуляторных систем.
Наиболее
эффективным
для
решения
поставленной задачи
было бы изучение таких
показателей
функционирования
регуляторных
систем, которые первыми включаются в процессы
адаптации
к
воздействиям
разнообразных
факторов среды .

5. Физиологическая интерпретация показателей вариабельности сердечного ритма

Отделы и звенья
регуляторного механизма
Статистические
показатели
Спектральны
е показатели
Симпатический отдел
вегетативной нервной системы
Ин
LF/HF
IC
Парасимпатический отдел
вегетативной нервной системы
MnDMx
pNN50
RMSSD
HF
Симпатический сосудистый
центр продолговатого мозга
LF
Центры терморегуляции и
энерго-метаболического обмена
VLF
TP
Высшие вегетативные центры
гипоталамо-гипофизарного уровня
СКО

6. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
Было проведено 5 серий аналитических исследований. В первой
серии
исследований
были
использованы материалы банка данных по
начальным этапам космических полетов экипажей транспортных
кораблей (ТК) "Союз" за 1990 -1995 гг. При формировании исходного
массива
экспериментальных
данных
были
выбраны
записи
электрокардиограммы (ЭКГ) космонавтов на 32-м витке полета
каждой экспедиции. Выбор именно этого этапа полета обоснован
тем, что, 32-й виток - это последний виток перед стыковкой ТК "Союз"
с орбитальной станцией "МИР",
во время которого экипажи не
выполняют какой-либо специфической деятельности и находятся в
достаточно однотипных условиях полета,
что дает возможность
изучить влияние геомагнитных возмущений при относительно
стабильных условиях. Всего было отобрано для анализа 30 записей,
полученных во время полетов членов основных экипажей и экипажей
посещения. Возраст космонавтов колебался от 28 до 54 лет. 18
космонавтов совершали свой 1-й полет, остальные - 2-й или 3-й.

7. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
Во второй серии исследований для анализа были
использованы
данные
Холтеровского
мониторирования
(запись ЭКГ в течение суток) у членов экипажа (командир
экипажа - КЭ, бортинженер - БИ) 21-й орбитальной
экспедиции (ЭО-21) на орбитальной станции "Мир",
полученные на 30-32-е сутки полета ( 21-23 марта 1996 г.).
Схема исследований и ее связь с временем магнитной бури
представлены на рис.1,а.
Контрольную группу в данной серии исследований
составили 4 космонавта (члены экипажей ЭО-6, ЭО-7 и ЭО11). Их полет в те же сроки после старта проходил в
спокойной геомагнитной обстановке (не менее 5 дней до
начала или после окончания магнитной бури). .

8. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
В третьей серии анализировались данные о влиянии геомагнитных
возмущений на функциональное состояние космонавтов на 6-м месяце
полета.
Представлены
результаты
анализа 4-х Холтеровских
исследований в условиях невесомости у членов экипажа ЭО-22 на 176179-е сутки полета ( 9-12 февраля 1997 г.) и членов экипажа ЭО-8 на
154-155-е сутки полета (2-5 мая 1991 г.)
Контрольную группу составили 2 космонавта ЭО-12 и ЭО-17,
полет которых в эти сроки проходил в спокойной геомагнитной
обстановке.
Четвертая серия исследований относится к заключительной фазе
космического полета - возвращению на Землю. Для анализа были
отобраны суточные массивы кардиоинтервалов, полученные в день
посадки у 6 членов экипажа. Из них три космонавта (члены экипажей
ЭО-8 и ЭО-16) составили группу лиц, подвергшихся воздействию
магнитной бури (группа МБ). Контрольная группа (члены экипажей
ЭО-11 и ЭО-15) также включала трех космонавтов, посадка которых
проходила в дни, отстоявшие более чем на 5 дней от ближайшей
магнитной бури.

9. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
ЧЕЛОВЕКА
В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО
ПОЛЕТА
В пятой серии исследований
анализировались
данные
суточного
(24-часового)
мониторирования артериального
давления и частоты пульса у
космонавтов до и во время
космического полета.

10. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
RR, ì ñ
1500
1000
500
00:00:00
Âðåì ÿ, ì
00:01:00
00:02:00
00:03:00
RR, ì ñ
1100
900
700
500
00:00:00
Âðåì ÿ, ì
00:01:00
00:02:00
RR, ì ñ
1100
900
700
500
00:00:00
Âðåì ÿ, ì
00:01:00
00:02:00
32-й виток Образцы кардиоинтервалограмм
(1 - контрольная группа, 2 - группа с воздействием
магнитных бурь, 3 - группа через 1-2 дня после
воздействия магнитных бурь
).

11. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
(32-й виток)
80
Контроль
МБ
После МБ
70
60
50
40
ЧСС
СКО
Ин

12. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
(32-й виток)
50
Контроль
После МБ
40
30
МБ
20
10
0
HF
LF
VLF

13. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
ЧЕЛОВЕКА
В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО
ПОЛЕТА
(32-й виток)
LFt
3
МБ
2
Контроль
1
10
После МБ
11
12
13
секунды
14
15

14. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
Одномесячный полет
100
90
Контроль
80
МБ
70
60
50
40
ЧСС
СКО
Ин
Шестимесячный полет
100
90
80
70
60
50
40
ЧСС
СКО
Ин

15. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
ЧСС
уд/мин
Магнит ная
буря
95
94
Конт роль
93
92
91
90
89
88
0 - 4 ч
4 - 8 ч
0 - 4 ч
Время после посадки
4 - 8 ч
СКО
мс
62
К онт роль
Магнит ная буря
60
58
56
54
52
50
48
0 - 4 ч
4 - 8 ч
Время после посадки
0 - 4 ч
4 - 8 ч
Ин
Ус л.ед.
Конт роль
160
Магнит ная буря
150
140
130
120
0 - 4 ч
4 - 8 ч
0 - 4 ч
Время после посадки
4 - 8 ч

16. Результаты исследования 24-часового мониторирования артериального давления

Реакция сердечно-сосудистой
системы на воздействие
геомагнитных возмущений
выявляется как до полета, так и во
время полета. При этом реакция в
наземных условиях и в условиях
невесомости противоположная.

17. Пример нормирования индивидуальных результатов. Ненормированные среднесуточные значения ЧСС и АД выше у космонавта Б.

Нормированные среднесуточные значения АД и ЧСС
выше у космонавта А.
ненормированные результаты
А<Б
космонавт Б
космонавт Б
космонавт А
космонавт А
ЧСС
нормированная
индивидуально
ЧСС, уд/мин
нормированные результаты
А>Б
АД ср
нормированное
индивидуально
АД ср, мм. рт. ст.
55
65
75
85
95
-0,8
-0,4
индивидуальные средние равны 0
0,0
0,4
0,8

18. Реакция сердечно-сосудистой системы человека на воздействие геомагнитных возмущений до космического полета

0,6
0,4
0,2
АД сист.
ЧСС
0,0
-0,2
-0,4
A
I
II

19.

В наземных условиях реакция сердечнососудистой системы здорового человека
на геомагнитное возмущение
развивается стадийно:
1) непосредственно во время
воздействия магнитной бури АД и ЧСС
существенно снижаются;
2) в период последействия АД остается
сниженным, а ЧСС почти
восстанавливается.

20. Особенности реакции сердечно-сосудистой системы здорового человека на воздействие геомагнитных возмущений до космического

Особенности реакции сердечнососудистой системы здорового человека на
воздействие геомагнитных возмущений до
космического полета
Таким образом, в наземных условиях у
здоровых лиц наблюдается специфическая сосудистая реакция на геомагнитные
возмущения с присутствием неспецифического стрессорного компонента в
период последействия (одновременный
рост АД и ЧСС).

21. Реакция сердечно-сосудистой системы на воздействие геомагнитных возмущений через 4-6 месяцев космического полета

0,6
0,4
0,2
0,0
АД сист.
ЧСС
-0,2
-0,4
-0,6
A
I
II

22. Пример изменения суточной динамики ЧСС и АД при воздействии геомагнитного возмущения. 3-4 месяц полета 1 месяц полета

Пример изменения суточной динамики ЧСС и АД при
воздействии
геомагнитного
3-4 месяц полета
полета
возмущения.
1 месяц

23. Особенности реакции сердечно-сосудистой системы здорового человека на воздействие геомагнитных возмущений через 4-6 месяцев

Особенности реакции сердечнососудистой системы здорового человека на
воздействие геомагнитных возмущений
через 4-6 месяцев космического полета
В условиях длительного пребывания в
невесомости состояние космонавтов
характеризуется более низкими значениями
пульса и артериального давления по сравнению с
наземными данными на фоне напряжения
регуляторных систем. Повышение их при
воздействии магнитных бурь отражает
преобладание неспецифического компонента
адаптивной стресс-реакции на всем протяжении
воздействия, что подтверждается и нарушением
суточной ритмики за счет недостаточного
прироста показателей в дневное время .

24. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей работе впервые показано
наличие специфического влияния
геомагнитных возмущений на систему
вегетативной регуляции кровообращения у
космонавтов во время полета независимо от
длительности пребывания в условиях
невесомости. Можно сделать вывод о том, что
магнитные бури, как во время их
непосредственного воздействия, так и в
период последействия (ближайшие 24 ч)
вызывают существенные изменения
вегетативной регуляции сердечного ритма у

25. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНОСОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА
В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО
ПОЛЕТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данные пяти
серий
исследований позволили
проследить развитие изменений вегетативной регуляции на
разных
периодах
воздействия
магнитной
бури
(непосредственно воздействие, ближайшее и отдаленное
последействие) на разных этапах космического полета.
Результаты исследований показывают, что наблюдаемые
изменения вполне соответствуют ранее высказанной гипотезе
о том, что одной из "мишеней" при воздействии геомагнитного
поля Земли на организм человека в условиях космического
полета является система регуляции сосудистого тонуса.
Поэтому изменения со стороны показателей, характеризующих
активность
вазомоторного центра,
могут условно
рассматриваться как специфические. Изменения со
стороны
показателей,
отражающих
состояние
тонуса

26. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В наземных условиях реакция сердечно-сосудистой
системы здорового человека на геомагнитное возмущение
характеризуется в основном изменением сосудистого
тонуса, скорее всего, его повышением. Это и проявляется в
снижении артериального давления и частоты сердечных
сокращений. Можно сказать, что в предполетный период
наблюдается специфическая сосудистая реакция на
геомагнитные возмущения.
В
условиях
невесомости
состояние
космонавтов
характеризуется более низкими значениями пульса и
давления по сравнению с наземными данными на фоне
напряжения регуляторных систем. Повышение их при
воздействии
магнитных
бурь
отражает
усиление

27. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО

ПОЛЕТА
ВЫВОДЫ
1.
2.
3.
4.
Впервые показано наличие специфического влияния
геомагнитных
возмущений
на
систему
вегетативной
регуляции кровообращения у космонавтов во время полета.
В начальном периоде длительного космического полета ( на
2-й день полета и в конце 1-го месяца полета) при воздействии
магнитных бурь
происходит
перестройка
механизмов
регуляции сосудистого тонуса и изменение активности
подкоркового сердечно-сосудистого центра,
что ведет к
развитию
общей
неспецифической
стрессорной
реакции,
усилением тонуса симпатической нервной системы и включением
в процессы регуляции более высоких уровней управления
физиологическими функциями ;
В конце полугодового пребывания в космосе при воздействии
магнитных бурь наблюдается активация парасимпатического
звена регуляции, что является результатом дестабилизации
сложившегося вегетативного гомеостаза. Отличия в реакции до
и во время космического полета связаны с адаптацией
организма человека к условиям невесомости .
В группе космонавтов, посадка которых проходила в день
магнитной бури, через 4-8 ч после приземления наблюдались
изменения регуляции сосудистого тонуса с ростом частоты пульса
на фоне признаков нарушения механизмов вегетативной

28.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ