Книга: Мозг в электромагнитных полях

Глава 2. Сенсорная индикация

Глава 2. Сенсорная индикация

«Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», «Человек глазам не верит, хочет пощупать» — общежитейские мудрости демонстрируют своеобразную иерархию надежности восприятия внешнего мира. Мы привыкли оценивать этот мир своими ощущениями и только им обычно доверяем.

Может ли человек чувствовать ЭМП? Судя по сообщениям, которые в прошлом веке считались научными, некоторые люди умели ощущать ПМП, как теперь говорят, в виде неспецифического воздействия. Чувство покалывания, слабого зуда, ползания мурашек, нагревания, охлаждения, тяжести и т. п. могут возникать от самых разнообразных причин, в том числе и от изменения условий кровообращения в каком-то участке тела. Речь идет о знакомом всем ощущении, которое характеризуют понятием «отсидел». Важно запомнить, что обсуждаемые нами процессы могут возникнуть не только в результате воздействия внешнего фактора на рецепторы кожи, но и в результате изменения кровообращения.

Кроме того, подобные ощущения могут возникать беспричинно (с точки зрения наблюдателя), хотя, конечно, внутренние причины для этого имеются. Такие ложные тревоги (ЛТ) получили права гражданства в сегодняшней психологии и учитываются в каждом конкретном исследовании действия слабого раздражителя.

Ощущение можно определять как психический образ какого-то воздействия на человека, отражающий происшедшие изменения среды. Свойства ощущения должны отражаться в его пространственно-временной, энергетической и модальной структуре. Следует помнить, что из большого многообразия факторов среды человек ощущает только малую часть, ограниченную нижним и верхним порогом и что количественно стимул и реакция связаны друг с другом. Известно, что имеется значительная вариация ответов на один и тот же по физическим параметрам стимул. Кроме того, структура поведения человека в значительной степени определяется задачей эксперимента, отношением испытуемого к ней, степенью его обучаемости.

Главным фактором, затрудняющим обнаружение слабых сигналов, является собственный шум сенсорной системы человека, и потому припороговые ситуации нужно оценивать и вероятностью правильных ответов, и вероятностью ЛТ.

В серии опытов, которые мы проводили с Ю. В. Берлиным, проверяли возможность возникновения ощущений у человека при воздействии ПМП разной индукции и градиента чаще всего на правую руку испытуемого. Источниками ПМП индукцией от 2 до 90 мТл (измерения проводили тесламетром с датчиком, основанным на эффекте Холла) служили как соленоиды и электромагниты, питаемые постоянным током от аккумуляторов, так и постоянные магниты. Испытуемый обычно сидел в кресле в темной заглушенной камере (рис. 2). Правая рука размещалась или в соленоиде внутри камеры или на картонной площадке вне камеры. Включение соленоида или поднесение магнита без касания подставки, где находилась выступающая из камеры рука, производилось находящимся вне камеры экспериментатором 6—10 раз за опыт с интервалом 40—160 с. Длительность воздействия не превышала 60 с.

Рис. 2. Схема эксперимента по сенсорной индикации магнитных полей

Объяснения в тексте

Рис. 3. Характер сенсорных реакций на ПМП

1 — отметка реакции испытуемого; 2 — отметка включения электромагнита; АЕ — формы реакций

В одной из серии опытов испытуемый должен был определить наличие или отсутствие магнита под деревянной крышкой, расположенной на столе в обычной комнате. Ассистент, который не наблюдал процедуру угадывания, в случайном порядке размещал (или не размещал) магнит под крышкой. Экспериментатор, не знавший, что находится под крышкой, просил испытуемого положить руку на крышку, отсчитывал время угадывания по секундомеру и вел протокол опыта.

Во всех сериях опытов при возникновении ощущения испытуемый давал сигнал экспериментатору, который отмечал время возникновения ощущения независимо от того, совпадал этот ответ с воздействием ПМП или не совпадал (ЛТ).

Обнаружено, что некоторые испытуемые достоверно отличают время действия ПМП. Эти данные свидетельствовали о наличии сенсорной индикации ПМП избранных параметров. Сходная прочность реакции при использовании соленоида или магнита говорила о том, что человек ощущает именно ПМП, а не возможное слабое нагревание или вибрацию, которые могли возникать при включении соленоида.

Судя по характеру этих ощущений (тяжесть, покалывание и т. п.), ПМП, обладая проникающим действием, может непосредственно влиять на рецепторы кожного анализатора и на рецепторы кровеносных сосудов. Определение доли вклада этих рецепторов в изучаемую реакцию должно составить задачу дальнейших исследований.

На рис. 3 отмечен характер сенсорных реакций на ПМП. Если длительность воздействия при медленном (около 500 мс) создании ПМП не превышала 2 с, реакция не возникала (А). Если длительность воздействия увеличивали до 3—7 с, реакция появлялась уже после прекращения воздействия и ее латентный период не был меньше 7 с (Б). В пределах 60 с воздействия реакция, возникнув, длилась все время воздействия и еще несколько секунд после его прекращения (В, Г). При большей длительности воздействия мы наблюдали привыкание, когда испытуемый переставал ощущать действующее ПМП (Д). И, наконец, иногда (особенно часто при околопороговых интенсивностях ПМП) мы могли наблюдать реакцию на выключение (РНВ), т. е. испытуемый сигнализировал о возникновении ощущения уже после воздействия (Е).

Чтобы исключить влияние тактики экспериментатора на процесс возможного угадывания испытуемым момента включения электромагнита или соленоида, опыты проводили разные исследователи. Включать или не включать источник МП каждую минуту решал жребий. Подбрасывание монеты входило в условия эксперимента.

Более современным следует считать форму автоматизированного эксперимента, когда экспериментатора заменяла электронно-вычислительная машина, которая каждую минуту, случайным образом, включала или не включала источник МП и отмечала с точностью до одной миллисекунды время подачи сигнала испытуемым независимо от того, действовало в это время МП или нет. В первом случае, нажимая на ключ, испытуемый выключал МП. Иногда записанные на магнитофонную ленту по методу случайных чисел сигналы заменяли в управлении ЭВМ, а регистрация времени воздействия и ответа испытуемого велась на чернилопишущем приборе.

Возможное влияние сопутствующих факторов (нагревания и вибрации) источника МП проверялось самыми различными способами. Например, набор электромагнитов помещался в закрытый ящик и крутился с определенной скоростью с помощью электромотора, создавая четко ощущаемые шум и вибрацию. На фоне этого «мешающего» действия посторонних раздражителей испытуемый мог отличить момент пропускания через вращающиеся электромагниты постоянного электрического тока от аккумуляторов, что создавало МП. Иногда специально увеличивали силу тока в обмотке электромагнита, чтобы вызвать его нагревание. В этом случае восприятие ПМП ухудшалось.

Эксперименты по определению пороговой интенсивности ПМП, создаваемого постоянным магнитом, проводили на двух испытуемых, на руку которых воздействовали ПМП интенсивностью 10,0, 1,0 и 0,1 мТл. В данной серии не учитывали различия в градиентах применяемых ПМП.

Была обнаружена разница между испытуемыми при использовании пороговых индукций ПМП. У одного испытуемого, чем выше была интенсивность ПМП, тем чаще и быстрее возникала сенсорная реакция. Пороговая интенсивность ПМП, создаваемого постоянным магнитом, для сенсорных реакций в этом случае располагалась между 0,1 и 1,0 мТл.

Рис. 4. Параметры сенсорного восприятия ПМП испытуемого С. в зависимости от локализации воздействия

Пунктирная линия — пороговая индукция ПМП (мТ); заштрихованный столбик — прочность реакции (%); черный столбик — число ложных тревог (%); белый столбик — средний латентный период реакции (с)

Сделав формальный вывод о пороге воздействия ПМП, мы должны оговориться, что пороговая концепция разделяется не всеми психофизиками, т. е. не исключена возможность восприятия и «подпороговых» стимулов.

Сенсорная реакция определялась не только индукцией ПМП, но и площадью воздействия. Когда площадь воздействия уменьшили с 2500 до 75 мм², пороговая индукция у того же испытуемого ПМП возросла с 1,0 до 5,0 мТл.

На рис. 4 изображена зависимость реакции на ПМП от локализации и интенсивности воздействия. Опыты были проведены на одном испытуемом. Видно, что параметры сенсорной реакции не зависят от локализации, если речь не идет о затылочной области головы. Здесь реакция возникает только после усиления ПМП до 20 мТл. Трудно предполагать, что кожная поверхность на затылке принципиально отличается от других участков кожной поверхности. Скорее всего, в данном случае ПМП влияет не только на кожу, но и на головной мозг непосредственно, что и приводит к снижению магнитной чувствительности. В какой-то мере такое предположение поддерживают опыты В. И. Николаева, в которых воздействие ПМП на затылок человека повышало порог электрического раздражения руки.

При разной локализации воздействия ПМП в широких пределах интенсивности вызывало неспецифическую сенсорную реакцию человека, в которую вовлекается ЦНС. Эти результаты подтвердили данные исследователей, опубликованные в прошлом веке. В последующей серии исследований мы решили использовать в качестве воздействующего фактора импульсное магнитное поле (ИМП) разной индукции и частоты, так как известно, что мозг наиболее активно реагирует на факторы ритмической природы.

Исследовали сенсорную реакцию на ИМП частотой 1, 10 и 100 Гц при длительности прямоугольного импульса 1 мс. Обнаружили, что прочность реакции была наибольшей при ИМП 10 Гц (85,7%), тогда как при ИМП 1 и 100 Гц прочность была равной и составляла 67%.

Большая выраженность сенсорной реакции на ИМП 10 Гц выявилась и при анализе динамики латентных периодов реакций. Наиболее высокий пик Наблюдался на отметке 25 с для ИМП 10 Гц. Менее высокий пик на той же отметке характерен для ИМП 1 Гц, а перемещение пика на отметку 45 с отличает распределение латентных периодов реакций на ИМП 100 Гц.

Следовательно, при выяснении частотной зависимости биологического эффекта обнаруживается своеобразное «окно» в случае воздействия ИМП с частотой 10 Гц. Данное обстоятельство заставило нас дальнейшие исследования с ИМП проводить преимущественно на частоте 10 Гц. Эта частота альфа-ритма ЭЭГ человека еще не раз будет привлекать наше внимание.

При определении порога воздействия ИМП была выбрана индукция 3,0 и 0,5 мТл. Прочность сенсорной реакции при воздействии ИМП 3,0 мТ достигала 83,8%, а при воздействии ИМП 0,5 мТл — всего 43,6%. Иными словами, порог индукции ИМП для получения сенсорной реакции располагался между 3,0 и 0,5 мТл.

Последняя интенсивность была предельной при работе генератора, который включал 10 соленоидов последовательно. Но в предварительных опытах мы исследовали зависимость сенсорного эффекта от площади воздействия ИМП на руку. ИМП 10 Гц 0,5 мТл узкой локализации (включался один соленоид) не вызывало сенсорной реакции, а ИМП широкой локализации, когда включали с частотой 10 Гц все 10 соленоидов сразу, ощущалось испытуемыми. Эффект МП не зависит от места воздействия на кожную поверхность конечностей, но увеличивается с увеличением площади воздействия.

После такого вывода логично было перейти к изучению биологического действия ИМП переменной локализации, т. е. к изучению реакций на бегущее импульсное магнитное поле (БИМП).

Как и в случае применения ИМП, первым этапом исследования явилось выяснение зависимости параметров сенсорной реакции от частоты БИМП. В отличие от ИМП в опытах с БИМП изучали влияние не только частот 1, 10 и 100 Гц, но и 1000 Гц. Уместно заметить, что частота включения каждого соленоида в наборе для генератора ИМП была на порядок меньше, чем та, которая указывается нами и которая адресуется целостному организму. К примеру, при частоте БИМП 1000 Гц каждый соленоид создает ИМП с частотой 100 Гц и т. д.

При обобщении данных по перечисленным четырем частотам бросается в глаза лидирующее положение реакций на БИМП с частотой 10 Гц. Среди других исследуемых частот, расположенных достаточно кучно, выдвигается вперед частота 100 Гц, а частоты 1 Гц и 1000 Гц вызывают примерно одинаковые сенсорные реакции.

Следует еще раз напомнить, что БИМП 10 Гц сопровождается включением каждого соленоида с частотой 1 Гц. Отсюда следует вывод, что наибольшая реакция на БИМП 10 Гц формируется в головном мозгу, а не на периферии, где локализовано воздействие.

Субъективная оценка силы воздействия, судя по числу нажатий испытуемым на кнопку, также зависела от частоты ИМП, хотя индукция МП, форма и длительность импульса в данном случае были одинаковыми (рис. 5).

Рис. 5. Зависимость оценки сенсорной реакции от частоты воздействующего импульса

А — форма импульса; Б — характер ответа испытуемого (а) при разной частоте (40, 4 и 0,4 Гц) импульсного магнитного поля (б) индукцией 10 мТ

Таким образом, наши испытуемые (одни лучше, другие хуже) сообщали о возникновении слабых ощущений (покалывание, чувство тяжести, ползание мурашек и т. п.) при воздействии магнитным полем на руку. Ощущение возникало через несколько секунд после включения источника магнитного поля и длилось еще несколько секунд после его выключения. Вибрация и нагревание не играли определяющей роли, так как ощущения возникали при действии постоянных магнитов. Для постоянного магнитного поля независимо от способа его создания порог располагался в области 5 мТл, т. е. в 100 раз превышал земное магнитное поле. Уместно еще раз заметить, что возникающие ощущения носили неспецифический, «древний», характер, а их интенсивность коррелировала с силой воздействия.

Прошлый век знал, что эти ощущения создаются ПМП, а для импульсных и переменных МП было известно другое ощущение, возникающее при действии этих физических факторов на голову человека.

Речь идет о том, что переменное МП (ПеМП) определенных параметров может ощущаться человеком в виде вспышек света (магнитофосфен). Считается, что магнитофосфен открыт примерно 90 лет назад, и к сегодняшнему дню существует более 40 разрозненных работ, посвященных этому явлению. Уже в начальных исследованиях было установлено, что магнитофосфен может возникать при действии на голову человека МП с индукцией свыше 20 мТл и частотой 10—100 Гц. Интенсивность зрительного ощущения оказывается наибольшей примерно при 20 Гц, и в этом случае частота его появления совпадает с частотой МП. При увеличении частоты ПеМП ощущение возникает не на каждое изменение поля. При частоте свыше 90 Гц эффект становится менее выраженным. Этот факт чаще всего объясняли возникновением ЭДС индукции, вызывающей раздражение сетчатки, и потому не связывали его с другими магнитобиологическими эффектами, называя иногда электрическим фосфеном.

В более поздних работах некоторые исследователи не соглашались с таким объяснением, так как по ориентировочным подсчетам ЭДС индукции на 3—4 порядка меньше напряжения, вызывающего электрофосфен. Предполагалось, что фосфен вызывается эффектом Холла или каким-то фотомагнитным эффектом при активации светом электронной передаточной системы в сетчатке.

В работах последних лет по магнитосфену шведскими исследователями были обследованы тысячи людей с нормальным зрением и дальтоников. У нормальных людей порог ПеМП располагался выше 10 мТл при частоте 20 Гц. Длительность последействия достигала 30 мин. В наших опытах были получены подобные результаты.

Исследование Н. А. Соловьева прямо указывало на то, что длительность ощущения светового воздействия зависела от продолжительности магнитного импульса. Если бы магнитофосфен объяснялся только наведением тока в момент изменения МП, то продолжительность магнитного импульса не оказывала бы на него никакого влияния. Следовательно, при анализе магнитофосфена мы имеем дело с более сложным явлением, чем электрофосфен.

Этот вывод поддерживается данными других исследований, где отмечалось влияние ПеМП на устойчивость ясного видения у человека, на электроретинограмму земноводных и птиц, на выработанные условные световые рефлексы у рыб и птиц. В последнем случае отмечалось, что МП влияет на зрительные условные рефлексы сильнее, чем на звуковые. При выработке положительных условных рефлексов на свет и МП у рыб была обнаружена их взаимная генерализация. Таким образом, магнитофосфен становится частью проблемы, связанной с влиянием ЭМП на анализаторную деятельность НС.

Если МП ощущаются человеком через кожный и зрительный анализаторы, то микроволны проникают в чувственную сферу через кожный и слуховой анализаторы. Причем кожным анализатором они воспринимаются в виде тепла, а слуховым — в виде «радиозвука», обнаруженного американским исследователем А. Фраем в 1961 г. Только импульсно-модулированные (но не непрерывные) поля СВЧ люди ощущали как жужжание, щелканье или свист в зависимости от режима модуляций. Антишумовые пробки увеличивали чувствительность к полю СВЧ. Искусственный шум интенсивностью до 90 дБ снижал чувствительность «радиозвука». Были найдены пороговые интенсивности ЭМП для радиозвука (0,4 мВт/см² в среднем). Предполагается, что эти ощущения возникают при локальном воздействии на височную область коры головного мозга, т. е. на высшие слуховые центры. Другие исследователи связывают это ощущение с раздражением рецепторного аппарата улитки. Считают, что животные тоже воспринимают импульсные микроволны в виде звука, так как условные рефлексы, выработанные на звук, генерализовались с импульсными полями СВЧ. Подобную генерализацию мы видели в своих опытах на рыбах, когда использовали свет и МП.

Специфичность, проявляющаяся в том, что ПеМП лучше ощущается зрительным анализатором, а импульсное поле СВЧ — слуховым, ждет еще своего объяснения, но путь к этому объяснению, по нашему мнению, ведет через анализ различных свойств биологической системы и в меньшей мере — через анализ параметров ЭМП.

Было распространено мнение, что действие слабых ЭМП на человека реализуется только на субсенсорном уровне. Явления магнитофосфена, радиозвука, тепловое ощущение при воздействии ЭМП радиочастотного диапазона и тактильное при действии МП считались слишком случайными специальными событиями, чтобы повлиять на изменение распространенного мнения. Однако экспериментальные данные последних лет заставляют пересмотреть мнение об исключительном субсенсорном действии ЭМП.

Обычно исследователи, изучающие в своей конкретной работе привычные раздражители (свет, звук), чаще идут по пути от осознаваемого к неосознаваемому. Изучаемый ими феномен, как водоплавающая птица, ненадолго ныряет в глубины субсенсорного. Сенсорные процессы, возникающие в ЦНС человека при действии ЭМП, скорее напоминают летающих рыб, которые только изредка появляются на поверхности моря субсенсорных процессов.

Объективное изучение таких субсенсорных процессов наиболее интенсивно стало проводиться в XX в., когда вошли в практику нейрофизиологических лабораторий методы регистрации биопотенциалов мозга, кожно-гальванической реакции (КГР), прецизионные методы измерения величины стимулов и т. п. Возвращаясь к характеристике реакций ЦНС, вызываемых ЭМП, мы можем отметить изменение порогов обонятельного раздражения у человека при действии поля СВЧ, повышение порога электрического раздражения в случае влияния МП на голову человека и снижение устойчивости ясного видения при подобном воздействии.

Довольно интенсивно изучалось влияние ЭМП на время простой двигательной реакции человека при действии световых, звуковых или тактильных стимулов, причем чаще отмечали замедление этих реакций. Известно, что ЭМП влияют на электрические свойства кожи верхней конечности человека, и это может выражаться в изменении КГР.

Свойства кожной поверхности ребра правой ладони испытуемых мы (в соавторстве с Г. М. Бувиным, Ю. В. Берлиным и В. В. Киселевым) определяли с помощью прибора, измеряющего величину отражения поля СВЧ. Поскольку эта величина прежде всего зависела от диэлектрической проницаемости кожи, мы решили назвать ее кожной диэлектрической реакцией (КДР).

У испытуемых (мужчин и женщин) мы в течение 15 мин измеряли КДР по три раза с интервалами в 5 мин. Во время четвертого измерения на левую руку испытуемого подавали МП с экспозицией 2 мин. КДР во время действия поля регистрировали непрерывно.

С помощью метода сенсорной индикации установили, что на локальное воздействие ИМП у тех же испытуемых возникают сенсорные реакции, порог которых лежит между 0,1 и 1,0 мТл. Затем производилось сравнение чувствительности применяемых методов.

Результаты экспериментов по регистрации КДР у человека на действие МП различных параметров показали, что ее увеличение происходило в подавляющем числе случаев. Причем увеличение значений КДР происходило тем чаще, чем большей была индукция ИМП, которыми воздействовали на испытуемых. Если, например, все применявшиеся МП расположить по мере увеличения их индукции: 1,0; 2,5; 5,0 и 10,0 мТл, то соответствующий ему ряд увеличения значений КДР примет вид: 44,0%, 55,0%, 62,8% и 79,0%.

Изменения значений КДР были достоверны только для ИМП индукцией 5,0 и 10,0 мТл. Следовательно, порог для ИМП находится между 2,5 и 5,0 мТл при регистрации реакций человека на ИМП методом КДР.

Обнаружили, что ПеМП 50 Гц, индукцией 5,0 мТл лежит в области подпороговых величин, тогда как на действие ИМП 5,0 мТл организм человека отвечал достоверными изменениями значений КДР. Из этого следует, что ИМП физиологически более активно, чем ПеМП. Полученные данные находятся в согласии с результатами других исследователей, отмечавших, что ИМП способно вызвать более выраженный эффект, чем ПеМП тех же напряженностей.

Итак, с помощью метода КДР нам удалось зарегистрировать реакции организма человека, вызванные периферическим воздействием МП. Эти реакции заключаются в изменении отражательных свойств кожи, изменении при этом КДР (увеличении ее), а значит, по-видимому, и в увеличении гидратации кожи. Порог реакций для ИМП лежит между 2,5 и 5,0 мТл, а для ПеМП — между 5,0 и 30,0 мТл.

Если сравнить результаты по сенсорной индикации, полученные при воздействии на человека ПМП, с результатами, которые мы получили при регистрации реакций на воздействие ИМП, можно сделать вывод, что человек лучше чувствует ИМП, чем ПМП.

Это лишний раз убеждает нас в том, что человек на основании своих субъективных ощущений способен выявить МП.

Метод сенсорной индикации оказался чувствительнее метода регистрации КДР. Так, порог сенсорной реакции у одних и тех же испытуемых для ИМП располагался между 0,1 и 1,0 мТл, а для метода КДР порог находился между 2,5 и 5,0 мТл. С помощью метода сенсорной индикации была выявлена индивидуальная чувствительность людей к ПМП и ИМП, характеризующая их различные индивидуальные психофизиологические особенности. Как раз для практических целей электромагнитной гигиены и терапии важно знать, что для выработки норм воздействия необходимо учитывать индивидуальные особенности человека.

Результаты, описанные в данной главе, показали, что ЭМП могут влиять на человека, но вредным или полезным будет такое влияние, следует изучать особо.