Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Института космических исследований РАН, Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и Института аналитического приборостроения РАН получили новые доказательства в пользу гипотезы о том, что геомагнитные пульсации PC5-6 (вариации геомагнитного поля (ГМП) с периодами 3-17 мин) служат внешним "водителем ритма" для сердечного ритма человека, а также впервые определили, в каких именно геофизических условиях это происходит. Результаты работы опубликованы в журнале Atmosphere.
Ритмика сердца является универсальным отражением реакции организма на любое воздействие со стороны внешней и внутренней среды. Она содержит в себе информацию о функциональном состоянии всех звеньев регулирования жизнедеятельности человека, как в норме, так и при различных патологиях. К важным факторам риска развития сердечно-сосудистых нарушений относятся изменения солнечной активности, приводящие к магнитным бурям. В периоды магнитных бурь и резких колебаний геомагнитной обстановки сердечно-сосудистая система является одной из главных “мишеней”: значительно повышается частота приступов стенокардии, острого инфаркта миокарда, гипертонических кризов и инсультов, увеличивается число случаев внезапной смерти. Но даже у людей с относительно здоровым сердцем, в том числе молодых, во время магнитных бурь часто возрастают артериальное давление и частота пульса. В обоих случаях (реакции больных и здоровых людей) наблюдаемая картина укладывается в медицинское понятие "реакция неспецифического стресса". Однако до настоящего времени ответ на вопрос "почему магнитная буря является стрессом для организма?" оставался в области гипотез.
Исследования последних 20 лет показали, что влияние геомагнитного поля на организм человека не всегда является стрессом для последнего. В некоторых случаях реакция организма возникает в виде "эффекта биогеосинхронизации": внутренние биологические ритмы подстраиваются под близкие по частоте колебания, присутствующие в ГМП. При этом средние значения биологических показателей (артериальное давление, пульс, значения параметров вариабельности сердечного ритма) не выходят за пределы нормы, т.е. признаков стресса нет. В результате проведенного ранее анализа более чем 750 записей ЭКГ здоровых людей было обнаружено, что реакция биогеосинхронизации в диапазоне периодов 3-40 мин наблюдается в среднем примерно в 40% случаев. Оставалось непонятным, при каких именно характеристиках геомагнитной обстановки она возникает? И какие именно условия нарушаются во время сильных магнитных бурь?
Ученые из Пущино, Москвы и Санкт-Петербурга проанализировали эффект синхронизации между геомагнитным полем и колебаниями частоты сердечных сокращений человека во время сильных магнитных бурь. Исследование прокомментировала с.н.с. Лаборатории физической биохимии ИТЭБ РАН, д.б.н. Татьяна Зенченко: «Диапазон периодов 3-17 мин соответствует геомагнитным пульсациям РС5-6, которые часто присутствуют в магнитосфере в виде устойчивых высокоамплитудных колебаний, особенно на заключительной фазе магнитных бурь, которая называется фазой восстановления. Поэтому мы проанализировали записи ЭКГ здоровых волонтеров, полученные во время трех сильных магнитных бурь 2023-24 гг. чтобы оценить частоту появления эффекта биогеосинхронизации на разных фазах бури: начальной, главной и фазы восстановления. Всего у нас за эти периоды было 61 запись ЭКГ, каждая длительностью 100 минут В этой выборке экспериментов эффект наблюдался намного чаще, чем в среднем (в 69% случаев против 40%), преимущественно за счет записей ЭКГ, сделанных на фазе восстановления. В то же время непосредственно в моменты главной фазы бури (максимума) случаев синхронизации практически не было. Детальный анализ других особенностей геомагнитной обстановки показал, что этот эффект синхронизации возникает при совпадении двух условий: во-первых, в геомагнитном поле должны присутствовать ритмичные геомагнитные колебания в диапазоне 3-17 мин (ил геомагнитные пульсации РС5-6), и, во-вторых, фазы этих колебаний должны быть примерно одинаковы в географически удаленных локациях, например, при одновременных измерениях в Румынии, Москве и Финляндии. На рисунке показаны три случая: (а) пульсации РС5-6 наблюдаются, но они не синхронизованы в разных точках Земли, (б) пульсации синхронизованы, (с) пульсаций РС5-6 нет. Первая ситуация соответствует главной фазе магнитной бури, вторая - фазе восстановления, третья - либо моменту перед началом бури, либо после ее окончания. Зарегистрированные в работе случаи биогеосинхронизации наблюдаются в геофизических условиях, приведенных на рисунке (б)».
По словам ученых, полученный результат допускает довольно точную поэтическую аналогию. Сердечный ритм человека подстраивается под ритмику вариаций геомагнитного поля в ситуациях, когда магнитосфера "дышит" ритмично и согласованно в разных точках Земли. В случае же рассогласования геомагнитных вариаций, как это происходит во время магнитных бурь, организм воспринимает такую ситуацию как стресс, а при наличии низких адаптационных резервов реагирует резким изменением состояния, вплоть до обострения имеющихся заболеваний. Эта мысль была высказана в качестве предположения одним из соавторов около 20 лет назад, но экспериментальные доказательства были получены впервые. Так же из полученных результатов становится понятным, почему некоторые авторы ранее сообщали о случаях роста заболеваемости в периоды очень низкой геомагнитной активности (или "магнитного молчания"): в эти периоды колебания РС5-6 отсутствуют.
Примененный авторами подход открывает возможность получения больших массивов биомедицинских наблюдений, поэтому в дальнейшем авторы планируют провести исследование на больших объемах данных в различных геомагнитных условиях, что актуально для разработки программ защиты людей от неблагоприятных условий окружающей среды.
Источник: Zenchenko, T.A.; Khorseva, N.I.; Breus, T.K.; Drozdov, A.V.; Seraya, O.Y. Effect of Synchronization Between Millihertz Geomagnetic Field Variations and Human Heart Rate Oscillations During Strong Magnetic Storms. Atmosphere 2025,16, 219.
https://doi.org/10.3390/atmos16020219
Рисунок. Примеры минутных значений вариаций геомагнитного поля по данным синхронных измерений трех геофизических станций после применения низкочастотного фильтра. Синим - г. Нурмиярви, Финляндия (NURH), красным - г. Троицк Московской обл (ИЗМИРАН, MOSH), зеленым - г. Сурлари, Румыния (SUAH).
На фото доктор биологических наук Татьяна Зенченко
Материал подготовила Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН iteb-press@yandex.ru
Ритмика сердца является универсальным отражением реакции организма на любое воздействие со стороны внешней и внутренней среды. Она содержит в себе информацию о функциональном состоянии всех звеньев регулирования жизнедеятельности человека, как в норме, так и при различных патологиях. К важным факторам риска развития сердечно-сосудистых нарушений относятся изменения солнечной активности, приводящие к магнитным бурям. В периоды магнитных бурь и резких колебаний геомагнитной обстановки сердечно-сосудистая система является одной из главных “мишеней”: значительно повышается частота приступов стенокардии, острого инфаркта миокарда, гипертонических кризов и инсультов, увеличивается число случаев внезапной смерти. Но даже у людей с относительно здоровым сердцем, в том числе молодых, во время магнитных бурь часто возрастают артериальное давление и частота пульса. В обоих случаях (реакции больных и здоровых людей) наблюдаемая картина укладывается в медицинское понятие "реакция неспецифического стресса". Однако до настоящего времени ответ на вопрос "почему магнитная буря является стрессом для организма?" оставался в области гипотез.
Исследования последних 20 лет показали, что влияние геомагнитного поля на организм человека не всегда является стрессом для последнего. В некоторых случаях реакция организма возникает в виде "эффекта биогеосинхронизации": внутренние биологические ритмы подстраиваются под близкие по частоте колебания, присутствующие в ГМП. При этом средние значения биологических показателей (артериальное давление, пульс, значения параметров вариабельности сердечного ритма) не выходят за пределы нормы, т.е. признаков стресса нет. В результате проведенного ранее анализа более чем 750 записей ЭКГ здоровых людей было обнаружено, что реакция биогеосинхронизации в диапазоне периодов 3-40 мин наблюдается в среднем примерно в 40% случаев. Оставалось непонятным, при каких именно характеристиках геомагнитной обстановки она возникает? И какие именно условия нарушаются во время сильных магнитных бурь?
Ученые из Пущино, Москвы и Санкт-Петербурга проанализировали эффект синхронизации между геомагнитным полем и колебаниями частоты сердечных сокращений человека во время сильных магнитных бурь. Исследование прокомментировала с.н.с. Лаборатории физической биохимии ИТЭБ РАН, д.б.н. Татьяна Зенченко: «Диапазон периодов 3-17 мин соответствует геомагнитным пульсациям РС5-6, которые часто присутствуют в магнитосфере в виде устойчивых высокоамплитудных колебаний, особенно на заключительной фазе магнитных бурь, которая называется фазой восстановления. Поэтому мы проанализировали записи ЭКГ здоровых волонтеров, полученные во время трех сильных магнитных бурь 2023-24 гг. чтобы оценить частоту появления эффекта биогеосинхронизации на разных фазах бури: начальной, главной и фазы восстановления. Всего у нас за эти периоды было 61 запись ЭКГ, каждая длительностью 100 минут В этой выборке экспериментов эффект наблюдался намного чаще, чем в среднем (в 69% случаев против 40%), преимущественно за счет записей ЭКГ, сделанных на фазе восстановления. В то же время непосредственно в моменты главной фазы бури (максимума) случаев синхронизации практически не было. Детальный анализ других особенностей геомагнитной обстановки показал, что этот эффект синхронизации возникает при совпадении двух условий: во-первых, в геомагнитном поле должны присутствовать ритмичные геомагнитные колебания в диапазоне 3-17 мин (ил геомагнитные пульсации РС5-6), и, во-вторых, фазы этих колебаний должны быть примерно одинаковы в географически удаленных локациях, например, при одновременных измерениях в Румынии, Москве и Финляндии. На рисунке показаны три случая: (а) пульсации РС5-6 наблюдаются, но они не синхронизованы в разных точках Земли, (б) пульсации синхронизованы, (с) пульсаций РС5-6 нет. Первая ситуация соответствует главной фазе магнитной бури, вторая - фазе восстановления, третья - либо моменту перед началом бури, либо после ее окончания. Зарегистрированные в работе случаи биогеосинхронизации наблюдаются в геофизических условиях, приведенных на рисунке (б)».
По словам ученых, полученный результат допускает довольно точную поэтическую аналогию. Сердечный ритм человека подстраивается под ритмику вариаций геомагнитного поля в ситуациях, когда магнитосфера "дышит" ритмично и согласованно в разных точках Земли. В случае же рассогласования геомагнитных вариаций, как это происходит во время магнитных бурь, организм воспринимает такую ситуацию как стресс, а при наличии низких адаптационных резервов реагирует резким изменением состояния, вплоть до обострения имеющихся заболеваний. Эта мысль была высказана в качестве предположения одним из соавторов около 20 лет назад, но экспериментальные доказательства были получены впервые. Так же из полученных результатов становится понятным, почему некоторые авторы ранее сообщали о случаях роста заболеваемости в периоды очень низкой геомагнитной активности (или "магнитного молчания"): в эти периоды колебания РС5-6 отсутствуют.
Примененный авторами подход открывает возможность получения больших массивов биомедицинских наблюдений, поэтому в дальнейшем авторы планируют провести исследование на больших объемах данных в различных геомагнитных условиях, что актуально для разработки программ защиты людей от неблагоприятных условий окружающей среды.
Источник: Zenchenko, T.A.; Khorseva, N.I.; Breus, T.K.; Drozdov, A.V.; Seraya, O.Y. Effect of Synchronization Between Millihertz Geomagnetic Field Variations and Human Heart Rate Oscillations During Strong Magnetic Storms. Atmosphere 2025,16, 219.
https://doi.org/10.3390/atmos16020219
Рисунок. Примеры минутных значений вариаций геомагнитного поля по данным синхронных измерений трех геофизических станций после применения низкочастотного фильтра. Синим - г. Нурмиярви, Финляндия (NURH), красным - г. Троицк Московской обл (ИЗМИРАН, MOSH), зеленым - г. Сурлари, Румыния (SUAH).
На фото доктор биологических наук Татьяна Зенченко
Материал подготовила Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН iteb-press@yandex.ru
Галерея
