Электромагнитные поля сотовой связи как факторы риска негативного воздействия на центральную нервную систему детей и подростков (обзор). Часть 1. Моделирование. Параметры электроэнцефалографии и сенсомоторных реакций

Хорсева Наталия Игоревна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физикохимических проблем радиобиологии и экологии (e-mail: ; тел.: 8 (905) 782-87-17; ORCID: .

Григорьев Павел Евгеньевич – доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры психологии (e-mail: ; тел.: 8 (978) 767-22-10; ORCID: .

В настоящее время накоплены данные о негативном влиянии ЭМП РЧ на все уровни организации – от молекулярного до целого организма. Но особое место в этом ряду исследований занимает оценка данного воздействия на детей и подростков как наиболее уязвимых к любым внешним воздействиям. Безусловно, в первую очередь, это касается их центральной нервной системы (ЦНС), и, несмотря на споры в этом вопросе [1], широкое распространение беспроводных устройств уже приводит к негативным последствиям [2–4].

В настоящее время изучение воздействия ЭМП РЧ на ЦНС детей и подростков ведется по нескольким направлениям: моделирование, через оценку параметров сенсомоторных реакций, показателей электроэнцефалографии (ЭЭГ) и когнитивных функций. Это связано с тем, что при использовании мобильных телефонов (МТ) дети и подростки подносят их к голове, и, следовательно, преимущественно исследования и направлены на выявление возможных негативных воздействий в первую очередь на ЦНС, и основной «мишенью» анализа является головной мозг. А если учесть, что активными пользователями гаджетов уже являются полугодовалые дети [5, 6], то оценка эффектов воздействия ЭМП РЧ на подрастающее поколение становится чрезвычайно актуальной.

Моделирование воздействия ЭМП РЧ на детей и подростков. Исходя из анализа имеющихся литературных данных, можно видеть, что число исследований в области моделирования воздействия ЭМП РЧ на ЦНС именно детей и подростков невелико, но их результаты весьма разнообразны.

Фантомные модели использовали P. Dimbylow et al. (модели 9-месячного, 11- и 14-летнего ребенка мужского пола и 4- и 8-летнего ребенка женского пола) [7] и B.B. Beard и W. Kainz (модель головы 7-летнего ребенка) [8]; воксельные модели – P. Dim-bylow et al. (новорожденный женского пола) [9], R.P. Findlay et al. (ребенок 10 лет) [10]. Метод конечных разностей активно применялся в циклах работ O.P. Gandhi et al. [11–14] и J. Keshvari et al. (модели 3 и 7 лет) [15, 16], исследованиях J. Wiart (модели 5 и 8 лет) [17, 18], а также в работе M.S. Morelli et al. (ребенок мужского и женского пола) [19] для оценки поглощения радиочастотной (РЧ) энергии с частотой 28 ГГц в отношении использования смартфонов / планшетов.

Существуют и новые подходы к моделированию: матрицы распределения [20], запатентованные в 2017 г.1; моделирование Монте-Карло при анализе неопределенности использования мобильного телефона [21]; интегрированная радиочастотная модель, основанная на объемах мозга, полученных при ска- нировании магнитно-резонансной томографии [22], через расчеты дозового моделирования [23–25], а также модель приповерхностной ткани, освещенной плоской волной, для оценки воздействия миллиметрового диапазона (технология 5G) [26].

Как видно из представленных данных, число исследований в области моделирования воздействия ЭМП РЧ с указанием возрастных особенностей невелико. Тем не менее полученные результаты дают основание для более пристального внимания к нагрузкам от электромагнитного излучения, которые получают дети и подростки, использующие современные гаджеты.

Безусловно, существуют инструментальные методы оценки воздействия ЭМП РЧ, но их анализ не входит в задачи данного обзора.

Параметры электроэнцефалограммы (ЭЭГ) у детей и подростков. Известно, что показатели ЭЭГ используются для изучения морфофункционального созревания мозга и его отдельных систем, поэтому регистрация возможных изменений параметров ЭЭГ у детей и подростков при воздействии ЭМП РЧ весьма актуальна. Однако, как показал анализ литературы, эти исследования немногочисленны. В частности, исследование воздействия 2G и 3G на респондентов разных возрастных групп показало, что увеличение амплитуды альфа-ритма было зарегистрировано только в группе подростков при действии 2G [27], а при синхронной регистрации ЭЭГ и когнитивных функций – снижение точности выполнения задания, которое у подростков было более выражено при действии 3G, по сравнению с 2G [28].

В цикле работ О.А. Вятлевой с соавт. при регистрации изменений ЭЭГ в группе детей 6–13 лет, даже при кратковременном (3 мин) воздействии ЭМП РЧ МТ, наблюдается значимый ЭЭГ-эффект в виде снижения абсолютной мощности альфа-ритма. Однако выраженность этого эффекта, как показали исследования, зависела от дозы ЭМП РЧ МТ и возраста респондентов. Так, эффект на ЭЭГ от МТ с плотностью потока энергии (ППЭ) около 100 мкВт/см² вызывал снижение альфа-ритма у всех респондентов, был билатеральным с ипсилатеральным преобладанием (со стороны источника излучения), что, как полагают авторы, свидетельствует о влиянии данной интенсивности излучения не только на поверхностные корковые зоны ипсилатерального полушария, но и на глубокие синхронизирующие структуры мозга. Менее интенсивный уровень ППЭ (менее 1 мкВт/см²) вызывал эффект на ЭЭГ лишь в группе детей 6–10 лет, имел локальный ипсилатеральный характер, что свидетельствует о воздействии излучения данной интенсивности на поверхностные отделы коры ипсилатерального полушария [29]. Кроме того, у ак- тивных пользователей МТ (максимальная ППЭ более 100 мкВт/см²) вызывает не только угнетающее влияние на биоэлектрическую активность, связанную с глубокими отделами мозга, но и регистрируется ослабление генерализованной пароксизмальной активности с повышением активности высших симпатических центров регуляции сердечного ритма [30]. Также установлена связь между режимом пользования МТ, изменениями ЭЭГ, полученной суммарной дозой электромагнитного излучения и параметрами кратковременной слухоречевой памяти [31].

Однако существуют исследования, где никаких изменений со стороны параметров ЭЭГ и когнитивных процессов у подростков в возрасте 11–13 лет выявлено не было [32]. Эти выводы были сделаны также на основании результатов кратковременного воздействия ЭМП РЧ. Кроме того, позже этот же автор, но с другими соавторами, высказал мнение, что негативное влияние на когнитивные функции и показатели ЭЭГ соответствует исключительно тепловому механизму воздействия [33].

Тем не менее среди этих работ следует обратить внимание на исследование А.В. Гилева и О.Б. Гилевой [34], в котором проведено сравнение показателей ЭЭГ с одновременным решением арифметической, вербально-логической задач и задачи на пространственное мышление у 12-летних подростков, обучающихся в цифровой школе и в школе с преобладанием традиционных образовательных технологий. Так, у учеников традиционной школы при предъявлении экспериментальных задач происходит выраженное и правильно распределенное по регионам коры повышение биоэлектрической активности в тета- и бета-диапазонах, а у обучающихся в цифровой школе подъем мощности тета-ритма наблюдается только в полюсных отведениях. Это может свидетельствовать о дефицитарности механизмов внимания, памяти, мотивации и целенаправленного поведения, которые выразились в низкой эффективности решения экспериментальных задач.

Поскольку цифровая школа подразумевает использование большого числа электронных средств обучения, которые, в свою очередь, являются источниками ЭМП РЧ, не исключено, что и общий электромагнитный фон при этих условиях обучения будет выше, чем при использовании традиционных форм обучения, и, как следствие, может привести к изменению параметров ЭЭГ и уровня когнитивных процессов.

Наряду с регистрацией параметров ЭЭГ существуют более простые методы, позволяющие дать оценку функционального состояния ЦНС. К ним можно отнести определение времени простых сенсомоторных реакций, которые часто используются в психофизиологических исследованиях, поскольку достаточно четко отражают силовые отношения в коре головного мозга.

Сенсомоторные реакции и другие психофизиологические показатели как критерии оценки влияния ЭМП РЧ на ЦНС детей и подростков. Анализ возможности применения характеристик сенсомоторных реакций в качестве индикатора функционального состояния ЦНС изложен в обзорах С.В. Шутовой с соавт. [35], А.Н. Нехорошковой [36] с соавт. и исследовании S.S. Geertsen et al. [37].

Однако параметры сенсомоторных реакций для оценки воздействия ЭМП РЧ мобильных телефонов на ЦНС детей и подростков используются крайне редко.

Тем не менее наши исследования, которые проводятся с 2006 г. по настоящее время в рамках мониторинга психофизиологических показателей детей и подростков – пользователей мобильной связью, позволили установить закономерности изменения параметров сенсомоторных реакций у детей и подростков – пользователей мобильной связью.

Эффект увеличения времени простой слухомоторной реакции как при стерео-, так и при монопредъявлении звукового сигнала проявляется только при достижении определенного суммарного времени пользования ребенком мобильным телефоном: 360 мин при условии, что ребенок начал пользоваться мобильным телефоном в 7-летнем возрасте, и от 750 мин для детей в возрасте 9 лет. Впервые установлено, что у всех детей-пользователей МТ увеличено число нарушений фонематического восприятия (неправильное восприятие сходного звучания или сходства в артикуляции речевых звуков, проявляющееся в передаче / замене букв, перестановке слогов, неправильном чтении или произнесении слов и т.д.). И в 79,3 % случаев зарегистрирован контралатеральный эффект (на стороне, противоположной воздействию ЭМП РЧ мобильного телефона) [3]. Однако проявление контралатерального эффекта уменьшается с возрастом, а ипсилатеральный эффект увеличивается, но этот процесс не является линейным: величина трендов изменений параметров простой слухомоторной реакции может служить прогностическим критерием, изменяя время реакции на звуковой сигнал у пользователей мобильной свя-зью2, а особенности проявления контралатерального и ипсилатерального эффекта для каждой возрастной группы зависят как от времени ежедневного использования мобильного телефона, так и от общей продолжительности его использования [38].

Кроме того, впервые показана связь показателей простой слухомоторной реакции с параметрами воспроизведения заданного ритма в трех частотных диапазонах – 1000; 750; 1500 мс – и длительностью индивидуальной минуты [39]. Эффекты увеличения времени реакции у детей и подростков, пользователей мобильной связью, зарегистрированы и для зрительно-моторной реакции3.

При сравнении динамики изменений слухо-и зрительно-моторных реакций было установлено, что более «чувствительным» показателем к воздействию излучения мобильного телефона можно считать время реакции на звуковой сигнал, т.е. показатели простой слухомоторной реакции. В частности, суммарное время пользования МТ для детей 7-летнего возраста, при котором выявляется увеличение времени реакции на световой сигнал, составляет 730 мин для зрительно-моторной реакции и 360 мин для простой слухомоторной реакции [3].

Кроме сенсомоторных реакций, для оценки функционального состояния ЦНС используются такие показатели, как утомляемость (через показатель мышечного напряжения, определяемый с помощью тремометрии) и работоспособность (через показали теппинг-теста). Установлено, что для детей и подростков, пользователей мобильной связью, было зарегистрировано увеличение показателя утомляемости на фоне снижения параметра работоспособности [3].

Следует особо отметить, что сенсомоторные реакции используются как опосредованные характеристики когнитивных процессов. Это связано с тем, что показатели «время реакции» и «точность реак- ции» служат коррелятами компонента ЭЭГ головного мозга Р2 – когнитивных вызванных потенциалов – и указывают на степень зрелости процессов восприятия ребенка [40], которые зависят от пола [41]. И, как ранее подчеркивалось в обзоре А.Н. Нехо-рошковой с соавт. [36], методы измерения показателей сенсомоторных реакций весьма актуальны для психофизиологического изучения как когнитивной, так и эмоционально-личностной сферы человека.

Выводы. Проведенный анализ результатов исследований влияния ЭМП РЧ на ЦНС детей и подростков показал достаточно широкий диапазон подходов в регистрации данного влияния: от моделирования воздействия до изменений параметров ЭЭГ, сенсомоторных реакций, работоспособности, утомляемости.

Полученные результаты указывают на негативное воздействие на ЦНС подрастающего поколения, что в очередной раз подчеркивает необходимость разработки новых подходов к регламентации использования современных гаджетов, а также электромагнитной обстановки, в частности, в период обучения.

Финансирование . Работа выполнена в рамках государственного задания Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (44.1 гос. № темы: 0084-2019-004).