Особенности психоэмоционального статуса и ответная реакция миокарда на гелиогеомагнитную возмущенность при эмоциональной нагрузке у добровольцев средних широт

геомагнитной активности [1]. Во время гелиогеофи-зических возмущений число вызовов скорой помощи по поводу сердечно-сосудистых заболеваний увеличивается на 15-20% [2]. При воздействии возмущений изменяется частота сердечных сокращений, возникают аритмии, происходят скачки артериального давления, увеличивается вязкость крови, агрегация эритроцитов, наблюдается замедление кровотока в капиллярах [3].

Доказана связь возникновения острых сосудистых событий (инфарктов миокарда, инсультов) с колебаниями гелиогеомагнитного поля Земли [4]

и связь нервных срывов и скоропостижной смертности от сердечно-сосудистых болезней с наличием или отсутствием геомагнитных пульсаций, частотный диапазон которых близок к биоритмам человека [5]. Поскольку в России от сердечно-сосудистых заболеваний в год умирают от 0,5 до 1,5 млн человек, можно понять, что смерть десятков-сотен тысяч человек ежегодно может быть связана с гелиогеофизически-ми возмущениями.

Международная ассоциация БИОКОС (Биология и Космос) объединяет более 150 ученых из различных стран, в том числе России, занимающихся проблемами влияния факторов космической погоды на биосферу, и в частности на человеческий организм. Российские ученые являются одними из лидеров в мире по изучению эффектов гелиогеофи-зической возмущенности на здоровье человека. Следует прежде всего назвать работы под руководством Т. К. Бреус (Институт космических исследований РАН, Москва), С. И. Рапопорта (Первый МГМУ им. И. М. Сеченова, Москва), Б. М. Владимирского (КРАО, Крым, Симферополь), Ю. И. Гурфинкеля (МГУ, Москва), С. М. Чибисова (РУДН, Москва), М. В. Рагуль-ской (ИЗМИРАН, Троицк, Москва), С. Л. Загускина (Ростов-на-Дону). В программе фундаментальных исследований Президиума РАН №21 «Фундаментальные науки — медицине», возглавляемой академиком А. И. Григорьевым, один из разделов посвящен космической и земной погоде и их влиянию на здоровье людей. За рубежом вопросами реакции человека на возмущения на Солнце и в гелиосфере занимаются ученые Украины, Японии, США, Китая, Израиля, Италии, Германии, Словакии, Чехии, Болгарии и других стран.

Основными мишенями для воздействия факторов космической погоды являются сердце и сердечно-сосудистая, а также нервная системы организма человека. Одной из наиболее важных проблем гелиобиологических исследований считается выявление особенностей организма (психофизиологических и со стороны сердечно-сосудистой системы), при наличии которых можно ожидать повышенную чувствительность к факторам космической погоды. Особенности психической сферы могут быть факторами повышенной чувствительности организма к воздействию внешних факторов [6]. Однако существуют лишь единичные работы этого направления. Работы по связи психоэмоциональных особенностей личности и реакции миокарда желудочков на гелио-геомагнитные возмущения, в том числе при дополнительной эмоциональной нагрузке, в доступной литературе отсутствуют.

Цель: оценить психоэмоциональные особенности здоровых добровольцев средних широт и проанализировать у них влияние эмоциональной нагрузки на синхронизацию состояния миокарда и гелиогео-магнитной возмущенности в длительном многодневном мониторинге.

Материал и методы. Исследование проводилось в рамках многоширотного синхронного биофизического эксперимента «Гелиомед-2», посвященного оценке влияния факторов космической погоды на состояние сердечно-сосудистой системы человека и его психоэмоциональное состояние. В средних широтах (Саратов) в течение последних пяти лет обследуется группа здоровых добровольцев, в настоящей работе приводится анализ результатов весеннего этапа мониторинга (2014 г., 31 чел.).

Мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы осуществлялся путем ежедневного контроля состояния процессов реполяризации миокарда желудочков. Длительность мониторинга составила 60 дней в весенний период (март — апрель). Весенний и осенний сезоны являются переходными, именно в это время происходят наиболее выраженные по количеству и амплитуде изменения геомагнитного поля Земли, что позволяет проследить ответные реакции показателей сердечно-сосудистой системы.

Процессы реполяризации миокарда желудочков оценивались в динамике по данным ЭКГ при измерении коэффициента симметрии зубца Т (КСТ) в фазовом портрете электрокардиограммы с помощью аппарата «Фазаграф» (Украина). Настоящий метод исследования состояния миокарда хорошо зарекомендовал себя не только в скрининге ишемической болезни сердца, но и в оценке влияния параметров космической погоды на морфологические параметры сердечной мышцы [7]. В норме значение КСТ составляет 0,45–0,70; при увеличении КСТ возрастают нарушения процессов реполяризации миокарда и возникает риск развития ишемических изменений. Протокол ежедневного исследования включал 3 измерения КСТ: КСТ покоя (исходное, в покое), КСТ после эмоциональной нагрузки, КСТ восстановления (при восстановлении после 10-минутного отдыха). Эмоциональная нагрузка осуществлялась с помощью компьютерного стандартизованного психотеста, входящего в программное обеспечение комплекса «Фазаграф».

Психоэмоциональное состояние добровольцев оценивалось в соответствии с разработанными нами ранее методологическими подходами [8]. Использовались тесты двух видов: опросники и проективная методика. Для определения личностной и реактивной тревожности применялся опросник Ч. Спилберге-ра в модификации Ю. Ханина, а для оценки построения стресс-преодолевающего поведения — опросник Э. Хайма. В качестве проективной методики выбран психогеометрический тест С. Делингер, адаптированный А. Алексеевым и М. Громовой, позволяющий быстро определить типологию личности человека. Подобная комбинация опросников и проективного теста (позволяющая дифференцировать реактивную и личностную тревожность, адаптивные и неадаптивные формы стресс-преодолевающего поведения) использовалась нами впервые для оценки влияния космической погоды на психологические параметры личности.

Геомагнитная активность оценивалась по показателю Кр-индекса, который определялся ежедневно в течение всего периода наблюдения. Кр-индекс отражает глобальную геомагнитную возмущенность и отличается от других индексов космической погоды логарифмической шкалой измерения, поэтому лучше всего описывает слабые возмущения. Даже при слабой геомагнитной возмущенности наблюдается отклик в состоянии сердечно-сосудистой системы человека, как было показано в работе [9].

Анализировалась синхронизация геомагнитной возмущенности и процессов реполяризации миокарда по совпадению максимумов КСТ и Кр-индекса при оценке индивидуальных графиков динамики КСТ за весь период наблюдения. Синхронизация показывает, насколько состояние миокарда реагирует на изменения геомагнитного поля Земли [10]. Изучались индивидуальные и групповые эффекты синхронизации Кр-КСТ [10].

Влияние эмоциональной нагрузки на ответный отклик миокарда при изменениях гелиогеомагнитной возмущенности определялось путем сравнительного анализа групповых эффектов синхронизации Кр-КСТ покоя, Кр-КСТ эмоциональной нагрузки и Кр-КСТ восстановления.

Математическая обработка данных проводилась оригинальным методом с помощью специально разработанного интерактивного программного комплекса на языке программирования Python для анализа и визуализации результатов исследования синхронизации параметров реполяризации миокарда желудочков с параметрами космической погоды, что позволяло осуществлять классификацию добровольцев и прогнозировать всплески значений КСТ добровольцев на основе методов машинного обучения [11]. Для построения графиков и статистических расчетов использовалась программа «Origin».

Результаты. Средний возраст добровольцев составил 40,6±2,2 года. Опираясь на полученные результаты психологического обследования добровольцев, проживающих в средних широтах во время соответствующего этапа мониторинга «Гелиомед-2», можно констатировать, что они отличались оптимистичностью, доброжелательностью, коммуникабельностью, при этом были более озадачены установкой собственной ценности, чем анализом существующих проблем. Они отличались некоторой противоречивостью интрапсихических тенденций (периоды гиперобщительности сменялись у них стремлением к уединению, а эмоциональные «всплески» — эпизодами преувеличенной рациональности и желанием «разложить все по полочкам»), что не могло не сказываться на построении собственно копинг-поведения: самой уязвимой сферой стресс-преодолевающего поведения у них была именно поведенческая.

При оценке состояния параметров космической погоды за период мониторингового наблюдения установлено, что геомагнитная возмущенность характеризовалась возникновением семи максимумов Кр, причем 6-й и 7-й максимумы были наиболее мощными, Кр-индекс составил 23–28 усл. ед. (рис. 1). Остальные максимумы были более слабыми, Кр-индекс не превышал 16 усл. ед.

Ответную реакцию миокарда вызывали не только мощные, но и более слабые гелиогеомагнитные возмущения, что доказано с помощью математической оценки [11] синхронизации (совпадения максимумов) КСТ и Кр-индекса. При этом наиболее четко синхронизация КСТ-Кр проявлялась у добровольцев в состоянии покоя (см. рис. 1), когда в ответ на всплески геомагнитной активности во 2-м, 4-м, 5-м и 6-м максимумах Кр-индекса резко возрастала напряженность миокарда по данным КСТ. В 7-м, самом мощном, максимуме Кр синхронизация КСТ-Кр отсутствовала. Тем не менее несинхронизированный отклик КСТ на 7-й максимум Кр все же развивался, но с опозданием на 2 дня, что мы связываем с истощением адаптационных механизмов миокарда добровольцев в результате предшествующего (6-го) мощного геомагнитного возмущения. С этим же, вероятно, связано и то, величина КСТ после 7-го максимума Кр не превышала 0,65–0,68, т. е. не выходила за рамки нормальных значений, в то время как за весь предыдущий период отклик миокарда на повышение гелиогеомагнитной возмущенности регистрировался при значениях КСТ 0,75–0,82 (свидетельствующих о признаках утомления миокарда).

После проведения эмоциональной нагрузки (рис. 2) процессы синхронизации нарушались: синхронизация КСТ-Кр отмечалась лишь при трех максимумах Кр-индекса (5-й, 6-й, 7-й) и полностью отсутствовала во время относительно слабых 2-го, 3-го и 4-го максимумов. В отношении 1-го максимума Кр динамику КСТ после эмоциональной нагрузки трактовать сложно, поскольку отсутствует предшествующий период измерений и неизвестно, каков был график КСТ до возникновения 1-го геомагнитного возмущения. Таким образом, на фоне эмоциональной нагрузки миокард добровольцев частично утра-

Рис. 1. Изменение Кр-индекса и КСТ у добровольцев сред- них широт в покое

Рис. 2. Изменение Кр-индекса и КСТ у добровольцев средних широт при эмоциональной нагрузке

чивал реакцию на те гелиогеомагнитные события, на которые реагировал в покое (2-й, 4-й), однако начинал реагировать на самый мощный 7-й максимум Кр, на который в покое реакции не было. Кроме того, зарегистрирован феномен инверсии фазы КСТ: в минимуме Кр, который произошел после 2-го максимума, реакция миокарда была обратной, т. е. вместо физиологического снижения КСТ в динамике наблюдалось его четкое пикообразное возрастание.

После восстановления в течение 10-минутного отдыха (рис. 3) восстанавливались и процессы синхронизации КСТ и Кр-индекса, синхронизация КСТ-Кр вновь выявлена во 2-м, 4-м, 5-м и 6-м максимумах Кр-индекса, что соответствовало данным исходного покоя. При этом аналогично исходным данным отсутствовала синхронизация КСТ-Кр в самом мощном 7-м максимуме Кр.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что у здоровых добровольцев эмоциональное напряжение не только блокирует реакцию миокарда желудочков на слабые гелиогеомагнитные возмущения, но и может способствовать необычной инверсии синхронизации КСТ-Кр. При этом развивается обратная реакция повышения напряженности миокарда в ответ на снижение геомагнитной возмущенности, т. е., по сути, происходит инверсия синхронизации гелио-геомагнитной возмущенности и параметров реполяризации миокарда желудочков. Кроме того, при эмоциональной нагрузке миокард желудочков начинает реагировать на те мощные геомагнитные возмущения, на которые в состоянии покоя реакции не было.

Обсуждение. Анализ психоэмоционального состояния здоровых добровольцев в средних широтах позволяет говорить об исходном нарушении у них процессов адаптации, о чем свидетельствуют неконструктивность при построении стресс-преодолевающего поведения и наличие полярных интрапсихических тенденций в личностном радикале добровольцев мониторинга.

В условиях исходного нарушения процессов психоэмоциональной адаптации у здоровых добровольцев в средних широтах дополнительная эмоциональная нагрузка вызывает транзиторное изменение синхронизации состояния миокарда желудочков и гелиогеомагниной возмущенности, которая была характерна для спокойного состояния без эмоциональной нагрузки и вновь восстанавливается после ее прекращения. При этом выявлены 3 типа нарушения синхронизации Кр-КСТ. Во-первых, при эмоциональной нагрузке миокард перестает реагировать на слабые геомагнитные возмущения (Кр ≈ 16 усл. ед.), на которые реагировал в исходном состоянии покоя и в дальнейшем вновь начинает реагировать после восстановления на отдыхе. Во-вторых, появляется ответный отклик на мощное геомагнитное возмущение (Кр ≈ 28 усл. ед.), которое в состоянии покоя не вызывало реакции со стороны сократительного миокарда. В-третьих, выявлен феномен «инверсии синхронизации», когда в ответ на снижение гелиогео-магнитной возмущенности отмечается рост напряженности миокарда.

Указанные изменения могут объясняться активацией различных адаптационно-приспособительных механизмов. Частичная утрата синхронизации КСТ и Кр-индекса при эмоциональной нагрузке может объясняться с позиций нелинейной динамической модели сердечной деятельности [12]. Авторы данной модели показали, что в случае влияния даже слабой внешней силы происходит модуляция амплитуды импуль-

Рис. 3. Изменение Кр-индекса и КСТ у добровольцев средних широт при восстановлении после отдыха са сердечных сокращений, перемещение системы (сердца) в менее устойчивую область возбужденного хаотического сигнала, что позволяет организму гибко подстраиваться под изменение внешних условий. При эмоциональной нагрузке наблюдается обратный процесс — вынужденная стабилизация системы в основном моносостоянии, при котором адаптационные резервы организма меньше [12]. Поэтому при одновременном с эмоциональной нагрузкой дополнительном воздействии внешней силы организм не способен отреагировать на него за счет более устойчивого (негибкого) исходного состояния. В периоде восстановления вновь происходит переход системы (сердца) из более стабильного в менее динамически стабильное состояние покоя, когда миокард освобождается от напряжения и восстанавливает способность «улавливать» импульсы внешних воздействий.

Появление при эмоциональной нагрузке отклика КСТ на мощный максимум Кр, который отсутствовал в состоянии покоя, может свидетельствовать о защитно-приспособительном влиянии умеренной эмоциональной нагрузки на состояние сердечно-сосудистой системы. В состоянии покоя отсутствовала реакция КСТ на 7-й, самый мощный, максимум Кр (см. рис. 1), который произошел менее чем через 8 дней после предшествующего, тоже достаточного сильного, геомагнитного возмущения. Вероятно, за такой короткий период не произошло восстановления адаптационных механизмов сократительного миокарда, и его ответный отклик, во-первых, запоздал ≈на 2 дня (несинхронизированный ответ) и, во-вторых, был небольшим по амплитуде (0,65–0,68), не выходя за рамки нормальных значений КСТ. Кроме того, на достигнутом уровне он сохранялся в течение ≈5 дней, несмотря на то что в этот период геомагнитная возмущенность прогрессивно уменьшалась. Подобная реакция свидетельствует о рассогласовании механизмов синхронизации в результате истощения адаптационных механизмов сердечной мышцы. При эмоциональной нагрузке в то же самое время мы видим совершенно другую картину: появляется четкая синхронизация КСТ-Кр в 7-м максимуме Кр-индекса, т. е. в состоянии умеренной эмоциональной нагрузки организм совершенно адекватно реагирует на возрастание гелиогеомагнитной возмущенности, причем происходит это на нормальных значениях КСТ (0,49 усл. ед.). Таким образом, умеренная эмоциональная нагрузка у здоровых добровольцев способна восстанавливать сниженные адаптационные механизмы сократительного миокарда и приводить к восстановлению физиологической синхронизации процессов реполяризации миокарда с внешними факторами.

Полученные результаты позволяют также сделать следующее предположение: возможно, эмоциональная нагрузка способствует «блокировке» ответа миокарда желудочков на слабые изменения геомагнитной активности, чтобы сберечь адаптационные резервы для адекватного физиологического ответа на более мощные геомагнитные возмущения.

Выявленный нами феномен «инверсии синхронизации» (рост напряженности сократительного миокарда в ответ на снижение гелиогеомагнитной воз-мущенности) при эмоциональной нагрузке требует отдельного изучения с учетом возможного влияния в этот период других факторов космической погоды (например, межпланетного магнитного поля, геомагнитных пульсаций и т. д.), поскольку биоэффективность магнитной бури не определяется лишь ее интенсивностью [13].

Заключение:

• 1.    Психологические параметры личности добровольцев средних широт включают в себя оптимистичность, доброжелательность, стремление к сохранению самооценки и снижение адаптивности при построении стресс-преодолевающего поведения на фоне некоторой противоречивости внутрилич-ностных тенденций.

• 2.    Синхронизация процессов реполяризации миокарда желудочков и гелиогеомагнитной возмущен-ности у добровольцев средних широт максимально выражена в состоянии покоя, частично утрачивается при проведении эмоциональной нагрузки и восстанавливается после 10-минутного отдыха.

• 3.    Эмоциональная нагрузка у добровольцев средних широт, с одной стороны, приводит к блокированию ответной реакции миокарда на слабые геомагнитные возмущения и, с другой стороны, может способствовать появлению чувствительности к мощным колебаниям геомагнитной активности.

• 4.    Выявлен феномен инверсии синхронизации процессов реполяризации миокарда и гелиогеомаг-нитной возмущенности в условиях эмоциональной нагрузки у добровольцев средних широт.