Учёные Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино), Института космических исследований РАН, Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (Москва) и Института аналитического приборостроения РАН (Санкт-Петербург) 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.

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 повышаются 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, то есть признаков стресса нет. В результате проведённого 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.

Учёные 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 старший научный сотрудник Лаборатории физической биохимии ИТЭБ РАН, доктор биологических наук 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 трёх сильных магнитных бурь в 2023—2024 годах, чтобы оценить частоту появления эффекта биогеосинхронизации на разных фазах бури: начальной, главной и фазы восстановления. Всего у нас за эти периоды была 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 счёт 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 её окончания. Зарегистрированные в работе случаи биогеосинхронизации наблюдаются в геофизических условиях, приведённых на рисунке (б).

По словам учёных, 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.

Применённый 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.

Результаты работы опубликованы в журнале Atmosphere.

Текст: Алсу Дюкина.
Источник: пресс-служба ИТЭБ РАН.