Электромагнитные волны головная боль

Электромагнитное поле (ЭМП) как физическое понятие представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между любыми находящимися в движении заряженными частицами. Другими словами, ЭМП возникает там, где присутствует электрический ток. При этом источники переменного тока создают изменяющееся во времени ЭМП, в то время как постоянный ток продуцирует статическое ЭМП. Электромагнитное поле определяется как электростатическими взаимодействиями, возникающими между заряженными частицами вне зависимости от подвижности последних (т. н. электрическое поле), так и магнитной составляющей ЭМП, которая определяет взаимодействия между движущимися зарядами и, в конечном итоге, между объектами, несущими в себе электрический ток (например, отталкивание или притяжение «наэлектризованных» предметов). При этом сила электрического поля зависит от величины разности потенциалов заряженных частиц (т. е. от напряжения электрического тока) и от расстояния между ними и выражается в вольтах на метр (В/м). В свою очередь, интенсивность магнитного поля зависит уже от силы тока и также убывает с увеличением расстояния между источниками последнего, что может быть выражено в амперах на метр (А/м). Однако чаще всего силу магнитного поля выражают в единицах магнитной индукции – теслах или гауссах (1 Тл = 10000 Г). В специальной литературе, посвященной проблемам биологического действия ЭМП, понятие «электромагнитное поле» трактуется более широко. Этим термином обозначают также и всякое электромагнитное излучение (ЭМИ), длина волны которого существенно превышает расстояние от источника до объекта воздействия. Длина волны напрямую связана с частотными характеристиками электрического тока, а также с энергетическим потенциалом ЭМИ, от величины которого во многом зависят непосредственные эффекты ЭМИ (в т.ч. на биологические объекты), что хорошо иллюстрируется на примере рентгеновского излучения.

Все источники ЭМП можно разделить на естественные и техногенные. К первым относятся электрическое и магнитное поля Земли. Гораздо меньшее значение имеют атмосферные разряды (грозовая активность) и радиоизлучение Солнца и галактик. В отличие от магнитного поля Земли, которое относится к статическим, техногенные ЭМП создаются источниками переменного тока и широко варьируют по своим частотным характеристикам. Так, в соответствии с международной классификацией антропогенные источники ЭМП делятся на две группы:

[1] источники ЭМИ крайне низких и сверхнизких частот (0 – 3 кГц), к которым, прежде всего, относятся все системы производства, передачи и распределения электроэнергии: воздушные линии электропередач (ЛЭП), трансформаторные и генераторные подстанции, электростанции, системы электропроводки жилых и общественных зданий, различные кабельные системы (в т. ч. телефонные, системы заземления и т. д.), а также любые устройства, использующие для своей работы электроэнергию промышленных час- тот (50 – 60 Гц); к последним относится самый широкий спектр электробытовой и офисной техники, профессиональное электрооборудование, а также электротранспорт и его инфраструктуры;

[2] источники ЭМИ радиочастотного и микроволнового диапазонов (3 кГц – 300 ГГц), к которым относятся средства получения и передачи информации (радиостанции, радио- и телепередатчики, компьютерные мониторы, телевизо-ры, радио- и сотовые телефоны, радиолокационные станции и пр.), различное медицинское лечебное и диагностическое оборудование, микроволновые печи; при этом большинство из перечисленных устройств являются источниками ЭМИ сверхвысоких частот (20 МГц – 3 ГГц), т. е. микроволнового излучения.

Для живого организма огромное значение имеет не столько величина воздействия ЭМП, сколько характер последнего. Это было экспериментально установлено W. Adey (1990), который показал, что обмен ионов кальция в клетках головного мозга у животных резко изменяется лишь в определенных очень узких частотных интервалах ЭМП, в то время как сигналы других частот вызывали только незначительные изменения или не вызывали их вовсе. При этом сразу обратил на себя внимание тот факт, что большинство т.н. эффективных частотных окон находилось в интервале 0 – 100 Гц, а во многих случаях совпадали с собственными ритмами функционирования головного мозга и нервной системы, сердца и сосудов, что позволяло уже говорить, о том, что характерной особенностью воздействия ЭМП на живые организмы является его «резонансный характер». То есть, существенное значение имеют не столько интенсивность ЭМИ, сколько частотные характеристики, т.к. в случае совпадения последних с собственными колебаниями биомолекул клеточных мембран может происходить многократное усиление биологического действия. Представлениям об информационной функции естественных ЭМП полностью соответствуют и данные о том, что наиболее агрессивное воздействие на биологические объекты оказывают иррегулярные, т. е. резко меняющиеся по частоте ЭМП, которые приводят к десинхронизации собственных электромагнитных сигналов в живом организме.

В этом же контексте можно рассматривать и исключительно высокую биологическую активность модулированных ЭМП. При этом модуляция, т. е. частота подачи импульсов ЭМП, будучи синхронизирована с собственными ритмами биологической системы, резко увеличивает эффективность воздействия ЭМП, причем независимо от основной (несущей) частоты. Установленная зависимость биологического эффекта ЭМП от их частотных характеристик позволяет объяснить тот факт, что переменное магнитное поле промышленных частот (т. е. 50 – 60 Гц) оказывает выраженное воздействие на человека уже при интенсивности всего 0,2 – 0,4 мкТл, в то время как магнитное поле Земли, измеряемое в пределах 50 – 70 мкТл, не оказывает негативного влияния на биологические объекты и относится к естественным факторам окружающей среды. Это становится понятным при учете того, последнее по своим частотным характеристикам относится к статическим, т.е. не меняющимся, магнитным полям, и, соответственно оказывает совершенно другое информационное воздействие.

Основным механизмом воздействия ЭМП на живой объект является изменение свойств водных растворов организма. Основными мишенями при воздействии ЭМП на биологические объекты являются: плазматические мембраны клеток, внутри- и межклеточная жидкость. Электро-магнитные волны могут увеличивать гидратацию белковых молекул.

Влияние ЭМП на нервную систему. Нервная система и тесно взаимосвязанная с ней сердечно-сосудистая система являются потенциально наиболее уязвимыми для воздействия ЭМП, т.к. представляют собой биоэлектрические системы, способные реагировать на внешнее воздействие электрических сигналов. Именно функциональные нарушения нервной системы различного характера (головные боли, утомляемость, нарушения внимания и др.), широко распространившиеся среди обслуживающего персонала первых мощных радиолокационных станций, внедренных в систему противовоздушной обороны вскоре после Второй мировой войны, впервые привлекли внимание медиков к проблеме воздействия ЭМП на человека. Таким образом, различные аспекты негативного воздействия ЭМП на функциональное состояние различных отделов нервной системы изучаются вот уже около 50 лет, а возможность развития нервной патологии вследствие воздействия данного фактора давно является общепризнанным фактом.

Выделяют острое и хроническое воздействие ЭМП. При этом острое воздействие предполагает достаточно кратковременное воздействие ЭМП очень высокой интенсивности (например, при экстренном ремонте ЛЭП, авариях на электростанциях и т. д.), что сопровождается выраженными нарушениями вегетативной регуляции различных функций, которые развиваются как следствие рефлекторных реакций, в первую очередь, на тепловой эффект ЭМП. Последнее проявляется быстро развивающейся слабостью, нарушениями сердечной деятельности, жаждой, иногда дрожью в конечностях, спастическими реакциями сосудистой системы, а в редких случаях рвотой. Эти изменения при своевременном прекращении вредного воздействия полностью обратимы.

Гораздо большее значение имеет патология, развивающаяся вследствие хронического воздействия ЭМП, т.к. затрагивает очень широкие профессиональные группы, занятые в электроиндустрии. Выделяют три основных синдрома нарушений нервной регуляции: [1] астенический, [2] астеновегетативный (или синдром вегетососудистой дистонии), [3] гипоталамический.

Астенический синдром, в основном, характерен для начальных стадий заболевания и подразумевает развитие у работающих таких функциональных расстройств, как частые головные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, различные нарушения сна, периодически возникающие боли в области сердца функционального характера, которые наряду с тенденцией к артериальной гипотонии и брадикардии являются проявлением расстройств вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы. В умеренно выраженных стадиях заболевания развивается астено-вегетативный синдром, характеризующийся дальнейшим усугублением вегетативных нарушений. При этом ваготонические реакции, характерные для первой фазы заболевания, сменяются симпатикотонией, что предопределяет преобладание ангиоспастических реакций, появление преходящей артериальной гипертензии, приступов тахикардии и соответствует клинической картине вегетососудистой дистонии по гипертоническому типу. В отдельных выраженных случаях заболевания развивается гипоталамический синдром, характеризующийся периодическим возникновением диэнцефальных кризов преимущественно симпато-адреналового типа. У таких больных наблюдаются эмоциональная лабильность, гипервозбудимость, неустойчивость настроения с наклонностью к ипохондрическим реакциям, нарушения сна и снижение памяти. В тяжелых случаях головные боли приобретают приступообразный характер и часто сопровождаются предобморочными и обморочными состояниями. Вне кризов расстройства вегетативной регуляции проявляются такими симптомами, как чрезмерная потливость, дрожание пальцев рук, пониженная температура кожи и зябкость рук и ног. Кроме того, больные жалуются на частые сжимающие и щемящие боли в области сердца, плохо поддающиеся действию сосудорасширяющих средств, иногда ощущения перебоев в работе сердца, периоды внезапной нехватки воздуха, общую слабость и утомляемость. При дополнительных обследованиях у таких больных часто обнаруживают повышение артериального давления, раннее развитие признаков ишемической болезни сердца, нарушения мозгового кровотока и изменения биоэлектрической активности коры головного мозга, а также пограничные психопатологические изменения. Такие больные очень рано инвалидизируются.

Как свидетельствуют экспериментальные данные, существует независимая от сознания рецепторная чувствительность к воздействию даже очень слабых ЭМП порядка 0,0001 В/м, которая отвечает за выработку различных безусловно-рефлекторных реакций, что проявляется изменениями вегетативной (т. е. бессознательной) регуляции различных функций, которые могут лежать в основе развития многих описанных выше симптомов при воздействии ЭМП.

Вместе с тем, широко обсуждаются иные аспекты влияния ЭМП (в первую очередь, промышленных частот) на состояние нервной системы у человека. При этом одной из важнейших проблем, вызывающей научный интерес, начиная с начала 80-х гг., является выяснение возможной причинной связи между длительным воздействием ЭМП и распространенностью депрессивных состояний среди работающих и, возможно, самоубийств. Последнее представляется вполне оправданным, т.к. значительно более частая встречаемость таких предрасполагающих к этому факторов, как эмоциональная неустойчивость с наклонностью к дисфории, неврастения, ипохондрические и фобические реакции среди длительно работающих в электроиндустрии является уже общепризнанным фактом. Кроме того, как показано в большом числе исследований, выполненных к настоящему времени, существует несомненная связь между увеличением числа нервных и психических заболеваний и колебаниями магнитного поля Земли в периоды т.н. магнитных бурь. К настоящему времени уже имеется целый ряд работ, показавших ту или иную степень риска развития депрессивной симптоматологии среди рабочих электроиндустрии и населения, проживающего в непосредственной близости от ЛЭП. В нескольких широких исследованиях была установлена связь между профессиональной занятостью в электроиндустрии и увеличением числа самоубийств в данной группе рабочих. Очень настораживающим является то, что эти данные были в дальнейшем подтверждены и в отношении мужского населения, проживающего в непосредственной близости от высоковольтной ЛЭП (500 кВ). Вместе с тем, нужно учитывать, что в силу относительной редкости изучаемой патологии (суицид) число проанализированных случаев зачастую оказывается весьма ограниченным, что самым серьезным образом влияет на достоверность полученных результатов.

Другой проблемой является широкое распространение как среди рабочих, занятых в электроиндустрии, так и среди населения в целом ряде стран своеобразных психосоматических расстройств, определяемых как «синдром повышенной электрочувствительности» и приобретающих широкое распространение. Сущность данной патологии заключается в том, что у ряда лиц в процессе работы с различным электро-оборудованием возникают приступообразные головные боли, резкая слабость, расстройство внимания, а также целый ряд необычных нарушений кожной чувствительности, таких как онемение и парестезии в руках, ощущение сальности кожи рук, повышенная чувствительность к воздействию на кожу различных химических веществ. При этом пациенты зачастую вынуждены обращаться к врачам, считая эти симптомы следствием повышенной чувствительности к ЭМП и зачастую оказываются неспособными к дальнейшей работе. Кроме того, выделяется группа аллергически предрасположенных людей, у которых может развиваться гиперчувствительность к воздействию электрических полей. Такие больные могут даже терять сознание во время грозы или при прохождении под высоковольтными ЛЭП. Однако многочисленные и различные по методике экспериментальные исследования не показали зависимости между возникновением описанных нарушений и воздействием ЭМП различной интенсивности. При этом все больные, включенные в исследования, оказались неспособными провести различие между ложным и реальным воздействием ЭМП промышленных частот. Таким образом, к настоящему времени многие исследователи считают, что синдром «повышенной гиперчувствительности» является своеобразной психо-соматической реакцией на широко распространившиеся в современном обществе страхи и опасения, которые связаны с сообщениями о возможном негативном влиянии ЭМП, и которые в условиях недостаточного информирования могут реализоваться в соматические жалобы. В пользу этого предположения свидетельствует, в частности, положительный опыт психологических методов коррекции данных расстройств.

С середины 90-х гг. обсуждается возможность развития болезни Альцгеймера у людей, по роду профессий, связанных с воздействием ЭМП (в т. ч. промышленных частот). При этом в ряде исследований было показано, что в исследуемых группах больных с данным заболеванием оказывалось почти в 4 раза больше лиц, подвергавшихся в прошлом производственно обусловленному воздействию ЭМП, чем в контрольных группах. Важно подчеркнуть, что степень риска существенно не изменялась при расширении группы обследуемых до более, чем 300 человек, а также после учета таких факторов, как пол, образование и возраст. При этом в качестве группы сравнения были выбраны пациенты с другими видами слабоумия (исключая сосудистый генез). В настоящее время высказываются несколько предположений, в какой-то мере объясняющих данную зависимость, среди которых возможность отрицательного влияния на гомеостаз ионов кальция в клетках головного мозга, патологическая активация иммунных клеток микроглии (клеточного окружения нейронов), приводящая к дегенерации последних, и, наконец, возможное стимулирующее влияние на продукцию бета-амилоида, который в больших количествах обнаруживается в клетках головного мозга у больных синдромом Альцгеймера. С учетом близости некоторых патогенетических механизмов было высказано также предположение о возможном провоцирующем действии длительного воздействия ЭМП на развитие бокового амиотрофического склероза, подтвержденное пока лишь в единственной работе.

Литература:

аналитический обзор «Влияние электромагнитных полей на здоровье человека» Ю.П. Гичев, Ю.Ю. Гичев; РАН, Сибирское отделение государственной публичной научно-технической библиотеки», Новосибирск, 1999 [читать];

статья «Влияние электромагнитных полей на биологические объекты» Е.С. Филиппов, Е.А. Ткачук, Иркутский государственный медицинский университет (журнал «Сибирский медицинский журнал» №1, 2001) [читать];

статья «Влияние естественных и техногенных электромагнитных полей на безопасность жизнедеятельности» В. В. Довгуша, М. Н. Тихонов, Л. В. Довгуша; НИИ промышленной и морской медицины ФМБА России, г. Санкт- Петербург (журнал «Экология человека» №12, 2009 [читать];

статья «Медико-биологические аспекты электромагнитной экологии» Суворов Н.Б., Отдел экологической физиологии, ГУ НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН, Санкт-Петербург (журнал «Медицинский академический журнал» №4, 2010) [читать].