Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Чиженкова Р. А.,
ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ С КОММЕНТАРИЯМИ И ПРОГНОЗАМИ
Полученные сведения показали наличие, можно сказать, «информационного бума» научных исследований рассмотренных направлений во вторую половину XX века. Поток публикаций в области нейрофизиологии в период 1996-2000 гг. относительно величин за 1966-1970 гг. претерпел значительный рост - в 3.8 раз. В то же время увеличение числа опубликованных работ по биологическому действию неионизирующей радиации произошло в 17.3 раза. При этом увеличение числа работ по анализу нейрофизиологических эффектов неионизирующей радиации достигло 40.8 раз. Увеличение числа нейрофизиологических работ, выполненных на разных объектах, еще можно было описать линейными функциями (и то не всегда). Рост числа работ с применением различных неионизирующих излучений, в том числе и на нейрофизиологических объектах, уже являлся показательным либо логарифмическим.
Наблюдались сложные закономерности в общей картине количественных показателей указанных работ, обусловленные как особенностями нейрофизиологических объектов (целостный мозг, кора больших полушарий, нейроны, нервы), так и видом физических факторов (ЭМП без указания частотного диапазона, поле СВЧ, МП и ЭП), при участии временных событий, продуцирующих динамику показателей. В результате всестороннего анализа библиометрического материала за 35-летний временнóй период (1966-2000 гг.) были установлены следующие моменты. Подробности и количественные характеристики полученных данных приведены в соответствующих главах.
1. В общей совокупности опубликованных нейрофизиологических работ статистически значимо доминируют таковые, выполненные на целостном мозге. Однако наиболее выраженная положительная динамика наблюдается у числа работ, проведенных на нейронном уровне.
2. В общей совокупности публикаций по биологическому действию неионизирующей радиации статистически достоверно лидируют работы, выполненные с применением поля СВЧ. Тем не менее, их преобладание отмечается только в начале и середине рассматриваемого периода, а затем прекращается. Наименьшие показатели выявляются у работ с ЭП. Положительная динамика отмечается у чисел работ со всеми рассмотренными факторами, кроме числа работ с полем СВЧ в конце данного периода.
3. Среди нейрофизиологических исследований, выполненных с применением всех рассматриваемых физических факторов, преобладают работы на целостном мозге. Причина, по-видимому, кроется в большом потоке медицинских и психологических публикаций, которые имеют не столько теоретическое, сколько прагматическое назначение. Второе по численности место, кроме работ с использованием ЭП, занимают исследования, проведенные на коре больших полушарий. Надо признать, что во многих случаях нельзя провести четкую грань между этими объектами исследования. Наименьшие количественные показатели, как правило, принадлежат исследованиям на нейронном уровне, что объясняется их трудоемкостью и на первый взгляд невысокой прагматической ценностью. Низкие количественные данные работ, сделанных на коре больших полушарий с применением ЭП, являются следствием относительно малого числа работ с этим фактором на нейрофизиологических объектах вообще и несколько повышенным числом работ на нервах. Последнее определяется довольно высоким интересом исследователей к прагматическим сторонам эффектов действия ЭП на периферическую нервную систему. Существует выраженная положительная динамика количественных показателей нейрофизиологических работ с применением неионизирующей радиации. Только у числа работ, выполненных на нервах, этот процесс прекращается или теряет свою интенсивность в конце анализируемого временнóго периода.
4. Среди нейрофизиологических работ, выполненных с применением разных видов неионизирующей радиации, в отличие от совокупности работ по биологическому действию этих же факторов, явно преобладают таковые с ЭМП. Но, как и у работ по биологическому действию радиации, наименьшие показатели принадлежат работам с ЭП. У чисел всех указанных работ наблюдается положительная динамика в течение рассматриваемого временнóго периода. Однако, отмечаются особенности динамики показателей для работ с разными факторами. Прежде всего, это касается работ с применением поля СВЧ. Число последних работ превалирует над иными в первую половину данного периода, затем оно переходит на некоторое плато, после чего даже понижается. Этот факт сходен с наблюдениями относительно работ по биологическому действию неионизирующего излучения, но выражен более значительно.
5. В течение анализируемого 35-летнего периода имела место положительная корреляционная взаимосвязь между числами работ, сделанных на разных нейрофизиологических объектах с применением рассматриваемых физических факторов. Это наблюдение свидетельствует о роли технического оснащения общества в формировании научных интересов, что в близкой степени просматривается в исследованиях, выполняемых на любых объектах. Однако каждый вид исследований не полностью лишен своей индивидуальности. В большинстве случаев обнаруживаются статистически достоверные различия между вариационными рядами, представляющими исследования эффектов неионизирующей радиации на разных нейрофизиологических объектах. Последнее говорит о том, что эти вариационные ряды принадлежат принципиально разным генеральным совокупностям и обладают индивидуальными особенностями.
6. Выявлено математическое соотношение долей чисел работ, выполненных на разных нейрофизиологических объектах с применением рассматриваемых физических факторов, в общей совокупности исследований по биологическому действию соответствующих видов неионизирующих излучений. Преобладали доли работ, сделанных на целостном мозге. Долям работ на нейронном уровне, кроме случаев с использованием ЭМ, отводились наименьшие значения. В течение рассматриваемого временнóго периода наблюдалась сложная динамика нейрофизиологических долей работ с неионизирующим облучением в совокупности исследований по их биологическому действию. Данная динамика, преимущественно положительная, отличалась бóльшим разнообразием, по сравнению с таковой у абсолютных чисел публикаций. Имели место некоторые различия в динамике долей нейрофизиологических работ разного вида в общей совокупности соответствующих работ. В частности, отмечалось понижение рассматриваемых долей работ на коре больших полушарий и нейронах во время 70-80-х годов в случае применения всех указанных факторов, а также доли работ и на целостном мозге при использовании ЭМП.
7. Что касается долей работ, выполненных на разных нейрофизиологических объектах с применением рассматриваемых физических факторов, в общей совокупности соответствующих нейрофизиологических работ, то наибольшие значения, кроме работ с ЭП, отмечались у исследований на коре больших полушарий. У работ с полем СВЧ указанные доли были почти одинаковы у исследований на коре больших полушарий и целостном мозге. У работ с ЭП наибольшие доли принадлежали таковым, сделанным на нервах и нейронах. Положительная динамика данных долей была представлена в случаях применения всех рассмотренных факторов и использования всех нейрофизиологических объектов. Наибольшее возрастание этих долей отмечалось у исследований на головном мозге. Некоторое своеобразие динамики долей наблюдалась у нейрофизиологических работ с полем СВЧ. При общей положительной динамике наибольшие величины соответствующих долей отмечались в «средние» 5-летние интервалы анализируемого временнóго периода.
Существует несомненная зависимость интереса исследователей к анализу биологического действия тех или иных видов неионизирующей радиации от технического оснащения общества. Повсеместное распространение антропогенных источников неионизирующей радиации широкого диапазона чистоты и интенсивности во второй половине XX века [5, 43] породило ряд проблем, связанных, во-первых, с возникновением неблагоприятного окружения, а, во-вторых, с их терапевтическим использованием. Основная причина большого числа работ с использованием поля СВЧ в начале анализируемого временного периода заключается в развитии радиолокационных систем разного назначения [18]. С этой же причиной косвенно связано и последующее замедление увеличения роста их числа. Радио- и телевизионные передатчики, а также транспорт имеют отношение к полям иных частот, которые вносят все увеличивающуюся лепту в электромагнитное загрязне- ние [43]. Последующее освоение космоса, где имеет место магнитный фон, отличающийся от земного, повысило интерес к биологическому действию МП [18]. Кроме того, в настоящее время МП все шире используются с терапевтическими целями, рассматривается возможность применения магнитной (вместо электрической) стимуляции нервов и органов, а также разрабатываются методы транскраниальной стимуляции [75, 80, 81].
В конкретной направленности исследований по биологическому действию неионизирующих излучений несомненно присутствует влияние так называемого «социального заказа», в силу чего потенцируется прагматический подход, который поощряется финансовыми и промышленными структурами. Данный факт можно проанализировать на примере рассмотрения тематик ведущих международных конференций в Европе и США [42].
В 2000 г. состоялась XXII конференция Биоэлектромагнитного Общества США совместно с Европейской Биоэлектромагнитной Ассоциацией (Мюнх, Германия), где на 18 секциях было представлено более 300 докладов. Однако только одна секция («Нервная система и сенсорная физиология») имела некоторое отношение к мозгу. Лишь один доклад (Chizhenkova R.A. «Cycles of recovery of excitability of cortical neurons under microwaves») был посвящен рассмотрению поведения центральных нейронов интактных животных при неионизирующем облучении СВЧ диапазона. Кроме того, было 4 сообщения относительно амплитуды популяционного спайка в срезах гиппокампа при облучении иных характеристик.
На 3-й международной конференции по биомагнетизму (Блед, Словения), которая также проходила в 2000 г., близкие аспекты влияния электромагнитных полей вообще не затрагивались, но было много работ по действию неионизирующего излучения на костную ткань. В 2001 г. на XXIII конференции Биоэлектромагнитного Общества США совместно с Европейской Биоэлектромагнитной Ассоциацией (Миннесота, США) на 11 секциях было представлено 207 докладов. Несколько докладов было посвящено влиянию неионизирующей радиации на обучение у животных. Только в одном докладе был представлен анализ ЭЭГ в экспериментальных условиях на животных, в одном описаны популяционные спайки в гиппокампе и в одном докладе рассмотрена активность нейронов коры больших полушарий при электромагнитном воздействии (Chizhenkova R.A. «Neuronal interspike intervals under microwaves»).
В 2002 г. состоялась XXIV совместная конференция этих организаций (Киебек, Канада), которая включала 18 секций с 274 докладами. Хотя две секции были посвящены проблемам «In vivo studies animal», лишь в одном докладе анализировалась ЭЭГ при облучении в экспериментальных условиях и один доклад содержал материалы, связанные с нейронной активностью (Chizhenkova R.A. «Nonlinear dependence of neuronal effects of microwave»).
В настоящее время в мире доминируют исследования в области прикладных аспектов проблемы биологического действия неионизирующих излучений (дозиметрических, гигиенических и физиотерапевтических). Если пять десятилетий назад фундаментальные исследования влияния проникающих физических факторов на мозг были затруднены вследствие непринятия массовым сознанием самой идеи их биологического действия, то теперь причина аналогичного явления кроется в утилитарном отношении.
Среди фундаментальных аспектов сейчас некоторый акцент сделан на анализе первичных механизмов. Фундаментальным исследованиям деятельности мозга при действии неионизирующих излучений уделяется пока малое внимание. Однако именно им предстоит занять одну из лидирующих позиций в разработке проблемы биологического действия данных факторов, поскольку они позволяют вскрывать механизмы и закономерности реакций целостного организма, которые могут иметь весьма удаленное отношение к первичным мишеням электромагнитных воздействий.
Решающее значение в развитии эффектов неионизирующей радиации на организм принадлежит прямому действию данного проникающего фактора непосредственно на структуры головного мозга [21-24]. Теоретико-фундаментальное изучение нейрофизиологических аспектов действия неионизирующей радиации прежде всего связано с электрофизиологическими исследованиями, проводимыми на нейронном уровне. В первых работах было обнаружено, что СВЧ облучение мало отражается (хотя и достоверно) на средней частоте активности корковых нейронов [8, 9, 25, 49, 50], но вызывает значительные сдвиги со стороны вызванной активности [25, 49, 50]. Затем было установлено, что СВЧ облучение в большой степени модифицирует внутренний рисунок импульсных потоков нейронов [27, 28, 31-36, 38, 50-55,61,64,69-72].
Изучение генеза реакции ткани мозга на действие неионизирующей радиации должно основываться прежде всего на анализе процессов, протекающих на нейронном уровне. Внутренняя структура импульсных потоков корковых нейронов чрезвычайно сложна, важным элементом которой являются объединения спайков нейронов в виде «пачек» [26, 30, 67, 68]. В коре больших полушарий пачечная активность отмечается у нейронов как поверхностных, так и глубоких слоев [73, 77]. Происхождение пачечной активности имеет отношение к особенностям генерирования спайков «конечными» нейронами, а также к функционированию контуров с обратными связями - «neuronal circuits» [68]. Недавно описаны предполагаемые сложные схемы образования и функционирования «neuronal circuits» в коре больших полушарий [44, 47, 76, 83, 87, 88]. Объединениям спайков в виде пачек отводится ведущая роль в синаптической пластичности и информационном процессе, в частности предполагается их участие в кодировании и детекции параметров сигнала [78]. В настоящее время признано, что осуществление когнитивных функций базируется на деятельности именно «neuronal circuits» коры [48, 76, 79, 83].
Нами уже показано, что изменения в деятельности нейронных популяций коры при воздействии физических факторов в значительной мере затрагивают особенности пачечной активности [27, 28, 32-36, 50, 51, 53, 54, 61, 64, 69, 70]. Такие перестройки структуры нейронных импульсных потоков, по-видимому, указывают на сдвиги в корковых интегративных процессах под влиянием облучения. Эти явления могут быть решающими для нормального протекания информационных процессов и приводить к неожиданным отклонениям в когнитивных функциях мозга, что не вписывается в привычные представления о патологии. Ценность исследований импульсных потоков нейронов проистекает из того, что они послужат основой для понимания механизма влияния неионизирующей радиации на деятельность мозга и создания подходов к ее управлению (коррекции).
Сейчас не вызывает сомнения, что развитие фундаментальной науки является гарантом не только процветания нашей цивилизации, но выживания самого человечества и даже существования всей ноосферы [3, 4, 6, 12, 13, 29, 82]. Наметившийся крен внимания общества в сторону прикладных наук может привести к сеюминутным успехам в решении некоторых потребительских проблем, но не способен создать прочную основу для прогресса [4, 10, 14, 16, 17]. Поскольку результаты, получаемые при фундаментальных исследованиях, в принципе не могут быть непосредственно внедрены в какие-либо технологии и, следовательно, иметь «самоокупаемость», существует необходимость финансовой поддержки этих исследований [6, 7, 15, 17, 46]. Поэтому в середине ХХ века возникла идея государственной поддержки науки [7, 15].
Начало данного процесса связано с деятельностью американского физика В. Буша [7, 15], который полагал, что «фундаментальные исследова- ния - это научный капитал» [15]. Необходимость поддерживать фундаментальную науку прекрасно пояснил президент США Барак Обама в своем выступлении на ежегодном собрании американской Национальной академии наук 29-го апреля 2009 г. [15]. Основная идея доклада заключалась в том, что для фундаментальных научных исследований требуется государственное финансирование, поскольку исследования в области физики, химии или биологии зачастую не окупаются за год или даже 10 лет, а иногда не окупаются вообще. Частный сектор, в силу понятных причин, поддерживает прикладные исследования, но не в состоянии делать существенные вложения в фундаментальную науку. Исследовательские проекты фундаментальных аспектов должен инвестировать государственный сектор [15].
В России государственная поддержка фундаментальной науки началась в 1992 г. с организацией Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ), т.е. в самом начале становления нового государства [1, 2].
За прошедшие годы было выдано около 60000 грантов, из них около 80 % приходилось на инициативные (исследовательские) проекты и примерно 6 % - на издательские. Из инициативных проектов около 20 % относились к области знания «биология и медицинская наука», из издательских проек- тов - около 16 %. Следует отметить, что среди проектов по ведущим областям знания только проекты по биологии и медицинской науке не проявляли снижения числа грантов в последние годы [37, 39-41].
В данной области знания среди инициативных работ лишь 9.4 % можно отнести к нейрофизиологическому направлению, среди издательских толь- ко - 3.3 %. В общей совокупности поддержанных нейрофизиологических исследований 51.4 % грантов имели отношение к целостному мозгу, 27.8 % -
к нейронному уровню и 14.5 % - к биологическому действию физических факторов [37, 39-41]. Интерес представляет факт, что библиометрический анализ проектов, поддержанных РФФИ, дал результаты, близкие к таковым при библиометрическом рассмотрении опубликованного материала за последнюю треть ХХ века.
Таким образом, во второй половине ХХ века произошла резкая активация исследовательского процесса в области нейрофизиологии. Предположительно в XXI веке будет происходить дальнейшая потенциация нейрофизиологических исследований, что необходимо для понимания организации когнитивных функций, интеграции информации, проблем управления жизнедеятельностью органов и их систем, для осознания места человека в биоценозе и даже самого появления «Человека разумного». Частным прикладным результатом будет являться совершенствование медицинских тех- нологий [85, 86].
Повышение внимания исследователей к нейрофизиологическим эффектам неионизирующей радиации в ХХ веке было обусловлено техническим прогрессом, приведшим к загрязнению среды обитания этим фактором. Несомненно, в XXI веке исследования этого направления претерпят дальнейшее развитие, что важно не только для базиса прикладных отделов науки, но и может пролить свет на некоторые аспекты функционирования организма. При этом наиболее обещающими представляются исследования на нейронном уровне.