21:44 КОЛЫБЕЛЬ РАЗУМА И ЖИВОЙ МОЗГ | |
К.Э. Циолковский От автораЭти заметки являютсяпервой попыткой автора сформулировать своипредставления о связи альфа-ритма головногомозга человека с естественными резонанснымиэлектромагнитными колебаниями в полостиЗемля-ионосфера и о возможном влиянии этойжизненно важной для Homo sapiens взаимосвязи напоследствия выхода человека за пределыионосферы – в дальний космос. К сожалению, изыскания по этойпроблеме автор не возобновлял с 1975-80 гг., и лишьтогда же, в основном, им были собраны исходныематериалы по соответствующей тематике,обобщенные в этих заметках. Поэтому сегоднянекоторые из источников, приведенных в спискелитературы, возможно, устарели. В настоящее время мною ведется поискновых публикаций по обсуждаемым здесь проблемам,в том числе – поиск материалов в сети Интернет. ВведениеУченым, занимающимсякосмическими исследованиями и космонавтикой,крайне важно знать, насколько тесно связаныживые организмы с земными условиямисуществования, безопасен ли для них длительный идальний отрыв от Земли, где протекает ихмноговековая эволюция. А.Л. Чижевский еще в 1936 г. подчеркивал(см. [16]), что мы не можем изучать организм какнечто обособленное от космотеллурической среды(т.е. от всей внешней среды – от Земли до космоса),ибо живой организм не существует в отдельности,вне этой среды, и все его функции непрерывносвязаны с нею. Каждый атом живой материинаходится в постоянном, непрерывном соотношениис атомами окружающей среды – природы; каждыйатом живого резонирует на соответствующиеколебания атомов природы. Как справедливо заметил Н.А. Агаджанян[1], живые организмы в течение многих миллионовлет живут в условиях ритмических измененийгеофизических параметров среды. В процессеэволюционного развития у них выработалисьприспособления, которые помогают им наилучшимобразом согласовываться с условиями внешнейсреды. Ю.А. Холодов, характеризуясоответствующие вывода А.П. Дуброва [3], образнонаписал в [12], что физические поля Земли могутиграть роль своеобразного дирижера, благодарядеятельности которого согласованно играеторкестр, называемый жизнью. Удаление дирижера нескажется на существовании музыкантов. Болеетого, некоторое время они смогут работать и бездирижера. Но затем неизбежно рассогласование. Аесли же работа дирижера резко изменяет свойхарактер, то согласованность игры оркестранарушится еще скорее. Земля – колыбель жизни, колыбельчеловечества, колыбель разума! И все, что здесьговорилось о роли ритмов этой колыбели для живыхорганизмов, в первую очередь относится к Homo sapiens– человеку разумному. Остановимся на двух участниках этойритмической "связки": Разум и Земля. Ритмы мозгаБолее полувека назаднемецкий психиатр Ганс Бергер, изучаяэлектрическую активность головного мозгачеловека, впервые обнаружил слабые колебания счастотой около 10 в секунду и назвал ихальфа-волнами. Их размах, или амплитуда,составляет всего около 30 миллионных долейвольта. Таки образом был открыт альфа-ритм,наиболее четкий образец всехупорядоченных проявлений – паттерновэлектрической активности мозга. Через 25 лет изучение этих еле заметныхволн выросло в новый раздел науки, называемый электроэнцефалографией(ЭЭГ). Основными типами ритмовмозга, регистрируемыми наэлектроэнцефалограммах человека, являются (см.,например, [10], [5]):
Добавим, что в 1968 г. американскомуисследователю Д. Коэну удалось зафиксироватьвокруг головы человека (бесконтактным методом –в отличие от ЭЭГ) слабые колебания магнитныхполей, возникающих одновременно с колебаниямиэлектрических биопотенциалов мозга. Он назвалполученную запись магнитоэнцефалогаммой(МЭГ). Колебания вмагнитоэнцефалограмме по частоте совпадают спреобладающим ритмом электроэнцефалограммы –альфа-ритмом (см., например, [3], [14]). Теперь мы знаем, что альфа-волны идругие электрические и магнитные колебания вмозгу чрезвычайно наглядны, чрезвычайноиндивидуальны, постоянны в своем проявлении и,что совершенно несомненно, связаны сумственной деятельностью. Заметим, чтоальфа-волны наблюдаются лишь у человека. Грей Уолтер [9],[10] иамериканский психолог Уоррен Мак-Каллоквысказали достаточно обоснованную гипотезу отом, что альфа-ритм характеризует процессвнутреннего "сканирования" мысленныхобразов при сосредоточении внимания накакой-нибудь умственной проблеме. Наблюдается,например, любопытное совпадение между частотойальфа-волн и периодом инерции зрительноговосприятия (примерно 0.1 секунды). Когда мы закрываем глаза, нашиальфа-ритмы усиливаются и приобретают характердлинных рядов синусоидальных колебаний. Убольшинства людей альфа-волны исчезают, когдаони открывают глаза и перед ними возникает та илииная реальная картина. Это позволяет думать,утверждает Грей Уолтер [10], что альфа-ритм – этопроцесс сканирующих поисков паттерна,затухающий, когда паттерн найден. Когда мы начинаем испытыватьсонливость, на электроэнцефалограмме преждевсего наблюдается уменьшение интенсивностиальфа-волн, свойственных состояниюбодрствования, и их постепенное замещениетэта-ритмами. У спокойно спящего человекадоминируют медленные дельта-волны, хотя во времясна могут возникать несколько периодовпоявления быстрых колебаний – веретенообразныхгрупп волн сигма-ритма с частотой около 14 цикловв секунду – спящий видит сны. Здесь следует отметить тообстоятельство, что у большинства людей времясна и ослабления альфа-ритмов соответствуетночному времени суток. Грей Уолтер считает, чтосон – это наследие далекого прошлого, когда принаступлении ночи человек испытывал потребностьустраниться от активной деятельности. Амедленные ритмы, в частности – дельта-волны,являются как бы "охранителями" мозга. Колебания альфа-ритма и другиеэлектромагнитные проявления мозговойдеятельности отображают весьма сложныепсихо-физиологические процессы в живом мозгу. Имеющиеся статистические иэкспериментальные данные определенносвидетельствуют в пользу того, что характеральфа-ритма является врожденным и, вероятно,наследственным. Характер альфа-ритма сугубоиндивидуален. Исследования, проведенные ГреемУолтером [10], показали, что у большинства людей,имеющих четко выраженный альфа-ритм, преобладаетспособность к абстрактному мышлению. У незначительной группы испытуемыхобнаруживается полное отсутствие альфа-ритмовдаже при закрытых глазах. Эти люди свободномыслят зрительными образами, однако испытываюттрудности в решении проблем абстрактногохарактера. Другая особенность – ограничениескорости, наложенное частотой альфа-ритмов(варьирующей у разных людей от 8 до 13 циклов всекунду) на быстроту наших сенсорных ипсихических реакций. Более быстрый ритм, какутверждает Грей Уолтер, гарантирует большуюоперативность решений и действий. Итак, альфа-ритм безусловно связан сформами мышления, с природой образов,возникающих в мыслящем мозгу. Механизм, действиекоторого мы обнаруживаем в расчете, предвидениии воображении, мозг человека должен былприобрести на очень ранних этапах человеческойистории. Позднее возникли процессы абстрактногомышления и контроля – то, что мы называем волей. Действие этих механизмовсознательного контроля может бытьзарегистрировано в виде электрических имагнитных вихрей, проносящихся через мозгчеловека как мимолетные узоры-паттерны, в первуюочередь – как колебания альфа-ритмов. В мозгудругих животных наиболее чувствительные приборырегистрируют лишь изолированные и нерегулярныеэлементы этих высших функций. Таким образом,механизмы мозга обнаруживают глубокое различиемежду человеком и даже человекообразнойобезьяной. Грей Уолтер еще в 1953 г. [10] предположил,что "чувствительность мозга к электрическимвоздействиям могла бы обеспечить связь снекоторым началом, пронизывающим все вокругнас"!.. И тут же он отвергал такую возможность,указывая, что "известные нам электрическиемеханизмы мозга и их свойства не дают основанийдля поддержки подобных представлений. Величинагенерируемых мозгом электрических потенциаловисключительно мала… И, что еще важнее,доминирующие частоты электрической активностимозга много ниже не только радиочастот, но дажечастот звуковых колебаний. При частоте колебаний10 в секунду – средней частоте альфа-ритмов …электромагнитный сигнал имел бы длину волнытридцать миллионов метров". К сожалению, онтогда, повидимому, не знал о сверхнизкочастотныхэлектромагнитных колебаниях, постоянносуществующих в естественном резонатореЗемля-ионосфера, внутри которого находятся всеживые существа в биосфере Земли. Здесь уместнозаметить, что длина волны электромагнитныхколебаний с частотой альфа-ритма весьма кстатиоказывается близкой к длине окружности земногошара… Смысл и значение этой оценки станут яснымииз следующего раздела. Ритмы ЗемлиХотя первыепредположения о существовании верхнихионизированных электропроводящих слоеватмосферы Земли были высказаны еще в концепрошлого века, прямые опыты, доказавшиесуществование ионосферыЗемли,относятся к 1925 г. Отражение радиоволн различныхдиапазонов от ионосферы, окружающей Землю навысотах от 50-100 км, обеспечивает ихраспространение на большие расстояния, вплоть докругосветных. Исследуя электромагнитные поля всферическом слое, ограниченном поверхностьюЗемли и нижней ионосферой, В.О. Шуман в 1952 г.сначала теоретически предсказал, а затемэкспериментально подтвердил существованиеестественных резонансов в полостиЗемля-ионосфера. Предсказанные им резонансныечастоты соответствуют так называемым "стоячимволнам" в тонком сферическом волноводеЗемля-ионосфера, и длина волны дляэлектромагнитных колебаний основного резонансаблизка к длине окружности земного шара –вспомним оценку для альфа-ритма мозга человека,приведенную в предыдущем разделе. В дневные часыШуманом и Кёнигом были зарегистрированыодиночные "цуги" колебаний амплитудой до 100мкВ/м с частотой заполнения 9 Гц, обычно длившиеся0.3-3 сек, реже до 30 сек. Работы Шумана вызвали большой интерес.Открытые им резонансные явления часто сталиназывать его именем – "шумановскиерезонансы". Дальнейшие теоретическиеизыскания и многочисленные измерения,предпринятые различными учеными, позволилиуточнить свойства резонатора Земля-ионосфера иоценить суточные, сезонные и глобальныеособенности электромагнитных колебаний нарезонансных частотах. Обзор некоторыхрезультатов этих исследований см., например, в [11]. По единодушному мнению большинстваспециалистов, причиной возбужденияэлектромагнитных колебаний на резонансныхчастотах, определяемых формой и размерами Земли,служат разряды атмосферного электричества –молнии, вызываемые всей совокупностью гроз наземном шаре (примерно 100 разрядов в секунду). В спектре шумановских резонансовнаблюдаются четко выраженные максимумы,соответствующие резонансным частотам,определяемым по формулам f = (c/2p RE) [n(n+1)]1/2,
где f – частота(в Гц), c – скорость света, RE– радиус Земли, а n – порядковый номер резонанса. Однакоиз-за неидеальной проводимости "стенок"добротность резонатора Земля-ионосфера мала(порядка Q = 4-6), чтовызывает сдвиг резонансных частот, определяемыйвыражением f = fi (1-1/Q),
где fi – частотав резонаторе с идеальными стенками. Усредненные спектрышумановских резонансов, экспериментальнозарегистрированные в Arrival Heights, Антарктика (AH), вSondrestromfjord, Гренландия (SS), и в Стэнфорде,Калифорния, США (SU) за период с января по март 1990г., показаны на рисунке. Среднемесячные экспериментальнонаблюдаемые значения наиболее четко выраженныхрезонансных частот составляют примерно 8, 14, 20, 26,32 Гц. На более высоких частотах резонансыстановятся почти незаметными. Для основной –нижней, самой интенсивной спектральной линиивозможны вариации резонансной частоты впределах 7-11 Гц, но большей частью в течение сутокразброс резонансных частот обычно лежит впределах ±(0.1-0.2) Гц. По измерениям, проведенным авторами [4]летом 1963 г. в Таджикистане, для первых двухрезонансных частот были получены следующиерезультаты: - частота = 8.5 Гц, ширина полосырезонанса (на уровне 0.5) = 2.5 Гц; - частота = 14.5 Гц, ширина полосырезонанса (на уровне 0.5) = 4.5 Гц. Наибольшей интенсивности резонансныеколебания в полости Земля-ионосфера достигаютднем. На частоте около 8 Гц спектральнаяплотность колебаний составляет 0.1 мВ/м?Гц в магнитоспокойные дни и возрастает на 15% вовремя магнитных бурь. Ночью резонансные свойстваслабее выражены, так как возрастает утечканизкочастотных электромагнитных волн сквозьионосферу, в это время пониженную электроннуюконцентрацию. Отношение послеполуденногомаксимума амплитуд к ночному минимумусоставляет 5-10 раз. Резонансные колебания в волноводеЗемля-ионосфера наиболее отчетливо выраженывблизи возбудителей этих колебаний – мировыхочагов гроз (Африка, Южная Америка, Индонезия,Индия). Поэтому их интенсивность при измеренияхна средних широтах выше, чем в приполярныхрегионах. Колыбель разума - проблемы.По мнению Ю.А. Холодова[12], возникает мысль о неслучайном сходстверитмов разума – альфа-ритмов мозга человека иритмов Земли – низкочастотных пульсацийэлектромагнитного поля в слое Земля-ионосфера.Не исключено, что при формировании мозговойдеятельности в процессе эволюции ритмы внешнейсреды привели к созданию внутренних ритмов. Получается, что естественныеэлектромагнитные поля явились необходимымусловием зарождения жизни, а затем и разума наЗемле. И их роль не ограничивается ролью акушера,помогающего лишь при родах… Из гипотезы о роли геофизических полейи их ритмов как синхронизатора жизни и колыбелиразума следуют, по крайней мере, три важныхпроблемы: Имеются ли экспериментальныеподтверждения реальной взаимосвязи альфа-ритмамозга человека с электромагнитными резонанснымиколебаниями в волноводе Земля-ионосфера? Какова роль этих геофизических полей(резонансных колебаний) в эволюции живыхорганизмов и становлении разума на Земле? Надо ли человеку брать с собойсоответствующие физические поля (или их"заменители") при полетах в дальний космос? В настоящее время (см. раздел "Отавтора") автор располагает еще крайне скуднойинформацией по этим проблемам. Однако известнынекоторые экспериментальные наб- людения, прямоили косвенно позволяющие хотя бы наметить путиих решения. Исследования по биологическомудействию электромагнитных полей искусственногоили естественного происхождения обычнообъединяются под названием "электромагнитнаябиология". Число публикаций по этоймеждисциплинарной тематике с началомкосмической эры непрерывно растет, переваливсейчас за предел 1000 сообщений в год [15]. Проводятся по меньшей мере трипринципиально различных вида экспериментов [8]:
К сожалению, если судить хотя бы посведениям из сравнительно недавних обзорныхпубликаций [8], [15], систематические исследованияпо проблематике, затрагиваемой в данныхзаметках, почти не проводились (или освещеныкрайне скудно). Нас же здесь интересуетдостаточно узкая тематика, относящаяся кизучению взаимосвязи: шумановские резонансы- альфа-ритмы мозга человека- психо-физиологическоесостояние человека. Но, например, вбольшинстве экспериментов по активномувоздействию искусственных электромагнитныхполей на организм человека применялись частоты,не совпадающие с индивидуальной частотойальфа-ритма у подопытных лиц (как правило,электроэнцефалограммы при этих опытах нерегистрировались). Почти во всех случаяхисследования проводились при очень большихзначениях напряженности электромагнитного поля,от десятых долей до сотен В/м, существеннопревышающих естественные уровни колебанийальфа-ритма и шумановских резонансов. Попытаемся обобщить и обсудитьнемногие уже известные данные посформулированным ранее трем основным проблемам. Проблема 1.Начнем с того, чтоотметим близкое сходство основных характеристикритмов разума – альфа-ритмов и ритмов колыбелиразума – резонанса земного шара. Практическисовпадают диапазоны частот альфа-ритмов (8-13 Гц) иосновного шумановского резонанса (7-11 Гц).Приблизительно равны амплитуда "веретен"электрических колебаний альфа-ритма (около 30микровольт) и амплитуда воздействующего на мозгэлектрического поля "цугов" основнойрезонансной частоты земного шара (0.1 мВ/м? Гц на частоте около 8 Гц при ширинеполосы резонанса 2.5 Гц, что при поперечныхразмерах головного мозга человека в 10-15 смсоставляет около 25-40 микровольт). При этомальфа-ритмы усиливаются днем и исчезают ночью (восне) так же как и колебания шумановскихрезонансов. Норберт Винер со своими коллегами в 1958г. исследовал тонкую структуру частотногоспектра биотоков мозга, регистрируемых приэлектроэнцефалографии у бодрствующих людей,находившихся в покое, с закрытыми глазами. Онобнаружил, что в центре спектра альфа-ритма,имеющего частоту около 10 Гц, имеется очень узкаялиния, поднимающаяся из углубления.Математические выкладки, приведенные в [2],показывают, что такой эффект может иметь место внелинейной системе при взаимодействии близкихчастот двухисточниковколебаний (явление "затягивания" частот).Автор данных заметок полагает, что такимиисточниками, взаимодействующими в мозгучеловека, могут быть альфа-волны мозга иколебания основной резонансной частотыволновода Земля-ионосфера. Заметим, что эксперименты повоздействию на мозг человека внешнихискусственных источников низкочастотныхколебаний, близких к альфа-ритму, проводилисьмногими исследователями: ритмическое зрительноераздражение мощными источниками мель- кающегосвета, установленными перед открытыми илизакрытыми глазами (т.наз. "фликер");непосредственное воздействие на мозгинтенсивного переменного электрического поля и т.д. (см., например, [10], [2]). Такие мощныевнешние источники действительно действуют намозг человека, вызывая неприятные ощущения. Более того, как отмечается в [3], [11], [8],на близость основной резонансной частотыземного шара и альфа-ритма мозга человека в 1960 г.обратили внимание Кёниг и его сотрудники. Онисопоставляли время реакции человека наоптический сигнал в периоды, когда увеличиваласьнапряженность поля основной частоты резонатораЗемля-ионосфера (8 Гц), и в периоды, когдаотмечались нерегулярные колебания в диапазонечастот 2-6 Гц. Такие массовые исследованияпроводились ежедневно. Оказалось, что приувеличении напряженности поля основной частотывремя реакции человека, составлявшее в среднемоколо 250 мс, достоверно уменьшается на 20 мс, а приналичии нерегулярных колебаний 2-6 Гц –увеличивается на 15 мс. Позже эти исследованиябыли проверены и воспроизведены в США в 1968-71 гг.Полученные результаты с полной определенностью подтверждают тесную взаимосвязьальфа-ритмов и шумановских резонансов. Далее, как сообщалось в [1], ночью,особенно между 2 и 4 часами, у бодрствующих людейотмечается замедленность в действиях,увеличивается число ошибок при решенииарифметических задач. Но мы уже отмечали, чтоименно в ночные часы существенно уменьшаетсянапряженность поля шумановских резонансов и чтопроцессы абстрактного мышления, повидимому, связаны сальфа-ритмами мозга человека. Проблема 2.Наши знания опроисхождении человека, о его расселении попланете, весьма фрагментарны. Однако можноуверенно предполагать, что единствочеловечества объясняется единством егопроисхождения. Единообразие Homo sapiens - "человекаразумного", как вида, объясняется, видимо, тем,что причины его происхождения были едиными.Думается, что этими причинами были крупныемутации. Интересно в связи с этим высказываниеИ.И.Мечникова [6]: "Из суммы всех известныхданных мы имеем право вывести, что человекпредставляет остановку развитиячеловекообразной обезьяны более ранней эпохи.…Человек может быть рассматриваем как"необыкновенное дитя" человекообразныхобезьян, дитя, родившееся с гораздо болееразвитым мозгом и умом, чем у его родителей…". С открытием останков наших древнейшихпредков – человекообезьян-австралопитеков вЮжной Африке, а затем Homo habilis – "человекаумелого" и его орудий труда в ущелье Олдувей ив районе оз. Рудольфа (экваториальная ВосточнаяАфрика), можно утверждать, что человек существуетна Земле около 2-2.8 миллионов лет. Хуже обстоит дело с данными об историипроисхождения и эволюции земной ионосферы иэлектромагнитных колебаний на резонансныхчастотах земного шара. Косвенную информацию обэтом можно почерпнуть из некоторых результатовизучения эволюции магнитного поля Земли.Исследования естественной постояннойнамагниченности вулканических пород показали(см. [7]), что 2.5±0.2 миллиона лет назад и 1.0±0.05 миллиона лет назадпроисходили обращения магнитного поля Земли (тоесть, смена северного и южного магнитныхполюсов). Время "перевертывания" поля было,повидимому, сравнительно коротким, не более 100000лет. Почти наверняка земное магнитное поле впроцессе такого "перевертывания" было оченьслабым. При этом возможно предположить, чтоатмосфера Земли, остававшейся без магнитной"защиты" в эти периоды, подвергаласьжестоким атакам энергичных космических частиц, иэто должно было оставить свой отпечаток наусловиях, существовавших на Земле, наформировании земной ионосферы и, конечно наживотном и растительном мире Земли. Здесьуместно напомнить, что родина человека - Африка –это один из мировых очагов гроз, где привозникновении волновода Земля-ионосфера должныбыли быть весьма интенсивными соответствующиенизкочастотные резонансные электромагнитные колебания. Проблема 3.Эта проблема является,по существу, основной. Именно она "подвигла"автора на поиски информации по тематике данныхзаметок. Для ее решения следовало бы сначалаответить на вопрос: опасно ли для человекадлительное пребывание вне "убаюкивающего"воздействия на мозг естественных резонансныхэлектромагнитных колебаний в полостиЗемля-ионосфера, синхронизирующих альфа-ритмымозга? Экспериментальных данных, известныхавтору, здесь весьма мало. Психо-физиологичес-коесостояние космонавтов на околоземных орбитах, тоесть на удалениях в сотни кило- метров отповерхности Земли, не является показательным,ввиду "просачивания" низко-частотныхэлектромагнитных колебаний сквозь ночнуюионосферу. Более характерными могли бы бытьсведения о психо-физиологическом состоянииамериканских астронавтов при полетах на Луну. Ксожалению, автор не располагает соответствующейинформацией. Правда, в [13] сообщалось, что будущихастронавтов американский ученый Бейшер помещална 5-10 дней в специальную камеру, экранирующуюмагнитные поля и детально исследовал ихфизиологическое состояние. Никаких серьезныхотклонений не было обнаружено. Однако,субъективное ощущение сплошного света в этихусловиях наступало при меньшей частоте световыхмельканий, чем в нормальных условиях у того жечеловека. Этот результат хорошо согласуется суже упоминавшимися результатамиэкспериментальных исследований Кёнига поизучению влияния изменений напряженности поляэлектромагнитных колебаний первогошумановского резонанса на время реакциичеловека на оптический сигнал. Но вспомним приведенное в начале этихзаметок образное сравнение физических полейЗемли с дирижером, управляющиморкестром-жизнью… Что произойдет призначительно более длительном отсутствиирезонансной "подпитки" мозга, например, приполете на Марс? Не приведет ли это к постепенномуослаблению альфа-ритмов и, как следствие, нетолько к нарушению нормальных зрительныхреакций, но и к подавлению процессовабстрактного мышления у космонавтов?.. Возможно, любознательный авторстучится в уже открытую дверь, не располагаясовременными данными о характеристикахмыслительной деятельности человека в условияхдальнего космического полета (или при егоэффективной имитации). Поэтому буду чрезвычайнопризнателен за любые отклики на эти заметки, темболее – за какую-либо содержательную информациюпо затронутым здесь проблемам. Литература
| |
| Просмотров: 357 | |