Том 32, № 1 (2025)

Обложка

Весь выпуск

ОБЗОРЫ

Технологии искусственного интеллекта в медико-биологических исследованиях адаптации и дезадаптации человека к различным факторам среды

Балунов И.О., Михалищина А.С., Венерин А.А., Глазачев О.С.

Аннотация

Количество факторов внешней среды, воздействующих на человека одномоментно, чрезвычайно велико. Отслеживание их в динамике стало возможно благодаря развитию технологий искусственного интеллекта, включая алгоритмы машинного обучения, глубокого обучения и генеративный искусственный интеллект. Внедрение данного спектра технологических решений нового поколения в медико-биологические науки позволяет обнаруживать неявные взаимозависимости исследуемых элементов и процессов, упускаемые ранее. В контексте исследований механизмов адаптации и дезадаптации человека особое внимание следует уделить экзогенной гипоксии как одному из наиболее значимых факторов внешний среды, исследуемых в рамках экологии, физиологии и клинической медицины. Тема индивидуальных маркеров устойчивости человека к гипоксии до сих пор остаётся открытой и регулярно освещаемой в физиологических и патофизиологических работах. В последних методы машинного и глубокого обучения уже нашли широкое применение, включая анализ мультимодальных физиологических данных. Например, разработана модель машинного обучения, прогнозирующая развитие острой горной болезни с чувствительностью 0,998 и специфичностью 0,978. Для обучения модели использовались физиологические показатели испытуемых и климатические данные, фиксируемые в режиме реального времени. Таким образом, применение инструментов искусственного интеллекта для планирования научных исследований, обработки полученных данных и создания прогностических моделей существенно расширяет горизонт актуального понимания физиологических механизмов адаптации человека к гипоксии и позволяет на новом технологическом уровне подойти к анализу других факторов внешней среды.

Экология человека. 2025;32(1):7-19
pages 7-19 views

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Стратегии совместной когнитивной деятельности в диадах испытуемых с разными индивидуально-типологическими характеристиками

Муртазина Е.П., Ермакова О.И., Перцов С.С.

Аннотация

Обоснование. Актуальной проблемой социальной психофизиологии является изучение стратегий достижения результатов командной деятельности и факторов, определяющих их выбор, в различных профессиональных сферах.

Цель. Выявить стратегии достижения совместного результата когнитивной деятельности в диадах у испытуемых с различными личностными характеристиками и показателями персональной результативности.

Материалы и методы. Обследованы 52 пары мужчин и 50 пар женщин (средний возраст — 17 лет 9 мес. ± 3 мес., знакомые друг с другом в диадах), давших добровольное, информированное согласие. Личностные характеристики определяли по методике «Большая пятёрка». Участники выполняли тест «Установление закономерностей» индивидуально, соревнуясь и кооперативно в диадах.

Результаты. Выявлены совместная и раздельная стратегии кооперации, с сопоставимыми значениями интегральной успешности и одинаковым распределением по всей выборке и в группах диад мужчин и женщин. Показатели кооперативной деятельности диад с разными стратегиями отличались по временны́м характеристикам и ошибочностью. При раздельной стратегии, по сравнению с совместной, пары быстрее проходили тест, отмечая большее число закономерностей, но с большим числом ошибок. Для испытуемых с совместной стратегией кооперации были характерны более высокие уровни индивидуальной ошибочности, их разниц между партнёрами и сходство темпа деятельности по сравнению с участниками пар, выбравших в последующем раздельную стратегию. У испытуемых пар с совместной стратегией были выше уровни исходных личностных характеристик «понимание» и «расслабленность» и ниже показатель активности по сравнению с участниками, выбравшими раздельную стратегию.

Заключение. Полученные факты вносят вклад в понимание выбора стратегий командной интеллектуальной деятельности и их взаимосвязей с персональными особенностями партнёров. Выявленные закономерности могут лечь в основу методик подбора людей, сотрудничающих при достижении интегральных результатов в различных сферах деятельности.

Экология человека. 2025;32(1):20-31
pages 20-31 views

Цирканнуальные вариации парциальной плотности кислорода в зависимости от уровня солнечной активности и климатического пояса

Рагозин О.Н., Muthelo L., Шаламова Е.Ю., Гудков А.Б., Радыш И.В., Рагозина Э.Р., Погонышева И.А.

Аннотация

Обоснование. Существуют медицинские классификации погоды, где определяющим параметром, влияющим на самочувствие человека, является снижение в воздухе парциальной плотности кислорода, которая может модулироваться не только метеофакторами, но и гелиогеофизической обстановкой. Необходимо отметить, что среди типов погод не рассматриваются синоптические комбинации с повышенным содержанием кислорода, хотя в ряде исследований установлено негативное воздействие гипероксии на здоровье.

Цель. Оценить влияние окологодовых вариаций солнечной активности на динамику парциальной плотности кислорода атмосферного воздуха в субарктическом и субтропическом регионах.

Материалы и методы. Для расчёта парциальной плотности кислорода использовали ежедневные среднесуточные значения температуры, атмосферного давления и относительной влажности окружающего воздуха. Данные о числе солнечных пятен получены из общедоступных материалов Королевской обсерватории Бельгии. Сравнивали данные за 2007 г., как наиболее спокойный год 23-го цикла солнечной активности, и за 2001 г., когда активность солнца была высокой. Для математической обработки применяли вейвлет-анализ.

Результаты. В годы спокойного (2007 г.) и активного (2001 г.) солнца значимо отличаются мезоры числа солнечных пятен, амплитуда их колебаний, коэффициент вариации и спектр ритмов. В 2001 г. наиболее мощным являлся ритм, близкий к полугодовому. В 2007 г. динамика числа солнечных пятен составляла 27,27 сут. В Ханты-Мансийске размах сезонных колебаний парциальной плотности кислорода в 2001 г. был ~147 г/м3, в 2007 ~70 г/м3. В годовом цикле превалирует гипероксия с верхней границей 395 г/м3 (норма 285 г/м3). В Полокване в 2001 г. зимне-летняя вариация парциальной плотности кислорода составляет ~24 г/м3 (практически не отличается от 2007 г. — 30 г/м3), что попадает в разряд неблагоприятной гипоксической погоды. В год активного солнца (2001 г.) обнаруживается полиритмия постоянных и вставочных ритмов парциальной плотности кислорода как в субарктическом, так и в субтропическом регионах.

Заключение. В субарктическом регионе в зимний период наблюдаются высокие значения парциальной плотности кислорода в год спокойного солнца и очень высокие — в год активного солнца. Сезонная вариативность состояния «гипероксия/гипоксия» выходит далеко за рамки благоприятного типа погоды. Для субтропического климата характерны колебания парциальной плотности кислорода в пределах гипоксического статуса вне зависимости от уровня солнечной активности. В год высокой солнечной активности в обоих исследованных регионах выявлена полиритмия парциальной плотности кислорода как признак десинхроноза. Медицинские классификации погод рекомендуем дополнить такими пунктами, как «гипероксический день» и «гипероксический тип погоды».

Экология человека. 2025;32(1):32-41
pages 32-41 views

Оценка психофункциональных возможностей центральной нервной системы детей-бурят при избыточном использовании смартфонов

Мыльникова И.В., Богданова О.Г., Урбанова Е.З., Ефимова Н.В.

Аннотация

Обоснование. Одним из компонентов окружающей среды современных детей являются мобильные устройства. При этом цифровой контент развивается быстрее, чем исследования влияния гаджетов на здоровье детей.

Цель. Оценка изменения психофизиологических реакций центральной нервной системы детей-бурят в связи увеличением использования мобильных электронных устройств.

Материалы и методы. Проведено двухэтапное обследование 262 школьников бурятского этноса (1-я группа — 149 детей, обследованных в 2016 г., 2-я группа — 113 детей, обследованных в 2024 г.). Психофизиологические возможности центральной нервной системы изучали с применением простой зрительно-моторной реакции и теппинг-теста.

Результаты. Исследование вегетативного статуса обследованных детей свидетельствует о формировании нарушений сна у детей 2-й группы в 44,2±4,7% случаев, приступообразных головных болей — в 39,8±4,6%, повышенной утомляемости — в 33,6±4,4%. Перечисленные вегетативные симптомы сопровождались снижением функциональных возможностей центральной нервной системы. Во 2-й группе выявлено меньше детей, чем в 1-й группе, с высокой скоростью синтеза и анализа поступающей информации (<189 мс), высокой стабильностью сенсомоторного реагирования (<33 мс), большей точностью зрительно-моторных реакций и, соответственно, меньшим количеством преждевременных реакций, высоким уровнем функциональных возможностей центральной нервной системы (от 3,8 усл. ед.). Вместе с тем в 1-й группе реже, чем во 2-й, встречается вариант среднеслабой нервной системы, характеризующейся низкой подвижностью нервных процессов, предрасположенностью к быстрому развитию утомления, инертностью формирования условно-рефлекторных реакций, сопровождающейся увеличением числа ошибочных реакций. Перечисленные психофизиологические характеристики центральной нервной системы объективно отражают отрицательное влияние современных мобильных устройств на здоровье детей сельских территорий.

Заключение. В целях снижения риска для здоровья детей, обусловленного цифровой средой, необходимо формировать у детей навыки безопасного использования мобильных цифровых устройств.

Экология человека. 2025;32(1):42-51
pages 42-51 views

Оценка пищевого статуса работающего населения в зависимости от пола и коэффициента физической активности

Заикина И.В., Комлева Н.Е., Мазилов С.И., Поздняков М.В., Долич В.Н., Райкова С.В.

Аннотация

Обоснование. Для повышения эффективности профилактических мероприятий и определения потребности в их оптимизации важное значение имеют распространённость и контроль модифицируемых факторов риска, в числе которых важную роль играет питание.

Цель. Оценить пищевой статус работающего населения с учётом пола и коэффициента физической активности.

Материалы и методы. В рамках поперечного исследования изучен пищевой статус 1183 работающих. Сформированы группы наблюдения: рабочие (n=731) и служащие (n=452). С учётом пола и коэффициента физической активности изучены режим и характер питания, частота потребления основных продуктов, доли основных макронутриентов в суточной калорийности рациона, содержание насыщенных жиров, свободного сахара и клетчатки. Проанализированы маркеры метаболического статуса. Для статистического анализа применяли программу Statistica 10: критерии Манна–Уитни и Пирсона с построением четырёхпольных таблиц. Статистически значимыми считались различия при р <0,05.

Результаты. Частота потребления основных продуктов в группах рабочих и служащих не имеет статистически значимых различий. Доля белка в рационе мужчин выше, чем в рационе женщин: 15,1 [13,0; 17,6] и 14,0 [11,6; 16,9] соответственно (p <0,001 для критерия Манна–Уитни); доля углеводов в рационе мужчин ниже, чем в рационе женщин: 46,6 [39,1; 52,7] и 48,9 [39,8; 55,2] (p=0,022 для критерия Манна–Уитни); доля жиров не имела статистически значимой межгрупповой разницы. Вне зависимости от коэффициента физической активности энергетическая ценность во всех группах наблюдения недостаточная. У мужчин в группе служащих превалирует распространённость ожирения (р=0,002) и артериальной гипертензии (р <0,001), а также количество лиц со значениями общего белка ниже референтных (р=0,011), а общего холестерина, индекса атерогенности, глюкозы и гликированного гемоглобина выше референтных значений (р <0,001 для всех сравнений). У женщин распространённость ожирения и артериальной гипертензии сопоставима в группах рабочих и служащих; в группе рабочих превалирует количество лиц со значениями общего белка вне референтных значений, холестерина липопротеидов низкой плотности и триглицеридов — выше референтных значений (р <0,001 для всех сравнений); в группе служащих — количество лиц с уровнем альбумина и холестерина липопротеидов высокой плотности ниже (р <0,001 и р=0,011 соответственно), а HbA1с — выше (р=0,004) референтных значений.

Заключение. Полученную оценку пищевого статуса работающего населения с учётом пола и коэффициента физической активности, а также низкую информированность населения о принципах здорового питания целесообразно учитывать при разработке профилактических мероприятий, корпоративных и просветительских программ о здоровом питании, направленных на сохранение здоровья, качества жизни и профессионального трудового долголетия работающих.

Экология человека. 2025;32(1):52-63
pages 52-63 views

Адренорецепторные механизмы функционального симпатолизиса в регуляции регионального кровотока на эпинефрин на фоне 5-дневной холодовой адаптации

Ананьев В.Н., Ананьев Г.В., Торшин В.И., Ананьева О.В.

Аннотация

Обоснование. При сокращении мышц увеличивается кровоток в работающих мышцах в десятки раз благодаря механизмам симпатолизиса. Однако отсутствуют исследования, которые бы количественно описывали влияние эпинефрина на альфа-адренорецепторы артерий при симпатолизисе на фоне 5-дневной холодовой адаптации.

Цель работы. Исследовать влияние пятидневной холодовой адаптации на адренореактивность артериальных сосудов мышц при симпатолизисе на разные дозы эпинефрина.

Материал и методы. Исследование проведено в 4 группах кроликов: контрольная группа (N1, n=20) кроликов; группа симпатолизиса (N2, n=15) с электростимуляцией мышц (частота 5 Гц, напряжение 10 В, L= 5 мс) для индукции симпатолизиса; группа холодовой адаптации (N3, n=15) после 5-дневной экспозиции в климатической камере (−10°C, 6 ч/сутки); группа кроликов с сочетанием 5 дней холодовой адаптации и индукции симпатолизиса (N4, n=15). У всех кроликов через бедренную артерию после перевязки всех анастомозов насосом постоянного расхода перфузировали кровью артерии мышц конечности. После введения 8 доз эпинефрина (0,5–30 мкг/кг) по реакции «доза-эффект» анализировалась адренореактивность артерий конечности в двойных обратных координатах Lineweaver–Burk. Это позволило определить количество активных адренорецепторов (Pм), и чувствительность (1/Кm) адренорецепторов к эпинефрину.

Результаты. Симпатолизис после 5 дней холодовой адаптации (N4) был на все дозы эпинефрина намного меньше, чем без холода (N2), что доказывало уменьшение кровотока в работающих мышцах при симпатолизисе на фоне холода. Анализ этого механизма в двойных обратных координатах Лайниувера-Берка выявил при симпатолизисе после холода увеличение количества активных a-AR (в 1,407 раза или на 40,7%) до Pm=312,5 мм рт.ст. по сравнению с Pm=222 мм рт.ст. при симпатолизисе без холода. Одновременно после холода (N4) при симпатолизисе увеличилась чувствительность (1/Km) в 1,632 раза (на 63,2%) альфа-адренорецепторов к эпинефрину до 1/Km=0,08 по сравнению от величины 1/Km=0,049 при симпатолизисе без холода (N2). Полная нивелировка симпатолизиса после холода при 30 мкг/кг эпинефрина подтверждает критическую роль дозозависимой фармакокинетики регуляции тонуса артерий в условиях холодового стресса.

Заключение. Полученные данные позволяют сделать следующее заключение: симпатолизис на фоне 5 дней холода сохраняется, но в меньшей степени, чем симпатолизис без холода. Усиление адренергической вазоконстрикции после 5 дней холода оптимизирует теплосбережение, но снижает кровоток в работающих мышц, что лимитирует физическую работоспособность. Обнаруженные механизмы объясняют феномен "ранней холодовой астении" у лиц с краткосрочной арктической экспозицией, характеризующейся снижением толерантности к физическим нагрузкам при сохранении базового гемодинамического гомеостаза.

Экология человека. 2025;32(1):64-73
pages 64-73 views