卷 32, 编号 1 (2025)
- 年: 2025
- ##issue.datePublished##: 19.07.2025
- 文章: 6
- URL: https://hum-ecol.ru/1728-0869/issue/view/12916
完整期次
REVIEWS
人工智能技术在医学-生物学研究中用于分析人类对不同环境因素的适应与失调
摘要
在同一时刻作用于人体的环境因素数量极为庞大。随着人工智能技术的发展,特别是机器学习、深度学习以及生成式人工智能算法的广泛应用,动态监测这些因素已成为可能。新一代人工智能解决方案在医学-生物学研究中的引入,使得研究者能够识别出此前未被发现的研究要素与生理过程之间的隐性相互关系。在探讨人类对环境适应与失调机制的研究背景下,外源性低氧应作为生态学、生理学及临床医学中最重要的环境因素之一被重点关注。个体对低氧耐受的标志物仍是一个开放性议题,至今仍频繁出现在生理学和病理生理学研究中。机器学习和深度学习方法已被广泛应用于该领域,尤其是在多模态生理数据的分析方面。例如,研究人员已构建出一种预测急性高原病发生的机器学习模型,其灵敏度达0.998,特异性为0.978。该模型基于受试者的生理参数与实时采集的气候数据进行训练。因此,在科研设计、数据处理和预测建模过程中应用人工智能工具,显著拓宽了对人体低氧适应生理机制的当前认识,并使我们能够在新的技术层面上开展对其他环境因素的分析。



ORIGINAL STUDY ARTICLES
具有不同个体类型特征的受试者二人组中协同认知活动的策略
摘要
论证。在社会心理生理学中,研究团队活动成果达成策略及其选择因素,尤其在不同专业领域中,仍是一个重要课题。
目的。揭示在具有人格特征和个人绩效差异的被试者二人组中达成认知活动共同结果的策略。
材料与方法。共评估52对男性与50对女性组成的二人组(平均年龄17岁9个月±3个月,组内成员彼此熟识),所有参与者均签署知情同意书。个体人格特征采用“五大人格特质”法进行评估。受试者在三种条件下完成“模式识别”测试任务:单独完成、竞争模式下完成、二人协作完成。
结果。识别出协作策略的两种类型——共同策略与分工策略,两者在综合成功率方面相当,并在总体样本及男性与女性二人组中呈现出相同的分布特征。采用不同协作策略的二人组在时间特征和错误率方面存在差异。在分工策略下,与共同策略相比,二人组完成测试的速度更快,识别出的规律更多,但同时错误率也更高。采用共同协作策略的受试者表现出更高的个体错误率、更大的组内差异,以及较分工策略组更一致的活动节奏。在采用共同策略的受试者对中,“理解性”和“放松度”的初始人格特质水平高于选择分工策略的参与者,而活跃度水平则较低。
结论。所得结果有助于深化对团队智力活动中策略选择机制及其与组员个体特征之间关系的理解。所揭示的规律可为在多种活动领域中协作完成综合性任务时的人员选配方法提供依据。



日光活动水平与气候带对氧密度年周期变化的影响
摘要
论证。在医学气象分类中,影响人体舒适感受的一个关键因素是空气中氧密度的下降,而该参数不仅受气象条件的调节,还可能受到太阳地球物理环境的影响。值得指出的是,在这些天气类型中尚未纳入富氧的天气组合,尽管已有研究证实高氧状态可能对健康产生不利影响。
目的。评估太阳活动的近年周期变化对亚北极和亚热带地区大气氧密度动态的影响。
材料与方法。为计算氧密度,使用了每日的平均气温、大气压和相对湿度值。关于太阳黑子数的数据来自Royal Observatory of Belgium公开发布的资料。比较了第23太阳活动周期中最为平静的年份2007年和太阳活动最为活跃的年份2001年的数据。数学分析采用小波分析法。
结果。在太阳活动平静(2007年)和活跃(2001年)年份,太阳黑子数的中值、波动幅度、变异系数和节律谱存在显著差异。2001年最显著的节律接近半年周期。2007年太阳黑子数的变化节律为27.27天。在Khanty-Mansiysk,2001年氧密度的季节波动幅度约为147 g/m3, 2007年约为70 g/m3。全年周期内以高氧状态为主,其上限为395 g/m3(正常值为285 g/m3)。 在Polokwane,2001年冬夏季节的氧密度变化约为 24 g/m3(与2007年的30 g/m3 差异不大),均被归为不利的低氧型天气条件。在太阳活动活跃年(2001年),在亚北极和亚热带地区均发现氧密度存在主节律与插入节律共存的多节律现象。
结论。在亚北极地区的冬季,太阳活动平静年份的氧密度水平较高,而在太阳活动活跃年份则达到非常高的水平。“高氧/低氧”状态的季节性变异明显超出有利天气类型的范围。亚热带地区的氧密度波动始终处于低氧状态,且不受太阳活动水平的影响。在太阳活动旺盛年份,两个地区均观察到氧密度节律的多样性,可作为生物节律失调(desynchronosis)的一个指征。建议将“高氧日”和“高氧型天气”纳入医学气象分类体系。



布里亚特族儿童因过度使用智能手机导致的中枢神经系统心理功能状态评估
摘要
论证。移动电子设备已成为当代儿童生活环境的组成部分之一。然而,数字内容的发展速度快于其对儿童健康影响的研究进程。
目的。评估随着移动电子设备使用频率的增加,布里亚特族儿童中枢神经系统心理生理反应的变化。
材料与方法。对262名布里亚特族学龄儿童进行了两阶段调查(第1组为2016年接受调查的149名儿童,第2组为2024年接受调查的113名儿童)。采用简单视动反应测试和敲击测试评估中枢神经系统的心理生理功能状态。
结果。对受检儿童植物神经状态的评估显示,第2组儿童中,44.2±4.7%的个体出现睡眠障碍,39.8±4.6%出现阵发性头痛,33.6±4.4%表现为疲劳感增强。上述植物神经症状伴随着中枢神经系统功能能力的减退。第2组中,具备高水平信息整合与处理速度(<189 ms)、高稳定性感觉运动反应(<33 ms)、更高视动反应准确性及更少提前反应次数,以及中枢神经系统功能能力较高(≥3.8分)的儿童比例低于第1组。同时,第1组中神经系统中等偏弱类型的发生频率低于第2组,其特征为神经过程灵活性低、易于快速疲劳、条件反射形成迟缓,并伴有错误反应数量的增加。上述中枢神经系统心理生理特征客观反映出现代移动设备对农村地区儿童健康的负面影响。



根据性别和身体活动系数评估劳动人群的营养状况
摘要
论证。为提高预防措施的有效性并明确其优化需求,了解可调节危险因素的流行情况及其控制水平至关重要,其中饮食因素发挥着重要作用。
目的。评估劳动人群在不同性别和身体活动系数下的营养状况。
材料与方法。本研究为横断面研究,调查了1183名劳动人群的营养状况。观察对象分为两组:工人组(n=731)和职员组(n=452)。在考虑性别和身体活动系数的基础上,分析了膳食模式和饮食特征、主要食品的摄入频率、膳食中主要常量营养素在总能量中的占比,以及饱和脂肪、游离糖和膳食纤维的摄入量。分析了代谢状态标志物。统计分析使用Statistica 10软件,采用Mann–Whitney U检验和皮尔逊卡方检验,构建四格表。在p<0.05时,差异具有统计学意义。
结果。在工人组和职员组中,主要食品的摄入频率无统计学显著差异。男性膳食中蛋白质占比高于女性:15.1 [13.0; 17.6] vs. 14.0 [11.6; 16.9](p<0.001,Mann–Whitney U检验);碳水化合物占比低于女性:46.6 [39.1; 52.7] vs. 48.9 [39.8; 55.2](p=0.022,Mann–Whitney U检验);脂肪占比差异无统计学意义。无论身体活动系数如何,各组的总能量摄入均低于推荐水平。男性职员中,肥胖(p=0.002)和高血压(p<0.001)的患病率更高,同时总蛋白低于参考值(p=0.011),总胆固醇、动脉粥样硬化指数、葡萄糖和糖化血红蛋白均高于参考值(p<0.001,适用于所有比较)。女性中,工人组与职员组在肥胖和高血压的患病率方面大致相当;在工人组中,总蛋白水平超出参考范围、低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯高于参考值的人数占比较多(p<0.001,适用于所有比较);而在职员组中,白蛋白和高密度脂蛋白胆固醇低于参考值(p<0.001和p=0.011),HbA1с高于参考值(p=0.004)。
结论。在考虑性别和身体活动系数的基础上获得的劳动人群营养状况评估结果,以及公众对健康饮食原则认知水平较低的现实,应在制定旨在维护劳动者健康、生活质量和职业可持续性的预防措施、企业项目和健康教育计划时予以充分重视。



5天寒冷适应条件下肾上腺素对区域血流调节中功能性交感抑制的肾上腺素能机制
摘要
BACKGROUND:. During muscle contraction, blood flow in the working muscles increases tens of times due to the mechanisms of sympatholysis. However, there are no studies that would quantitatively describe the effect of epinephrine on arterial alpha-adrenergic receptors during sympatholysis against the background of 5-day cold adaptation.
AIM: Objective. To study the effect of five-day cold adaptation on the adrenoreactivity of muscle arterial vessels during sympatholysis to different doses of epinephrine.
MATERIAL AND METHODS: Material and methods. The experiments were carried out in 4 groups of rabbits. Control group (N1, n = 20) of rabbits. Sympatholysis group (N2, n = 15): electrical stimulation of muscles (frequency 5 Hz, voltage 10 V, L = 5 ms) to induce sympatholysis. Cold adaptation group (N3, n = 15) after 5-day exposure in a climatic chamber (−10 ° C, 6 h / day). Group (N4, n=15): combination of 5 days of cold adaptation with sympatholysis. In all rabbits, the limb muscles were perfused with blood through the femoral artery after ligation of all anastomoses using a constant-flow pump. After the introduction of 8 doses of epinephrine (0.5–30 μg/kg), the adrenoreactivity of the limb arteries was analyzed using the dose-effect reaction in double inverse Lineweaver–Burk coordinates. This allowed us to determine the number of active adrenoreceptors (Pm) and the sensitivity (1/Km) of adrenoreceptors to epinephrine.
RESULTS: Sympatholysis after 5 days of cold adaptation (N4) was much less for all doses of epinephrine than without cold (N2), which proved a decrease in blood flow in the working muscles during sympatholysis against the background of cold. Analysis of this mechanism in double inverse Lineuwer-Burk coordinates revealed an increase in the number of active a-ARs (by 1.407 times or 40.7%) to Pm=312.5 mmHg during sympatholysis after cold with Pm=222 mmHg during sympatholysis without cold. At the same time, after cold (N4) during sympatholysis, the sensitivity (1/Km) of alpha-adrenoreceptors to epinephrine increased by 1.632 times (by 63.2%) to 1/Km=0.08 from the value of 1/Km=0.049 during sympatholysis without cold (N2). Complete leveling of sympatholysis after cold with 30 μg/kg epinephrine confirms the critical role of dose-dependent pharmacokinetics of arterial tone regulation under cold stress conditions.
CONCLUSION: Conclusion. The obtained data allow us to draw the following conclusion: sympatholysis against the background of 5 days of cold persists, but was less than sympatholysis without cold. Increased adrenergic vasoconstriction after 5 days of cold optimizes heat conservation, but reduces blood flow in the working muscles, which limits physical performance. The discovered mechanisms explain the phenomenon of "early cold asthenia" in individuals with short-term arctic exposure, characterized by a decrease in tolerance to physical activity while maintaining basic hemodynamic homeostasis.


