Более двух столетий в живых клетках и тканях известны слабые электрические поля, напряжения которых называют потенциалами покоя, потенциалами действия, омега-потенциалами и др. Их величины у человека колеблются в пределах единиц — десятков милливольт (мВ) и определяются при гальваническом контакте входа вольтметра с объектом, что свидетельствует о гальваническом типе их источника. Эти биоэлектрические потенциалы используются в медицинской практике и регистрируются в виде электрокардиограмм, электромиограмм, электроэнцефалограмм и др.
В результате исследований, выполненных в 60-е и последующие годы, установлено свойство животных и растительных тканей генерировать относительно сильные кратковременные электрические поля при механических напряжениях и изменениях температуры в биологических структурах [32, 33, 35, 39, 40, 43]. Эти поля обусловлены пьезо- и пироэлектрическими напряжениями вследствие естественной электрической поляризации биоструктур [25, 30, 31, 34]. Благодаря обмену веществ (метаболизму) электрические диполи (полярные и ионизированные молекулы), образующие поляризацию биоструктур, непрерывно разрушаются и восстанавливаются [6], т. е. эта поляризация является неравновесной. Неравновесная электрическая поляризация свойственна электретам [3]. К электретам относят диэлектрики и некоторые полупроводники, которые при определенных условиях под воздействием сильного электростатического поля, ионизирующей радиации, света и других факторов приобретают свойство генерировать внешнее электрическое поле, существующее длительное время (дни, годы) и медленно ослабевающее по мере разрушения поляризации их вещества [3, 28]. Наряду с полем электретам присущ ток, возникающий при нагреве, — термостимулированный ток (ТСТ). Электреты относятся к негальваническому типу источников электрических напряжений, которым свойственно сильное электрическое поле (до 106 В/м) и ничтожно малый ток (10-14 А/мм2).
Учитывая подобие электрической поляризации электретов и биоструктур, в биологических тканях можно было ожидать проявления признаков электретного эффекта — внешнего поля и ТСТ. Действительно, эти признаки у них обнаружены.
После нейтрализации на коже людей электрических зарядов, обусловленных трением (трибоэлектрических зарядов), с помощью электрометрического вольтметра вблизи тела человека определяется длительно существующее электрическое поле (рис. 1, см. бумажную версию журнала). Напряженность этого поля претерпевает медленные колебания, и у большинства обследованных (около 100 человек) ее значения на расстоянии 5—10 см от тела находятся в пределах 100— 1000 В/м [12, 13]. У людей в состоянии клинической смерти напряженность поля снижается до 10—20 В/м спустя 2—3 ч после остановки кровообращения. Вектор напряженности обнаруженного поля был нормален к поверхности кожи, а величина напряжения убывала обратно пропорционально первой степени расстояния (рис. 2, см. бумажную версию журнала). На поверхности кожи напряжение поля (разность его потенциала по отношению к потенциалу Земли) достигала значений 10000 мВ и более, т. е. была примерно в 1000 раз больше, чем напряжение единичных источников указанных выше биоэлектрических потенциалов. Это позволяет назвать обнаруженное поле относительно сильным электрическим полем живой ткани. Его напряжение измеряли с помощью электрометрических методов [10], что свидетельствовало о негальваническом типе его источника.
Если физической основой генерации относительно сильного электрического поля тканей человека является неравновесная электрическая поляризация их вещества, обусловленная процессами метаболизма, то напряженность поля должна зависеть от этих процессов. Как отмечено выше, такая зависимость действительно наблюдалась: угнетение тканевого метаболизма вследствие гипоксии при остановке кровообращения сопровождалось падением напряженности поля. Эта зависимость подтверждена в экспериментах на животных [13]. Так, например, у крыс угнетение тканевого метаболизма вследствие остановки кровообращения (смерть животного) либо в результате общего наркоза сопровождалось значительным падением напряженности поля.
Исследованное у человека и животных относительно сильное электрическое поле в основном образовано биоструктурами кожи, так как поля нижележащих тканей в значительной степени экранированы проводящей межтканевой жидкостью. При этом наибольший вклад в регистрируемое поле вносят базальные клетки эпидермиса — верхнего слоя кожи [21]. Вектор электрической поляризации этих клеток нормален к поверхности кожи [34], т. е. совпадает с вектором напряжения обнаруженного поля, и вместе с тем им присущ интенсивный метаболизм, обусловливающий генерацию поля.
Таким образом, относительно сильное электрическое поле человека и животных обусловлено неравновесной электрической поляризацией биоструктур эпидермиса и создается источником электрических напряжений негальванического типа. Физическая основа генерации этого поля и его основные параметры аналогичны физической основе генерации и параметрам поля электрета. Следовательно, можно констатировать подобие электрического состояния вещества биоструктур и электретов, а зависимость этого состояния в биоструктурах от процессов метаболизма позволяет определить его термином "биологическое электретное состояние", или "биологический электрет" (биоэлектрет).
Независимое доказательство естественного электретного состояния биоструктур получил Е. Менефи (США). Он обнаружил ТСТ в биологических тканях (иглы дикобраза, рога быка) и идентифицировал его как признак их естественного электретного состояния [41, 42]. Следовательно, электрические свойства вещества биоструктур и электретов совпадают по следующим признакам: внешнее долговременное электрическое поле, обусловленное неравновесной электрической поляризацией, негальванический тип источника поля и ТСТ. При этом как биоструктурам, так и электретам присущи пьезо- и пироэлектрические напряжения.
Е. Менефи обнаружил ТСТ в мертвых тканях. Для выявления ТСТ в живых тканях проведены исследования, суть которых заключалась в определении напряжения внешнего электрического поля и ТСТ у одного и того же объекта при нормальном и нарушенном метаболизме [11]. Таким объектом были избраны листья полукустарникового растения толстянки портулаковой (CrassulaportulaceaLam.). При угнетении метаболизма вследствие прекращения полива растений напряженность электрического поля листьев, равная в среднем 40 В/м, снижалась в 2,5 раза. После возобновления полива напряженность поля восстанавливалась. У изолированных листьев толстянки выявлено два пика ТСТ: низкотемпературный в зоне 43— 73°С и высокотемпературный в зоне 93—123°С. Обнаруженный низкотемпературный пик ТСТ характерен для электретного состояния вещества. При высыхании листа, т. е. при угнетении в нем метаболизма, низкотемпературный пик ТСТ снижался и затем исчезал.
В результате установлено, что оба характерных признака электретного состояния вещества — внешнее долговременное электрическое поле и ТСТ — присущи живой ткани. При угнетении метаболизма они изменяются однотипно, что свидетельствует о единстве физико-химической основы их генерации.
Единство биохимических и биофизических основ биологических процессов на клеточном уровне позволяет заключить, что естественное электретное состояние биоструктур является общебиологическим свойством и обусловливает генерацию относительно сильного электрического поля организма человека, животных и растений.
При исследовании электрического поля, обусловленного естественным электретным состоянием биоструктур (далее — биоэлектретного поля), выявлена характерная особенность — большой индивидуальный разброс величин его напряжения. Так, например, на расстоянии 6 см от предплечья у практически здоровых людей величины напряжения поля колебались в пределах 36±2,6—820+23 мВ [15], а на поверхности кожи они имели значения 1,3— 30,0 В. Напряженность поля предплечий составляла 21— 486 В/м (на расстоянии 6 см).
Регистрируемое вблизи человека биоэлектретное поле, как отмечено выше, в основном создается базальными клетками эпидермиса. Клетки собственно кожи, прилегающие снизу к слою базальных клеток, окружены проводящей межтканевой жидкостью, электрическое напряжение которой при заземлении тела человека близко к нулю (потенциал Земли). Эта жидкость экранирует поля нижележащих тканей. Поэтому преимущественно поле базальных клеток и, возможно, поля прилегающих к ним сверху клеток следующего слоя эпидермиса достигают поверхности кожи и создают на ней напряжения 1,3—30,0 В. Исходя из этих величин, согласно уравнению напряженности электрического поля можно определить напряженность биоэлектретного поля в эпидермисе человека, если его диэлектрическую проницаемость принять равной единице. При средней толщине эпидермиса (0,1 мм) и максимальной величине напряжения (30,0 В) напряженность поля в нем достигает 300000 В/м. Электрическое поле такой напряженности достаточно для влияния на биологические процессы в клетках и тканях, включая синтез белков и нуклеиновых кислот [7, 24, 29, 36, 38]. Это поле наряду с полем трансмембранной асимметрии ионов, сосредоточенным в мембране (105 В/см), может участвовать в кооперативных эффектах в мембранной системе клеток [37].
Как отмечено выше, электретное состояние присуще диэлектрикам и некоторым полупроводникам. Поэтому вероятно существование электретного состояния в мембранной системе клеток и надклеточных структур, которая представляет собой диэлектрический липидобелковый комплекс.
Таким образом, благодаря биоэлектретному состоянию определенных субклеточных структур в объеме клетки и ее окружении существует медленно колеблющееся относительно сильное электрическое поле, достаточное для влияния на течение биологических процессов. Это поле и электрические поля, обусловленные пьезо- и пироэлектрическими напряжениями, а также внутримембранное электрическое поле составляют электромагнитное поле клетки и надклеточных структур. Его можно рассматривать как один из компонентов биофизической основы жизнедеятельности. В настоящее время признаны реальное существование феномена экстрасенсорного целительства, феномен Геллера и некоторые другие, которые известны как проявления биополя [2, 8, 9, 19]. Их суть заключается в том, что некоторые люди способны дистанционно взаимодействовать, передавать и воспринимать информацию без участия известных звуковых, зрительных и обонятельных сигналов, а также бесконтактно смещать и деформировать предметы. Предполагается, что эти способности связаны с генерацией живым организмом физических полей: электромагнитных, ультразвуковых, тепловых и др. [4]. В феномене биополя, очевидно, могут участвовать те физические поля организма, которые содержат биологически значимую информацию. В частности, экстрасенсорная диагностика, используемая при целительстве, возможна тогда, когда параметры поля содержат информацию о состоянии организма и протекающих в нем процессах, а человек (экстрасенс) способен ощутить параметры этого поля. Учитывая, что генерация биоэлектретного поля обусловлена процессами метаболизма, которые лежат в основе биологических процессов, можно ожидать, что поле содержит биологически значимую информацию. Излагаемые ниже результаты подтверждают это положение.
Биоэлектретное поле как источник информации о состоянии человека. В состоянии спокойного бодрствования у практически здорового человека биоэлектретное поле характеризуется различной напряженностью и направленностью векторов над разными областями тела. По данным исследований 46 человек, у них регистрировались как положительные по отношению к потенциалу Земли напряжения поля, так и отрицательные. При этом у одного и того же человека одновременно существуют области тела как с положительным, так и с отрицательными знаками поля. Положительные значения напряженности поля достигали 1000 В/м, отрицательные — 100 В/м. У каждого человека имелись области тела с максимальной и минимальной напряженностями поля (зона лидера и зона аутсайдера), различающимися в 100 раз. У большинства людей различны величины напряженности поля над левой и правой половинами туловища, над левой и правой руками.
Описанная топография напряженности поля человека претерпевает медленные колебания над каждой областью тела. Так, с 9 до 22 ч эти колебания происходят с периодом в несколько часов (рис. 3, см. бумажную версию журнала). У 70% исследованных максимум напряженности поля отмечен в 11, 12 либо 13 ч. Если сопоставить среднее значение напряжения по данным измерений в течение дня, то выявляются колебания этих напряжений с периодом в несколько дней.
Биоэлектретному полю человека свойственны также квазипериодические колебания напряжения с периодом примерно 2 мин, на фоне которых выявляются колебания с периодом 10—30 с [26]. На расстоянии 5 см от тела человека амплитуда 2-минутных колебаний напряжения поля составляла 50—60 мВ, а декасекундных —7—14 мВ. При этом постоянная составляющая напряжения достигала 1000 мВ. Следовательно, биоэлектретному полю человека присуща сложная структура квазипериодических колебаний напряжения.
Наряду с описанными колебаниями напряженности биоэлектретного поля происходит миграция зон лидера и аутсайдера, т. е. изменение локализации зон максимальной и минимальной напряженности поля. Обычно такая зона удерживается 1—7 дней над одной областью, а затем перемещается в другую. У каждого человека есть область тела, где зона лидера удерживается дольше. У большинства исследованных такой областью являлось лицо.
При физических и психоэмоциональных нагрузках динамика напряжения поля человека существенно изменяется. Так, у пловцов-спортсменов (13 мужчин и 8 женщин) при тренировочных заплывах на дистанции 3— 5 км выявлены два основных типа динамики напряжения поля над передней поверхностью грудной клетки (рис. 4, см. бумажную версию журнала). Первый тип характеризовался наличием экстремума напряжения примерно на середине заплыва, второй — его отсутствием. Обоим типам свойственна смена знака напряжения по отношению к потенциалу Земли спустя 20— 30 мин после начала заплыва. Перед заплывом напряжение поля в 10 см от грудной клетки составляло 34±3,5 мВ, а максимальные его значения во время заплыва достигали 240 мВ.
Напряженность поля у врачей-иглотерапевтов над областью предплечий во время проведения лечения увеличивалась в 2—5 раз. Эти изменения коррелируют с ростом частоты сердечных сокращений.
При голодании происходит переход от экзогенного к эндогенному типу питания, который сопровождается значительными изменениями биохимических процессов. При этом сильно изменяется напряжение биоэлектретного поля: спустя 1—6 дней после начала голодания оно резко возрастает над большинством областей тела. Повышенная напряженность поля удерживалась до 3 дней, ее максимальные значения превосходили исходные почти в 35 раз, достигая величин порядка 1000 В/м. В последующие периоды курса разгрузочно-диетической терапии напряженность поля возвращалась к исходным значениям.
Таким образом, изменения физиологического, психоэмоционального и биохимического статуса организма человека отражаются на топографии и динамике напряженности его биоэлектретного поля. Это свидетельствует о возможности корреляции топографии и динамики поля с патологическими процессами и течением саногенеза (выздоровления).
Исследования саногенеза у 14 мужчин и 11 женщин, страдающих неврологическими проявлениями поясничного остеохондроза, показали, что при эффективном лечении напряжение поля возрастает [14].
Спустя несколько минут после введения акупунктурных игл в кожу либо их выведения у пациентов, проходящих курс иглотерапии, напряжение поля преимущественно снижалось. После процедуры акупунктуры у большинства больных напряжение поля возрастало, и повышенные значения удерживались 3—7 ч. Направленность сдвигов напряжения поля — возрастание либо снижение — коррелировала с эффектом лечения. На основании этих исследований предложен способ прогнозирования эффективности иглотерапии [16].
Следовательно, динамика напряженности биоэлектретного поля человека отражает его общую реактивность, характер которой выявляется при акупунктурном воздействии. Это положение подтвердилось в исследованиях динамики напряжения поля человека при рентгендиагностическом облучении [17].
При процедурах медицинского обследования практически здоровых людей (исследование остроты зрения, снятие ЭКГ и т. п.) показатель динамики поля (П), т. е. отношение величины напряжения биоэлектретного поля после процедуры к ее величине до процедуры, находился в пределах 0,80—1,12. При этом пониженные значения П у 10 обследованных лиц составляли 0,920+0,024, а повышенные— 1,070±0,017. При проведении рентгендиагностического облучения у 19 человек значения П составили 0,574—5,820. Выявлено три типа изменений: снижение П, повышение П и его значение в пределах контрольных величин. Снижение составляло величину 0,64+0,10, а повышение — 2,40±0,43. У ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС регистрировались, как правило, повышенные значения П. Следует отметить, что при одной и той же поглощенной дозе радиации при рентгенографии легких индивидуальные значения величин П различались в 8 раз. Это согласуется с большим разбросом степени индивидуальной радиочувствительности у людей, достигающим 15—20 раз [1].
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о сложной топографии и динамике напряжения биоэлектретного поля человека в состоянии спокойного бодрствования. Учитывая, что в основе генерации поля лежат процессы тканевого метаболизма, можно полагать, что топография и динамика напряжения поля при спокойном бодрствовании обусловлены изменениями метаболизма вследствие биоритмов жизнедеятельности, свойственных как организму, так и отдельным органам и системам.
При физическом и психоэмоциональном напряжении, а также при патологических состояниях организма выявлены значительные изменения динамики напряженности поля. Важно отметить, что динамика напряженности поля коррелирует с общей реактивностью организма, в частности отражает такую ее составляющую, как индивидуальная радиореактивность. Индивидуальная радиореактивность коррелирует с индивидуальной радиочувствительностью [5, 27]. Определение показателя индивидуальной радиочувствительности человека имеет важное практическое значение для медицинской тактики в зонах с повышенным фоном радиации [18].
Таким образом, биоэлектретное поле человека содержит информацию о состоянии организма и динамике процессов жизнедеятельности. Эта информация может быть использована в целях бесконтактной медицинской диагностики. Вместе с тем содержание в биоэлектретном поле биологически значимой информации отвечает одному из требований, предъявляемых к биополю как носителю такой информации. Однако для объяснения феномена экстрасенсорной деятельности необходимо, чтобы человек-экстрасенс обладал способностью ощущать изменения напряжения электрических полей в указанном диапазоне частот, т. е. имел бы электрорецепторы. Такие рецепторы есть у некоторых видов рыб [22]. Вопрос об их наличии у людей остается открытым.
Перспективы практического использования биоэлектретного эффекта в медицине. Выявленная связь генерации биоэлектретного поля и ТСТ с тканевым метаболизмом и корреляция динамики напряженности поля с течением нормальных и патологических процессов в организме человека свидетельствуют о возможности использования этих параметров биоэлектретного эффекта в медицинской диагностике.
Обнаруженная временная зависимость напряженности поля (ее колебания с периодом в несколько часов и несколько дней), а также миграция зон повышенной и пониженной напряженности поля в организме человека, по-видимому, отражают биоритмы функциональной активности его органов и систем. Как известно, от ее уровня и фазы периода биоритма зависит ответная реакция организма на лечебные и повреждающие воздействия, что имеет важное практическое значение в медицине [23]. Так, в зависимости от состояния иммунной системы организма с помощью препарата БЦЖ можно получить как угнетение, так и стимуляцию онкологического процесса [20]. В связи с этим очевидна перспективность дальнейшего изучения корреляции параметров биоэлектретного поля с течением нормальных и патологических процессов в организме человека. Результаты таких исследований станут основой разработки и создания бесконтактных, быстродействующих, простых в эксплуатации методов и приборов для диагностики и контроля состояния организма и его систем. Эти методы позволят разрабатывать и проводить индивидуальную терапию ряда заболеваний, в частности онкологического процесса, с учетом фаз периода биоритма.
Кулин E.Т.
Со списком литературы можно ознакомиться в бумажной версии журнала
Медицинские новости. – 1996. – №10. – С. 34-43. http://www.mednovosti.by/journal.aspx?article=1322
|