Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ

Работа посвящена изучению возможности использования метода математического моделирования для анализа результатов синхронного мониторинга биомедицинских и метеорологических показателей в усло виях длительной антарктической экспедиции украинских зимовщиков на станции «Академик Вернадский». Для моделир...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Український антарктичний журнал
Date:	2015
Main Authors:	Моисеенко, Е.В., Утевский, А.Ю., Бондаренко, Т.П., Носов, К.В., Беспалов, Ю.Г.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний антарктичний науковий центр МОН України 2015
Subjects:	Медико-фізіологічні дослідження
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129700
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ / Е.В. Моисеенко, А.Ю. Утевский, Т.П. Бондаренко, К.В. Носов, Ю.Г. Беспалов // Український антарктичний журнал. — 2015. — № 14. — С. 197-204. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-129700
record_format	dspace
spelling	Моисеенко, Е.В. Утевский, А.Ю. Бондаренко, Т.П. Носов, К.В. Беспалов, Ю.Г. 2018-01-26T19:57:49Z 2018-01-26T19:57:49Z 2015 Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ / Е.В. Моисеенко, А.Ю. Утевский, Т.П. Бондаренко, К.В. Носов, Ю.Г. Беспалов // Український антарктичний журнал. — 2015. — № 14. — С. 197-204. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1727-7485 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129700 612.2 Работа посвящена изучению возможности использования метода математического моделирования для анализа результатов синхронного мониторинга биомедицинских и метеорологических показателей в усло виях длительной антарктической экспедиции украинских зимовщиков на станции «Академик Вернадский». Для моделирования использовалась база данных наблюдений за изменениями атмосферного давления и физиологическими параметрами персонала (11 мужчин в возрасте 23 − 48 лет) во время антарктической экспедиции. Показана возможность использования математических моделей (дискретных моделей динамических систем) для определения устойчивости регуляторных влияний вегетативной нервной системы человека к изменению атмосферного давления в условиях Антарктики. Получены результаты модельно-математического анализа, которые позволяют оценить уровень чувствительности механизмов регуляции сердечного ритма к действию изменений барометрического давления в течение антарктической зимовки. Работа присвячена вивченню можливості використання методу математичного моделювания для аналізу результатів синхронного моніторингу біомедичних и метеорологічних показників в умовах тривалої антарктичної экспедиції українських зимівників на станції «Академік Вернадський». Для моделювання використовувалася база даних спостережень за змінами атмосферного тиску і фізіологічними параметрами персоналу (11 чоловіків у віці 23 − 48 років) під час антарктичної экспедиції. Показана можливість використання математичних моделей (дискретних моделей динамічних систем) для визначення стійкості регуляторних впливів вегетативної нервової системи людини до змін атмосферного тиску в умовах Антарктики. Отримано результати модельно-математичного анализу, які дозволяють оцінити рівень чутливості механізмів регуляції сердечного ритму до дії змін барометричного тиску протягом антарктичної зимівлі. This research is aimed at estimating the power of mathematical modeling for analyzing results of the simultaneous monitoring of biomedical and meteorological indications during a long Antarctic expedition at the Antarctic station “Akademik Vernadsky”. The database of atmospheric pressure and personnel physiological parameters during the Antarctic expedition (11 men aged 23 − 48 years) were used. We showed the possibility of using mathematical models (discrete models of dynamic systems) for determining the sustainability of regulatory influences of the autonomic nervous system to a change in atmospheric pressure in the Antarctic. The results of our model-mathematical analysis allows to evaluate the level of sensitivity of regulation mechanisms of cardiac rhythm to the action of changes in barometric pressure during the Antarctic wintering. ru Національний антарктичний науковий центр МОН України Український антарктичний журнал Медико-фізіологічні дослідження Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ Взаємозв’язки змін атмосферного тиску і ритму серця зимівників у Анктартиці: модельно-математичний аналіз Relationships of changes of atmospheric pressure and heart rate in winterers in antarctica: mathematical modelling and analysis Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ
spellingShingle	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ Моисеенко, Е.В. Утевский, А.Ю. Бондаренко, Т.П. Носов, К.В. Беспалов, Ю.Г. Медико-фізіологічні дослідження
title_short	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ
title_full	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ
title_fullStr	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ
title_full_unstemmed	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ
title_sort	взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в антарктике: модельно-математический анализ
author	Моисеенко, Е.В. Утевский, А.Ю. Бондаренко, Т.П. Носов, К.В. Беспалов, Ю.Г.
author_facet	Моисеенко, Е.В. Утевский, А.Ю. Бондаренко, Т.П. Носов, К.В. Беспалов, Ю.Г.
topic	Медико-фізіологічні дослідження
topic_facet	Медико-фізіологічні дослідження
publishDate	2015
language	Russian
container_title	Український антарктичний журнал
publisher	Національний антарктичний науковий центр МОН України
format	Article
title_alt	Взаємозв’язки змін атмосферного тиску і ритму серця зимівників у Анктартиці: модельно-математичний аналіз Relationships of changes of atmospheric pressure and heart rate in winterers in antarctica: mathematical modelling and analysis
description	Работа посвящена изучению возможности использования метода математического моделирования для анализа результатов синхронного мониторинга биомедицинских и метеорологических показателей в усло виях длительной антарктической экспедиции украинских зимовщиков на станции «Академик Вернадский». Для моделирования использовалась база данных наблюдений за изменениями атмосферного давления и физиологическими параметрами персонала (11 мужчин в возрасте 23 − 48 лет) во время антарктической экспедиции. Показана возможность использования математических моделей (дискретных моделей динамических систем) для определения устойчивости регуляторных влияний вегетативной нервной системы человека к изменению атмосферного давления в условиях Антарктики. Получены результаты модельно-математического анализа, которые позволяют оценить уровень чувствительности механизмов регуляции сердечного ритма к действию изменений барометрического давления в течение антарктической зимовки. Работа присвячена вивченню можливості використання методу математичного моделювания для аналізу результатів синхронного моніторингу біомедичних и метеорологічних показників в умовах тривалої антарктичної экспедиції українських зимівників на станції «Академік Вернадський». Для моделювання використовувалася база даних спостережень за змінами атмосферного тиску і фізіологічними параметрами персоналу (11 чоловіків у віці 23 − 48 років) під час антарктичної экспедиції. Показана можливість використання математичних моделей (дискретних моделей динамічних систем) для визначення стійкості регуляторних впливів вегетативної нервової системи людини до змін атмосферного тиску в умовах Антарктики. Отримано результати модельно-математичного анализу, які дозволяють оцінити рівень чутливості механізмів регуляції сердечного ритму до дії змін барометричного тиску протягом антарктичної зимівлі. This research is aimed at estimating the power of mathematical modeling for analyzing results of the simultaneous monitoring of biomedical and meteorological indications during a long Antarctic expedition at the Antarctic station “Akademik Vernadsky”. The database of atmospheric pressure and personnel physiological parameters during the Antarctic expedition (11 men aged 23 − 48 years) were used. We showed the possibility of using mathematical models (discrete models of dynamic systems) for determining the sustainability of regulatory influences of the autonomic nervous system to a change in atmospheric pressure in the Antarctic. The results of our model-mathematical analysis allows to evaluate the level of sensitivity of regulation mechanisms of cardiac rhythm to the action of changes in barometric pressure during the Antarctic wintering.
issn	1727-7485
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129700
citation_txt	Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ / Е.В. Моисеенко, А.Ю. Утевский, Т.П. Бондаренко, К.В. Носов, Ю.Г. Беспалов // Український антарктичний журнал. — 2015. — № 14. — С. 197-204. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT moiseenkoev vzaimosvâziizmeneniiatmosfernogodavleniâiritmaserdcazimovŝikovvantarktikemodelʹnomatematičeskiianaliz AT utevskiiaû vzaimosvâziizmeneniiatmosfernogodavleniâiritmaserdcazimovŝikovvantarktikemodelʹnomatematičeskiianaliz AT bondarenkotp vzaimosvâziizmeneniiatmosfernogodavleniâiritmaserdcazimovŝikovvantarktikemodelʹnomatematičeskiianaliz AT nosovkv vzaimosvâziizmeneniiatmosfernogodavleniâiritmaserdcazimovŝikovvantarktikemodelʹnomatematičeskiianaliz AT bespalovûg vzaimosvâziizmeneniiatmosfernogodavleniâiritmaserdcazimovŝikovvantarktikemodelʹnomatematičeskiianaliz AT moiseenkoev vzaêmozvâzkizmínatmosfernogotiskuíritmusercâzimívnikívuanktarticímodelʹnomatematičniianalíz AT utevskiiaû vzaêmozvâzkizmínatmosfernogotiskuíritmusercâzimívnikívuanktarticímodelʹnomatematičniianalíz AT bondarenkotp vzaêmozvâzkizmínatmosfernogotiskuíritmusercâzimívnikívuanktarticímodelʹnomatematičniianalíz AT nosovkv vzaêmozvâzkizmínatmosfernogotiskuíritmusercâzimívnikívuanktarticímodelʹnomatematičniianalíz AT bespalovûg vzaêmozvâzkizmínatmosfernogotiskuíritmusercâzimívnikívuanktarticímodelʹnomatematičniianalíz AT moiseenkoev relationshipsofchangesofatmosphericpressureandheartrateinwinterersinantarcticamathematicalmodellingandanalysis AT utevskiiaû relationshipsofchangesofatmosphericpressureandheartrateinwinterersinantarcticamathematicalmodellingandanalysis AT bondarenkotp relationshipsofchangesofatmosphericpressureandheartrateinwinterersinantarcticamathematicalmodellingandanalysis AT nosovkv relationshipsofchangesofatmosphericpressureandheartrateinwinterersinantarcticamathematicalmodellingandanalysis AT bespalovûg relationshipsofchangesofatmosphericpressureandheartrateinwinterersinantarcticamathematicalmodellingandanalysis
first_indexed	2025-11-24T23:44:51Z
last_indexed	2025-11-24T23:44:51Z
_version_	1850500832063127552
fulltext	197 УКРАЇНСЬКИЙ АНТАРКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ УАЖ, №14, 197—204 (2015) УДК 612.2 ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Е. В. Моисеенко1, А. Ю. Утевский2, Т. П. Бондаренко2, К. В. Носов2, Ю. Г. Беспалов2 1 Национальный антарктический научный центр МОН Украины, г. Киев. Е-mail: moiseyenkoev@gmail.com 2 Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, г. Харьков Реферат. Работа посвящена изучению возможности использования метода математического моделирования для анализа результатов синхронного мониторинга биомедицинских и метеорологических показателей в усло- виях длительной антарктической экспедиции украинских зимовщиков на станции «Академик Вернадский». Для моделирования использовалась база данных наблюдений за изменениями атмосферного давления и физи- ологическими параметрами персонала (11 мужчин в возрасте 23 − 48 лет) во время антарктической экспедиции. Показана возможность использования математических моделей (дискретных моделей динамических систем) для определения устойчивости регуляторных влияний вегетативной нервной системы человека к изменению атмосферного давления в условиях Антарктики. Получены результаты модельно-математического анализа, ко- торые позволяют оценить уровень чувствительности механизмов регуляции сердечного ритма к действию из- менений барометрического давления в течение антарктической зимовки. Взаємозв’язки змін атмосферного тиску і ритму серця зимівників у Анктартиці: модельно-математичний аналіз. Е. В. Мойсеєнко, А. Ю. Утевський, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов Реферат. Работа присвячена вивченню можливості використання методу математичного моделювания для аналізу результатів синхронного моніторингу біомедичних и метеорологічних показників в умовах тривалої антарктичної экспедиції українських зимівників на станції «Академік Вернадський». Для моделювання вико- ристовувалася база даних спостережень за змінами атмосферного тиску і фізіологічними параметрами персо- налу (11 чоловіків у віці 23 − 48 років) під час антарктичної экспедиції. Показана можливість використання математичних моделей (дискретних моделей динамічних систем) для визначення стійкості регуляторних впливів вегетативної нервової системи людини до змін атмосферного тиску в умовах Антарктики. Отримано результати модельно-математичного анализу, які дозволяють оцінити рівень чутливості механізмів регуляції сердечного ритму до дії змін барометричного тиску протягом антарктичної зимівлі. Relationships of changes of atmospheric pressure and heart rate in winterers in antarctica: mathematical modelling and analysis. Moiseyenko E. V., Utevsky A.Yu., Bondarenko T. P., Nosov K. V., Bespalov Yu. G. Annotation. This research is aimed at estimating the power of mathematical modeling for analyzing results of the si- multaneous monitoring of biomedical and meteorological indications during a long Antarctic expedition at the Antarc- tic station “Akademik Vernadsky”. The database of atmospheric pressure and personnel physiological parameters during the Antarctic expedition (11 men aged 23 − 48 years) were used. We showed the possibility of using mathemati- cal models (discrete models of dynamic systems) for determining the sustainability of regulatory influences of the au- tonomic nervous system to a change in atmospheric pressure in the Antarctic. The results of our model-mathematical analysis allows to evaluate the level of sensitivity of regulation mechanisms of cardiac rhythm to the action of changes in barometric pressure during the Antarctic wintering. Key words: atmospheric pressure, heart rate, mathematical modeling, winterers, Antarctic. 198 Е. В. Моисеенко, А. Ю. Утевский, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Введение Наблюдающиеся в настоящее время глобальные климатические и экологические перемены уси- ливают актуальность решения проблем негативного влияния метеоусловий на организм человека. Научная литература изобилует примерами установленных взаимосвязей клинических обострений хронической патологии человека с изменениями метеорологических факторов. Давно известно суще- ствование контингента метеозависимых и среди практически здоровых людей. Однако дефицит зна- ний механизмов негативного влияния конкретных метеофакторов на функции организма и недостаток объективных методов оценки степени реакций организма на действие экстремальных метеоусловий не позволяют разработать достаточно эффективную систему профилактики и повышения адаптацион- ных резервов. Эта проблема особенно актуальна в приполярных областях нашей планеты, где всегда имевшее место экстремальное влияние метеоусловий на организм человека усиливается в настоящее время. Это связано с глобальными климатическими изменениями, проявляющимися больше в высо- ких широтах. При этом показано, что адаптивные сдвиги в организме в результате длительного влия- ния приполярных условий всегда отражаются в изменениях функционирования системы кровообра- щения и многоуровневых перестройках механизмов регуляции ритмичной деятельности сердца. В связи с этим исследование влияния метеоусловий на сердечный ритм и его регуляторные механизмы при участии антарктических зимовщиков позволяет выявить особенности функциональных перестро- ек в динамике, что представляют значительный практический и теоретический интерес. В ходе синхронного сбора информации о динамике метеофакторов и показателей сердечной деятельности человека в Антарктике регистрируется огромное количество данных, которые требу- ют программно-математической обработки. Здесь решение поставленных задач во многом зависит от адекватности применения технологий обработки, анализа и оценивания результатов исследова- ния. Использование традиционных методов статистической обработки в данном случае не всегда позволяет сделать качественную оценку полученных результатов. Для конкретных условий оказа- лось возможным применение специальных методов математического моделирования. К примеру, устойчивость систем разной природы связывается с наличием в них отрицательных обратных свя- зей между компонентами системы, обеспечивающих функционирование механизмов гомеостазиса [1]; притом особенно велика роль внутрикомпонентных отношений типа «минус-минус», например, внутривидовой конкуренции в сообществах живых организмов [1, 2] Поэтому цель исследования заключалась в изыскании возможности оценки влияния антарк- тических метеоусловий на деятельность сердца человека путем использования метода математиче- ского моделирования для анализа результатов синхронного мониторинга биомедицинской и метео- рологической информации в условиях длительной антарктической экспедиции украинских зимов- щиков на станции «Академик Вернадский». Материал и методика При исследовании вегетативной нервной системы, как и других регуляторных систем челове- ческого организма, представляется эффективным использование методических подходов, позволяю- щих непосредственно увидеть систему обратных связей, определяющую характер гомеостазиса ди- намических систем различной природы. Такую возможность дает разработанный на биологическом и механико-математическом факультетах Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина (ХНУ) новый класс математических моделей — дискретных моделей динамических систем (ДМДС), с использованием которого было проведено моделирование поведения систем са- мой различной природы [8−11, 13−14]. ДМДС базируется на теории динамических систем и позволяет на основании эмпирических данных (статистического массива) выявить структуру отношений между компонентами некоторой динамической биологической или экологической системы. Предполагается, что между компонента- ми могут существовать парные отношения вида «+,+», «−,−», «+,−», «+,0», «−,0», «0,0», использу- емые в биологии и экологии [12]. Предполагается, что могут существовать внутрикомпонентные отношения — эффекты воздействия компонента на самого себя, которые должны быть симметрич- ными, т. е. типа «+,+», «-,-», «0,0». Имеются разные подходы к идентификации структуры отноше- ний системы [13, 14]. Для данного исследования был выбран подход, основанный на принципах за- кона Либиха. Количество уровней каждого компонента полагалось равным трем — низкое (1 балл), среднее (2 балла), высокое (3 балла). Наряду со структурой отношений ДМДС также позволяет по- лучить траекторию системы, т. е. увидеть поведение системы в динамике. Предметом настоящей 199 Е. В. Моисеенко, А. Ю. Утевский, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ работы является описание с помощью ДМДС системных проявлений воздействия антарктических метеоусловий на состояние вегетативной нервной системы (ВНС) человека. Построение ДМДС осуществлялось с помощью АРМ, созданном в ХНУ имени В. Н. Каразина в рамках темы 1-16-10, № госрегистрации 0110U001433. В качестве типа корреляций была выбрана кор- реляция Пирсона, предназначенная для описания линейных зависимостей, в частности, для исследу- емых параметров сердечно-сосудистой системы. Для моделирования использовались материалы на- блюдений за метеоусловиями и физиологическими параметрами персонала во время антарктической экспедиции 2011−2012 гг. Обследовались (за период с апреля по октябрь 2011 года) 11 антарктических зимовщиков станции «Академик Вернадский» мужского пола в возрасте 23−48 лет. Для оценки функ- ционального состояния сердца при помощи аппаратно-программного комплекса «Ритмограф» у каждо- го зимовщика врач станции ежемесячно один раз в два дня утром в спокойном состоянии регистрировал ритмокардиограмму во втором стандартном отведении. Математический анализ вариабельности сер- дечного ритма (ВСР) проводился с использованием методов вариационной ритмографии и с дополни- тельным расчетом других показателей, характеризующих динамику сердечного ритма. Определялись показатели: средняя продолжителность кардиоинтервалов (RRNN) и обратная величина — середня час- тота ритма (RRNN); стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов (SDNN), нормирован- ная мощность спектра низкочастотного компонента ВСР (LFnorm — относительный уровень активности вазомоторного центра), удельная нормированная мощность дыхательных волн (HFnorm), что характери- зует активность парасимпатического отдела ВНС, индекс Баевского (ИН − уровень напряжения компен- саторных механизмов организма, уровень функционирования центрального контура регуляции сердеч- ного ритма) [3−7]. Для моделирования использовались следующие вариационно-пульсометрические показатели: мода (Мо), амплитуда моды (АМо), вариационный размах (∆Х), традиционно использу- емых в методике Баевского [3−6], дополненные показателем LF/HF, отражающим соотношения симпа- тической и парасимпатической регуляции. По результатам математического моделирования с примене- нием ДМДС данных за два месяца (апрель и октябрь) формировались рабочие гипотезы относительно системных факторов, определяющих чувствительность вегетативной нервной системы к метеорологи- ческим факторам. Эти гипотезы проверялись путем определения значений корреляции по Спирмену (ранговый характер которой соответствует задаче сравнения динамики таких разнородных показателей, как физиологические и метеорологические) между значениями предлагаемых в соответствии со смыслом гипотез системных показателей состояния ВНС и значений динамики метеорологического параметра — атмосферного давления, оказывающего влияние на человеческий организм. Результаты исследований и их обсуждение Для построения модельных исследований использовались результаты мониторинга данных за два месяца (апрель и октябрь), которые отражают периоды срочной адаптации и длительной адап- тации человека к антарктическим условиям. Графы отношений, соответствующие апрельским и октябрьским сериям наблюдений пред- ставлены на рис. 1 и рис. 2. (Далее — апрельский и октябрьский графы). Рис.1. Граф отношений, соответствующий апрельской серии наблюдений. 200 Е. В. Моисеенко, А. Ю. Утевский, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Знак соответствующего влияния находится в овале на линии, ближе к прямоугольнику, в кото- ром отображен компонент — объект этого влияния (например, отношение (+,−) между ∆Х и LF/HF означает, что ∆X отрицательно влияет на LF/HF, в то время как LF/HF положительно влияет на ∆Х). Рис. 2. Граф отношений, соответствующий октябрьской серии наблюдений. (Обозначения, как и на рис. 1.) Траектории системы, соответствующие апрельским и октябрьским сериям наблюдений пред- ставлены в табл.1 и табл. 2. (Далее соответственно — апрельская и октябрьская траектории системы). Таблица 1. Траектории системы, соответствующая апрельской серии наблюдений. Moda 1 1 1 1 1 2 2 1 1 AMо 2 2 1 1 1 1 1 1 2 ∆X 1 1 1 2 3 3 3 2 1 LF/HF 2 3 3 3 3 2 1 1 1 Условные шаги по времени 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Таблица 2. Траектория системы, соответствующая октябрьской серии наблюдений. Moda 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 AMо 1 1 1 1 1 1 2 3 3 2 ∆X 1 2 3 3 3 2 1 1 1 1 LF/HF 3 3 3 2 1 1 1 2 3 3 Условные шаги по времени 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cтруктуры графов отношений двух указанных серий очень схожи (рис. 1 и рис. 2). Отличие заключается лишь в наличии в апрельском графе отношения типа «минус-минус», дополнительно регулирующего значение АМо, которое отсутствует в октябрьском графе. Это различие проявляется и в различиях структуры траекторий отношений — в октябрьской траектории в цикле присутствуют шаги (8, 9) с максимально высоким (3 балла) значением АМо при максимально низких (1 балл) значениях Мо. В апрельской траектории системы такие различия в значениях АМо и Мо в цикле отсутствуют. На основании таких результатов математического моделирования с использованием ДМДС можно, с учетом положений о значении для гомеостазиса системы отрицательных обратных связей, сформулировать следующую рабочую гипотезу: — «октябрьская» структура отношений между параметрами, связанными с состоянием ВНС, характеризующаяся меньшим количеством отрицательных обратных связей, должна быть менее устойчивой; 201 Е. В. Моисеенко, А. Ю. Утевский, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ — проявлением этих особенностей «октябрьской» структуры является наличие в цикле тра- ектории системы шагов с высокими значениями АМо при низких Мо; — соотношение значений АМо и Мо может быть использовано как диагностический признак, указывающий на низкую устойчивость ВНС. При проверке этой рабочей гипотезы использовался показатель R, характеризующий разли- чия значений АМо и Мо в устойчивой «апрельской» и неустойчивой «октябрьской» структурах. R рассчитывается по формуле: R = Mo/10 – AМо. Для оценки чувствительности ВНС к изменению атмосферного давления вводился показа- тель F, представляющий собой частное от деления значения индекса Баевского (ИН) на изменение давления. Динамика показателей F и R для отдельных участников экспедиции Н., Б. и В. представ- лена на рис. 3, 4, 5. Во всех трех случаях, иллюстрируемых рис. 3−5, видно, что выраженные максимумы показа- теля F чувствительности ВНС к изменению барометрического давления наблюдаются в середине и ближе к концу зимовки. Со всеми этими максимумами наблюдаются совпадающие или близкие к ним по времени минимумы значений показателя R устойчивости ВНС (обратной зависимости не наблюдается, т.е. не всем выраженным минимумам R соответствует выраженным максимумы F). Этот визуально наблюдаемый на рисунках эффект может быть объяснен следующим образом. Необходимым условием повышения чувствительности организма к изменению давления является понижение устойчивости ВНС, но не всякое понижение устойчивости ВНС с необходимостью вле- чет за собой повышение чувствительности к изменениям давления, которое может зависеть и от других факторов. Для подтверждения статистической значимости этого визуально наблюдаемого на рисунках эффекта определялись значения корреляций Спирмена между значениями изменения дав- ления и индекса Баевского в выборке, характеризующийся очень низкими значениями R и выборке, характеризующийся другими, более высокими значениями. Рис. 3. Динамика F и R зимовщика Б. Масштаб абсцисс совпадает, разные графики в связи с разным масштабом показателей. Красные квадраты − максимумы чувствительности ВНС к изменению давления (показатель F) и совпадающие с ними или близкие по времени минимумы устойчивости ВНС (показателей R). 202 Е. В. Моисеенко, А. Ю. Утевский, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Рис. 4. Динамика показателей F и R зимовщика Н. (обозначения, как и на рис. 3). Рис. 5. Динамика показателей F и R зимовщика В. (Обозначения, как и на рис. 3). 203 Е. В. Моисеенко, А. Ю. Утевский, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ В качестве таких очень низких значений выбирались значения R, меньшие −20. При этом исходили из следующих соображений. По результатам анализа гистограммы распределения значений R в апрельской и октябрьской сериях наблюдений отмечено, что в октябрьской серии наблюдений заметнее представлены наблю- дения со значениями R, меньшими −20 (минус 20), соответствующие в рамках выдвинутой рабочей гипотезы шагам цикла номер 8, 9 траектории системы, представленной в табл. 2. Соответственно, в рамках детализированной таким образом рабочей гипотезы значение R меньшее −20 рассматривает- ся как диагностический признак, наличие которого свидетельствует о чувствительности ВНС к изменению метеорологических параметров. Для проверки этой детализированной рабочей гипо- тезы определялось значение коэффициента корреляции по Спирмену между изменением давления и значением индекса Баевского. В массиве наблюдений за период май − сентябрь 2011 года выделя- лись следующие две выборки: — со значениями R меньшими минус двадцать (далее − первая выборка); — со значениями R большими минус двадцать (далее − вторая выборка). В первой выборке наблюдается высокое (0,481), статистически значимое (p < 0.05) значение коэффициента корреляции по Спирмену между изменением давления и индекса Баевского. Во второй выборке наблюдается гораздо более низкое (0,026), статистически незначимое (p > 0.05) значение этого коэффициента. В результате упомянутая выше детализированная рабочая гипо- теза получает подтверждение применительно к такому значимому метеорологическому параметру, как изменение атмосферного давления. Таким образом, модельно-математический анализ взаимосвязей изменений барометрическо- го давления и регуляции сердечного ритма человека позволяет выявить не только уровень чувстви- тельности вегетативной регуляции деятельности сердца по отношению к перепадам атмосферного давления, но и определить критические временные периоды зимовки, когда уязвимость механизмов регуляции кровообращения проявляется в наибольшей степени. Кроме того, показанное повышение проявлений действия атмосферных факторов в средине и конце зимовки может характеризовать степень развития дезадаптационных процессов и использоваться в качестве дополнительного диагностического критерия для усовершенствования системы профилактики расстройств адапта- ции и развития сердечно-сосудистой патологии. Выводы 1. Показана возможность использования моделирования системных факторов, определяю- щих устойчивость ВНС человека к изменению атмосферного давления в условиях Антарктики с применением ДМДС. 2. Получены результаты модельно-математического анализа данных мониторинга взаимосвя- зей изменений барометрического давления и регуляции сердечного ритма человека в Антарктике. Это позволяет оценить уровень чувствительности механизмов регуляции сердечного ритма к дей- ствию изменений барометрического давления в течение антарктической зимовки. 3. Математическое моделирование с применением ДМДС позволяет разрабатывать новые ме- тодические подходы к решению проблем контроля процессов адаптации и коррекции дизадапта- ционных расстройств человека, работающего в экстремальных климатических (антарктических) условиях. Литература 1. Малиновский А. А. Значение общей теории систем в биологических науках // Системные исследования. 1986. – С. 83 — 115. 2. Jansen V. A. A., Kokkoris G. D. Complexity and stability revisited. Ecology Letters (2003), 6. — P. 498–502. 3. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардио графи- ческих систем: метод. рекомендации / Р. М. Баевский [и др.]. — М., 2002. — 53 с. 4. Баевский Р. М. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний / Р. М. Баевский, А. П. Берсенева. — М. : Медицина. 1997. — 265 с. 5. Вариабельность сердечного ритма: Теоретические аспекты и практическое применение // Тез. докл. IV всерос. симп. / Отв. ред. Н. И. Шлык., Р. М. Баевский. — УдГУ. Ижевск. — 2008. — 344 c. 204 Е. В. Моисеенко, А. Ю. Утевский, Т. П. Бондаренко, К. В. Носов, Ю. Г. Беспалов ВЗАИМОСВЯЗИ ИЗМЕНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И РИТМА СЕРДЦА ЗИМОВЩИКОВ В АНТАРКТИКЕ: МОДЕЛЬНО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 6. Баевский Р. М., Иванов Г. Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения // Ультразвуковая функциональная диагностика. — 2001. — № 3. − С. 108 — 127. 7. Цветков В. А. «Золотое сечение» и деятельность сердца. — 2005. 8. Zholtkevich G. N., Nosov K. V., Bespalov Yu. G., Grigoryev A. Yu., Bondarenko I. V. Discrete Dy- namic Model of Community of Species Sus Scrofa L Cubs in the Aviary // Science \| BharatBhasha.com, added on November 24, 2009. http://www.bharatbhasha.com/science.php/189944. 9. Григорьев А. Я., Попов В. В. Дискретное моделирование динамической системы зоопланктонного сообщества в связи с аспектами биобезопасности и биозащиты, связанными с эвтрофикацией водоемов. Veterinsry medicine. Inter-departmental subject scientific collection. — Issue 96. — 2012. — P. 273 — 275. 10. Григорьев А. Я., Беспалов Ю. Г., Носов К. В., Каширин О. О., Москалев В. Б. Модель динамики растительных пигментов в водоеме при коррекции его экологического состояния с помощью ЭМ-технологий. Veterinary medicine. Inter-departmental subject scientific collection. — Issue 96. — 2012. — P. 271−273. 11. Беспалов Ю. Г., Жолткевич Г. Н., Кислова О. Н., Носов К. В., Шпорт А. М. Внедрение интеллектуального анализа данных в социальные исследования:дискретная динамическая модель переселения украинских крестьян в Сибирь в конце XIX — начале ХХ столетия // Научное онлайн издание «SOCIOПРОСТІР». — 2011. — № 2. — C. 7 — 13. http://www.sociology.kharkov.ua/socioprostir/ files/magazine/2_2011/1_1.pdf. 12. Lidicker W. Z., Jr. (1979). “A Clarification of Interactions in Ecological Systems.” BioScience, 29(8), — Р. 475 — 477. 13. Беспалов Ю. Г., Дереча Л. Н., Жолткевич Г. Н., Носов К. В. Дискретная модель системы с отрицательными обратными связями // Вестник Харьковского национального университета им. В. Н. Ка- разина. Серия «Математическое моделирование. Информационные технологии. Автоматизация систем управления». — 2008. — № 833. — С. 27 — 38. 14. Bespalov Yu., Gorodnyanskiy I., Zholtkevych G., Zaretskaya I., Nosov K., Bondarenko T., Kali- novskaya K., Carrero Y. Discrete Dynamical Modeling of System Characteristics of a Turtle’s Walk in Ordinary Situations and After Slight Stress // Бионика интеллекта. — 2011. — № 3 (77). — С. 54 — 59.

Взаимосвязи изменений атмосферного давления и ритма сердца зимовщиков в Антарктике: модельно-математический анализ

Institution

Similar Items