Аннотация: Ранее сообщалось, что гипомагнитные условия, полученные в результате 100-кратного уменьшения индукции геомагнитного поля, влияют на когнитивные процессы человека, что оценивалось в нескольких компьютерных тестах. Экспозиция в гипомагнитных условиях в течение 40 минут приводила к статистически значимому увеличению как времени выполнения, так и количества ошибок в заданиях. Величина этого магнитного эффекта, усредненная по 40 здоровым испытуемым в 80 околочасовых экспериментах, составила около 1.7 процента. В настоящей работе описаны результаты исследования, в котором характеристики состояния правого глаза каждого испытуемого записывались на видео, в то время как испытуемый выполнял когнитивные тесты. Оказалось, что в гипомагнитных условиях размер зрачка увеличивается. Этот эффект был рассчитан на основе обработки большого массива данных, включающего более миллиона видеокадров. Усредненный магнитный эффект составил около 1.6 процента. С учетом гетерогенности уровень значимости эффекта близок к значимому (0.07, АНОВА, фактор испытуемые — случайный). Магнитные реакции, зафиксированные как для различных когнитивых тестов, так и для размера зрачка, наблюдаемые одновременно, не коррелируют. Приблизительно равное число испытателей показывали положительные и отрицательные эффекты в каждом тесте. Неспецифические реакции на магнитное поле, по-видимому, являются случайными.

Ключевые слова: тест на цветовосприятие, тест Шепарда, тест Струпа, тест на реакцию, размер зрачка глаза, магнитный отклик человека, магнитные поля, гипомагнитные условия, биологические эффекты, неспецифический магнитный эффект

Библиография:
Binhi, V. N. (2006). Stochastic dynamics of magnetosomes and a mechanism of biological orientation in the geomagnetic field. Bioelectromagnetics, 27(1), 58-63. doi:10.1002/bem.20178
Binhi, V. (2008). Do naturally occurring magnetic nanoparticles in the human body mediate increased risk of childhood leukaemia with EMF exposure? Int J Radiat Biol, 84(7), 569-579. doi:10.1080/09553000802195323
Kirschvink, J. L., Kobayashi-Kirschvink, A., Diaz-Ricci, J. C., & Kirschvink, S. J. (1992). Magnetite in human tissues: a mechanism for the biological effects of weak ELF magnetic fields. Bioelectromagnetics, Suppl 1, 101-113. doi:10.1002/bem.2250130710
Бинги, В. Н., & Чернавский, Д. С. (2005). Стохастический резонанс магнитосом, закрепленных в цитоскелете. Биофизика, 50, 684-688.
Gegear, R. J., Foley, L. E., Casselman, A., & Reppert, S. M. (2010). Animal cryptochromes mediate5 magnetoreception by an unconventional photochemical mechanism. Nature, 463(7282), 804-807. doi:10.1038/nature08719
Binhi

Аннотация: Предметом исследования являются частотно зависимые изменения активности ферментов крови лабораторных животных (крыс) при воздействии модулированного ультразвука терапевтического диапазона интенсивностей. При равноэнергетическом воздействии на исследуемые ферментные системы показаны спектры действия для ферментов: креатинкиназы, щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы, аспартатаминотрансферазы, холинэстеразы, говорящие о возможности частотного управления функциональным состоянием ферментов, активации и ингибировании активности ферментов на определённых для каждого фермента частотах. Управление активностью всех ферментов осуществляется двумя путями: а) за счет изменения частоты воздействующего сигнала и б) за счет изменения энергии (или амплитуды) воздействующего сигнала на биологически активной частоте. Получение подробных спектров действия является необходимым условием разработки теоретических основ определения биологически активных частот и механизмов частотно-зависимых ответов конкретных биологических систем на внешние воздействия модулированных волн. Основными выводами проведенного исследования являются: Основной подход к исследованию модулированных волн состоит в получении и использовании спектров действия для различных биологических систем. Используя воздействие на активной частоте можно, изменяя энергию воздействующего ультразвука, получить разнонаправленные эффекты. Таким образом, как частота модуляции, так и энергия воздействия могут быть факторами управления функциональным состоянием ферментных систем с помощью модулированных ультразвуковых волн. Задача статьи показать наличие частотно-зависимых ответов различных ферментных систем при воздействии модулированных ультразвуковых волн терапевтического диапазона интенсивностей – выполнена на примере пяти ферментных систем. Приведены спектры действия для этих систем и возможность трансформации этих спектров при изменении интенсивности ультразвука. Показана возможность управления величиной и знаком ответов исследованных ферментных систем, как частотой модуляции, так и энергией ультразвукового воздействия.

Ключевые слова: лактатдегидрогеназа, щелочная фосфатаза, креатинкиназа, частота модуляции, активность ферментов, ферменты крови, модуляция, ультразвук, аспартатаминотрансфераза, холинэстераза

Библиография:
Гончарова Л.П., Кадыскина Е.Н., Макарова И.Н., Родионова Л.П. (1984) Сравнительное изучение действия шума разной интенсивности на некоторые компоненты антиоксидантной системы клетки //Антиоксиданты и адаптация. Л., С. 22-26.
Kitchen S.S., Partridge C.J. (1990). A review of therapeutic ultrasound. Physiotherapy. N 76. Pp. 593–600.
Ter Haar G. (1999). Therapeutic ultrasound. Eur J Ultrasound. N 9. Pp. 3–9.
Nykanen M. (1995). Pulsed ultrasound treatment of the painful shoulder: a randomized, double-blind, placebo-controlled study. Scand J Rehabil Med. N 27. Pp. 105–108.
Dyson M. (1987). Mechanisms involved in therapeutic ultrasound. Physiotherapy. N 73. Pp. 116–120.
[Bialek and Wit, 1984] Bialek W, Wit HP (1984). Quantum limits to oscillator stability: theory and experiments on acoustic emissions from the human ear. Phys Lett N 104A. Pp. 173–178.
Lennart D. Johns (2002). Nonthermal Effects of Therapeutic Ultrasound: The Frequency Resonance Hypothesis Journal

Аннотация: В настоящее время интенсивно развивается транскраниальная ультразвуковая стимуляция (ТУС) как новый неинвазивный метод нейромодуляции. Удобной моделью демонстрации ультразвуковой нейромодуляции является нервная система рыб, имеющая парные идентифицированные Маутнеровские нейроны, отвечающие за поворотную реакцию рыб. Предметом статьи является сравнение эффектов, вызванных действием непрерывного и модулированного ультразвука на нейроны золотых рыбок. В качестве регистрируемых параметров использованы общая двигательная реакция и поворотная реакция рыб, так как эти реакции отражают функциональное состояние нейронов и его изменение под действием ультразвука с различными энергетическими параметрами при воздействии непрерывного ультразвука, и изменение их функционального состояния при равноэнергетическом воздействии модулированного ультразвука, зависящего от частоты модуляции. Целью работы является исследование действия непрерывного и импульсно модулированного ультразвука на морфофункциональное состояние нейронов головного мозга и идентифицированных центральных нейронов позвоночных – маутнеровских нейронов золотых рыбок.

Эксперименты были проведены на золотых рыбках (Goldfish) с регистрацией общей двигательной и поворотной реакций рыб в специальной камере, дно которой было разделено на сектора. Ультразвуковое воздействие проводилось с использованием терапевтического генератора УЗТ 1.01Ф, работающего на частоте 0.88 МГц и фокусирующего излучателя. При действии непрерывных ультразвуковых волн терапевтического диапазона интенсивностей (f = 0.88 МГц) на ткани мозга рыб наблюдается подавление общей двигательной активности и поворотных реакций при увеличении интенсивности ультразвука (более 0.7 Вт/см2) и их активация при интенсивностях менее 0.1 Вт/см2. Используя амплитудную модуляцию низкой частоты, были получены спектры действия, отражающие как работу целого мозга, так и работу идентифицированного Маутнеровского нейрона, ответственного за поворотную реакцию рыб. Спектр действия для Маутнеровского нейрона более выражен и содержит три вида частот: активирующие (8 Гц), частично подавляющие активность рыб (6, 10 Гц) и нейтральные (3, 7, 9 Гц). Из спектра действия видно, что на одних частотах модуляции эффекты несущей частоты ослабляются, а на других усиливаются. Такой подход может найти применение в ультразвуковой терапии, когда необходимо увеличить эффективность ультразвукового воздействия при уменьшении потенциального риска воздействия.

Ключевые слова: ультразвук, модуляция, спектр действия, Маутнеровский нейрон, нейромодуляция, частота модуляции, двигательная активность, поворотная реакция, активация, подавление

Библиография:
Итон Р.К., Бомбардьери Р.А., Мейер Д.Л. Реакция испуга у костистых рыб, инициированная Маутнером // The Journal of Experimental Biology. 1977. № 66(1). C. 65–81. DOI: 10.1242/jeb.66.1.65.
Зоттоли С.Дж., Фабер Д.С. Клетка Маутнера: чему она нас научила? // Neuroscientist. 2000. № 6. C. 26–38. DOI: 10.1177/107385840000600111
Итон Р.К., Лаванда В.А., Виланд К.М. Альтернативные нервные пути инициируют реакции быстрого старта после поражения маутнеровского нейрона у золотых рыбок // J. Comp. Physiol. 1982. № 145 (4). C. 485–496. DOI: 10.1007/BF00612814. S2CID 8529312.
Корн Х., Фабер Д.С. Клетка Маутнера полвека спустя: нейробиологическая модель принятия решений? // Neuron. 2005. № 47 (1). C. 13-28. doi:10.1016/j.neuron.2005.05.019.
Тирас Н.Р., Мошков Д.А. Электронно-микроскопическое исследование нарушения тормозной передачи в афферентных связях маутнеровских нейронов // Цитология, 1985. № 27(1). C. 40-45.
Мошков Д.А., Подольский И.Я., Кашапова Л.А., Тирас Н.Р., Масюк Л.Н., Музафаро

Аннотация: Одной из основных причин, по которой существование эффекта влияния космической погоды на живые организмы на протяжении многих лет вызывало скептицизм среди представителей академической науки, является недостаточная, по критериям современной физики, стабильность воспроизведения гелиобиологического эффекта. Признаками нестабильности являются сильная вариабельность характеристик получаемых результатов: амплитуды, временного лага, и даже знака эффекта.
В работе сформулирована и обоснована гипотеза, что эта нестабильность обусловлена в первую очередь методологическими причинами: существующие подходы, традиционные для физики и биологии XX века, плохо пригодны для исследования сложной многоуровневой системы солнечно-биосферных связей.
На конкретных примерах показано, что новые методологические принципы, как уже частично вошедшие в некоторые гелиобиологические исследования в последние 10 лет, так и вновь сформулированные в данной работе, позволяют в значительной мере снизить процент необъяснимых невоспроизводимых результатов.
Показано, что необходим учет таких специфических особенностей гелиобиологического эффекта, как индивидуальный характер реакции на космическую погоду, зависимость эффекта от фазы цикла солнечной и геомагнитной активности и от масштаба дискретизации экспериментальных данных, учет возможного вклада метеорологических факторов, а также существование разных типов ответа биологической системы на разных временных масштабах.

Ключевые слова: солнечно-биосферные связи, гелиобиология, космическая погода, магниточувствительность человека, сердечно-сосудистая система, метеочувствительность сердечного ритма, геомагнитное поле, солнечная активность, ритмические биосферные процессы, гелиобиологический эффект

Библиография:
Elhalel, G., Price, C., Fixler, D., Shainberg, A. (2019). Cardioprotection from stress conditions by weak magnetic fields in the Schumann resonance band. Sci. Rep., 9, 1–10. https://doi.org/10.1038/s41598-018-36341-z
Леднев В.В., Белова Н.А., Еpмаков A.M., Акимов Е.Б., Тоневицкий А.Г. Регуляция ваpиабельноcти cеpдечного pитма человека c помощью кpайне cлабыx пеpеменныx магнитныx полей // Биофизика. 2008. Т. 53. № 6. С. 1129-1137.
Зенченко Т.А., Медведева А.А., Хорсева Н.И., Бреус Т.К. Синхронизация показателей сердечного ритма человека и вариаций геомагнитного поля в диапазоне частот 0.5-3 мГц // Геофизические процессы и биосфера. 2013. Т. 12, № 4. С. 73-84.
Зенченко Т.А. Метод последовательных приближений в задаче исследования механизма индивидуальных гелиометеотропных реакций // Сборник материалов международной конференции «Влияние космической погоды на здоровье человека в космосе и на Земле», Москва, 4-7 июня 2012, стр 633-648. http://www.iki.rssi.ru/books/2013breus2.pdf
Зенче

Аннотация: В статье рассмотрены основные за последние годы достижения в области исследования биологических эффектов слабых и сверхслабых низкочастотных переменных и комбинированных магнитных полей в отношении таких объектов как нейтрофильные гранулоциты (активируемые химическими стимуляторами или интактные) при воздействии на изолированные клетки, кровь и целые организмы. Методики включают в себя регистрацию изменения уровней концентраций АФК (наиболее заметный эффект воздействия слабого магнитного поля), индекса прайминга, гомеостаза кальция, пролиферативной активности, иммунного статуса, а также влияния на эти показатели различных химических агентов. Ведущими методами в этой области являются флуоресцентная спектрометрия и хемилюминесцентный анализ. Результаты экспериментов свидетельствуют о биологической эффективности данного физического фактора, конкретный эффект которого зависит от типа биосистемы, её функционального статуса, окружающей среды и параметров самих полей. Полученные данные могут иметь как прикладное значение (магнитотерапия, оптимизация иммунного ответа при различных заболеваниях, ускорение процессов регенерации и восстановления тканей, повышение сопротивляемости организма при инфекциях), так и академическое (выявление первичных акцепторов поля и магнитных мишеней, их локализации в клетке, взаимосвязи с сигнальными каскадами и построение моделей путей амплификации биологического сигнала, выявление биологически значимых частот и амплитуд полей).

Ключевые слова: слабые магнитные поля, переменные магнитные поля, комбинированные магнитные поля, свободные радикалы, активные формы кислорода, нейтрофилы, НАДФН-оксидаза, респираторный взрыв, гомеостаз кальция, хемилюминесценция

Библиография:
Cuppen J, Gradinaru C, Raap-van Sleuwen B, de Wit A, van der Vegt T, Savelkoul H. LF-EMF Compound Block Type Signal Activates Human Neutrophilic Granulocytes In Vivo. Bioelectromagnetics. 2022 Jul;43(5):309–316.
Bekkering S, Torensma R. 2013. Another look at the life of a neutrophil. World J Hematol 2(2):44–58.
Cuppen J, Wiegertjes G, Lobee H, Savelkoul H, Elmusharaf M, Beynen A, Grooten H, Smink W. 2007. Immune stimulation in fish and chicken through weak low frequency electromagnetic fields. Environmentalist 27:577–583.
Németh T, Mócsai A. 2016. Feedback amplification of neutrophil function. Trends Immunol 37(6):412–424.
Новиков В. В., Яблокова Е. В., Феcенко Е. Е. Действие комбинированных магнитных полей с очень слабой переменной низкочастотной компонентой на люминолзависимую хемилюминесценцию крови млекопитающих. Биофизика, 2015, том 60, вып. 3, c. 530–533.
Binhi V, Rubin A. Theoretical Concepts in Magnetobiology after 40 Years of Research. Cells.

Аннотация: В обзоре обсуждаются микроскопические механизмы действия слабых магнитных полей на организмы. Магнитобиология различает магниторецепцию – действие магнитного поля на специализированные рецепторы – и неспецифический отклик, развивающийся в отсутствие таких рецепторов. Неспецифические эффекты слабых магнитных полей обладают общностью и универсальностью: они имеют место во всех организмах. Часто эти эффекты маскируются под результат действия неконтролируемых случайных факторов, проявляются в виде увеличенного разброса измерений и сопровождаются малой воспроизводимостью. Рассмотрены проблемы объяснения биологических эффектов слабых магнитных полей, сравнимых по величине с геомагнитным полем. Определены наиболее правдоподобные механизмы. Показано, что природа магнитного действия связана с квантовой динамикой магнитных моментов электронов, магнитных ядер и, возможно, вращений молекулярных групп. В числе наиболее обоснованных, прежде всего, спин-химический механизм. Его известная низкая чувствительность к слабым магнитным полям может быть усилена на два-три порядка включением спин-коррелированных радикальных пар в работу биополимерных ферментов, в частности, рибосомальных. Показано, что исследование действия значительно ослабленных магнитных полей, – в сравнении с геомагнитным, – на клеточные процессы имеет перспективы разнообразных практических применений. Перечислены механизмы, которые предлагались для объяснения неспецифических эффектов, но оказались несостоятельны.

Ключевые слова: квантовый эффект, магнитобиология, слабое магнитное поле, гипомагнитное поле, неспецифический эффект, случайный эффект, молекулярный механизм, проблема кТ, спиновая химия, механизм радикальных пар

Библиография:
Dhiman, S. K., Galland, P. Effects of weak static magnetic fields on the gene expression of seedlings of Arabidopsis thaliana. Journal of Plant Physiology 231, 9–18 (2018).
Blank, M., Soo, L., Lin, H., Henderson, A. S., Goodman, R. Changes in transcription in HL-60 cells following exposure to alternating currents from electric fields. Bioelectrochemistry and Bioenergetics 28, 301–309 (1992).
Binhi, V. N., Chernavsky, D. S. Stochastic resonance of magnetosomes fixed in the cytoskeleton. Biophysics 50, 599–603 (2005).
Kirschvink, J. L., Winklhofer, M., Walker, M. M. Biophysics of magnetic orientation: Strengthening the interface between theory and experimental design. Journal of the Royal Society Interface 7, S179–S171 (2010).
Бинги, В. Н. Первичный физический механизм биологических эффектов слабых магнитных полей. Биофизика 61, 201–208 (2016).
Legrain, P., Aebersold, R., Archakov, A., Bairoch, A., Bala, K., Beretta, L., et al. The human proteome project: Cu

Аннотация: Нижеприведенная статья, предлагаемая читателю в переводе на русский язык, написана известным английским исследователем, проф. Питером Хором (P. Hore). П. Хор координирует исследования за рубежом в области спин-химических механизмов, лежащих, как полагают, в основе способности некоторых видов животных, в частности некоторых перелетных птиц и морских черепах, ориентироваться в магнитном поле Земли и использовать геомагнитный ландшафт в сезонных миграциях. П. Хор является членом Королевского общества, профессором химии в Оксфордском университете и научным сотрудником Колледжа Корпус-Кристи в Оксфорде. П. Хор является автором многих научных статей и учебников, в первую очередь в области ЯМР, ЭПР, спиновой химии и магнитной ориентации, и навигации животных. Оригинальная статья П. Хора на английском языке – это статья в открытом доступе, опубликованная в соответствии с лицензией Американского химического общества (АХО) «Авторский выбор», которая разрешает копирование и распространение статьи или любых ее адаптаций в некоммерческих целях. Предлагаемый перевод является неофициальной адаптацией статьи, опубликованной АХО. АХО не изучал содержание этой адаптации или контекст ее использования с целью одобрения. Перевод на русский язык выполнен В. Бинги в соответствии с условиями Лицензии и является максимально дословным.

Ключевые слова: магнитобиология, фотолиаза, репарация ДНК, магнитный компас, криптохром, спиновая химия, сетчатка глаза, магниторецепция, квантовая биология, радикальный парный механизм

Библиография:
Ritz, T.; Adem, S.; Schulten, K. A model for photoreceptor-based magnetoreception in birds. Biophys. J. 2000, 78, 707−718.
Tan, C.; Liu, Z.; Li, J.; Guo, X.; Wang, L.; Sancar, A.; Zhong, D. The molecular origin of high DNA-repair efficiency by photolyase. Nat. Commun. 2015, 6, 7302.
Maeda, K.; Henbest, K. B.; Cintolesi, F.; Kuprov, I.; Rodgers, C. T.; Liddell, P. A.; Gust, D.; Timmel, C. R.; Hore, P. J. Chemical compass model of avian magnetoreception. Nature 2008, 453, 387−390.
Zhong, D. P. Electron transfer mechanisms of DNA repair by photolyase. Annu. Rev. Phys. Chem. 2015, 66, 691−715.
Maeda, K.; Robinson, A. J.; Henbest, K. B.; Hogben, H. J.; Biskup, T.; Ahmad, M.; Schleicher, E.; Weber, S.; Timmel, C. R.; Hore, P. J. Magnetically sensitive light-induced reactions in cryptochrome are consistent with its proposed role as a magneto-receptor. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 4774−4779.
Wang, J.; Du, X. L.; Pan, W. S.; Wang, X. J.; Wu, W. J. Photoactivation of