Создан механизм, позволяющий внедрять воспоминания в мозг птиц

Архивы памяти: как мозг кодирует и воспроизводит воспоминания

С одной стороны мозг человека достаточно понятен, с другой — полон загадок и вопросов, на которые пока нет ответов. И тут все логично, учитывая, что данная система чрезвычайно сложна как с точки зрения архитектуры, так и с точки зрения протекающих процессов и связи между ними. Если по классике сравнивать мозг с компьютером, то помимо обработки информации, он выполняет и ее хранение. Любое воспоминание изымается из архивов памяти под влиянием какого-то стимула: знакомый аромат, мелодия, слова и т.д. Однако остается вопрос — где этот архив и что способствует его открытию? Ученые из NINDS (Национальный институт неврологических расстройств и инсульта) изучили мозг пациентов, больных устойчивой к препаратам эпилепсией, чтобы выявить и попытаться объяснить механизмы извлечения воспоминаний. Так как же мы вспоминаем, что происходит в мозге в этот момент и почему исследование проводилось с участием больных эпилепсией? Об этом мы узнаем из доклада ученых. Поехали.

Основа исследования

Прежде всего стоит отметить, что пациенты с эпилепсией, которая не поддается препаратному лечению (лекарства, к сожалению, не могут сдерживать приступы) являются участниками другого исследования, в котором к их мозгу хирургическим путем подключены электроды для выявления механизмов возникновения приступов.

Наличие этих электродов позволяет параллельно провести исследование памяти, поскольку связь между этим заболеванием и памятью достаточно любопытна. Исследователи напоминают, что в далеком 1957 году некоему пациенту с эпилепсией удалили часть мозга, чтобы избавить его от приступов. Но у процедуры был серьезный побочный эффект — пациент больше не мог формировать новые воспоминания, т.е. у него пропал механизм эпизодической памяти.

С тех пор возникла теория, что эпизодические воспоминания сохраняются или кодируются как структуры (паттерны) нейронной активности. Когда человек сталкивается с каким-то стимулом (знакомый запах, звук и т.д.), мозг воспроизводит эту активность, тем самым позволяя ему вспомнить что-то, связанное с этим стимулом. Это напоминает воспроизведение пластинки, на которую записали воспоминание, а иглой проигрывателя в данном случае служат внешние стимулы. Тем не менее, какой бы красивой не была аналогия, сам механизм этого процесса остается малоизученным.

Ранее уже проводилось исследование, нацеленное на объяснение механизмов извлечения воспоминаний. В качестве подопытных тогда выступали мыши и ученым удалось определить, что мозг может хранить воспоминания в уникальных последовательностях потенциалов действия*.

Потенциал действия* — основа нервного импульса, когда волна возбуждения движется по внешней части мембраны клетки, делая участки по которым она проходит отрицательно заряженными по отношению к внутренней поверхности мембраны.

Ученые решили проверить достоверность результатов исследования на грызунах, проведя такие же исследования на мозге человека. Наблюдения активности мозга грызунов, в частности медиальной височной доли, показали, что отдельные нейроны генерируют импульсы в последовательностях, когда животные изучают окружающую среду (в тестовой камере), и что эти последовательности воспроизводятся во время отдыха (когда животное не спит, но особой физической активности нет) и во время сна.

Воспроизведение последовательностей пиковой активности интерпретировалось как извлечение и консолидация памяти, а также как часть механизма планирования. Но это все у мышей, с людьми дела могут обстоять совсем иначе.

Нейронные последовательности, воспроизводимые в медиальной височной доли мышей, связаны с быстрыми колебаниями, которые называют «рябью». Рябь также имеет отношение к извлечению эпизодической памяти у людей. Следовательно, рябь может в теории быть связана с релевантным для памяти повторными воспроизведениями пиковой активности в мозге человека.

Результаты исследования

Для проверки теорий ученые провели исследование взаимосвязь между кортикальной рябью и пиковой активностью отдельных нейронов. В качестве испытуемых выступили 6 человек (4 мужчины и 2 женщины, средний возраст — 34.8 ± 4.7 года).

Изображение №1

Основными инструментами сбора информации стали: микроэлектродная решетка (MEA) для сбора данных о потенциалах действия отдельных нейронов и микро-локального поля* из передней височной доли; электрокортикограмма (iEEG) для сбора макромасштабных сигналов от субдуральных электродов, расположенных над латеральной височной корой и вдоль медиальной височной доли (1А и 1В).

Потенциалы локального поля* — временные электрические сигналы, генерируемые в нервной и других тканях посредством суммарной и синхронной электрической активности отдельных клеток (например, нейронов) в этой ткани.

Сигналы iEEG позволяли обнаружить колебания типа рябь в MTG и MTL, а также любую потенциальную связь между областями мозга.

MTL — медиальная височная доля мозга;
MTG — средняя височная извилина.

Рябь, присутствующая в записях электрокортикограммы медиальной височной доли, сопровождалась рябью в сигналах микро-LFP и пиками активности отдельных нейронов (1С). Рябь показала увеличение мощности в диапазоне от 80 до 120 Гц как в масштабе макро-iEEG, так и в масштабе микро-LFP.

Каждая пульсация, выявленная в каждом микроэлектроде, сопровождалась повышением активности отдельных нейронов в данном канале (1C). Пиковая активность коры тесно связана с началом обнаруженных пульсаций в масштабах макро-iEEG и микро-LFP (1D).

В пределах отдельного микро-LFP импульса пики, полученные от канала электрода в определенной области коры, были привязаны к распространению ряби, что согласуется с взаимосвязью между пиковой и пульсационной активностью, наблюдаемой у грызунов и людей (1Е и 1F).

Изображение №2

Каждого из участников исследования попросили выполнить задачу на устное запоминание парных слов, которая требовала от них кодирования и последующего извлечения новых ассоциаций между парами случайно выбранных слов в каждом испытании (2A).

Под событием всплеска ученые подразумевают временные индексы, в течение которых кортикальные пики превышали порог, основанный на частоте популяции, по меньшей мере на 25 мс. У всех участников всплески имели среднюю частоту 1.4 ± 0.2 Гц, и каждый всплеск включал 39.9 ± 6.3% всех идентифицированных единиц (нейронов) в течение данного конкретного сеанса выполнения задачи. События всплеска происходили неоднократно в течение всего времени представления испытуемым словесных пар (2В).

Далее ученые провели переупорядочивание нейронов в каждом испытании в соответствии с модельной последовательностью, полученной из относительного времени всплеска активности между парами нейронов в течение каждого периода кодирования. Данная модельная последовательность использовалась скорее для визуализации, нежели для анализа временной структуры активности нейронов в нескольких событиях в течение периодов кодирования и периодов поиска. Нейроны во время отдельных всплесков, по-видимому, сохраняют один и тот же последовательный порядок потенциала действия в течение всего времени кодирования (2С).

Поскольку наблюдались повторяющиеся последовательности потенциала действия, когда участники опытов кодировали пары слов, удалось количественно оценить степень, в которой последовательности потенциала действия нейронов в события всплеска согласовывались между собой в разных испытаниях или отличались чем-то.

Для каждого события всплеска была определена последовательность пиковой активности между нейронами внутри этого конкретного всплеска посредством упорядочивания каждого нейрона в соответствии с тем, когда возник его максимальный потенциал действия в диапазоне ± 75 мс от центрального индекса события всплеска.

Было обнаружено несколько примеров нейронов, которые формировали последовательность в одном испытании, а потом реорганизовывались для формирования другой последовательности во время следующего испытания (2D).

Дабы проверить, насколько похожа какая-либо последовательность на любую другую последовательность, был определен коэффициент соответствия, который сравнивает попарные временные отношения между всеми нейронами, которые являются общими для обеих последовательностей, и принимает значение 1 для идеального прямого воспроизведения и -1 для идеального обратного воспроизведения.

Определив среднее попарное значение коэффициента соответствия между всеми последовательностями в каждом испытании, было проведено сравнение этого среднего значения с распределением значений коэффициента, которое возникает при сравнении всех попарных комбинаций последовательностей в разных испытаниях.

Анализ данных показал общий параметр для кодирования и для воспроизведения воспоминаний — повторяющиеся последовательности кортикальных пиков активности, которые наблюдались во всех испытаниях, даже при неправильном составлении словесной пары участниками.

Изображение №3

Следовательно, если успешное кодирование памяти зависит от временной последовательности потенциала действия нейронов, то извлечение памяти должно зависеть от той же самой последовательности (3А). Во время всех испытаний наблюдались повторяющиеся события всплесков во время кодирования и поиска (3В).

В процессе извлечения памяти последовательности, по-видимому, становились все более похожими на последовательности кодирования до того момента, когда участник озвучил свой ответ (3С).

Любопытно, что данные повторения последовательностей во время кодирования и во время извлечения памяти увеличивались в случае правильного ответа на поставленную задачу (словесная пара). В случае же, когда участник неправильно воссоздавал словесную пару, наблюдалось меньше (3D). Тем не менее до того, как участник озвучивал неправильный ответ последовательности поиска были схожи с последовательностями кодирования. Другими словами, последовательность активации нейронов во время запоминания словесной пары совпадала с активностью во время озвучивания ответа в правильном варианте больше, чем в случае неверного ответа. Из этого следует, что мозг при необходимости вспомнить что-то конкретное выбирает нужную пластинку с этим воспоминанием и воспроизводит ее, метафорически говоря.

Если такой механизм есть, то он должен быть индивидуальным для разных воспоминаний (3F). Также было установлено, что правильное кодирование и поиск информации имели более низкую частоту всплесков популяции нейронов и более низкий коэффициент Фано по сравнению с аналогичными в испытаниях с неверным ответом. Это позволяет предположить, что успешный поиск включает воспроизведение точных последовательностей нейронного возбуждения (3G).

Изображение №4

Как уже говорилось ранее, события всплеска, наблюдаемые во время поиска, тесно связаны с колебаниями типа рябь в масштабе макро-iEEG и микро-LFP (1С). Однако лишь некоторые из этих кортикальных событий связаны с рябью в медиальной височной доле. Проводимые ранее исследования утверждают, что в основе извлечения воспоминаний лежат кортикальные события всплесков, связанные с аналогичными событиями в медиальной височной доле (4А).

Во время тестов со словесными парами наблюдались события всплесков, связанные с медиальной височной долей, которые демонстрировали более высокий коэффициент сходства последовательностей с периодом кодирования, чем те события, которые имели место в отсутствие активности медиальной височной доли (4В).

Также было установлено, что воспроизведение воспоминания в коре мозга, вызванное активностью в медиальной височной доле, происходило не позднее, чем через 100 мс после начала этой активности (4C).

Во время тестов, когда участники давали верный ответ, события всплесков, связанные с пульсациями MTL, продемонстрировали значительно большее воспроизведение последовательностей, присутствующих во время кодирования, по сравнению с несвязанными событиями (4D).

Из этого следует, что для каждого кодирования воспоминания имеется своя последовательность активности отдельных нейронов. А для правильного воспроизведения воспоминаний мозг должен воспроизвести эту последовательность повторно.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых .

Эпилог

В данном исследовании ученые смогли получить прямые вещественные доказательства того, что воспроизведение воспоминаний основано на скоординированном воспроизведение последовательностей потенциалов действия нейронов в мозге человека.

Когда человек что-то запоминает, в мозге формируется последовательность активности нейронов. Когда же он хочет что-то вспомнить, для успешного извлечения нужного воспоминания его мозг должен воспроизвести ранее созданную последовательность.

Это было подтверждено во время тестов. Когда участники испытания правильно вспоминали заданную словесную пару, последовательность воспроизведения (воспоминания) и кодирования (запоминания) совпадали, чего не наблюдалось в случаях ошибочных ответов.

По словам исследователей, их труд может стать дополнительным инструментом в попытках понять все особенности деструктивных процессов в мозге человека, вызывающих нарушения памяти, сознания и мышления. Если же рассуждать с более научно-фантастической точки зрения, то понимание того, что есть некая последовательность, которую можно воспроизвести, может позволить нам точно и быстро воспроизводить нужные воспоминания в нужный момент.

Немного рекламы 🙂

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99 , уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Таланты, направо!

– Австралийские ученые недавно обнародовали сенсацию: в правом полушарии мозга якобы есть зона, не позволяющая человеку стать гениальным. Они ее обнаружили, изучая аутистов, которые могут обладать самыми разными талантами. К примеру, герой знаменитого фильма “Человек дождя” сходу запоминал телефонный справочник и считал как компьютер. Так вот, исследователи даже готовы провести эксперименты над собой, отключив “блокиратор гениальности”. Что вы об этом думаете?

– Наши опыты показывают, что с мнением австралийских ученых можно согласиться. Изучая, как человек решает нестандартные задачи, как он творит, мы видим, что его мозг начинает работать в режиме, принципиально отличном от того, в котором функционирует в обыденной жизни. В моменты творчества он входит в так называемое измененное состояние сознания. Важно подчеркнуть, что у этого состояния много разновидностей, например, гипноз или тот же аутизм. На том же “поле” работают шаманы и экстрасенсы. Но ведь и различные заболевания мозга, скажем, шизофрения, эпилепсия – тоже измененные состояния сознания. Если ученые готовы поставить подобный эксперимент на себе, то они очень смелые люди. Кто знает, кем в итоге можно оказаться.

– Если утрировать, выбор широкий: от Эйштейнов до шизофреников. Поясните, в чем особенность состояния инокомыслия сознания?

– В свое время известный ученый, академик Павел Симонов ввел такой образ нашей психики. Здесь три слоя: внизу – подсознание, выше – наше обычное сознание, над ним – сверхсознание. Подсознание – то, что накоплено человеком за все годы жизни. Например, наши скрытые воспоминания, навыки, действия, которые мы, раз научившись, выполняем “на автомате”, без участия сознания. Скажем, человек ест, пьет, ходит, ездит на велосипеде, не думая, как он это делает. Если человек в норме, то весь огромный кладезь информации постоянно и жестко контролируется сознанием. Оно обращается сюда по мере необходимости.

Само же сознание живет по принципу “здесь и сейчас”: следит за нашими мыслями, чувствами, действиями в данный момент времени. Это состояние считается единственно нормальным для человека, в нем отражается реальность окружающего мира. И, наконец – сверхсознание. Кстати, впервые это понятие ввел Константин Сергеевич Станиславский для описания творчества актера. На самый верхний этаж нашей психики сознание практически не поднимается. Обычная логика и жизненные стандарты тут остаются без работы. И если гений – это пророк, который открывает доселе неведомое, то ведет его туда сверхсознание.

– Подавляющее большинство людей, говоря образно, обитает на втором этаже?

– Именно, даже не представляя, что происходит на других, что вообще такое – измененное состояние сознания. Может, и хотели бы, да мощная рука сознания не пускает. Но вот когда его власть по той или иной причине ослабевает, то человек может начать путешествовать по этажам своей психики. Правда, сверхсознание на полную мощность включается редко, пожалуй, только у избранных.

– Сейчас наука вооружилась томографами, приборами ядерно-магнитного резонанса и т.д., позволяющими почти наглядно увидеть, как работает мозг в столь необычных состояниях. Что же происходит в извилинах, когда человек творит?

– Да, техника появилась, однако однозначно ответить на ваш вопрос пока не сможет никто. Никакие суперприборы не помогут, если нет ясности, а что собственно надо найти. Сейчас большинство исследователей изучает активность в локальных зонах мозга, и из этих частностей стараются сложить целое – подойти к разгадке, как же работает мозг. Причем в последнее время сенсации следуют одна за другой, а потом оказывается, что произошла ошибка или результаты неверно интерпретировали.

– Не напоминает ли это труд мудрецов, которые пытались понять, что такое слон? Одни изучали ухо, другие – хобот, третьи – ноги. И у каждого получился свой слон.

– В какой-то мере. Но у нас принципиально иной подход. Он основан на идеях академика М.Н. Ливанова. Мы исследуем не отдельную локальную зону, а их взаимосвязь друг с другом, фактически сразу весь мозг. Удалось создать карты его работы, в том числе и в различных измененных состояниях сознания. К примеру, интересные результаты были получены в Институте человековедения, где ученые развивали у детей творческие способности.

– Итак, вот человек в норме.

– Им правит сознание. И это доминирование просматривается на картах, где явно видна повышенная активность передних областей левого полушария. Надо отметить, что оно – “тугодум”: обрабатывает информацию последовательно, поэтому большие массивы ему не под силу. Что еще видно на картах? В норме подсознание играет роль подчиненного: его активность в задних областях правого полушария довольно низкая. И, наконец, сверхсознание вообще отключено, его зоны пассивны.

Теперь с помощью различных приемов – специального дыхания, движений и т.д. – человек “глушит” сознание, а стимулирует сверхсознание. Начинается акт творчества, и картина активности мозга меняется зеркально. Здесь уже солируют передние области правого полушария. С ними в паре, правда, намного пассивней, работают задние зоны левого. Важно, что правое в отличие от левого, обрабатывает информацию параллельно, а значит способно переварить ее в очень больших количествах. Оно тасует множество вариантов, выбирая лучший.

– Гениальный Михаил Таль на вопрос, неужели можно проследить от начала до конца фантастические комбинации, которыми он поражал шахматный мир, отвечал: конечно, нет, но их можно просто увидеть. Правильный ход “загорается” в правом полушарии?

– Не совсем так. Апофеоз творчества, когда включены все области – передние и задние – обоих полушарий. Зачем? Дело в том, что правое не разговаривает на понятном нам языке, оно “мыслит” некими образами, символами. Их надо перевести на “человеческий” – в слово, схему, рисунок. Иначе акт творчества завершится ничем. И здесь без участия левого полушария не обойтись. Этот “толмач” и выдает конечную продукцию мозга.

– Что показал эксперимент с детьми? Стали они талантами?

– Могу только сказать, что они значительно быстрей, чем обычно, научились играть на музыкальных инструментах, рисовать, писать стихи. Именно в этих экспериментах мы впервые увидели, как работает сверхсознание.

– Но вы говорили, что вторгаться в области измененного состояния сознания небезопасно. Это как ходить по острию бритвы.

– Дети входили в очень легкий транс, который не может принести никакого вреда. Я же, говоря об опасности, имела в виду крайний случай, когда ученые предложили снять “блокиратор гениальности”. Кстати, помните историю с альтернативным зрением детей из группы Бронникова, которая вызвала столько шума в печати? У многих возникают сомнения, действительно ли видят эти ребята с закрытыми глазами или нет. Мне об этом трудно судить, но на основании собственных наблюдений можно предложить: у них раздражены подкорковые структуры. А вот это не нормально и опасно. Так что, необычные способности – нередко палка о двух концах. Тот, кто берется их развивать, должен отдавать себе отчет, что есть вероятность нанести вред мозгу.

Все-таки, наверное, природа не случайно усреднила человека. Для того чтобы просто жить, выполнять обычную работу, нам не требуются какие-то особые дарования. А гении? Каждый – явление уникальное, подарок природы. К ним так и надо относиться. Стоит ли пытаться лепить их искусственно? Вреда, думаю, будет намного больше, чем пользы.

– Говорят, что шизоидность и гениальность нередко соседствуют рядом. Но это гипотеза, а что показывают приборы?

– Изучая больных шизофренией, мы увидели очень интересную картину. Если здоровому человеку, решая сложные нестандартные задачи, надо приложить немало усилий, чтобы войти в состояние сверхсознания, то больному этого не требуется. Он решает их без напряжения. Почему? Его сознание постоянно приглушено, а значит, человеку не надо преодолевать стандарты, которые здоровому постоянно подбрасывает левое полушарие. Зато передние области правого у шизофреника более активны, чем левого. То есть он больше готов к поиску оригинальности.

– Значит все-таки гениальность?

– Не будем вот просто так рассуждать о гениальности. Это одна из самых сокровенных тайн природы, и неизвестно, удастся ли ее когда-либо до конца раскрыть. Что касается шизофреников, то причина их озарений – дефект мозга. Здесь, как и с альтернативным зрением: необычные способности есть, но в ущерб мозгу. Кстати, известно, что, получив травму головы, кто-то становится эпилептиком, слабоумным, а кто-то – экстрасенсом или шаманом. Некоторые из пострадавших вдруг даже начинают писать стихи и музыку, рисовать. Но больных, увы, намного больше.

– А может сегодня наука однозначно отличить настоящего шамана или экстрасенса от шарлатана?

– Мы проводили такие исследования. Если отвечать предельно просто, то шаманы значительно в большей степени, чем обычные люди, живут правым полушарием. Поэтому намного легче входят в измененное состояние сознания. Если обычному человеку нужны приемы – здесь и медитация, и специальное дыхание, и даже применение особых препаратов – то шаман делает это с удивительной легкостью, с ходу. А вообще, это Божий дар.

Но с другой стороны, выяснилось, что шаманы – очень узкие специалисты. Например, у них неважно обстоит дело с творчеством, точнее, с воображением. Там, где для решения задачи надо просмотреть много вариантов, они выдают всего один. И не самый лучший. Это нас очень удивило, но потом поняли: они всегда настроены на одну конкретную задачу, например, найти такого-то, вылечить то-то. У них такой способ мышления.

– А сами вы не пробовали попутешествовать по правому полушарию?

– Да, когда проводились эксперименты с детьми. Теперь знаю, как пробуждается фантазия.

Как измерить уровень радиации с помощью смартфона. Три способа

Пожар в Чернобыльской зоне тушили 10 дней. Огонь подходил к хранилищам с высокоактивными ядерными отходами. К счастью, в этот раз всё обошлось. Но следите за новостями.

Стоит ли паниковать и как в любой момент узнать уровень радиации вокруг?

Что такое радиация

Краткий ликбез для тех, кто забыл уроки физики. Очень обобщенно.

Радиоактивность – способность некоторых химических элементов к распаду. Нестабильные ядра распадаются на элементарные частицы и ядерные фрагменты:

■ Альфа-частицы – ядра гелия, положительно заряженные частицы. Каждое ядро – это два протона + два нейтрона.

■ Бета-частицы – электроны (заряд отрицательный) и позитроны (заряд положительный).

■ Гамма-частицы – поток гамма-квантов (фотонов с высокой энергией). Это электромагнитное излучение с очень малой длиной волны и огромной проникающей способностью.

■ Нейтроны – нейтральные частицы, которые обычно появляются рядом с работающим атомным реактором.

■ Протоны, мюоны, кластеры и т.д.

Суть ионизирующего излучения – в способности ионизировать вещества, создавать внутри них новые заряженные частицы. Ионизирующее излучение часто называют радиацией, но это обобщение. Например, видимый свет и ультрафиолет – тоже радиация, но эти лучи не ионизируют.

Излучение существует ровно до того момента, как его поглотит вещество. И если тяжелые альфа-частицы тормозит даже воздух и задерживает бумага, а от бета-излучения защищает специальная одежда или слой пластика, то с гамма-излучением это не работает. Частицы остановит только толстый слой свинца, почвы, бетона и т.д.

Радиоактивные частицы могут попасть в организм разными путями: например, с грязью, питьевой водой, продуктами или воздухом, который мы вдыхаем, проникают через кожу. Ветер способен переносить радиоактивные частицы на сотни километров.

Для понимания: от Чернобыля до границы Украины с Беларусью – 11 км. До границы с РФ – 150 км.

Ионизирующее излучение повреждает живые клетки. Результат облучения – злокачественные опухоли, нарушение обмена веществ, лучевая болезнь, ожоги, катаракта, бесплодие и ещё сотни диагнозов. Особенно опасно гамма-излучение – от него очень сложно защититься.

Что такое нормальный радиационный фон

В разных районах планеты уровень радиации может отличаться. Например, в Кито, Боготе, Лхасе и других высокогорных областях уровень космического излучения в 5 раз выше, чем на уровне моря.

В индийском штате Керала и в бразильском Гуарапари уровень радиации повышен из-за минералов, которые содержат фосфаты с примесью радиоактивных изотопов урана и тория. А в Ромсере (Иран) есть участок выхода грунтовых вод с высоким уровнем радия. Но на здоровье населения это особо не повлияло.

Радиационный фон непрерывно меняется. В РФ принято ориентироваться на стандарт НРБ-99/2009. СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности. Санитарные правила и нормативы».

Для населения нормой считается 1 мЗв/год (10-3 Зв/год) в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 5 мЗв/год.

В зивертах (Зв) измеряют эквивалентную и эффективную дозы излучения. Это количество энергии, которую поглотила биологическая ткань. Эквивалентная доза зависит от реакции ткани на облучение, эффективная – сумма всех эквивалентных доз с учетом коэффициентов для разных тканей.

В рентгенах (Р) измеряют экспозиционную дозу. Это показатель воздействия источника излучения на сухой воздух. Для оценки биологического действия излучения принято считать, что 100 Р = 1 Зв.

На расстоянии от источника радиационный фон сильно падает. Если в метре можно обнаружить 1000 мкР/ч, то в пяти метрах – уже 40 мкР/ч, что практически не опасно.

В идеале радиационный фон измеряют дозиметром или радиометром. Дозиметр определяет дозу, которую человек или объект получил после контакта с радиоактивным предметом или пребывания в зараженной местности. Радиометр измеряет радиационный фон.

Внутри обоих устройств обычно устанавливают один или несколько газорязрядных датчиков (счетчиков Гейгера-Мюллера). Они подсчитывают число попавших на них ионизирующих частиц.

Как измерить уровень излучения с помощью камеры смартфона

CMOS-матрицы в камерах смартфонов чувствительны не только к видимому свету. Они воспринимают и более короткие волны — рентгеновское и гамма-излучение.

За время выдержки для среднего фото (до 100 мс) следов воздействия такого излучения матрица не зафиксирует. К тому же его перекроет излучение в видимом диапазоне.

Но выход есть! Заклейте камеру черной изолентой. Она защитит от видимого излучения, но позволит рентгеновским и гамма-фотонам попадать на матрицу. После этого приложению останется только подсчитать количество фотонов и преобразовать это значение в понятные единицы измерения.

Насколько точно это работает? В 2014 году специалисты Австралийской организации по ядерной науке и технологиям (ANSTO) протестировали приложение Radioactivity Counter на Samsung Galaxy S2 и Apple iPhone 4S. Они определяли поглощенную предметами дозу излучения в мкГр/ч (для гамма-излучения единицы Гр (грей) и Зв эквивалентны).

Точный дозиметр должен показать линейный отклик на разные дозы радиации. Результаты не должны зависеть от ориентации смартфона в пространстве.

В целом смартфоны хорошо справились с задачей. Samsung показал линейный отклик при мощности излучения от 20 микрогрей в час (мкГр/ч, 10-6 Гр/ч), iPhone – от 30 мкГр/ч (в смартфоне Apple использовали фронтальную камеру, на которую мог попадать свет от экрана). От ориентации устройства показатели не зависели.

Мощность измеренной дозы обеспечивает годовую дозу радиации около 0,18-0,26 Зв (для гамма-излучения 1 Зв эквивалентен 1 Гр). Это в 180-260 раз больше безопасной по российским стандартам нормы.

Дозу в 1 мЗв можно получить, если подвергаться излучению с интенсивностью 20 мкГр/ч в течение 50 часов (более 2 суток).

Если смартфон обнаружил такое или более высокие значения, вы достаточно быстро и без последствий сможете убраться подальше от источника излучения.

Приложение Radioactivity Counter платное, но дозиметры, как правило, дороже. Версия для iOS, для Android.

На измерение стоит потратить не менее 10 минут. А лучше – целый час, так результат будет точнее.

Исследований на тему CMOS-матриц и фиксации излучения много: вот еще один пример. А здесь есть сравнение чувствительности CMOS-матриц смартфонов к излучению и тесты в разных приложениях: GammaPix, Radioactivity-Meter, RadSensor и уже упомянутом Radioactivity Counter.

Есть ли смартфоны со встроенными дозиметрами

Японская компания Sharp после аварии на АЭС “Фукусима-1” выпустила смартфон Sharp Pantone 5 с датчиком радиационного фона. В него встроен детектор, уменьшенный до размеров SIM-карты.

Чтобы воспользоваться дозиметром, нужно нажать на большую кнопку в нижней части передней панели. Результаты измерений в мЗв/ч появятся на экране через 10 секунд. Данные измерений можно сохранять с привязкой к GPS, чтобы делиться ими с другими пользователями и учеными.

Какие ещё способы существуют

В российских магазинах и на Aliexpress можно заказать портативные дозиметры и радиометры, которые подключаются к 3,5 мм разъему, Lightning- или microUSB-порту. Внутри них – счетчики Гейгера разной степени точности.

Не перепутайте только дозиметры радиации с датчиками электромагнитного излучения – в поиске Aliexpress приборы показываются вместе.

Есть, к слову, и российские разработки – ДО-РА от ОАО «Интерсофт Евразия», к примеру. Подключается к 3,5 мм разъему, измеряет уровень радиации каждые 4 с в течение минуты. Стоит 5,5 тыс. рублей.

Результаты измерений таких гаджетов выводятся либо на встроенный экран, либо передаются в приложение на смартфоне. Некоторые устройства комбинируют данные с датчиков с GPS-координатами и рисуют карту радиационного загрязнения прямо в приложении.

Точность измерений такими датчиками должна быть выше, чем непосредственно камерой смартфона. Хотя, конечно, всё зависит от конструкции устройства и добросовестности производителя.

Где посмотреть уровни радиации на карте

Для РФ:

■ Карта “Народного монитора” (можно оставить только датчики радиации в меню “Вид” в левом верхнем углу)

■ ФГУП “Радон” – уровни радиации для Москвы и части МО

■ Карта Гейгера – совместный проект производителя датчиков СОЭКС с Информационным центром атомной отрасли “Росатома”

■ Радиационная обстановка на предприятиях “Росатома” (нужен Flash Player)

■ Официальная карта ЕГАС мониторинга радиационной обстановки РФ

Мировые данные:

■ Карта Группы по мониторингу радиоактивности окружающей среды (The Radioactivity Environmental Monitoring) — служба Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии

■ Данные Radiation Network – карты обновляются регулярно, информация поступает от частных лиц по всему миру

■ Радиационная карта США от EPA Radnet Gross Data (сервис Агентства по охране окружающей среды)

■ Сервис Radmon.org, который поддерживают энтузиасты из разных стран

А здесь – список зараженных радиацией объектов на территории бывшего СССР. Не подходите близко!

Как излучение мобильных и бытовых устройств влияет на риск развития рака

Вопросы возможной канцерогенной опасности «электромагнитного загрязнения» окружающей среды, влияния на человека мобильных телефонов, компьютеров, роутеров WI-Fi волнуют сегодня многих. Связан ли риск развития раковых заболеваний с распространением излучения от многочисленных приборов, окружающих человека?

Ежесекундно и круглосуточно мы подвергаемся воздействию волн, которое называется «слабое электромагнитное излучение» (ЭМИ). В этот класс попадает огромное количество электромагнитных излучений от различных приборов, компьютеров, СВЧ-печей, мобильных телефонов и прочих устройств, работающие на электричестве. Излучение такой же мощности и длины волны дает обычная электропроводка.

Таким излучениям человек, особенно проживающий в городской квартире, стал интенсивно подвергаться примерно с середины 20-го века. Излучение постоянно возрастает с каждым годом. Среди всех людей можно выделить тех, которые особенно интенсивно подвергаются этим слабым ЭМИ – люди, работающие за компьютером, активно использующие мобильный телефон.

До середины 20-го века рак был довольно редким заболеванием. С тех пор заболеваемость продолжает расти и сегодня достигла угрожающих масштабов. Например, в России риск заболеть раком имеет каждый четвертый, если доживет до 75 лет. Есть страны, где заболевает каждый третий, например, США. Конечно, люди задумываются: с чем это может быть связано? Можно предположить, что существует прямая зависимость заболеваемости с ростом ЭМИ, которым подвергается человек.

Влияет ли электромагнитное излучение на канцерогенный риск?

На самом деле рак — это полиэтиологическое заболевание (от «поли» — много и «этиология» — причина, т.е. заболевание, которое развивается по многим причинам). Рак поражает в основном людей старшего возраста и связан с длительным воздействием канцерогенных факторов на генетический аппарат клетки. Очень многие канцерогенные факторы начали действовать на человека, либо усилились, также в середине прошлого века. Химическое и радиоактивное загрязнение окружающей среды, нарушение питания, рост числа курящих людей и множество других причин привело к такой ситуации, что заболеваемость раком стала расти. Вычленить роль слабых ЭМИ в этом процессе весьма сложно.

За последние несколько десятилетий был проведен ряд исследований, которые оценивали опасность слабых электромагнитных излучений. Их опасность была доказана для двух групп населения:

проживающие вблизи ЛЭП
работающие на радарных установках.

В этих случаях повышается риск развития лейкозов, лимфом, опухолей нервной системы. Особенно опасны эти факторы для детей, в частности во время внутриутробного развития. В этой группе в детском возрасте повышается риск развития опухолей головного мозга и лейкозов. Складывается впечатление, что слабые электромагнитные излучения обладают избирательностью: они вызывают системные опухоли и опухоли головного мозга и нервной системы.

А каков риск заболеть раком для большинства населения?

Были проведены исследования, где сравнивали заболеваемость среди городских и сельских жителей – там риск развития рака ниже. Но снова невозможно вычленить роль ЭМИ, ведь влияние других канцерогенных факторов там тоже значительно ниже.

Эксперименты на животных (в том числе проводившиеся в Национальном медицинском исследовательском центре онкологии имени Н.Н. Петрова) оказались противоречивы. Иногда риск развития заболевания даже снижался. Существует понятие «hormesis effect»: когда на человека действуют вредные факторы в малых дозах, то у него может вырасти резистентность к этим воздействиям. Это было замечено еще в Средние века и часто использовалось придворными лекарями: они давали своим правителям яд в малых дозах, чтобы выработать иммунитет к яду и спасти их от возможного отравления.

Так же происходит иногда и с канцерогенными факторами: при воздействии ЭМИ малыми дозами может снижаться онкологический риск и даже улучшаться состояние здоровья. Канцерогенный эффект УФ-излучения и ионизирующей радиации четко доказан. Но когда стали изучать людей, проживающих в зонах с несколько повышенной радиоактивностью, ожидали, что у них будет повышенная онкологическая заболеваемость, а она во многих этих регионах оказалась снижена. Это объясняется именно hormesis effect.

Ультрафиолет, как известно, вызывает рак кожи, меланому, но небольшие дозы УФ, не вызывающие ожогов, наоборот, оказывают оздоравливающее действие и могут снижать риск возникновения кожных опухолей. Возможно, со слабыми ЭМИ получается такая же противоречивая ситуация: в каких-то условиях они повышают риск развития опухолей, а в каких-то даже могут снижать.

Наиболее опасны электромагнитные излучения с высокой интенсивностью. В домашних условиях это:

СВЧ-печи
мобильные телефоны, которые человек прикладывает прямо к уху
компьютеры.

В отношении этих устройств проводились специальные исследования и было доказано, что СВЧ-печи при длительном воздействии вызывают рак у животных.

Когда моделировали ситуации и прикладывали телефоны к головам животных, у них возникали опухоли мозга. После публикации этих работ в США прошел ряд громких судебных процессов, когда люди, заболевшие опухолями головного мозга, стали подавать иски, часть из которых была удовлетворена. Но впоследствии было принято решение подобные иски не удовлетворять. Эксперты собрались и пришли к заключению, что канцерогенная опасность излучения телефонов до конца не доказана.

На сегодняшний день о слабых ЭМИ можно сделать следующие выводы:

Канцерогенная опасность их с точки зрения доказательной медицины до конца не доказана.
Если она существует, то она довольно слабая на фоне остальных факторов, влияющих на современного городского жителя.
Существуют ситуации, в которых риск доказан: проживание вблизи ЛЭП или работа связанная с источниками излучений высокой интенсивности.

Как снизить риск развития онкологического заболевания

В быту современный человек окружен множеством приборов, которые облегчают жизнь, и без которых он уже не может обойтись. Но при этом, его безусловно, волнует, какой вред здоровью приносит излучение компьютера, wi fi-роутера, СВЧ-печей. Чтобы минимизировать возможную опасность, следует учитывать и выполнять несколько несложных правил:

От источников ЭМИ никуда не деться, но не стоит злоупотреблять!
Имеет смысл избавиться от вредной привычки часами говорить по мобильному. На ночь выключать компьютеры. Включив микроволновку, лучше на время выйти из кухни. Из спальни по возможности убрать источники излучения, отодвинуть подальше от кровати. Именно во время сна вредное воздействие излучения на человека сильнее.
Помните основной принцип: чем дальше находится прибор – тем меньше его воздействие.
Для детей ЭМИ и другие факторы особенно опасны!
Существуют нормы использования компьютера для детей и подростков. Для малышей оптимально — это час в день или даже еще меньше.
Здоровый образ жизни, здоровое питание, профилактика онкологических заболеваний, – все это снижает эффект канцерогенных факторов на человека, в т.ч. слабого электромагнитного излучения.

Авторская публикация:
БЕСПАЛОВ ВЛАДИМИР ГРИГОРЬЕВИЧ,
заведующий научной лабораторией химиопрофилактики рака и онкофармакологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России, доктор медицинских наук, профессор

Как проверить радиацию в домашних условиях

Радиационное загрязнение и опасность такого явления для человеческого организма – одна из главных проблем, которые беспокоят человечество вот уже более чем половину века. Причина такого беспокойства связана с тем, что на определенном этапе своего развития и стремления вперед человек изобрел и научился расщеплять атом, что привело к появлению ионизирующих заряженных частиц, которые в общей терминологии принято называть радиацией.

Как проверить радиацию в домашних условиях? Заряженные ионы способны проникать через твердые поверхности разной плотности, поражать мягкие ткани и клетки человека, и, что самое опасное, эти ионы под воздействием высокого заряда, могут видоизменять и деформировать клетки в человеческом организме, по причине чего повышенный уровень радиационного фона нередко приводит к различного рода мутациям, раковым заболеваниям, воспалениям и болезням.

За время существования расщепленного атома от радиации пострадало и погибло немало невинных людей. Как проверить радиационный фон в домашних условиях? Максимально масштабными и ужасающими были ядерные взрывы в Чернобыле, Хиросиме и Нагасаки. После таких событий многие люди задумались о том, как проверить уровень радиации в квартире, как можно спастись от радиации и защитить свои жизни на случай возобновления радиационного заражения и загрязнения атмосферы. Максимально опасным в радиации является тот факт, что она не может восприниматься и отмечаться человеком без специального измеряющего оборудования.

Как проверить радиационный фон в квартире? Человек, который находится в зоне радиационного заражения и получает высокие степени облучения, скорее всего, даже не заметит опасности, пока ионизирующие вещества в его организме не начнут провоцировать появление различных признаков и симптомов заболеваний.

Как измерить уровень радиации в домашних условиях? На сегодняшний день опасность радиационного заражения может ожидать человека не только на территории ядерного взрыва, но и в стенах его родного дома. Этот феномен связан с тем, что ввиду множества произошедших ядерных катастроф ионизирующие вещества разнеслись воздухом на большие территории. Сегодня они выпадают вместе с атмосферными осадками, могут накапливаться в грунте или подземных породах и постепенно причинять вред всему живому на определенной местности. Как измерить радиацию в домашних условиях? Чтобы всегда чувствовать себя в безопасности и иметь возможность предупредить заражение, нужно знать об основах спасения и профилактики при повышении радиационного фона.

Как проверить радиацию в квартире?

Дом – это место, где каждый человек может отдохнуть от напряжения и стресса в бытовой жизни и на работе. Как определить уровень радиации в квартире? Поскольку больший процент людей на планете ведет оседлый образ жизни, собственный дом для многих это уникальное и максимально комфортное место, где хранятся не только хорошие и светлые воспоминания о прошлых днях, но также вещи, важные документы, фотографии, продукты питания, мебель и техника. Опасным и портящим домашнюю атмосферу фактором, который следует постоянно держать под контролем, является повышенный уровень радиации в доме.

Изначально стоит сказать о том, что знать, как проверить радиацию в домашних условиях, очень важно. Радиационный фон присутствует повсюду и полностью избавиться от него невозможно. Однако не стоит торопиться и искать надежный бункер для укрытия. По результатам многих исследований и научных экспериментов, природный радиационный фон и измерение радиации в квартире нужны человечеству для того, чтобы постоянно видоизменяться и эволюционировать. Степень воздействия природной радиации на клетки и молекулы крайне мала. По этой причине разительные перемены в организме происходят не за пять лет, но за несколько сотен и даже тысяч.

Многие современные ученые уверенны в том, что если бы не природный радиационный фон, то человечество может быть вовсе не эволюционировало бы и не меняло свои внешние и внутренние данные в ходе своего развития. Стоит также отметить, что радиация и замер радиации в квартире оказывает влияние не только на одного человека. Заряженные ионы воздействуют на любые живые организмы, провоцируя постепенные изменения в структуре ДНК, мотивируя вид на сезонные или эволюционные изменения. Под воздействием ионизирующих веществ многие живые виды постепенно менялись и приспосабливались к условиям окружающей среды.

Немногие сегодня интересуются, как проверить радиацию в домашних условиях или как сделать счетчик Гейгера в домашних условиях. Но, справедливо будет отметить, что природная радиация сегодня не считается опасной для человеческого организма и никак не влияет на его функционирование. Максимально опасной для жизни принято считать такую радиацию, которую произвел и изобрел сам человек. Это связано с тем, что искусственная радиация состоит по большей части из бета-лучей, который считаются максимально заряженными и агрессивными частицами, легко проникающими в ткани и органы человека и провоцирующими многие заболевания.

Для того чтобы проверить радиационный фон в своем доме, провести проверку квартиры на радиацию и вредные вещества, стоит знать о том, что на сегодняшний день существуют определенные нормы и стандарты проверки радиации в квартире, в зависимости от местности и географического положения. К примеру, некоторые превышения нормы радиации на АЭС считаются допустимыми, учитывая специфику работы, однако такие же показатели радиации в жилом доме могут быть восприняты за первичные признаки заражения и стать поводом для эвакуации жителей.

Как появляется радиация в доме?

У многих людей, которые так или иначе сталкиваются с вопросом проверки квартиры от радиации облучений и диагностики радиации в доме, возникает вполне логичный вопрос о том, откуда же в жилом доме взяться радиации и как она туда проникает. Ведь ни один разумно мыслящий человек не станет хранить у себя дома зараженные продукты и материалы, костюмы и противогазы с радиационной зоны.

Как померить уровень радиации в квартире? Причина того, что радиация проникает в дом и может быть опасной для его жителей, заключается в газе радоне, который, как правило, не имеет отчетливого запаха, вкуса и цвета и может постепенно приводить к радиационному заражению бытовых площадей, предметов, продуктов питания, жидкости и других элементов. Стоит выделить следующие категории товаров и приборов в доме, которые могут содержать в себе повышенные дозы радиоактивных элементов:

Строительные материалы. Как проверить радиацию в квартире без дозиметра? Загрязненными радиацией могут быть строительные материалы, а также все строительные смеси, краски и вещества, которые содержат в своем составе ионизирующий радон. Пары радона в конструкции дома могут выделяться под воздействием высоких температур и приводить к постепенному загрязнению площади и всех живущих на ней людей.
Детские вещи. Как ни странно, однако некоторые детские игрушки и материалы для кормления и ношения ребенка также могут содержать в себе повышенную дозу радиации. Происходит это по причине некачественного изготовления и не профессиональности производителя, который по закону должен предоставить документ, подтверждающий безопасность его продукции для детей и их родителей.
Предметы из гранита. Как проверить уровень радиации в домашних условиях? Опасными в процессе использования и эксплуатации могут быть также строительные элементы и материалы, которые изготовлены из гранита. Дело в том, что некоторые природные породы и вещества также могут выделять небольшие дозы радиации. Гранит, как природный материал, считается одним из наиболее зараженных пород в природе и при строительстве дома может влиять на его радиационный фон и зараженность.

Как проверять радиацию дома?

На сегодняшний день многие специализированные магазины предоставляют широкий выбор специального оборудования для измерения радиационного фона, которое можно использовать как в бытовых целях, так и для личной безопасности, чтобы измерить уровень радиации в квартире.

Важно отметить, что для проверки радиации в доме стоит использовать бытовые радиометры или дозиметры. Эти приборы, как правило, мало весят и являются максимально компактными для измерения радиации в квартире и для транспортировки и использования в любой удобный момент. Они могут реагировать на средние или относительно малые показатели радиационного излучения в квартире или доме, помогают проверять продукты питания, мебель, одежду и строительные материалы в процессе их эксплуатации.

Стоит помнить о том, что существует некая разница между дозиметром и радиометром. Дозиметр и счетчик Гейгера в домашних условиях помогает измерить концентрацию в воздухе ионизирующих веществ за определенный промежуток времени. Однако радиометр помогает проверить радиацию в квартире, зараженность продуктов питания и одежды, которую вы приобрели вне пределов дома и приносите для дальнейшего использования.

То есть, дозиметры подходят для постоянного контролирования радиационного фона в доме, а радиометры могут временно использоваться для проверки всего остального, что попадает в ваш дом из магазина или окружающей среды.

Биологическое действие ионизирующего излучения.

Тема: Биологическое действие ионизирующего излучения.

На ранней стадии существования материи она была в значительной степени радиоактивной. Однако по истечении времени большинство ядер природных радиоактивных веществ подверглись радиоактивному распаду и стали устойчивыми. Но некоторые вещества всё ещё радиоактивны и являются источниками ионизирующего излучения. Наряду с этим, излучения Космоса и Солнца постоянно воздействуют на организм и окружающую среду. Таким образом, вся жизнь на земле развивается в среде, которая является естественной – радиоактивной.

Ионизирующее излучение было открыто в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном в Германии, который зафиксировал неизвестные ранее лучи, которые проникали сквозь тело человека. Эти лучи, однако, не были связаны с естественной радиоактивностью. Рентген получил их в электронной лампе, разгоняя поток электронов от одного электрода к другому. Это открытие вдохновило других учёных искать таинственные лучи, и в 1896 году было сделано следующее открытие: французский физик Анри Беккерель изучал минеральный образец урана и обнаружил, что он испускал лучи того же самого типа, что и лучи Рентгена. Беккерель обнаружил явление естественной радиоактивности.

Теперь поиск химических элементов, испускающих радиацию, стал более целенаправленным. В 1898 году учёные Мария и Пьер Кюри выделили два радиоактивных элемента: полоний и радий. Радий, который является высоко радиоактивным химическим элементом, скоро оказался полезным в медицине. А в то время об опасности вредного воздействия излучения на организм не было известно.

Многие из первопроходцев в области медицины и научных исследований были облучены, и в течение первых десятилетий прошлого столетия некоторые из них погибли от лучевой болезни.

В 1928 году на Международном Конгрессе по радиологии в Стокгольме была основана международная организация – сегодня известная, как Международная Комиссия по Радиационной Защите (МКРЗ). МКРЗ собирает информацию о воздействии радиации на здоровье и выпускает рекомендации по радиационной защите.

Воздействие ионизирующего излучения на вещество.

Любое вещество, поглощая энергию солнечного излучения, нагревается. Воздействие солнечного излучения на биологическую ткань приводит к биологическим эффектам (например, загар на теле человека). Так же и ионизирующее излучение воздействует различным образом на живую и неживую материю.

Тело человека поглощает энергию и находится под биологическим воздействием ионизирующего излучения. Чтобы понять, как ионизирующее излучение воздействует на нашу биологическую ткань, исследуем процесс на уровне элементов, составляющих ткань, то есть на уровне клетки.

Клетка и молекула ДНК живого организма.

Человеческое тело состоит приблизительно из 10 14 клеток. Клетка – самая маленькая частица организма, которая обладает способностью к жизнедеятельности и размножению. Она поглощает питательные вещества и кислород из крови и преобразует их в энергию. Компьютером, управляющим всеми программами, по которым работают все наши клетки, является генетический материал, содержащийся в ядре каждой клетки. Генетический материал содержит не только информацию о задачах клетки, но также и полный сборочный чертёж всего человеческого тела, включая все его индивидуальные характеристики.

Генетический материал человека состоит из 46 хромосом, составляющих 23 пары. Внутри хромосом находится молекула ДНК, которая является сложнейшей макро-молекулой. Молекула ДНК состоит их двух цепочек в форме двойной спирали, растянув которые можно получить нить длинной около 1,5 метра

Четыре базы, названные А, С, G, Т, связывают обе спирали вместе очень оригинальным способом. А в одной спирали всегда соединяется с Т в другой спирали, С всегда соединяется с G. В случае, если одна спираль повреждена, другая служит моделью для восстановления.

Деление клетки в организме.

Клетки могут разрушиться или быть повреждены вследствие каких-либо причин. Чтобы позволить тканям тела и органам поддерживать свои функции, клетка делится с образованием двух нормальных, здоровых дочерних клеток, идентичной материнской клетке, которые заменяют повреждённую клетку.

Когда клетка делится, обе цепочки каждой молекулы ДНК разделяются, каждая затем становится частью новой спирали ДНК и в результате – мы имеем две новые клетки.

Полный процесс деления занимает от двух минут до двух часов – это очень чувствительный период в жизни клетки. Повреждение ДНК во время этого процесса может привести к различным последствиям. Однако, способность клетки к восстановлению исправит большинство дефектов прежде, чем закончится образование новой клетки.

Повреждение ДНК происходит случайно, или в результате воздействия на неё ядовитых веществ, вирусов, ультрафиолетового или ионизирующего излучения.

Воздействии ионизирующего излучения на ДНК.

Некоторые клетки являются наиболее чувствительными к ионизирующему излучению, но все они чувствительны в период деления. Это означает, что растущая ткань или ткань, которая имеет высокую скорость деления клеток, более чувствительна к ионизирующему излучению, чем другие ткани. Вот почему дети, а особенно плод беременной женщины более чувствительны к излучению, чем взрослые. По той же причине клетки раковой опухоли более чувствительны к излучению, чем здоровая ткань, так как раковая опухоль растёт очень быстро за счёт частого деления раковых клеток. Эта особенность опухоли используется для лечения рака при помощи облучения раковых клеток.

Прямые и косвенные эффекты облучения.

Ионизирующее излучение может воздействовать на ДНК непосредственно или косвенно. Наши клетки состоят на 65-75% из воды. Поэтому, наиболее вероятная молекула, которая подвергается воздействию ионизирующего излучения молекула воды. Излучение ионизирует молекулы воды, приводя к образованию различных химических активных веществ. Эти вещества, которые называются свободными радикалами, могут воздействовать на молекулу ДНК. Прямое воздействие имеет менее важное значение, поскольку оно менее вероятно. Чтобы вызвать прямой эффект, ионизирующее излучение должно разрушить молекулу ДНК.

Бета- и гамма-излучения вызывают низкую плотность ионизации, поэтому вероятность повреждения обеих цепочек спирали ДНК относительно небольшая. Обычно ущерб наносится только одной цепочке или одной базе, и это повреждение может быть восстановлено относительно эффективными функциями восстановления организма. Альфа-излучение вызывает высокую плотность ионизации. При этом возникает большая вероятность разрушения обеих цепочек ДНК. Поскольку генетическая модель клетки, таким образом, разрушается, вероятна ошибка в процессе восстановления клетки, что может даже привести к гибели клетки.

Действие радиации на организм человека.

Существуют различия между последствиями радиационного воздействия, которые возникают вскоре после облучения – острые последствия – и последствиями, которые будут наблюдаться намного позже – хронические последствия.

Острые последствия облучения.

Острые последствия обусловлены большой дозой облучения тела или органа человека за короткий срок, и в большинстве случаев приводят к гибели клеток организма. При превышении порогового значения повреждения неизбежны, и они увеличиваются с увеличением дозы. Индивидуальное пороговое значение может быть разным, и это может изменить степень повреждения каждого индивидуума. Острая лучевая болезнь и повреждение плода у беременных – примеры острых повреждений организма в результате воздействия ионизирующего излучения.

Острая лучевая болезнь.

Клетки, которые являются наиболее чувствительными к воздействию радиации – клетки с высокой частотой деления. Поэтому в первую очередь ионизирующее излучение будет воздействовать на кроветворные органы (красный костный мозг), особенно чувствительные к ионизирующему излучению. Кратковременная доза облучения на всё тело более, чем 1000 мЗв (100 бэр) приведёт к острой лучевой болезни. Множество клеток и, следовательно, большие части живой ткани будут повреждены или погибнут. Функции облучённого органа будут нарушены. Последствия интенсивного облучения организма в дозах, превышающих пороговое значение, иногда проявляются уже через час или два: человек начнёт чувствовать слабость и начнётся рвота. Эти признаки обычно уменьшаются после двух дней, и в течение двух-трёх недель – самочувствие человека улучшается. Однако, за это время число белых кровяных клеток существенно уменьшится, уменьшится и сопротивление организма заразным болезням. Это может привести к воспалительным болезням с высокой температурой, диарее и кровотечениям. Если человек поправляется от острого облучения, то останется риск хронических последствий облучения.

Незамедлительное и целенаправленное квалифицированное лечение увеличивает процент выживания.

Генетические нарушения в организме.

Различают следующие виды воздействия на клетки организма вследствие облучения в зависимости от поглощённой дозы облучения и радиоустойчивости клетки:

– Без изменений – облучение не влияет на клетку

– Клетка восстанавливает молекулу ДНК

Молекула ДНК получает ложную информацию, ведущую к мутации клетки. Мутации не обязательно отрицательные, но они могут также привести к генетическим нарушениям и раковым заболеваниям.

Хронические последствия облучения.

Рак и наследственные болезни расцениваются как хронические последствия действия радиационного облучения.

Пороговое значение дозы облучения для хронических последствий отсутствует. Чем больше доза облучения, тем выше вероятность заболевания.

Клетка, у которой генетический код был изменён, может развиться в раковую клетку. Рак – болезнь, вызванная бесконтрольным делением мутирующих клеток. Примерно 20% всех смертных случаев в мире – от раковых болезней. Признаки лейкемии, вызванной ионизирующим излучением, обнаруживаются через 3-7 лет после облучения. Другие виды раковых болезней развиваются более длительное время.

Наследственные изменения в потомстве.

ДНК в половых клетках, также могут быть повреждены ионизирующим излучением. Эти повреждения могут быть переданы следующему поколению. Но для того, чтобы это случилось, дефект клеток должен быть унаследован от обоих родителей. Необходимые условия передачи генетических изменений следующему поколению:

– Хромосома в половой клетке повреждена.

– Повреждены одинаковые хромосомы в клетках отца и матери.

– Эмбрион должен развиться. Шансы эмбриона выжить уменьшаются, если клетки повреждены.

Эти условия объясняют, почему наследственные последствия нанесения вреда организму настолько трудно оценить. Вероятность каждого условия мала. Вероятность того, что все три условия выполняются одновременно – чрезвычайно мала.

2.3. Технические средства радиационной, химической, биологической разведки и контроля.

Для обеспечения боеспособности личного состава в условиях применения противником ОМП необходимо своевременно и умело использовать технические средства разведки, имеющиеся в подразделениях и частях. К этим средствам относятся войсковые дозиметрические приборы и приборы химической и биологической разведки.

Приборы радиационной и химической разведки и контроля предназначены для обнаружения радиоактивных и отравляющих веществ, определения границ районов заражения и осуществления постоянного контроля над степенью заражения местности, личного состава, военной техники, продовольствия и воды.

Приборы биологической разведки и контроля служат для обнаружения факта применения противником биологического оружия и установления видовой принадлежности биологических средств.

2.3.1 Приборы радиационной разведки и контроля

Излучение радиоактивных веществ способно ионизировать вещества среды, в которой они распространяются, ионизация в свою очередь является причиной ряда физических и химических изменений в веществах. Эти изменения во многих случаях могут быть сравнительно просто обнаружены и измерены, что и лежит в основе работы приборов радиационной разведки и контроля.

Для обнаружения и измерения радиоактивных излучений используются следующие методы:

ионизационный метод;
фотографический метод;
химический метод;
сцинциляционный метод;
радиофотолюминесцентный метод.

В современных приборах обнаружения и измерения радиоактивных излучений наиболее широко используется ионизационный метод. Такие приборы называются дозиметрическими.

Войсковые дозиметрические приборы (приборы радиационной разведки и контроля) предназначены:

для обнаружения радиоактивного заражения и измерения мощности дозы излучения на зараженной местности;
для определения дозы излучения, полученной личным составом за время пребывания на местности, зараженной радиоактивными веществами;
для измерения степени зараженности продуктами ядерного взрыва личного состава, вооружения и военной техники, воды, продовольствия и другого имущества.

В соответствии с предназначением, дозиметрические приборы подразделяются на следующие основные типы:

индикаторы – сигнализаторы — предназначены для регистрации радиоактивного заражения местности и различных предметов, а также подачи звукового и светового сигналов при обнаружении радиоактивных излучений;
измерители мощности дозы — предназначены для измерения мощности дозы излучения на местности и степени заражения различных объектов продуктами ядерного взрыва;
измерители дозы — предназначены для измерения поглощённой дозы гамма (гамма-нейтронного) излучения.

Все дозиметрические приборы, работающие на основе ионизационного метода, имеют аналогичное устройство:

воспринимающее устройство (детектор излучений);
электрическая схема, сложность которой может быть различна в зависимости от типа и назначения прибора;
измерительный или регистрирующий прибор (как правило микроамперметр), шкала которого отградуирована в единицах измерения дозы излучения, мощности дозы излучения или степени зараженности, в зависимости от назначения прибора;
источники питания, в качестве которых применяются сухие элементы или батареи.

Рис.16. Индикатор-сигнализатор ДП-64:
1-пульт сигнализации; 2-тумблер «РАБОТА-КОНРОЛЬ»; 3-тумблер «ВКЛ-ВЫКЛ»; 4-кабель питания; 5-блок детектирования; 6-сигнальная лампа; 7 — динамик

Индикатор-сигнализатор ДП-64 (рис. 16) предназначен для постоянного радиационного наблюдения и сигнализации о радиоактивном заражении местности. Он работает в следящем режиме и обеспечивает звуковую и световую сигнализацию при достижении на местности уровня радиации 0,2 р/ч. Появление периодических вспышек индикаторной лампочки указывает, что в данном месте мощность экспозиционной дозы достигает 0,2 Р/ч. С увеличением мощности гамма-излучения частота вспышек индикаторной лампочки возрастает. Время срабатывания — 3 сек. Прибор работоспособен в интервале температур от -40°С до +50°С и относительной влажности до 98 %. Питание от сети переменного тока 127/220В или аккумуляторов с напряжением 6 В. Готовность прибора к работе через 30 сек.

Прибор радиационной и химической разведки (ПРХР) устанавливается на подвижных бронированных объектах (например в ЗРК С-300ПС – в кабине МАЗ-543, на задней стенке).

ПРХР предназначен для:

измерения мощности дозы гамма-излучения на местности;
выдачи звуковой и световой сигнализации и управления исполнительными механизмами средств защиты экипажа объекта при возникновении радиоактивного заражения местности (сигнализация и команда «Р«);
сигнализации и управления средствами защиты экипажа объекта при ядерном взрыве (сигнализация и команда «А«);
обнаружения в воздухе ОВ типа зарин, сигнализации и управления исполнительными механизмами средств защиты экипажа объекта (сигнализация и команда «О«).

Диапазон измерений уровней радиации в пределах от 0,2 до 150 р/ч. Имеется два поддиапазона: 0,2 — 5 р/ч и 5 — 150 р/ч, погрешность измерений ±20 %.

Конструктивно прибор выполнен в виде трех герметичных блоков: измерительного пульта, датчика и блока питания. Кроме того, имеется устройство по забору воздуха, называемое «циклон» с трубкой обогрева (входной) и трубкой выходной (фото 5).

В приборе предусмотрена раздельная электрическая проверка сигнализации «Р«, «А» и «О«.

Сигнализация и команда «Р» срабатывает при радиоактивном заражении местности, когда мощность гамма-излучения превысит 0,05 p/ч, время срабатывания не превышает 10 секунд.

Сигнализация и команда «А» срабатывает, когда мощность дозы превышает 4 р/сек., время срабатывания не превышает 0,1 секунды.

Сигнализация и команда «О» срабатывает при появлении в воздухе концентрации ОВ 5*10-5 – 2*10-4 мг/л и выше, время срабатывания не выше 30 секунд.

Фото 5. Прибор радиационной и химической разведки (ПРХР):
1-пульт измерительный; 2-датчик; 3-блок питания; 4-устройство для забора воздуха («циклон») с трубкой обогрева и трубкой выходной.

Рентгенметр ДП-5В предназначен для измерения мощности поглощенной дозы гамма-излучения в широком диапазоне (от 0,05 мрад/час до 200 рад/час) и обнаружения бета-излучения.

Конструктивно измеритель мощности дозы ДП-5В состоит из пульта измерительного и блока детектирования, соединенных кабелем (фото 6).

Фото 6. Прибор ДП-5В: 1 — измерительный пульт; 2 — соединительный кабель; 3 — кнопка сброса показаний; 4 — переключатель поддиапазонов; 5 — микроамперметр; 6 — футляр прибора; 7 — блок детектирования; 8 — поворотный экран; 9 — контрольный источник;
10 — тумблер подсвета шкалы микроамперметра; 11 — удлинительная штанга.

Блок детектирования содержит газоразрядные счетчики, контрольный источник и поворотный экран, фиксируемый в трех положениях:

для измерения гамма- излучения,в котором счетчик закрыт экраном;
для измерения бета-излучения, в котором счетчик открыт;
для контроля работоспособности прибора, в котором напротив счетчика устанавливается контрольный источник.

Пульт измерительный содержит электронные устройства обработки импульсов, регистрации и схемы питания. На передней панели расположен стрелочный прибор с подсветкой, переключатель поддиапазонов и две кнопки.

Питание от трех элементов питания типа КБ-1. Кроме того, питание прибора может осуществляться от источника постоянного тока или аккумуляторов иных напряжений, для работы с которыми прибор имеет делитель напряжения.

Технические характеристики прибора:

1.Пределы измерения на поддиапазонах измерения мощности дозы гамма- излучения:

первый, 5-200 рад/ч;
второй, 500-5000 мрад/ч;
третий, 50-500 мрад/ч;
четвертый, 5-50 мрад/ч;
пятый, 0,5-5 мрад/ч;
шестой, 0,05-0,5 мрад/ч.

2. Работа прибора обеспечивается при температуре окружающей среды от -50 до +50°С и влажности воздуха при +25°С — до 100%.

3. Ресурс энергопитания от одного комплекта батарей составляет не менее 55 часов.

Определение уровня гамма радиации на местности производится на удалении 0,7-1 м от земли, измерение начинается с поддиапазона «200″.

Перед определением степени зараженности поверхностей радиоактивными веществами измеряется уровень гамма-фона местности.

При обнаружении бета-излучений, зонд располагается на уровне 1-1,5 см от зараженной поверхности и производится два замера — в положении экрана «Г» и «Б». Разность результатов измерений указывает на наличие бета-излучения.

Комплект войсковых дозиметров ДП-22В предназначен для измерения поглощённой личным составом дозы гамма-излучения (рис. 17).

Рис. 17 Комплект дозиметров
ДП-22В

В комплект ДП-22В входят: дозиметры ДКП-50А — 50 шт., зарядное устройство ЗД-5, футляр.

Технические характеристики прибора:

Диапазон измерений дозиметра ДКП-50А от 2 до 50 ренген.
Погрешность измерения составляет ± 10 %.
Зарядка дозиметра не превышает 4 раз в сутки.
Продолжительность непрерывной работы комплекта питания (2 элемента 1,6-ПМЦ-V-8) 30 часов.
Вес комплекта 5,6 кг, вес дозиметра 40 г.

Комплект войсковых измерителей дозы ИД-1 предназначен для измерения суммарной дозы гамма-нейтронного излучения в диапазоне от 20 до 500 рад.

Он включает 10 войсковых измерителей дозы ИД-1, зарядное устройство ЗД-6, техническую документацию и укладочный ящик.

Саморазряд измерителя дозы ИД-1 за сутки равен одному делению шкалы. Он представляет собой ионизационную камеру с подключенным параллельно конденсатором. Перед выдачей личному составу, измеритель дозы заряжают на зарядном устройстве (фото 7).

Фото 7. Комплект войсковых измерителей дозы ИД-1

Порядок заряда аналогичен заряду дозиметра ДКП-50А. Поглощённая доза, зарегистрированная измерителем дозы ИД-1 во время работы в поле действия ионизирующего излучения, отсчитывается непосредственно через окуляр со стороны держателя по шкале. Смотровое окно при этом должно быть направлено на источник рассеянного света.

2.3.2 Приборы химической разведки и контроля

Химическая разведка складывается из непосредственно разведки и химического наблюдения.

Основными задачами химической разведки являются:

определение начала химического нападения для своевременного принятия мер противохимической защиты;
установление характера отравляющего вещества, примененного противником, и концентрации его для определения необходимых мер по защите личного состава;
определение конца химического нападения для установления возможности безопасного снятия средств защиты.

Все эти задачи решаются различными способами с использованием средств индикации (определения) отравляющих веществ. Способы и средства индикации отравляющих веществ в полевых условиях должны позволять быстро и надежно определять отравляющие вещества и быть максимально простыми.

Способы индикации отравляющих веществ подразделяются на физические и химические.

Для определения отравляющих веществ в полевых условиях наиболее наглядными и простыми в исполнении оказываются химические способы, которые основываются на взаимодействии отравляющих веществ с различными реактивами (индикаторами), приводящем к видимому изменению среды.

Приборы химической разведки служат для обнаружения ОВ, их идентификации (опознавания) и определения концентрации. Они делятся на войсковые и специальные, используемые специальными химическими подразделениями. К войсковым приборам химической разведки относятся средства индикации, газоопределители и автоматические газосигнализаторы.

Войсковой прибор химической разведки (ВПХР) предназначен для определения в воздухе, на местности, вооружении и военной технике зарина, зомана, иприта. фосгена, дифосгена, синильной кислоты, хлорциана, а также паров VX и BZ в воздухе.

В состав ВПХР входят (рис. 4.18): корпус, крышка, ручной насос, кассеты с индикаторными трубками, противоарозольные фильтры, насадка, защитные колпачки, фонарь, грелка с патронами, лопатка, инструкция-памятка по работе с прибором, инструкция по обнаружению фосфорорганических ОВ, плечевой ремень.

Рис.18. ВПХР: 1 — корпус; 2 — крышка; 3 — ручной насос; 4 — кассеты с индикаторными трубками; 5 — противоарозольные фильтры; 6 — насадка; 7 — защитные колпачки; 8 — фонарь; 9 — грелка; 10 — патроны к грелке; 11 – лопатка; 12 — инструкция-памятка по работе с прибором; 13 — инструкция по обнаружению фосфорорганических ОВ; 14 — плечевой ремень.

Индикаторные трубки предназначены для определения ОВ, и представляют собой стеклянные запаянные с двух концов трубки с помещенными внутри их наполнителем и ампулами с реактивами (рис. 19).

Рис. 19. Индикаторные трубки: 1 — корпус трубки; 2 — наполнитель; 3 — ватный тампон; 4 — обтекатель; 5 — ампулы с индикатором; 6 — маркировочное кольцо.

Индикаторные трубки имеют условную маркировку, нанесенную в виде одного или нескольких цветных колец на ее верхней части. Трубки одинаковой маркировки помещаются в бумажные кассеты — по 10 штук в кассете.

На чехле кассеты имеется та же маркировка, что и на трубках, указан срок годности индикаторных трубок, кроме того, наклеен цветной эталон, на котором даны окраски, возникающие на наполнителе трубок при взаимодействии индикатора с отравляющим веществом, порядок работы с индикаторной трубкой. В прибор ВПХР входят три комплекта индикаторных трубок.

Реактивы, используемые в индикаторных трубках, являются специфичными, образуют окрашенные соединения только с конкретно определенным ОВ (или определенной группой ОВ).

Порядок работы с ВПХР заключается в следующем. При просасывании ручным поршневым насосом, который при 25—30 полных качаниях обеспечивает прохождение через индикаторную трубку 1 л. зараженного воздуха, в трубках происходит изменение окраски наполнителя под действием ОВ. По изменению окраски наполнителя и её интенсивности или времени перехода окраски судят о наличии ОВ и его примерной концентрации.

Войсковой индивидуальный комплект химического контроля (ВИКХК) предназначен для обнаружения зараженности воздуха, воды и поверхности такими отравляющими веществами, как зарин, зоман, VХ, иприт, люизит (фото 8).

Фото 8. Войсковой индивидуальный комплект химического контроля (ВИКХК)

Он представляет собой комплект из трех индикаторных элементов для обнаружения ОВ в воздухе или на поверхностях и трех индикаторных элементов для обнаружения ОВ в воде.

Индикаторные элементы герметично упакованы, промаркированы и прикреплены к обложке, снабженной инструкцией по использованию ВИКХК и образцами окрасок индикаторных элементов. Каждый ВИКХК упакован в полиэтиленовый чехол.

2.3.3 Приборы биологической разведки и контроля

Приборы биологической разведки и контроля (ПБРиК) являются одним из основных средств ведения биологической разведки. С помощью ПБРиК осуществляется постоянный и повсеместный контроль над наличием в атмосфере аэрозолей биологических средств, подается сигнал в случае их появления и производится отбор проб. Наиболее общим фактом применения биологического оружия является нарастание общей насыщенности воздуха не только крупнодисперсным, но и мелкодисперсным аэрозолем. Такую информацию способны дать автоматически действующие струнные и фотоэлектрические счетчики и дистанционные локаторы аэрозолей на основе лазеров. Более достоверную информацию о биологической природе аэрозоля могут дать ПБРиК, основанные на методах определения белков, аминокислот, ферментативной активности микроорганизмов и т.п.

Все ПБРиК, как правило, состоят из системы отбора пробы, регистрирующей системы и сигнальной системы. ПБРиК используются в боевых порядках войск и районах их дислокации, и в сочетании с методами специфического анализа обеспечивают комплексное решение основных задач, стоящих перед биологической разведкой.