Содержание к диссертации
Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Эколого-генетический фундамент психофизиологического статуса населения 6
1.2. Роль популяционных генетико-морфологических исследований в экологии человека 11
1.3. Генетическая детерминация морфометрической изменчивости 13
1.4. Использование морфометрических данных в исследованиях структуры популяций человека: история, современное состояние проблемы и перспективы 20
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ 42
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 48
3.1. Особенности географического распределения индексов загрязнения территории Ульяновской области некоторыми поллютантами, влияющими на функционирование нервной системы человека 48
3.2. Морфогенетическая структура населения Ульяновской области 56
3.3. Географические особенности психофизиологического статуса призывников Ульяновской области 78
3.4. Анализ связей в системе «окружающая среда - генофонд — психофизиологический статус населения» 102
ВЫВОДЫ 105
ЛИТЕРАТУРА 107
ПРИЛОЖЕНИЯ 128
- Эколого-генетический фундамент психофизиологического статуса населения
- Особенности географического распределения индексов загрязнения территории Ульяновской области некоторыми поллютантами, влияющими на функционирование нервной системы человека
- Географические особенности психофизиологического статуса призывников Ульяновской области
Введение к работе
Актуальность проблемы. Адаптация населения к непрерывно изменяющейся экологической обстановке является проблемой номер один в экологии человека. Учитывая, что ускоренные изменения в окружающей природной и социальной среде приводят к резкому усилению стрессовых нагрузок, психофизиологический статус населения представляется одним из важнейших показателей, определяющих адаптивные способности человека в современных условиях. Исходя из того, что адаптивные резервы популяций имеют эколого-генетический фундамент (Рычков, Балановская, 1996), анализ эколого-генетической детерминации психофизиологических характеристик представляет особую актуальность в контексте изучения системы «окружающая среда — генофонд — состояние популяций человека». Данные о соотношении вкладов экологических и генетических факторов в детерминацию нервно-психической устойчивости и некоторых других психофизиологических характеристик представляются необходимой составной частью информационной базы для прогнозирования состояния популяций и качества населения в целом.
Базовым элементом эколого-генетических исследований является анализ структурных особенностей генофонда. Одним из наиболее оптимальных маркеров для анализа генетической структуры населения с точки зрения информативности результатов и доступности первичного материала является морфометрическая изменчивость. Учитывая существование зависимостей между психической и физической конституцией человека, впервые обнаруженных Э. Кречмером (2003), использование морфогенетических данных для анализа генетической детерминации психофизиологического статуса населения представляет особый интерес.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является изучение особенностей системы «окружающая среда — генофонд — психофизиологический статус населения» на основе комплексного анализа
4 морфогенетической и психофизиологической изменчивости призывников Ульяновской области. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
Комплексное описание географического распределения показателей загрязненности территории Ульяновской области некоторыми поллютантами, влияющими на функционирование нервной системы человека;
Исследование морфогенетической структуры населения Ульяновской области с учетом территориальных особенностей антропометрической изменчивости призывников;
Анализ территориальной структуры мужского населения призывного возраста по комплексу психофизиологических характеристик;
Исследование связей между морфогенетической структурой населения, рядом экологических факторов и психофизиологическими показателями призывников.
Научная новизна. Проведено первое в стране региональное популяционное исследование эколого-генетической детерминации нервно-психической устойчивости и ряда других психофизиологических показателей мужского населения призывного возраста с применением морфогенетических данных. Получены данные о соотношении вкладов экологических и генетических факторов в формирование психофизиологического статуса.
Впервые в Ульяновской области проведен детальный анализ морфогенетической структуры населения. Ряд специальных методов морфогенетического анализа применен в России впервые.
На защиту выносятся положения:
- о наличии морфогенетической дифференциации населения Ульяновской
области, отражающей структурную неоднородность генофонда;
- о дифференциации населения региона по психофизиологическим
показателям;
- о возможности применения морфогенетических данных для оценки эколого-генетической детерминации психофизиологического статуса населения.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы в качестве одного из компонентов информационной базы для разработки моделей устойчивого развития региона. Полученная в результате исследования геногеографическая информация может быть использована для исследования совокупного влияния экологических и генетических факторов на здоровье человека и социально-демографические показатели в Ульяновской области. Представленный картографический материал рекомендован к включению в специализированные медико-экологические атласы и экологические геоинформационные системы.
Результаты исследований внедрены в учебный процесс на кафедре экологии и генетики человека Ульяновского государственного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации обсуждались на Всероссийской научной конференции «Экология человека - от прошлого к будущему» (Москва, 2000 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы мониторинга экосистем антропогенно нарушенных территорий» (Ульяновск, 2000 г.), Международной конференции «Экология и здоровье в XXI веке» (Ульяновск, 2001 г.), II конференции "Медицинские, социальные и экономические проблемы сохранения здоровья населения" с международным участием (Анталия (Турция), 2004 г.).
Публикация материалов исследования. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Структура диссертационной работы. Диссертационная работа изложена на 127 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц, 35 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, раздела собственных исследований, выводов, библиографического списка из 220 наименований, в том числе 175 - на иностранных языках, и приложений.
Эколого-генетический фундамент психофизиологического статуса населения
Целостность подхода к изучению системы «человек — среда» в экологическом исследовании может быть обеспечена только с учетом генетического фундамента данной системы, поскольку при анализе взаимодействий в антропоэкосистеме следует учитывать главную черту человека - его индивидуальность, проявляющуюся по-разному в разных условиях среды. Разнообразие индивидуальностей представляет собой важнейшую характеристику состояния системы «человек — среда», поскольку выражает степень экологической пластичности населения (Рычков, Балановская, 1996).
Разнообразие индивидуальностей обусловлено генетическим полиморфизмом человека, который, в свою очередь, обусловливает многообразие физиологических и психологических реакций на воздействие факторов окружающей среды. Генетический полиморфизм определяется разнообразием генов в составе генофонда. В разнообразии же генов отражена вся история населения, в том числе и история его взаимодействия с окружающей средой.
Следовательно, при детальном рассмотрении системы «человек - среда» обнаруживается присутствие в ней генетического контекста, с учетом которого возможна экогенетическая интерпретация данной системы в минимальном ее объеме: «генофонд населения - генотип человека - человеческий организм — общество — среда». Таким образом, генетический контекст обнаруживается уже при определении объекта экологии человека (там же).
Ключевым моментом в функционировании антропоэкосистемы является адаптация человеческого организма к среде. При этом важнейшей составной частью адаптивных резервов организма является его способность к неспецифическим реакциям, формирующимся под влиянием разнообразных опасных факторов и проявляющихся в фазных изменениях защитно-приспособительных возможностей организма, состояния его физиологических систем и обмена веществ. Основоположник концепции стресса Г. Селье называл совокупность подобных приспособительных изменений общим адаптационным синдромом, или стрессом (Селье, 1982). Стресс формируется под влиянием экстремальных экзогенных факторов или опасных для жизни изменений в организме, которые в конечном итоге, в том числе и генетические патологии, также возникают под влиянием внешних болезнетворных агентов, например, мутагенов («Воздействие ...», 1997). Стресс принято разделять на непсихогенный и психогенный (психоэмоциональный). Непсихогенный стресс формируется под влиянием разнообразных физических, в том числе механических, химических или биологических факторов или недостатке необходимых для жизни соединений (вода, кислород, пища и т.п.), если степень этого дефицита опасна для жизни. Психоэмоциональный стресс возникает под влиянием негативных социальных факторов, значимость которых в жизни современного человека постоянно возрастает. Разделение стресса на психогенный и непсихогенный является условным: если организм не достигает какого-либо биологически важного результата или не может устранить неблагоприятное воздействие физической природы, то обычно развивается психоэмоциональный стресс, который может обусловить вероятность возникновения различных форм патологии (там же).
Развитие стресса и его исходы зависят от ряда свойств организма. Ключевым элементом в ряду этих свойств является состояние нервной системы, поскольку именно нервная система, наряду с эндокринной, играет решающую роль в возникновении стресса. Как специфические, так и неспецифические, стрессорные изменения нервной системы проявляются в разных сферах ее деятельности - психической, психофизиологической, регулирующей, физиологической. Отклонения указанных функций нервной системы могут быть зарегистрированы и объективно оценены. Такая оценка представляет особое значение для тестирования психофизиологического утомления мозга, которое в определенных ситуациях может привести к возникновению психосоматических заболеваний.
Особенности географического распределения индексов загрязнения территории Ульяновской области некоторыми поллютантами, влияющими на функционирование нервной системы человека
Результаты анализа географических особенностей загрязнения территории Ульяновской области некоторыми тяжелыми металлами и радионуклидами - свинцом, кадмием, цинком и цезием-137 — обобщены в виде картограмм распределения первой (рис. 3.1.1) и второй (рис. 3.1.2) главных компонент эколого-географической дифференциации.
Распределение первой главной компоненты, учитывающей 48% территориальной экологической дифференциации по исследованным параметрам, определяется главным образом показателями загрязненности пахотных почв свинцом и кадмием. Максимальные значения первой главной компоненты отмечены в Карсунском, Радищевском и Старокулаткинском районах; значения выше среднего — в Новоспасском, Сенгилеевском и Ульяновском; ниже среднего - в Тереныульском, Майнском, Вешкаймском, Павловском, Цильнинском, Николаевском, Сурском, Инзенском и Базарносызганском районах. Наименьшими значениями первой главной компоненты характеризуются территории Барышского и Чердаклинского районов (рис 3.1.1).
Вторая главная компонента, учитывающая 25,7% дифференциации, в основном детерминирована распределением показателя загрязненности почв цезием-137 (вклад с отрицательным коэффициентом) и цинком (вклад с положительным коэффициентом). Максимальные значения данного параметра зафиксированы в Новоспасском, Карсунском и Кузоватовском районах. Величины второй главной компоненты выше среднего значения отмечены в Сурском районе, ниже среднего — в Вешкаймском, Павловском, Чердаклинском, Инзенском и Базарносызганском районах. Территория Барышского, Майнского, Николаевского, Новомалыклинского, Новоспасского, Радищевского, Сенгилеевского, Старокулаткинского, Старомайнского, Тереньгульского, Ульяновского и Цильнинского районов характеризуется низкими значениями второй главной компоненты эколого-географической дифференциации (рис. 3.1.2).
Ниже приведены данные о географических особенностях загрязнения территории Ульяновской области отдельными поллютантами - свинцом, кадмием, цинком и цезием-13 7, на основе которых были рассчитаны главные компоненты.
На рис. 3.1.3. представлено географическое распределение индекса загрязнения территории Ульяновской области свинцом. Наибольшие значения данного индекса отмечены в Карсунском, Ульяновском, Старокулаткинском, Радищевском, Инзенском и Базарносызганском районах. Относительно высокие значения индекса загрязненности территории свинцом характерны для Цильнинского, Сенгилеевского и Новоспасского районов. Умеренная степень загрязнения отмечается в Сурском, Вешкаймском, Майнском, Николаевском и Павловском районах. Наиболее низкие значения индекса зафиксированы в Барышском, Кузоватовском, Тереньгульском, Чердаклинском и Мелекесском районах.
Географическое распределение индекса загрязнения территории Ульяновской области кадмием приведено на рис. 3.1.4. Максимальное значения данного индекса зарегистрировано в Старокулаткинском районе. Относительно высокая величина индекса наблюдается также в Радищевском районе. Умеренными величинами индекса загрязнения территории кадмием наблюдаются в Карсунском, Ульяновском, Тереньгульском, Сенгилеевском и Николаевском районах. Территория Сурского, Цильнинского, Чердаклинского, Майнского, Вешкаймского, Барышского, Кузоватовского, Новоспасского, Павловского, Инзенского и Базарносызганского районов характеризуется низкими величинами индекса.
Географические особенности психофизиологического статуса призывников Ульяновской области
1. Качественный многомерный анализ психофизиологической дифференциации между территориальными группами. Анализ значимости различий между территориальными группами по комплексу психофизиологических показателей, проведенный с использованием многомерного F-критерия, показал, что в 97% пар популяций различия статистически значимы, причем 85% пар популяций характеризуются высокой достоверностью различий (р 0,001). Таким образом, полученные данные позволяют говорить о наличии территориальной дифференциации населения по психофизиологическим признакам в целом. Статистически незначимые различия в психофизиологической изменчивости призывников обнаружены в 8 парах районов. В частности, незначимы различия между населением следующих пар районов: Тереньгульского и Вешкаймского, Тереныульского и Инзенского, Тереньгульского и Павловского, Николаевского и Заволжского, Николаевского и Старомайнского, Сурского и Ульяновского, Сурского и Старомайнского, Старомайнского и Новомалыклинского.
2. Особенности географического распределения средних значений психофизиологических параметров призывников Ульяновской области. Географические особенности психофизиологического статуса призывников Ульяновской области изучены с помощью картографического анализа межпопуляционных распределений средних значений всех изученных психофизиологических показателей. На рис. 3.3.1 показано географическое распределение средних величин показателя зрительной памяти (по тесту «Фигуры»). Наибольшее значение этого параметра отмечается в Кузоватовском районе. Относительно высокими значениями показателя зрительной памяти характеризуются призывники Майнского, Тереньгульского, Старомайнского, Павловского, Старокулаткинского, Инзенского и Базарносызганского районов. Призывники Карсунского, Цильнинского, Вешкаймского, Радищевского, Новоспасского, Новомалыклинского, Сурского, Николаевского, Ульяновского, Барышского, Мелекесского районов, г. Димитровграда, а также Железнодорожного и Заволжского районов г. Ульяновска характеризуются сравнительно невысокими значениями данного параметра. Минимальные средние значения показателя зрительной памяти обнаружены у призывников Чердаклинского и Сенгилеевского районов, а также Ленинского и Засвияжского районов г. Ульяновска. Географическое распределение средних величин показателя логического мышления (по тесту «Аналогии») показано на рис. 3.3.2. Максимальное значение этого показателя отмечено в Карсунском районе. Относительно высокие значения показателя логического мышления наблюдаются в Сурском, Кузоватовском, Цильнинском, Тереньгульском, Николаевском, Новомалыклинском, Старомайнском, Чердаклинском, Старокулаткинском, Инзенском и Базарносызганском районах, а также в Засвияжском, Заволжском и Железнодорожном районах г. Ульяновска. Сравнительно небольшими величинами данного параметра характеризуются призывники Майнского, Сенгилеевского, Павловского, Ульяновсокго, Радищевского, Новоспасского, Барышского, Вешкаймского районов, а также г. Димитровграда и Мелекесского района. Минимальное значение показателя логического мышления отмечено у призывников Ленинского района г. Ульяновска.
Картограмма распределения средних величин показателя пространственного воображения (по тесту «Узоры») приведена на рис. 3.3.3. Наибольшее значение этого параметра зафиксировано у призывников
Старомайнского и Новоспасского районов. Относительно высокими значениями показателя пространственного воображения характеризуются призывники Карсунского, Павловского, Ульяновского, Николаевского, Кузоватовского, Новомалыклинского, Цильнинского, Инзенского, Базарносызганского, Мелекесского районов и г. Димитровграда, а также Железнодорожного, Ленинского и Заволжского районов г. Ульяновска. Средние величины показателя пространственного воображения у призывников Барышского, Сенгилеевского, Чердаклинского, Сурского, Тереньгульского, Радищевского, Вешкаймского районов, а также Засвияжского района г. Ульяновска относительно невелики. Минимальные значения данного параметра отмечены в Майнском и Старокулаткинском районах.
Особенности географического распределения средних значений показателя слухоречевой памяти (по тесту «Слухоречевая память») показаны на рис. 3.3.4. Максимальные средние значения данного параметра зарегистрированы в Новомалыклинском и Старомайнском районах. Относительно высокими средними значениями показателя слухоречевой памяти характеризуются призывники Чердаклинского, Ульяновского, Карсунского, Барышского, Радищевского, Сурского, Николаевского, Майнского, Инзенского, Базарносызганского, Мелекесского районов, а также г. Димитровграда и Заволжского района г. Ульяновска. Относительно невысокие значения данного показателя наблюдаются у призывников Сенгилеевского, Вешкаймского, Новоспасского, Цильнинского, Тереньгульского, Павловского и Старокулаткинского районов, а также Железнодорожного, Ленинского и Засвияжского районов г. Ульяновска. Минимальное среднее значение показателя слухоречевой памяти зафиксировано у призывников Кузоватовского района.
