Лаборатория сравнительных эколого-физиологических исследований

Сороко Святослав Иосифович

Руководитель лаборатории

Сороко Святослав Иосифович,

д.м.н., профессор, чл.-корр. РАН,

лауреат Государственной премии СССР,

научная биография.


Историческая справка. Межинститутская лаборатория сравнительных эколого-физиологических исследований Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН (Санкт-Петербург) и Международного научно-исследовательского центра «Арктика» ДВО РАН (Магадан) создана 23 января 2000 года на основании Постановления Бюро Отделения физиологии РАН от 19 декабря 1999 г. № 79. Основной целью создания лаборатории являлось расширение исследований в области изучения влияния факторов окружающей среды на состояние и эволюцию функций организма человека и животных и внедрение новых форм кооперации профильных научных учреждений РАН для решения приоритетных фундаментальных и прикладных задач в области физиологии и экологии человека. Лаборатория была создана на базе ИЭФБ РАН (Санкт-Петербург), которую возглавил чл.-корр. РАН, д.м.н., проф. Сороко С.И. В штат лаборатории входили сотрудники ИЭФБ РАН (с.н.с., к.б.н., Бекшаев С.С., с.н.с, к.м.н., Бурых Э.А., с.н.с., к.б.н., Рожков В.П., м.н.с., к.б.н. Веденеева Л.С., позднее – н.с. Сергеева Е.Г., к.б.н., н.с. Иовлева Н.Н., н.с. Николаев И.В и группа физиологических резервов человека на базе Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, финансировавшаяся МНИЦ «Арктика» (зав. группой г.н.с., д.м.н., проф., Голубев В.Н., в.н.с., д.м.н, проф., Носов Виктор Николаевич, с.н.с., к.м.н. Королев Юрий Николаевич). В 2014 году в связи с изменением научной тематики указанная группа выделилась в самостоятельную структурную единицу в штате НИЦ «Арктика» и Межинститутская лаборатория была переименована в «Лабораторию сравнительных эколого-физиологических исследований» ИЭФБ РАН с сохранением прежних направлений исследований.

В настоящее время в лаборатории работают:

lab 24 site 0

Контакты сотрудников:

БЕКШАЕВ С.С. (beks47@yandex.ru); БУРЫХ Э.А.(edwb@newmail.ru); РОЖКОВ В.П., (vlrozhkov@mail.ru);

НАГОРНОВА Ж.В., (nagornova_zh@mail.ru, сайт: www.nagornovazhv.narod.ru);

ШЕМЯКИНА Н.В., (shemnv@iephb.ru, shemyakina_n@mail.ru, сайт: www.shemyakinan.narod.ru)

 Также участвуют в работе лаборатории:

  • Ворвулев Дмитрий Юрьевич, студент, Институт компьютерных наук и технологий, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
  • Моргунова Виктория Алексеевна, студентка Психологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета, Санкт-Петербург

Основные направления исследований лаборатории:

Основным научным направлением лаборатории является проведение сравнительных эколого-физиологических исследований, ориентированных на изучение физиологических, биохимических и молекулярных механизмов индивидуальной чувствительности и устойчивости организма человека и животных к природным, техногенным и социальным факторам внешней среды. В рамках данного направления проводится:

  • Изучение общих и индивидуальных особенностей реакции основных физиологических систем организма человека на резкие изменения гелиофизических и метеорологических факторов в условиях средних и высоких широт. Разработка методов тестирования метеолабильности человека, профилактики и коррекции метеопатий.
  • Изучение физиологических механизмов внутрисистемных и межсистемных перестроек в организме человека и животных в условиях экспериментальной нормобарической гипоксии различной степени жесткости, поиск нейрофизиологических и биохимических критериев гипоксической устойчивости.
  • Комплексный медико-физиологический мониторинг физического и психического развития детей и подростков коренного и пришлого населения приполярных и арктических районов РФ. Изучение особенностей влияния суровых природных и социальных факторов Севера на возрастное развитие мозга ребенка, формирование когнитивно-мнестической деятельности.
  • Изучение генофенотипических особенностей адаптации детей и подростков коренного и пришлого населения Севера. Оценка экологических факторов риска среды обитания для возрастного развития детей.
  • Разработка методов ранней диагностики отклонений в возрастном развитии детей и подростков, способов функциональной коррекции нервно-психических дизадаптационных расстройств с помощью методов адаптивного биоуправления (технологии «мозг-компьютер интерфейс»).
  • Поиск электрофизиологических маркеров дезинтеграции системной деятельности мозга человека в экстремальных условиях обитания, угрожающих срывом деятельности.
  • Разработка методов оценки, контроля и коррекции функционального состояния человека в процессе адаптации к экстремальным условиям.

Для решения этих задач проводятся фундаментальные исследования в лаборатории, в которых моделируются различные экстремальные воздействия, а также в реальных условиях, регулярно участвуя в научных экспедициях в различные климатогеографические регионы Европейского и Дальневосточного севера (Магаданская область, Архангельская область, Мурманская область, архипелаг Новая Земля и др.).

 

Основные научные достижения:

— В процессе исследования молекулярных механизмов регуляции и модуляции функций клеток внешними воздействиями выявлены апериодические и периодические (сезонные, годовые и многолетние) изменения активности ферментативных систем и параметров гемограммы человека, коррелирующие с динамикой гелиогеофизических факторов (геомагнитного поля, солнечной активности, космических лучей). Установлено, что биохимические показатели (аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза, креатинин, холестерин, мочевина, билирубин, глюкоза, общий белок, ионы калия, натрия, фосфора, хлора и система эритроцитов и лейкоцитов) откликаются на периодические вариации ионосферных процессов (биоритмологическая связь), а комплекс космических и электромагнитных излучений вызывает квазипериодические модулирующие изменения клеточного состава крови и активности ферментативных систем человека. Полученные результаты свидетельствуют о наличии тесной динамической взаимосвязи между живыми существами и окружающей космогеофизической средой и проливают свет на этиопатогенез метеопатий и причины обострения хронических заболеваний у человека в дни наибольших возмущений в окружающем нас космосе. Данные позволяют прогнозировать характер психофизиологических реакций и психоэмоционального состояния человека на воздействие гелиогеофизических и метеотропных агентов с учетом индивидуальных особенностей центральных механизмов регуляции физиологических процессов в организме (см. рис. 1-3).

— Выявлены индивидуальные стратегии компенсаторных и адаптивных реакций и их связь с индивидуальной чувствительностью и устойчивостью к гипоксическому воздействию (8-12% кислорода в азоте). На основании анализа одновременно регистрируемых физиологических параметров показано, что включение общей системы антигипоксической защиты организма базируются на формировании сложной структуры внутрисистемных и межсистемных взаимоотношений, включающей неспецифические и специфические компоненты адаптации, обеспечивающие поддержание жизнедеятельности организма при дефиците кислорода в окружающей среде. Дезинтеграция системной деятельности мозга при гипоксии сопровождается нарушением анализаторных и мнестических функций. Полученные результаты имеют важное значение для понимания механизмов нарушения деятельности мозга человека в условиях гипоксии и могут быть использованы на практике в системах контроля за состоянием человека, работающего в условиях высокогорной или нормобарической гипоксии (альпинисты, егерские подразделения, пилоты, подводники и др.) (см. рис. 4, рис. 5).

— Показано влияние климатогеографических, биогеохимических и социальных условий европейского и дальневосточного севера РФ на уровень физического и психического развития детей. С помощью современных нейрофизиологических (компьютерная электроэнцефалография, компьютерная реоэнцефалография, компьютерная ЭЭДИ-томография и др.), психофизиологических и психометрических методов (уровень интеллекта, оценка состояния когнитивных и мнестических функций), биохимических исследований моноаминергического обмена, физико-химических исследований макро- и микроэлементного баланса организма (атомно-эмиссионный спектральный анализ) изучены особенности возрастного морфофункционального развития мозга и состояния интегративных функций у детей школьного возраста. Обнаружено, что морфофункциональное развитие мозговых структур, корково-подкорковых взаимоотношений, а также формирование системных функций мозга в сложных природных и социальных экологических условиях севера у большинства обследованных детей-северян идет с некоторым отставанием (задержкой) по сравнению с детьми средней полосы России. Полученные результаты могут являться основой создания региональных нормативов функционального развития физиологических систем организма у детей разного возраста (см. рис.6-9).

lab 24 site

Оснащение лаборатории. Методология.

Лаборатория оснащена современным медицинским и научным оборудованием, позволяющим проводить исследования на мировом уровне при комплексном использовании — электроэнцефалографического (ЭЭГ/ВП, БОС), ультразвукового допплерографического, реоэнцефалографического методов и психологических методов в психофизиологических исследованиях детей и взрослых в лабораторных и «полевых» условиях. В лаборатории имеются холтерные системы для непрерывного многоканального мониторирования ЭЭГ, ЭКГ, РЭГ и АД.

В лаборатории проводятся исследования на основе комплексного анализа фоновой биоэлектрической активности мозга, сенсорных и когнитивных вызванных потенциалов (многоканальная электроэнцефалография, в том числе, совмещенная с реоэнцефалографией), показателей периферического и мозгового кровообращения (допплерография, пульсоксиметрия, реоэнцефалография), психофизиологических и вегетативных показателей (сенсомоторных реакций, КГР, ЧСС, динамики температуры кожи и др). В рамках комплексного и системного подходов параллельно с физиологическими проводятся психологические исследования (используются стандартизованные психодиагностические комплексы «Иматон»), в сотрудничестве — осуществляется анализ биохимических показателей. В лаборатории также изучается пластичность мозга при перестройках биоэлектрической активности в процедурах биологической обратной связи – адаптивного нейробиоуправления по параметрам ЭЭГ.

lab 24 site 2

lab 24 site 3

 Сотрудничество:

  • Кольский научный центр, г. Апатиты
  • Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар
  • Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, г. Москва
  • Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург
  • Санкт-Петербургский государственный университет, г. Санкт-Петербург
  • Городская психиатрическая больница № 1 им. П. П. Кащенко, с. Никольское
  • Институт горной физиологии НАН Кыргызской республики, г. Бишкек

Педагогическая деятельность:

Шемякина Н.В. к.б.н., с.н.с. — чтение лекций по «Психофизиологии», «Нейропсихологии» и смежным дисциплинам на базе ОУ ВО «СПБ ИВЭСЭП», ГБОУ ВПО СПбГПМУ Минздрава России,
проведение ознакомительной практики по психофизиологии.

Нагорнова Ж.В., к.б.н., н.с. — чтение лекций по дисциплинам «Специальная психология», «Дифференциальная психофизиология» на базе ОУ ВО «СПБ ИВЭСЭП»

 Гранты лаборатории за последние 5 лет:

  • РГНФ 13-06-00494а (2013-2015 гг.) «Сравнительная оценка влияния экстремальных природных и социальных факторов европейского и дальневосточного севера на развитие ЦНС у детей и подростков».
  • Проект: «Разработка методов раннего выявления отклонений в развитии детей, проживающих в суровых условиях Арктики» в рамках Программы президиума РАН I.32П «Поисковые фундаментальные научные исследования в интересах развития Арктической зоны Российской Федерации».
  • Проект: «Изучение общих и индивидуальных особенностей реакции основных физиологических систем организма человека на резкие изменения гелиогеофизических и метеорологических факторов в условиях средних и высоких широт»  в рамках Программы президиума РАН I.15П «Природные катастрофы и адаптационные процессы в условиях изменяющегося климата и развития атомной энергетики».
  • Проект: «Состояние когнитивно-мнестической деятельности человека в условиях гипоксической гипоксии» в рамках Программы президиума РАН I.19П «Механизмы интеграции молекулярных систем при реализации физиологических функций. Интеграция регуляторных влияний в обеспечении функций организма».
  • РФФИ 13-01-12059 офи-м (2013-2015 гг.) «Разработка классификатора моторных команд на основе исследования механизмов планирования и исполнения воображаемых и реальных движений» (совместно с СПбПУ).
  • Грант Германской службы академических обменов (DAAD), 2015 г. «Modulation von rtACS Effekten durch Aufgaben zur visuellen Vorstellung/Модуляция эффектов rtACS с помощью заданий зрительного воображения»
  • РГНФ 12-36-01253а2 (2012-2013 гг.) «Исследование влияния типа предъявляемого материала (образного, вербального) на мозговые механизмы обеспечения творческой деятельности».
  • РГНФ 11-36-0324а2 (2011-2012 гг.) «Исследование мозгового обеспечения инсайта».

Список сотрудников:

Сороко Святослав Иосифович, зав. лаб.,  чл.-корр. РАН, проф.
Рожков Владимир Павлович, вед. науч. сотр, канд.биол.наук
Шемякина Наталья Вячеславовна, ст. науч. сотр., канд.биол.наук
Бурых Эдуард Анатольевич, ст. науч. сотр., канд.биол.наук
Бекшаев Сергей Степанович, ст. науч. сотр., канд.биол.наук
Нагорнова Жанна Владимировна, науч. сотр., канд.биол.наук
Перец Дмитрий Сергеевич, вед. инж

Книги 

Новиков В. С., Сороко С. И. Физиологические основы жизнедеятельности человека в экстремальных условиях / В. С. Новиков, С. И. Сороко. – СПб: Политехника-принт, 2017. – 476 с., ISBN 978-5-906931-26-9. (Скачать монографию

Сороко С.И., Трубачев В.В. Нейрофизиологические и психофизиологические основы адаптивного биоуправления. СПб.: Политехника-сервис. 2010, 607 с.

Сороко С.И., Трубачев В.В. Терминологический словарь по психонейробиологии. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2007. 179 с.

Голубев В.Н. Основы психофизиологии. Учебное пособие. СПб. 2005. 203 с.

Рожков В.П. Акустические вызванные потенциалы ствола мозга. Применение в детской неврологии. СПб: МЦ «Прогноз», 2001. 108 с.

Сороко С.И., Сидоренко Г.В. ЭЭГ-маркеры нервно-психических нарушений и компьютерная диагностика. Бишкек: Илим, 1993. 170 с.

Сороко С.И., Бекшаев С.С., Сидоров Ю.А. Основные типы механизмов саморегуляции мозга. Л.:Наука, 1990. 205 с.

Шеповальников В.Н., Сороко С.И. Метеочувствительность человека. Бишкек: Илим (Наука), 1992. 248 с.

Сороко С.И. Нейрофизиологические механизмы индивидуальной адаптации человека в Антарктиде. Л.: Наука, 1984. 152 с.

Vasilevskiy N.N., Soroko S.I., Bogoslovskiy M.M. Psychophysiological aspects of man?s adaptation to Antarctica. U.S. Army Foring Science and Technology Center. Virginia, 1979. 343 P.

Василевский Н.Н., Сороко С.И., Богословский М.М Психофизиологические аспекты адаптации человека в Антарктиде. Л.: Медицина, 1978. 208 с.

 

Статьи

Сороко Святослав Иосифович чл.-корр. РАН, проф.

заведующий лабораторией

soroko@iephb.ru(812)591-65-85
Рожков Владимир Павлович к.б.н.

ведущий научный сторудник

Шемякина Наталья Вячеславовна к.б.н.

старший научный сотрудник

Бурых Эдуард Анатольевич к.м.н.

старший научный сотрудник

Бекшаев Сергей Степанович к.б.н.

старший научный сотрудник

Нагорнова Жанна Владимировна к.б.н.

научный сотрудник

Перец Дмитрий Сергеевич

ведущий инженер