Шум является одним из распространенных загрязнителей окружающей среды, который может вызывать повреждения различных систем организма, включая специфические повреждения слуховой системы и неспецифические неслуховые повреждения. Степень шумового повреждения обычно связана с интенсивностью шума, продолжительностью шумового воздействия и режимом воздействия. В то время как шум низкой интенсивности обычно не вызывает последствий для здоровья, шум высокой интенсивности может вызывать головную боль, головокружение, потерю памяти, физические аномалии развития, эмоциональные и поведенческие отклонения, нарушения сна, потерю слуха и другие проблемы.
1. Шум
1.1 Определение шума
В физическом смысле шум — это звук, издаваемый телом при его неравномерных колебаниях. Например, звук двигателей и гудков транспортных средств на улице; звук различных машин и оборудования на крупных механизированных заводах и стройках; звук петард, шагов и т.д. С точки зрения физиологии и психологии человека, любой звук, который мешает людям нормально отдыхать, учиться и работать, а также любой звук, который мешает звуку, который люди хотят слышать. В этом смысле существует множество источников шума, например, шум машин на улице, звук разговора в тихой библиотеке, шум машин на стройке, слишком громкий звук соседского телевизора — все это шум. Шум — это звук, который нам не нужен. Шум выражается в виде нескольких физических параметров, таких как интенсивность, частота, период и продолжительность, а его интенсивность выражается в децибелах (дБ).
1.2 Классификация шума.
0 — 2 0 0 дБ очень тихо, едва ощутимо; 2 0 — 4 0 дБ тихо, как шепот; 4 0 — 6 0 дБ средне, обычный разговор в помещении; 6 0 — 7 0 дБ шумно, повреждение нервов; 7 0 — 9 0 дБ очень шумно, повреждены нервные клетки; 9 0 — 1 0 0 дБ повышенный шум, повреждение слуха; 1 0 0 — 1 2 0 дБ невыносимо, оставайтесь на минуту временно глухим; Статистические данные Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) за 2009 год о влиянии децибел окружающего звука на организм человека в ночное время таковы: менее 30 дБ не оказывает определенного влияния на организм человека; 30-40 дБ влияет на некоторых чувствительных людей на начальных стадиях сна; 40-55 дБ увеличивают количество людей, подверженных влиянию, а чувствительные Люди будут оказывать серьезное воздействие; уровень более 55 дБ легко вызывает негативное воздействие на людей, и большая часть людей в результате будет раздражена.
2. шум окружающей среды влияет на рост, развитие и поведение человека
2.1 Шум влияет на рост и развитие
Основное влияние шума на рост и развитие заключается в повреждении слуховой системы. Исследования зарубежных ученых показали, что 1/2 детей работниц текстильной промышленности, работавших во время беременности в шумной среде с интенсивностью звука 100 дБ и выше, имели потерю слуха в высокочастотном диапазоне 20-55 дБ[4]. В другом исследовании изучался 131 ребенок, чьи матери во время беременности подвергались воздействию шума интенсивностью 85-95 дБ, и было показано, что 24,1% этих детей имели потерю слуха на 10 дБ и более в высокочастотном диапазоне (при 4000 Гц). Эти исследования позволяют предположить, что шум оказывает прямое воздействие на слуховую систему во время развития плода. Улитка во внутреннем ухе плода начинает расти и развиваться с 20-й недели беременности и продолжает это делать, пока ребенку не исполнится более 30 дней. Поскольку улитка внутреннего уха плода находится в фазе роста, она очень восприимчива к повреждению шумом высокой интенсивности.
Были проведены исследования влияния шума аэропорта на развитие плода. Исследование, проведенное японскими учеными, показало, что в районе аэропорта Осака увеличилась частота рождения недоношенных детей, а вес большинства новорожденных в шумозагрязненном районе составлял менее 2 000 г (нормальные новорожденные весили более 2 500 г), что соответствует весу недоношенного ребенка, что указывает на то, что сильный шум может повлиять на нормальное физическое развитие плода.
В США было проведено исследование более 10 000 младенцев, и результаты подтвердили, что частота пороков развития у детей, родившихся вблизи аэропортов, увеличилась с 0,8% до 1,2% по сравнению с нормальной средой, в основном включая пороки развития позвоночника, брюшной полости и мозга, что указывает на то, что сильный шум может непосредственно влиять на экспрессию и регуляцию генетических генов у плода, вызывая мутации, которые приводят к порокам развития. Также было установлено, что дети, родившиеся в шумной среде, имеют более слабую сопротивляемость болезням, в среднем в два-четыре раза чаще болеют в год до трехлетнего возраста, чем дети, родившиеся в нормальной среде.
Было проведено не так много исследований о влиянии шума на рост и развитие животных. Шумовое воздействие может вызывать снижение аппетита и аномальные свойства стула, что позволяет предположить, что шум, как вредный физический раздражитель, влияет на рост и развитие мышей, и что функции их пищеварительной и нервной систем, помимо прочего, уже затронуты. Кроме того, шум может вызвать снижение секреции слюны и желудочного сока, снижение кислотности пищеварительных соков, снижение частоты и амплитуды моторики желудочно-кишечного тракта, замедление процесса пищеварения, что влияет на рост и развитие животных.
2.2 Влияние шума на обучение и память и его механизмы
Исследования шума сосредоточены на его воздействии на нервную систему и ее механизмы, в частности, на разрушительном воздействии на обучение и память. Обучение и память являются одними из наиболее характерных физиологических особенностей высших животных и человека, и они относятся к высшей нейронной деятельности или высшим функциям мозга. Психологические исследования показывают, что обучение — это процесс, в ходе которого человек приобретает новые модели поведения или опыт, в основном через нервную систему в сочетании с изменениями во внешней среде. С другой стороны, память — это процесс сохранения и закрепления приобретенных форм поведения или опыта, в то время как условия окружающей среды остаются практически неизменными. Обучение и память всегда тесно связаны; процесс обучения требует памяти, иначе он не смог бы влиять на поведение людей через обучение. Недавние исследования показали, что воздействие шума может подавлять функции обучения и памяти у людей и животных, и что этот процесс связан с различными нейротрансмиттерами.
Например, повышенная возбудимость нейронов норадреналина (NE) может улучшить обучение и память, а пониженная возбудимость может снизить функцию обучения и памяти. 5-гидрокситриптамин (5-HT) играет преимущественно возбуждающую роль в процессах обучения и памяти и может вызывать облегчение способностей к обучению и памяти. Дофамин (DA) косвенно влияет на память через регуляцию умственной деятельности, эмоций, узнавания, мышления и рассуждений.
В Китае дети работниц, часто подвергавшихся воздействию сильного шума (95 децибел) во время беременности, были протестированы и сравнены с другими детьми, находившимися в аналогичных условиях, и было обнаружено, что IQ детей, родившихся у беременных женщин, часто подвергавшихся воздействию шума, был ниже, чем у последних, а некоторые из плодов имели аномальное развитие личности и были замкнутыми и раздражительными после рождения. Считается, что это связано с тем, что длительное воздействие сильного шума может вызвать сокращение матки, что влияет на кровоснабжение плода, что в свою очередь влияет на неврологическое развитие плода.
Некоторые исследования показали, что длительное воздействие авиационного шума связано с ухудшением навыков чтения, снижением объема долговременной памяти и появлением скуки у детей; Lercher и др. в ходе обследования детей вблизи аэропортов обнаружили, что шум, производимый железными дорогами, автодорогами и автомагистралями, может привести к снижению показателей психического здоровья детей и плохой успеваемости в классе. Эта корреляция была более выражена у недоношенных детей и детей с низкой массой тела при рождении. Исследование Цаневой показало, что воздействие маскирующего шума на организм в основном влияет на выполнение психофизиологических задач, связанных с памятью.
В последнее время исследования показали, что влияние шума на память при неврологическом обучении может быть связано с окситоцином. Исследования показали, что шум может повышать уровень окситоцина в плазме крови у женщин. Окситоцин выделяется в портальную циркуляцию гипофиза нейросекреторными клетками в паравентрикулярном ядре и наружной области срединной выемки и, как было показано, нарушает неврологическую интеграцию и воспроизведение памяти, поэтому повышенный уровень окситоцина в плазме беременных женщин может циркулировать к плоду и влиять на его неврологическую функцию.
Равиндран и др. обнаружили, что воздействие белого шума влияет на уровень центральных нейротрансмиттеров, включая NE, эпинефрин, DA и 5-HT, в мозге крыс. Макдональд и др. обнаружили, что рецепторы 5-HT2A участвуют в регуляции эффектов хронического стресса и что использование антагонистов рецепторов 5-HT2A может антагонизировать неблагоприятное воздействие шума на когнитивные функции. Приор предположил, что шум влияет на способность к обучению, сначала воздействуя на формирование и ремоделирование памяти.
Помимо нейротрансмиттеров, влияние шума на обучение и память тесно связано с электрической активностью нейронов. В одном из исследований сообщалось, что повторное воздействие белого шума в 105 дБ оказывает значительное ингибирующее влияние на электрическую активность нейронов в области cA3 гиппокампа крысы и может вызвать изменения в синаптической ультраструктуре, которые пагубно влияют на синаптическую функцию, такие как отсутствие концентрации везикул в пресинаптической мембране и повышенная вакуолизация митохондрий; Ouyang Wei и др. показали, что шум может снизить активность денервированных нейронов гиппокампа, уменьшить синтез синтазы оксида азота (Nos), воздействовать на Исследование, проведенное Ouyang Wei и др. Кроме того, шум также блокировал приобретение долгосрочного усиления синаптических эффектов в области СА3 гиппокампа у крыс.
Механизм снижения способности к обучению из-за шумовых помех может быть двух видов: во-первых, временная ишемия мозга и гипоксические изменения, вызванные воздействием шума, подавляют нормальную активность нервных клеток животного, тем самым, возможно, блокируя процесс преобразования кратковременной памяти в долговременную, что и проявляется в виде снижения способности к обучению. Во-вторых, некоторые ученые обнаружили, что шум влияет на обучение и память в отношении гиппокампа, части мозга животных, которая, как известно, играет важную роль в обучении и памяти, а шум в основном подавляет электрическую активность нейронов в области CA3 гиппокампа.
3. стратегии преодоления неблагоприятной шумовой обстановки
Индивидуальная защита от шума традиционно основывается на защите от повреждения слуховой системы. Ношение ушных прокладок — это экономичный и эффективный способ защиты от шума. Средства защиты ушей можно разделить на две категории: активные и пассивные, и четыре категории: беруши, наушники, шлемы и коммуникационные гарнитуры, из которых беруши являются наиболее распространенными и удобными. Профилактические меры лечения после попадания в шумную среду включают следующие методы.
(1) Улучшение микроциркуляции с помощью таких препаратов, как карбоген, кортикостероиды, аденозинтрифосфат, нитропруссид натрия (SNP), низкомолекулярный декстран, препараты гинкго билоба, чуаньсионг, шалфей и герань;
(2) Препараты, способствующие нейротрофическому метаболизму, включая нейротрофический фактор, витамин B1, витамин B12 и др;
(3) Препараты, устраняющие радикалы кислорода, включая антиоксиданты, такие как SOD, витамин C, витамин E, R-PIA и др;
(4) Другие, такие как ингибиторы синтазы оксида азота, антагонисты рецепторов Glu (D-AP-5, MK-801) и ингибиторы перекисного окисления липидов U74389F.
Некоторые недавние исследования показали, что можно принять определенные меры для снижения негативного воздействия шума на функцию памяти обучения нервной системы. Gu Zhengyu и др. обнаружили, что кратковременная и долговременная память не была значительно нарушена у мышей, подвергавшихся воздействию постоянного белого шума 93 дБ и вдыханию (8-10)x106 отрицательных ионов воздуха/см3 , в то время как кратковременная и долговременная память была значительно нарушена у мышей, не вдыхавших отрицательные ионы воздуха. Это позволяет предположить, что отрицательные ионы воздуха оказывают защитное действие на вызванное шумом снижение неврологических функций обучения и памяти.
Кроме того, транквилизаторы могут блокировать ретикулярный восходящий агонистический путь, что позволяет избежать эффектов ЦНС, вызванных шумом, действующим на широкую область коры головного мозга, так что шум может пройти только через специфическую проекционную систему. Результаты исследования Liu Yanghong et al. также свидетельствуют о том, что антагонисты кальция оказывают защитное действие против психологического стресса, вызванного шумовыми раздражителями. Кроме того, Wang Bin [31] и др. использовали препараты против свободных радикалов для предотвращения снижения способности к запоминанию, вызванного инфразвуковым воздействием, что оказалось эффективным, но необходимы дальнейшие исследования.
Резюме: Нейропсихологическое воздействие шума на рост и развитие вызывает серьезную озабоченность, особенно влияние шума на функции обучения и памяти, что приводит к снижению эффективности работы и обучения, ухудшению здоровья и качества жизни у населения, подвергающегося воздействию шума. Однако конкретные нейрофизиологические механизмы, лежащие в основе этого эффекта, недостаточно хорошо изучены, и необходимы дальнейшие исследования, особенно влияния на рост и развитие детей, чтобы разработать комплекс защитных мер, которые позволят улучшить общее состояние здоровья и эргономику населения.