Внешние

УРОВНИ СОЗНАНИЯ

ш

^л s u о Я" о

н о

•А О

л а § о

И И

о о

К - S

11 а!

* I

НЕПОЗНАН­НЫЕ УРОВНИ СОЗНАНИЯ

s

Рис. 1

бета-, тета-, дельта-волн, а также степень фазовой согласованности (когерентности) ЭЭГ-процессов различных областей головного мозга (рис.

При анализе фоновой ЭЭГ обращают внимание на выраженность альфа-ритма — ритмических колебаний на частоте в диапазоне 8-13 в/с так как при малейшем привлечении внимания к любому стимулу развивается депрессия альфа-ритма. Более резкие сдвиги функционального состояния в сторону активации сопровождаются не только блокадой альфа-ритма, но и усилением более высокочастотных составляющих ЭЭГ

бета-активности (14-30 в/с). Снижение уровня функционального состояния отражается в ЭЭГ уменьшением доли высокочастотных составляющих и ростом амплитуды более медленных ритмов- тета- (4-7 в/с) и дельта-колебаний (1-3 в/с). Для количественной оценки изменений ЭЭГ ее можно представить в виде спектров мощности, которые являются устойчивой индивидуальной характеристикой человека.

В последнее время фоновые ЭЭГ широко используются в методах компьютерного картирования мозга. Цветные карты мозга составляются в виде множества изолиний разного цвета, каждая из которых соединяет

одинаковые значения выбранного параметра, например альфа- или бета-ритма. Картирование мозга дает представление о топографии анализируемого параметра и о его связях с отдельными зонами коры мозга.

Общепризнано, что стабильность десинхронизации в ЭЭГ отражает повышение возбудимости и лабильности головного мозга, активации коры. И, наоборот, устойчивость синхронизации биоэлектрической активности с увеличением амплитуды и снижением частоты доминирующего ритма свидетельствуют о снижении уровня активации головного мозга (Анохин, 1968; Хомская, 1972; Milner, 1975, и мн. др.).

Более чувствительным показателем изменении функционального состояния по сравнению с фоновой ЭЭГ является реакция перестройки биотоков, которая вызывается мелькающим светом и измеряется по частотному спектру. В тех случаях, когда частота световых мельканий низка или функциональное состояние сильно сдвинуто в направлении активации, в спектре ЭЭГ появляются гармоники (вторая, третья и т.д.).

Гармонический состав реакции перестройки, или соотношение величин гармоник реакции, позволяет количественно измерять самые незначительные сдвиги в функциональном состоянии, которые обычно не удается видеть в изменении частотных спектров фоновой ЭЭГ.

Методы корреляционного и спектрального анализа позволяют выявлять сложные пространственно-временные отношения электрической активности мозга человека, исследовать их изменения в зависимости от различных функциональных состояний в условиях спокойного бодрствования, в ситуациях стресса и т. д.

Существующие классификации функциональных состояний головного мозга основаны на исследованиях соотношений поведенческих и ЭЭГ-характеристик. Так, по Линдсли, «пассивный покой» имеет электрофизиологические корреляты в виде наличия в ЭЭГ регулярного альфа-ритма. «Активное», «настороженное бодрствование» или «внимание» коррелирует с исчезновением альфа-ритма и появлением низковольтной частной активности (Lindsley, 1979, и др.).

ЭЭГ испытуемых, снятая во время стрессовых опытов, значительно отличалась от ЭЭГ в фоновых опытах (3. Г. Туровская, 1975). Закономерные существенные изменения имел?! место в диапазоне тета-ритма. Характер изменения этого ритма в условиях стресса типа фрустрации был различным: у одних испытуемых происходило повышение активности, у других — понижение активности. Сопоставление изменений тета-ритма в стрессе с индивидуальными особенностями баланса основных нервных процессов обнаружило четкую статистическую зависимость между этими параметрами.

Таким образом, большинство физиологов и психофизиологов часто связывают тета-активность с проявлением чрезмерного эмоционального напряжения или его следствием, т.е. с некоторым механизмом торможения, защищающим человека от перенапряжения.

Так, Т. Н. Ониани рассматривает тета-ритм как показатель

эмоционально-мотивационного состояния, тогда как альфа-ритм — показатель покоя. Иногда его связывают, особенно в последнее время, с активной деятельностью, направленной на обработку информации.

Классификация функциональных состояний, строящаяся на идее взаимодействия волновых генераторов как механизма регуляции функционального состояния, открывает новое, перспективное направление в диагностике функциональных состояний.

Для определения нейрофизиологических коррелятов всевозможных психических процессов и качеств, например, восприятия, памяти, интеллектуальных и эмоциональных процессов широко используется метод вызванных потенциалов.

Исследования на близнецах показывают, что вызванные потенциалы отражают устойчивые генетически обусловленные особенности возбудимости нервной системы (Т. М. Марютина, 1975; Н. Ф. Шляхта, 1977).

Из многочисленных исследований вызванных потенциалов очевидно, что амплитудно-временные характеристики этого показателя тесно связаны с функциональным состоянием головного мозга. При определенных функциональных состояниях вызванные потенциалы обнаруживаются достаточно легко, в других условиях могут не выявляться совсем, подвергаться «маскировке» либо, наоборот, «облегчаться», увеличиваться по амплитуде и степени выраженности (Святогор, 1978).

Накапливается все больше сведений о возможности соотносить характеристики вызванного потенциала с эмоциональной реакцией и достаточно сложным, семантически значимым входным сигналом (Королькова и др., 1981; Альтман, 1984; Жирмунская, Анохина, 1984). Эти данные показывают, что вызванные потенциалы в определенных условиях являются более чувствительным показателем состояния головного мозга, чем обычная электроэнцефалограмма.

В число физиологических показателей, пока недостаточно широко используемых при изучении функциональных состояний организма, входят сверхмедленные процессы. Остановимся подробнее на анализе накопленных в этой области фактов и гипотез.

Сверхмедленные физиологические процессы — это собирательное
понятие, объединяющее сложно-организованную динамику

биопотенциалов, регистрируемых с поверхности головы, коры, подкорковых образований головного мозга животных и человека в частотном диапазоне от 0 до 0, 5 Гц (В. С. Русинов, 1957, 1969; Аладжалова, 1962, 1969; Бехтерева, 1966, 1980; Илюхина, 1971, 1983).

Накоплены достаточно обширные сведения о многообразии сверхмедленных процессов в головном мозгу и о связи их динамики с самыми разнообразными физиологически обусловленными или вызванными различного рода воздействиями изменениями состояния организма.

В спектре сверхмедленных физиологических процессов (СМФП)

выделяют: так называемый постоянный потенциал (омега-потенциал); апериодические и ритмические колебания потенциалов секундного (период колебаний 4-10 с); декасекундного (период 15-60 с) и минутного (период 2-9 мин) диапазонов (соответственно эпсилон-, тау-, и дзета-волны).

Потенциал постоянного тока мозга, или омега-потенциал, был зарегистрирован, по-видимому, одним из первых среди других физиологических процессов еще в конце прошлого века (Данилевский, 1876). Его исследования начали вновь проводиться с конца 30-х годов нашего века, однако следует подчеркнуть, что методика регистрации стала достаточно удобной и надежной лишь с созданием усилителей постоянного тока, что произошло сравнительно недавно. Именно этим, по-видимому, можно объяснить то положение, что работ с применением этого показателя состояния мозга много меньше, чем с использованием электроэнцефалограммы, вызванных потенциалов и других физиологических процессов. Однако в настоящее время накопилось достаточно много фактов о том, что СМФП в пределах милливольт и сотен микровольт являются одним из наиболее оптимальных приемов изучения мозговой системы обеспечения различных процессов, и прежде всего — эмоций (Н. П. Бехтерева, Д. К. Камбарова, 1984, 1985; Delgado, 1971, 1981).

14.2.2. Вегетативные показатели в идентификации состояний психоэмоционального напряжения.

Наиболее простыми и удобными для применения на практике показателями состояния человека являются вегетативные реакции, которые непосредственно включены в адаптационно-трофическую функцию организма и хорошо выражают трудности, с которыми сталкивается человек в процессе труда или обучения. При этом по выраженности вегетативных реакций нередко можно судить о глубине эмоциональных сдвигов.

Особое место в диагностике функциональных состояний занимают сердечно-сосудистые показатели. Использование их в практике для определения состояния человека основывается на широко известных фактах о сильной подверженности работы сердца и сосудов психическим воздействиям, о роли переживаний и психических травм в возникновении нарушений сердечного ритма.

Изменения сердечного ритма являются важным звеном в адаптации организма к условиям внешней и внутренней среды, что открывает возможности использования характеристик сердечного ритма для оценки функционального состояния организма в целом.

При проведении экспериментов исследователи обратили внимание на связь изменений частоты сердечных сокращений (ЧСС) с индивидуальной тенденцией к принятию или отвержению сенсорного воздействия, что выражалось в замедлении или ускорении частоты пульса соответственно.

Н. Е. Соколов и А. И. Станкус стали рассматривать изменения ЧСС

на иформационную нагрузку как результат индивидуального реагирования по типу ориентировочного, или оборонительного, рефлекса.

В дальнейшем, развивая метод диагностики функциональных состояний на основе оценки сердечного ритма, исследователи обратились к показателям, суммарно характеризующим синусовую аритмию. В качестве такой меры обычно используют дисперсию о RR-интервалов, получаемых в процессе регистрации электрокардиограммы во втором стандартном отведении. Для характеристики вариабельности RR-интервалов часто употребляется стандартное отклонение (SDrr), равное квадратному корню из дисперсии. Некоторые исследователи используют также коэффициент вариации, который вычисляется как стандартное отклонение, деленное на среднее значение, полученное для всех кардиоинтервалов.

Во многих работах было показано, что все показатели вариативности сердечного ритма по сравнению с его средними значениями являются более чувствительными к физическим и психическим нагрузкам, особенно в условиях малых напряжений (Эриксон). Реакция показателей аритмии сердечного ритма на нагрузку характеризуется устойчивостью и обычно выглядит как уменьшение вариабельности сердечных циклов.

Вместе с тем встречаются сообщения и об одно временном изменении двух показателей: вариабельности сердечного ритма и ЧСС. Чаще всего это отмечает ся при выполнении физической работы.

Реципрокные изменения этих параметров были отмечены и во время интеллектуальной нагрузки при выполнении задания, требующего выбора одной реакции из двух возможных.

Таким образом, показатель синусовой аритмии в комплексе с ЧСС или без него, казалось бы, достаточно надежно позволяет судить об изменениях функционального состояния во время деятельности человека.

Однако более тщательное исследование диагностических возможностей показателя вариативности кардиоинтервалов вскрыло его недостатки, особенно в условиях высокого физического и психического на пряжения. На фоне высокой ЧСС дополнительные физические и психические нагрузки не способны существенно изменять вариативность RR-интервалов.

На этом основании Эриксон, использовавший для оценки синусовой аритмии коэффициент вариации, предлагает рассматривать вариативность RR интервалов как независимый от ЧСС показатель сердечно-сосудистой системы, который, однако, чувствителен только к малым нагрузкам. Им отмечено, что наибольшее снижение вариабельности сердечного ритма наблюдается при малых нервно психических напряжениях. На изменения в условиях больших нагрузок и психического стресса он слабо реагирует. Таким образом, наибо

лее эффективно данный показатель синусовой аритмии работает только на нижнем конце активационного континуума.

В 60-е годы было предложено изучать последовательность RR-интервалов в виде их гистограммы — распределения длительности кардиоинтервалов. Пс форме различают несколько типов гистограмм. Нормальная гистограмма представляет распределение, приближающееся к нормальной кривой Гаусса. Подобная кривая типична для здоровых людей в состоянии покоя (рис. 2).

Асимметричные гистограммы — со «скошенностью вправо» и «левой скошенностью» — могут наблюдаться во время переходных процессов. Например, от состояния покоя к физическим нагрузкам или к психоэмоциональному напряжению.

Количественная оценка гистограммы ведется по статистическим показателям — среднеарифметическое (М), мода (Мо), амплитуда моды (АМо), вариационный размах (дХ). Малая разница между модой и средним арифметическим гистограммы свидетельствует о нормальном законе распределения, характерном для здоровых людей в состоянии покоя.

По параметрам гистограммы RR-интервалов вычисляют ряд следующих вторичных показателей. Индекс вегетативного равновесия (ИВР = АМо/дХ), который, как полагают, указывает на соотношение ак­тивностей симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы (ВНС). Чем больше его значение, тем больше вклад

симпатической регуляции.

Вегетативный показатель ритма (ВПР = 1/Мо хдХ), который также позволяет судить о вегетативном балансе, но с точки зрения оценки активности автономного контура регуляции сердечного ритма. Чем выше активность автономного контура, тем сильнее влияние парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и тем меньше значение ВПР.

Во все времена исследователей не оставляло стремление найти такие интегральные показатели функционального состояния человека, по которым можно было бы охарактеризовать его сдвиги по единой шкале активации.

Примером такого подхода является индекс напряжения (ИН == АМо/ (2дХ х Мо), предложенный в 1937 году Г. И. Сидоренко, а затем модифицированный Р. М. Баевским с сотрудниками.

Индекс напряжения является суммарной характеристикой гистограммы распределения RR-интервалов.

Под влиянием информационной нагрузки гистограмма распределения RR-трансформируется: ее центр смещается в направлении более коротких интервалов, гистограмма становится более компактной. Индекс напряжения и другие параметры гистограммы RR-интервалов получили широкое применение в практике: при изучении влияния спортивных нагрузок на реактивность сердечно-сосудистой системы, при диагностике эмоционального напряжения, связанного с напряженной деятельностью, учебным процессом.

Однако было установлено, что возможности использования индекса напряжения для диагностики функционального состояния существенно зависят от индивидуальности человека (П. П. Данилова, С. Г. Коршунова) и могут давать разноречивые результаты.

Из вышесказанного ясно, что различные показатели сердечного ритма (ЧСС, измерение вариабельности сердечного ритма и индекс напряжения) обладают различными возможностями при диагностике состояний. Информация о состоянии субъекта, извлекаемая из динамики ЧСС, малонадежна. Показатель вариативности сердечного ритма более устойчиво связан со сдвигами в функциональном состоянии, но только в условиях малых нагрузок. Изменения в условиях нервнопсихичес-

кого напряжения, стресса, а у лабильных субъектов — ив более спокойных ситуациях наилучшим образом оцениваются с помощью индекса напряжения.

Таким образом, используя для диагностики функциональных состояний статистические показатели сердечного ритма, непременно следует учитывать те их ограничения, которые отмечены выше.

Ограниченные возможности использования средних значений и коэффициента вариации RR-интер-валов в диагностике функционального состояния в определенной степени объясняются тем, что общий показатель вариативности кардиоинтервалов отражает влияние нескольких источников модуляции на пейс-мекер сердечного ритма. Они часто действуют независимо друг от друга. И один и тот же конечный эффект, выражающийся в увеличении или уменьшении общей дисперсии, может скрывать различную комбинацию влияний и тем самым различные изменения в состоянии субъекта.

В 1971 году на совещании Эргономического научного общества, посвященного вариабельности сердечного ритма и измерению умственной

нагрузки, было предложено для характеристики вариабельности
кардиоинтервалов использовать анализ спектральной мощности
ритмограммы сердца (РГ). Общая спектральная энергия предлагалась как
эквивалент измерения вариации кардиоинтервалов. '

Дальнейшее развитие этого подхода подтвердило, что источники модуляции сердечного ритма успешно могут быть изучены методами спектрального анализа. Они могут быть выделены с помощью частотного спектра ритмограммы сердца, дающего представение о составе модуляйующих влияний на RR-интервалы и о частотах, на которых осуществляется эта модуляция.

При графическом построении ритмограммы сердца в наших исследованиях в созданном нами программно-аппаратном комплексе по оси ординат откладыва ется длительность кардиоинтервалов в секундах, а по оси абсцисс — порядковый номер RR-интервалов ЭКГ (рис. 3). При последующей математической обработке ритмокардиограммы, в частности для построения ее ча стотного спектра, используется огибающая ритмокар диограмма, отражающая динамику флуктуации RR-ин тервалов.

В синусовом ритме различают периодические и непериодические колебания. Выделение отдельных пе риодических составляющих осуществляется на основе формальных признаков — положения пика на частотной оси. Однако регистрация ЭКГ параллельно с другими вегетативными показателями, такими как артериальное давление и дыхание, позволяет связать отдель ные пики в частотном спектре РГ сердца с различными физиологическими системами, которые оказывают модулирующее влияние на RR-интервал.

При интерпретации частотных составляющих спектра РГ сердца наиболее часто обращаются к трехкомпонентной теории регуляции сердечного ритма, активно разрабатываемой Д. И. Жемайтите и ее коллегами.

С позиций трехкомпонентной теории (Д. И. Жемайтите) частотный спектр, характеризующий РГ сердца, содержит три зоны частот, на которых сердечный ритм взаимодействует с тремя системами (рис. 4).

Полагают, что система регуляции температурных и обменных процессов, использующая гуморальные ме ханизмы, представлена в спектре самой медленной со ставляющей (МС) — диапазон частот от 0 до 0,05 Гц (В. Me A. Sayers, Е. И. Соколов, Д. И. Жемайтите); сред-нечастотный спектр (СС) — диапазон частот от 0,05 до 0,11 или до 0,2 Гц — связан с частотными характеристиками барорецепторного рефлекса и обусловлен колебательным характером системы вазомоторного центра (S. Akselrod, D. Gordon, В. W. Hyndman, R. I. Kitney). Влияние со стороны дыхательной системы на вариа-

0,02

Дата добавления: 2015-09-04