Психофизиологические воздействия в
advertisement
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ В КОРРЕКЦИИ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА Н.Б.СУВОРОВ, Н.Л.ФРОЛОВА, А.А.ФЕДОРОВ Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины РАМН Санкт-Петербург Н.Б.Суворов, Н.Л.Фролова, А.А.Федоров Психофизиологические воздействия в коррекции состояния человека // Медицинский академический журнал. 2003, Т. 4. N 4. с.313 Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины РАМН, СанктПетербург, 197376, ул. Павлова, 12. При адаптивном знакопеременном биоуправлении с обратной связью испытуемый информируется о динамике собственного кардиоритма. Модуляция кардиоритма осуществляется за счет особого ритма дыхания при непрерывном зрительном контроле, имеющем мотивационное значение, и используется для коррекции состояния человека. Цикл кардиотренинга прошли 85 пациентов с нейроцикуляторной дистонией. Помимо кардиоритмограммы регистрировались электроэнцефалограмма, пневмограмма, ряд параметров кардиоваскулярной системы, проводились психологические тесты и др. Применение биоуправления в качестве диагностической процедуры показало, что кардиоритмограммы пациентов разделяются на три типа: I тип – дыхательная аритмия с локализацией собственных гармоник в области средних и медленных волн; II – дыхательная аритмия с локализацией собственных гармоник в области быстрых волн; III – отсутствие дыхательной аритмии. Произвольная модуляция кардиоритма и активизация его собственных гармоник способствуют выработке, усилению и тренировке кардиореспираторной синхронизации и формированию новых ритмов межсистемного взаимодействия. Положительный клинический эффект обусловлен нормализацией артериального давления, частоты сердечных сокращений, ритмов электроэнцефалограммы и подкреплен объективной и субъективной оценкой состояния пациентов. Достижению результата предшествует попеременная тренировка (торможение/активация) симпато-вагусных механизмов регуляции кардиоритма, приводящая к расширению диапазона ритмического взаимодействия дыхательной и кардиоваскулярной систем. Ключевые слова: адаптивное знакопеременное биоуправление с гармонической целевой функцией, собственные гармоники кардиоритма, кардиореспираторная синхронизация. Suvorov N.B., Frolova N.L., Fedorov A.A. Information and motivation influences over human state modification // Med. Acad. Jorn. Research Institute of Experimental Medicine of the RAMS, St. Petersburg, 197376 During adaptive oscillatory biofeedback control a patient receives some information about the own cardiorhythm dynamics. Modulation of cardiorhythm is fulfilled at the expense of the special rhythm of breath under the continuous visual control and used for human state modification. 85 patients suffered with neurocirculatory distonia had got the complete cycle of cardiotraining. Electroencephalogram, respiration, some parameters of cardiovascular system, psychological tests were registered besides cardiorhythmogram. Biofeedback control as a diagnostics shown that patient’s cardiorhythmogram can be separated into 3 types: I type – breath arrhythmia, localization of own harmonics in range of slow waves, II – breath arrhythmia, localization of own harmonics in range of high waves, III – absence of breath arrhythmia. Voluntary cardiorhythm modulation and activation of its own harmonics are resulted in training and intensification of cardiorespiratory synchronization, formation of new rhythms in intersystem relationships. Positive clinical effect is conditioned by normalization of arterial pressure, heart rate, electroencephalogram and confirmed by objective and subjective appreciation of patient state. The improvement is caused by up and down training (inhibition/excitation) of the symphatovagal mechanisms in cardiorhythm regulation. There is some extension of rhythmic range in interaction of cardiovascular and respiratory systems. Key words: adaptive oscillatory biofeedback control with harmonic criterion function, own harmonics of cardiorhythm, cardiorespiratory synchronization. ВВЕДЕНИЕ Биологическая система, находящаяся в естественных условиях в непрерывном взаимодействии с внешней средой, всегда стремится за счет внутреннего динамизма выбрать из множества возможных единственное состояние, обеспечивающее наиболее благоприятный приспособительный эффект. Система, лишенная возможности или способности выбирать, нежизнеспособна. Напротив, она приобретает максимальную устойчивость к изменениям окружающей среды при оптимальном множестве состояний системы [2] и широком диапазоне ее поисковых движений (колебаний физиологических функций). Сейчас признано, что уровень развития колебательных и циклических форм биологической активности является важной и необходимой мерой адаптивности организма. Биологическим системам, обладающим многочисленными цепями внутренних обратных связей, присуща активная форма поиска биологически наиболее целесообразных состояний. Обратные связи служат целям информации управляющих центров организма о качестве приспособления к условиям внутренней и внешней среды, а также получении энергии и информации для его реализации. Качество, знак, степень совершенства обратных связей оказывают решающее влияние на устойчивость и адаптивные свойства организма, обеспечиваемые, как минимум, двумя алгоритмами, один из которых определяет последовательность действий, задача другого – вносить в первый алгоритм коррективы в соответствии с сигналами обратной связи о результативности “поведения” и оптимальности нового выработанного состояния [1, 2, 5, 11, 14]. Поддержание существенных переменных биосистем в физиологических пределах тесно связано с колебательным (циклическим) характером биологических процессов. Живые системы осуществляют динамическое регулирование своих функций, поиск и воспроизведение оптимальных режимов деятельности посредством модуляции своих биоритмов. Прием и переработка информации о состоянии биообъекта, “принятие решения”, оценка его эффективности по конечному результату требуют определенного времени, из-за чего в сенсорных и регуляторных цепях возникают временные задержки, которые, на наш взгляд, также являются причинами эндогенных колебаний и циклических процессов в биосистемах. Таким образом, в динамике адаптивного регулирования системных функций выделение биоритмов представляется важным для более глубокого понимания их роли в структурно-функциональной организации целостной деятельности [1, 9]. Адаптивные свойства нельзя изучать вне связи с динамикой внешних воздействий. С внешней средой биообъект должен взаимодействовать по заранее заданному или формируемому в ходе взаимодействия (адаптивному) алгоритму. Эти условия наряду с непрерывным контролем физиологического состояния объекта и зависимостью интенсивности и качества биологически значимого раздражения от этого состояния были осуществлены в режиме “управляемого эксперимента”. Управляемый эксперимент – это метод системного исследования и системностатистического анализа, при котором совокупность воздействий на исследуемый объект находится в функциональной причинно-следственной связи с состоянием его измеряемых и регулируемых параметров. Исследуемая система должна быть формализована так, чтобы это не приводило (в рамках поставленной задачи) к существенной потере информации и чтобы в любой момент времени ее можно было описать конечным набором величин х1(t); х2(t); ... хi(t); ... хn (t) Эти переменные являются компонентами вектора состояния Х(t). Постоянное знание текущего состояния системы (годограф векторов состояния) и оптимальное преобразование совокупности координат объекта используется для прогнозирования его дальнейшего поведения. Многошаговый процесс выбора оптимального поведения состоит в том, что принимается лишь та последовательность действий, которая соответствует наилучшей траектории. При этом принимается, что независимо от исходного состояния и первоначальных реакций все последующие действия должны неизбежно приводить систему к формированию оптимального поведения и достижению конечного физиологического результата. Аналитический адаптивный модуль биотехнической системы, реализующий обратную связь, осуществляет преобразование и анализ совокупности текущих переменных объекта для характеристики его поведения во времени. При этом в каждый момент времени t1, t2, … tm биологический объект может влиять на энерго-информационную структуру внешних воздействий. Тогда поведение всей системы описывается совокупностью векторов состояния Х(t1), Х(t2), ... Х(tm). В пространстве этих векторов выделяется область Р, соответствующая требуемому конечному состоянию биосистемы. Аналитический модуль в каждый момент времени фиксирует последовательно положение векторов и при выходе вектора состояния Х(t i) из области Р вырабатывает сигнал, управляющий внешними стимулами, которые, в свою очередь, воспринимаются человеком. На начальном этапе развития биоуправления как научного направления в области экспериментального изучения физиологических механизмов саморегуляции, адаптации и поведения животных действие сигнала обратной связи в виде биологически значимого подкрепления носило преимущественно энергетический характер (“управляемый эксперимент” конца 50-х – начала 70-х годов). Как правило, пересечение регулируемой функцией некоторого заданного уровня (сверху или снизу) приводило к включению электростимулятора, формирующего околопороговые электрокожные стимулы. Информационная составляющая имела значительно меньший вес. Таким путем исследовались: динамика частотно-временных параметров импульсной активности нейронных популяций, роль отдельных ритмических составляющих этой активности в реализации артериального устойчивых давления, электростимуляция, приспособительных мышечной перестроек активности синхронизированная с и т.д. двигательных Биологически определенными фазами актов, значимая биоритма, способствовала устойчивой минимизации отрицательного энергетического воздействия, содержащего одновременно мотивационный компонент, то есть, имела место реакция избегания тех форм биологической активности, которые вызывали электростимуляцию, и, в то же время, отсутствие стимулов воспринималось как положительное подкрепление. В экспериментах на кошках [9] с помощью биологически положительного подкрепления вырабатывался сенсо-моторный ритм (СМР) в электрокортикограмме (ЭКоГ). Спонтанное появление веретена СМР приводило к появлению нескольких капель молока в кормушке животного. В результате индекс СМР в ЭКоГ постепенно возрастал и потребление молока максимизировалось – пример мотивационно-энергетического характера подкрепления в цепи обратной связи. В первых исследованиях биоуправления некоторыми физиологическими функциями человека по пороговым значениям использовались как информационные, так и энергетические компоненты биологической обратной связи, – энергия воздействия реализовывалась в частности через слабые электрокожные или звуковые стимулы. Их минимизация являлась одной из задач испытуемого. Так вырабатывались новые двигательные стереотипы, мышечное чувство, снижалась частота сердечных сокращений при тахикардии и наоборот, были попытки воздействовать на артериальное давление. Терапевтическая эффективность таких процедур была низкой. В настоящее время под технологией функционального биоуправления с обратной связью (ФБУОС) понимают комплекс научно-исследовательских процедур, в ходе которых посредством внешней обратной связи, формирующей сигналы обратной афферентации и организованной преимущественно средствами компьютерной (микропроцессорной) техники, испытуемому предъявляется информация о состоянии и изменении тех или иных регулируемых физиологических процессов [6, 10]. При этом используются зрительные, слуховые или тактильные образы, что позволяет при активном участии испытуемого развить навыки саморегуляции и самоконтроля, произвести коррекцию собственного состояния. В Отделе экологической физиологии НИИЭМ РАМН в течение последних лет получен ряд важных результатов, которые явились итогом многочисленных аналитических исследований испытуемых, находившихся в условиях неблагоприятных экологических воздействий. Полученные результаты дали основания полагать, что применение биологической обратной связи в клинико-неврологическом обследовании больных при нейроциркуляторных дистониях гипертензивного, гипотензивного и нормотензивного типов с кардиальным, астено-невротическим, вазомоторным (церебральным) синдромом и с синдромом респираторных расстройств даст новую информацию о состоянии регуляторных механизмов основных систем организма. В связи с этим актуальным представлялось изучение механизмов коррекции устойчивых патологических функционального состояний с состояния помощью нервной ФБУОС системы и у биоритмологическая неврологических оценка больных с вегетативными расстройствами в динамике знакопеременного кардиотренинга. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ В биотехнических системах последних поколений, реализующих принцип соответствия параметров сигнала обратной связи характеру физиологической функции (последовательность включения мышц, колебательная структура сердечного ритма, артериального давления, нормализация ритмов собственной электроэнцефалограммы и т.д.), благодаря установке на успешный конечный результат информационно- мотивационная насыщенность сигнала обратной связи чрезвычайно велика [10, 14]. В качестве подкрепляющего подобранные видеоклипы, мотивационного видеофильмы, фактора музыка и используются т.д. Активно специально развиваются мультимедийные варианты с соревновательными сюжетами [4]. Необходимо подчеркнуть, что достигнутый в результате тренинга и осознанный пациентом положительный результат является дополнительным “допингом” – положительная мотивационная обратная связь. При этом в управление включаются как произвольно, так и непроизвольно регулируемые механизмы. В исследованиях, которые сопровождались терапевтической поддержкой ряда клинических центров г.Санкт-Петербурга, использовались клинические, электрофизиологические и психофизиологические методы оценки функционального состояния нервной системы и его коррекции с помощью знакопеременного адаптивного биоуправления. Полный цикл кардиотренинга прошли 85 пациентов обоего пола с вышеуказанными видами расстройств в возрасте 16 – 65 лет (около 1000 сеансов, более 7000 проб). Методика кардиотренинга и ее усовершенствования были подробно описаны в предыдущих публикациях [3, 6, 17]. Цикл кардиотренинга состоял из 10 – 15 сеансов по 8 двухминутных проб в каждом. На монитор компьютера в реальном времени предъявлялся сигнал обратной связи – кардиоритмограмма (КРГ) пациента. Одновременно на экран выводилась эталонная синусоидальная кривая – целевая функция (ЦФ), с амплитудой и периодом которой пациент должен стараться совмещать собственную КРГ во время тренинга (рис.1). Рис. 1. Пример совмещения собственной кардиоритмограммы (КРГ) и синусоидальной целевой функции (ЦФ) здоровым испытуемым – дыхание в ритме ЦФ. RRмакс – RRминим = 0.45 с (ЧССминим < 60 уд/мин, ЧССмакс <= 100 уд/мин). СКО – среднеквадратическая разность между КРГ и ЦФ. По оси абсцисс – текущее время пробы (с), по оси ординат слева – частота сердечных сокращений (уд/мин), справа – длительность RR-интервалов (с). Исследователь обращал его внимание на связь флуктуаций КРГ с периодичностью и амплитудой дыхания – при вдохе пульс растет и кривая кардиоритма идет вверх, при выдохе пульс замедляется – кривая идет вниз. Именно в этом заключается знакопеременность адаптивного биоуправления. Параметры ЦФ на каждую пробу биоуправления формировались адаптивным программным модулем. Ее параметры для каждой следующей пробы биоуправления задавались автоматически по результатам спектрального анализа путем быстрого преобразования Фурье предыдущей кардиоритмограммы. Экспертная часть адаптивного программного модуля не позволяла вывести параметры целевой функции за пределы индивидуальных физиологических возможностей тренирующихся. Качество отслеживания оценивалось амплитудой гармоники кардиоритма, соответствующей периоду ЦФ и коэффициентом кросскорреляции между КРГ и ЦФ. Таким образом, компонентами вектора состояния были, с одной стороны, амплитуда, период и средняя частота сердечных сокращений, с другой стороны, параметры целевой функции как внешнего воздействия. В цикле кардиотренинга проводились психологическое тестирование и самооценка состояния, выборочная синхронная регистрация функции дыхания, а также регистрация и анализ электроэнцефалограммы (ЭЭГ) испытуемых. Помимо этого, прослеживались отдаленные результаты биоуправления. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Изменение паттерна дыхания при определенных условиях (в частности, при ФБУОС-тренинге) способствует выявлению собственных частот и усилению периодичности колебаний кардиоритма [12, 13, 15], которые при спектральном анализе проявляются в виде наиболее выраженных по амплитуде гармоник. Синхронизация дыхательных движений с колебаниями кардиоритма с помощью зрительной обратной связи выявила три типа реагирования кардиоритмограмм на одиночную пробу биоуправления: I тип (зарегистрирован у 17 испытуемых) – КРГ с локализацией основной гармоники, соответствующей собственной гармонике кардиоритма (СГК), в области медленных волн 0.08 – 0.15 Гц (МВ1) и 0.04 – 0.08 Гц (МВ2) [4]; II тип (28 пациентов) – с локализацией основной гармоники в области быстрых волн (0.15 – 0.4 Гц – БВ); III тип (40 пациентов)– без основных гармоник в КРГ. Наилучшие терапевтические результаты были получены у пациентов с I и II типами реагирования на биоуправление как функциональную пробу. Больные с отсутствием выраженных колебаний КРГ, с ригидным сердечным ритмом требовали к себе повышенного внимания и определенной осторожности. У 9-ти пациентов этой категории явного положительного клинического результата не достигнуто (причины этого требуют специального анализа), ухудшения состояния также не наблюдалось, отмечено снижение уровня напряженности и тревожности, функциональной активности коры головного мозга, что подтверждено анализом электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Улучшение клинического состояния пациентов было связано с увеличением периода собственных гармоник, которые формировались преимущественно в области средних волн. Исследования показали, что эффективность кардиотренинга зависит от соответствия периода собственных колебаний параметрам целевой функции, одного из важнейших условий восстановления поисковый режим кардиореспираторной обратной связи синхронизации. способствует нахождению Колебательный этого периода, попеременной тренировке механизмов регуляции кардиоваскулярной и дыхательной систем и получению положительных клинических результатов за счет расширения ритмического диапазона взаимодействия дыхательной и кардиоваскулярной систем. В результате эффективного ФБУОС-тренинга происходят следующие изменения в кардиоритме: формирование основных (собственных) гармоник даже при исходном III типе КРГ и сохранение их в течение длительного времени (рис.2); увеличение амплитуды и периода основных гармоник кардиоритма, что сопровождается улучшением объективного клинического и субъективного состояния пациентов – нормализацией частоты сердечных сокращений, артериального давления (АД), восстановлением интенсивности и локализации альфа-ритма в ЭЭГ, снижении уровня тревожности, количества жалоб и др. Рис 2а. Рис 2б. Рис. 2. Нейроциркуляторная дистония средней степени тяжести по смешанному типу с синдромом кардиалгии и респираторными расстройствами. На (а) – исходная кардиоритмограмма (расслабленное бодрствование с закрытыми глазами) пациента (III тип), на (б) – кардиоритмограмма в состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами через 8 месяцев после окончания цикла кардиотренинга (I тип). БВ – диапазон быстрых волн по международной классификации, СВ и МВ – диапазоны средних имедленных волн соответственно, диапазоны сверхмедленных и сверхбыстрых волн не указаны. Остальные обозначения те же, что и на рис.1. Синхронная регистрация КРГ и кривой дыхания (пневмограммы – ПГ), показывала, как правило, отсутствие синхронизации КРГ и ПГ перед началом процедур биоуправления, – особенно это заметно было у пациентов с III типом КРГ (рис.3а). Рис. 3а. Рис. 3б. Рис. 3. Восстановление кардиореспираторной синхронизации у пациентки с нейроциркуляторной дистонией гипертензивного типа в результате кардиотренинга, состоявшего из 91 пробы. На (а) – исходное состояние (III тип КРГ), на (б) – после завершения процедур (I тип КРГ). ПГ – пневмограмма. Остальные обозначения те же, что и на рис.1 и 2 Очевидно, что кривые КРГ и ПГ не коррелированы между собой. Однако в результате биоуправления произошли положительные изменения, связанные с формированием или восстановлением связи дыхательных волн с колебаниями сердечного ритма (рис.3б). Динамика некоторых показателей той же пациентки представлена на рис.4. Рис. 4. Нормализация повышенного артериального давления в цикле кардиотренинга Результаты отображались также в форме текстово-графических протоколов (табл.1). Таблица 1 Один из протоколов, характеризующих состояние пациентов до и после окончания цикла кардиотренинга (расслабленное бодрствование с закрытыми глазами) НИИ экспериментальной медицины РАМН Отдел экологической физиологии Пациент С - н Е.И. 49 лет Вес 83 кг, рост 172 см, индекс Кетле 28.1 кг/м2 24. 04. 1998 17:07 ИСХОДНАЯ КАРДИОРИТМОГРАММА Частота дыхания 15 цикл/мин Интенсивность БВ Средняя ЧСС 91 уд/мин Интенсивность МВ Вариация КРГ 2.2% Энергетика сердца Индекс функц. сост. 3.64 Индекс напряжения Артериальное давление 165/100 мм рт.ст. Пульсовое давление 65 мм рт.ст. Среднее динамическое давление 124 мм рт.ст. Ударный объем кровообращения 47 мл (4.1 л/мин) Периферическое сопротивление 2394 дин х с/см 5 Сердечный индекс 2.1 л/мин/м 2 Кардиореспираторный коэффициент 6.07 44 % 47 % 120 647 Срыв адаптации к нагрузкам 29. 05. 1998 17:05 ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ КАРДИОРИТМОГРАММА Частота дыхания 7 цикл/мин Средняя ЧСС 75 уд/мин Вариация КРГ 2.4% Индекс функц. сост. 3. 01 Артериальное давление Пульсовое давление Среднее динамическое давление Ударный объем кровообращения Периферическое сопротивление Сердечный индекс Кардиореспираторный коэффициент Интенсивность БВ Интенсивность МВ Энергетика сердца Индекс напряжения 140/75 мм рт.ст. 65 мм рт.ст. 102 мм рт.ст. 58 мл (4.4 л/мин) 1844 дин х с/см 5 2.2 л/мин/м 2 10.9 16 % 73 % 103 349 Напряжение механизмов адаптации При анализе электрофизиологических данных особое внимание обращалось на изменения в пространственной электроэнцефалограмме. Межволновые, внутриволновые, межцентральные отношения, пространственная координация активационных и тормозных маркеров ЭЭГ свидетельствовали о том, что кардиореспираторная синхронизация, выработанная за счет ФБУОС, способствует нормализации ритмов головного мозга и активизации интегративных процессов на межсистемном уровне регуляции [8]. Спектральный анализ ЭЭГ выявил либо повышение интенсивности альфа-ритма, либо его восстановление в случае отсутствия в исходном состоянии (рис.5), что является одним из признаков снижения функциональной активности коры. Рис. 5. Спектральные топограммы ЭЭГ, бета-, тета- и 4 поддиапазона альфа-ритма. При расчете спектров усреднялось 13 безартефактных участков ЭЭГ по 4 секунды каждый Эти данные соответствовали результатам психологического тестирования, свидетельствовавшим о снятии напряжения, повышении чувства уверенности в себе и падении уровня тревожности. Анализ длительностей волн ЭЭГ также показал, что в конце процедур имеет место повышение количества альфа-волн практически во всех отведениях, причем оно более выражено в структурах правого полушария (табл.2). Таблица 2 Количественные параметры ЭЭГ (расслабленное бодрствование, глаза закрыты) 8-ми симметричных отведений испытуемой Ш.: начало цикла кардиотренинга (12-04-02), конец цикла (30-04-02). - бета-, альфа-, тета- и дельта-волны, N – число волн каждого из диапазонов, – их сумма, гисто – гистограмма распределения волн, мс – средняя длина волны, – среднеквадратическое отклонение длины волны в миллисекундах F3 = F4 = P3 = P4 = O1 = O2 = T3 N 92 254 90 34 470 N 103 290 80 25 498 N 69 309 81 28 487 N 71 303 92 25 491 N 57 346 86 41 530 N 60 332 106 25 523 N 128 283 83 12-04-2002 гисто мс 0,196 57,5 0,540 109,0 0,191 184,5 0,072 308,5 (мс) 12,5 17,5 30,0 52,5 гисто 0,207 0,582 0,161 0,050 мс 56,0 109,5 188,0 302,0 (мс) 13,0 17,0 31,5 52,0 гисто 0,142 0,634 0,166 0,057 мс 61,5 105,0 182,5 309,5 (мс) 11,0 15,0 31,0 90,0 гисто 0,145 0,617 0,187 0,051 мс 59,5 103,5 183,5 312,0 (мс) 12,0 15,0 31,5 60,5 гисто 0,108 0,652 0,162 0,078 мс 59,0 107,5 182,5 356,0 (мс) 12,0 15,0 28,5 95,0 гисто 0,115 0,634 0,203 0,048 мс 59,0 107,0 182,5 292,5 (мс) 13,5 16,5 30,0 47,5 гисто 0,248 0,548 0,161 мс 57,5 107,0 180,5 (мс) 12,5 17,0 28,0 F3 = F4 = P3 = P4 = O1 = O2 = T3 N 53 339 69 22 483 N 53 356 71 15 495 N 50 451 40 11 552 N 46 505 28 3 582 N 41 465 36 8 550 N 54 518 18 1 591 N 73 299 73 30-04-2002 гисто мс 0,110 59,5 0,702 107,0 0,143 187,5 0,046 331,5 (мс) 11,0 16,5 32,0 95,5 гисто 0,107 0,719 0,143 0,030 мс 58,5 107,0 190,5 317,0 (мс) 14,0 15,0 35,0 93,0 гисто 0,091 0,817 0,072 0,020 мс 61,5 101,0 186,0 362,0 (мс) 13,5 12,5 31,0 116,5 гисто 0,079 0,868 0,048 0,005 мс 67,0 101,5 171,5 285,0 (мс) 5,5 12,5 30,0 33,0 гисто 0,075 0,845 0,065 0,015 мс 60,0 103,0 185,5 350,5 (мс) 15,0 13,5 31,5 99,5 гисто 0,091 0,876 0,030 0,002 мс 62,0 102,0 176,5 375,0 (мс) 12,0 14,0 25,0 0,0 гисто 0,154 0,631 0,154 мс 58,0 104,0 188,0 (мс) 12,5 16,0 28,5 = T4 = 22 516 N 144 336 74 20 574 0,043 325,5 74,5 гисто 0,251 0,585 0,129 0,035 мс 55,5 106,0 186,0 365,0 (мс) 13,0 14,5 32,0 132,0 = T4 = 29 474 N 153 426 29 1 609 0,061 366,0 139,5 гисто 0,251 0,699 0,048 0,002 мс 54,0 105,0 178,0 347,0 (мс) 12,5 13,5 27,5 0,0 В процессе биоуправления усиливается системообразующая роль альфа-ритма [8], его частота незначительно повышается и становится более устойчивой (снижается среднеквадратическое отклонение). Одновременно снижается вероятность появления бета-, тета- и дельта-волн. Эти факты свидетельствуют о повышенной функциональной активности коры головного мозга пациентов до начала кардиотренинга. Интерес представляет также анализ параметров альфа-ритма, который был разделен на 4 поддиапазона 8, 10, 11 и 12.5 Гц (табл.3). Таблица 3 Количественные параметры альфа-ритма ЭЭГ 8-ми симметричных отведений испытуемой Ш. (расслабленное бодрствование, глаза закрыты): 77 – 83 мс (12.5 Гц), : 83 – 95 мс (11 Гц), : 95 – 111 мс (10 Гц), : 111 – 143 мс (8 Гц), N – число волн, – их сумма, гисто – гистограмма распределения волн, мс – средняя длина волны, – среднеквадратическое отклонение длины волны в миллисекундах 12-04-2002 F3 = F4 = P3 = P4 = O1 N 17 48 74 115 254 N 18 46 82 144 290 N 23 71 105 110 309 N 23 84 110 86 303 N 11 57 168 110 30-04-2002 гисто 0,067 0,189 0,291 0,453 мс 80,0 90,0 103,0 125,0 (мс) 1,5 0,5 0,5 12,0 гисто 0,062 0,159 0,283 0,497 мс 80,0 89,5 102,5 123,5 (мс) 0,5 0,5 6,0 10,5 гисто 0, 074 0,230 0,340 0,356 мс 80,0 88,5 102,5 123,0 (мс) 2,0 3,5 6,0 7,5 гисто 0,076 0,277 0,363 0,284 мс 80,5 89,0 103,5 123,5 (мс) 0,5 3,5 5,5 8,0 гисто 0,032 0,165 0,485 0,318 мс 79,5 89,0 102,5 122,5 (мс) 1,0 3,5 7,0 8,5 F3 = F4 = P3 = P4 = O1 N 13 52 150 124 339 N 15 52 154 135 356 N 38 135 176 102 451 N 33 127 233 112 505 N 40 96 190 139 гисто 0,038 0,153 0,442 0,366 мс 80,5 89,5 103,0 123,0 (мс) 3,0 0,5 0,5 6,5 гисто 0,042 0,146 0,433 0,379 мс 79,5 89,5 103,0 121,5 (мс) 0,5 2,5 3,0 11,5 гисто 0,084 0,299 0,390 0,226 мс 80,5 89,0 102,0 121,5 (мс) 0,5 6,0 5,0 10,0 гисто 0,065 0,251 0,461 0,222 мс 80,0 89,5 102,5 119,5 (мс) 0,5 0,5 1,0 8,5 гисто 0,086 0,206 0,409 0,299 мс 79,5 89,0 102,5 120,5 (мс) 2,5 2,0 5,0 10,5 = O2 = T3 = T4 = 346 N 20 103 195 114 432 N 25 51 87 120 283 N 16 69 146 105 336 гисто 0,047 0,238 0,451 0,264 мс 79,5 89,5 102,5 123,5 (мс) 1,0 2,0 4,0 12,5 гисто 0,088 0,180 0,307 0,424 мс 80,0 88,0 103,0 123,5 (мс) 0,5 3,5 5,0 11,0 гисто 0,048 0,205 0,435 0,312 мс 80,5 88,5 103,0 123,5 (мс) 1,0 4,5 4,5 9,0 = O2 = T3 = T4 = 465 N 33 113 255 117 518 N 25 69 114 91 299 N 28 86 164 148 426 гисто 0,064 0,218 0,492 0,226 мс 80,5 89,5 102,5 120,5 (мс) 0,5 1,5 3,0 10,0 гисто 0,084 0,231 0,381 0,304 мс 80,0 89,5 103,5 123,0 (мс) 1,5 2,0 4,5 7,0 гисто 0,066 0,202 0,385 0,347 мс 80,5 89,5 103,0 120,5 (мс) 2,0 5,5 5,0 10,0 Оказалось, что повышение вероятности появления альфа-волн связано с диапазоном 93 – 111 мс (10 Гц), причем его частота практически не меняется при биоуправлении. Усредненные по всей группе пациентов данные свидетельствуют о том, что системообразующим после сеансов обратной связи становится именно этот поддиапазон . Положительные кардиотренинга с результаты обратной у пациентов, связью, прошедших учитывающей циклы адаптивного колебательный характер кардиоритмограммы, сохранялись в течение года и более. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Следует отметить, что частотные параметры собственной гармоники кардиоритма имеют некоторое распределение относительно центрального значения. В дополнительной серии исследований пациентам после завершения цикла кардиотренинга предъявлялись эталонные синусоиды с периодами, близкими к периоду СГК при выработанной кардиореспираторной синхронизации. Пациентам без труда удавалось справиться с задачами по отслеживанию таких целевых функций, чего не наблюдалось в начале занятий. Можно полагать, что частотный диапазон, в котором наблюдалась синхронизация колебаний частоты сердечного ритма и дыхательных движений, определяет реальные адаптивные и резервные возможности системы регуляции кардиоритма. Роль дыхания в формированиях биоритмов сердечной деятельности активно обсуждается в литературе [16]. Если при выработанной кардиореспираторной синхронизации в конце кардиотренинга пациентам предлагалось аритмично подышать, то на кардиоритмограмме выявлялись негативные изменения. Нормальная ритмическая структура КРГ быстро восстанавливалась. Исследования эффективности предложенной методики показали, что она может использоваться для определения адаптивных свойств регуляторных механизмов дыхательной и кардиоваскулярной систем и для их коррекции в сторону увеличения их пластичности. В результате тренинга дыхательные движения в состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами приобретали равномерный характер, способствуя выработке утраченной кардиореспираторной синхронизации. Можно предположить, что синхронизирующий эффект дыхательных движений обусловлен, в частности, тем, что в нейронных ансамблях зрительного анализатора создается “нервная модель” периодической ЦФ в виде модулированного по частоте импульсного потока, который оказывает синхронизирующее действие на синусовый узел. Адаптивный знакопеременный кардиотренинг направлен на усиление ритмического взаимодействия дыхательной и кардиоваскулярной систем и расширение диапазона симпато-вагусных взаимодействия влияний между на синусовый дыхательной и узел. Выработка кардиоваскулярной сбалансированного системами является определяющим условием успешности биоуправления с информационно-управляющей обратной связью. Методика не предполагает искусственного изменения уровня функции и не затрагивает механизмы, которые противодействовали бы тренингу. Именно обратная связь колебательного характера информационно и биоритмологически совместима с жизненно важными функциями организма и позволяет тренировать регуляторные процессы в их естественном временном диапазоне путем усиления или торможения существующих, воссоздания утраченных или функционально "заторможенных" энергоинформационных связей между отдельными подсистемами организма. К положительным результатам применения ФБУОС относится также изменения параметров ЭЭГ пациентов. Помимо нормализации соотношения между основными ритмами, их распределения по поверхности головы, снижения функциональной активности коры, повышается системообразующая роль альфа-ритма в формировании электроэнцефалограммы человека в состояниях расслабленного бодрствования с закрытыми глазами. Пространственно-дискретный анализ ЭЭГ [7], проводившийся до и после циклов кардиотренинга, напоминающих своеобразную дыхательную гимнастику под непрерывным зрительным контролем, подтвердил феномен нормализации альфаритма, являющегося системообразующим как в формировании ЭЭГ одного отведения, так и в организации пространственного взаимодействия. Длительный цикл биоуправления формирует новый устойчивый паттерн межцентрального и межволнового взаимодействия во всех исследованных зонах головного мозга. Ранее полученные данные о том, что успешная адаптация к внешним воздействиям сопровождается интенсификацией пространственного взаимодействия структур правого полушария [7], а также прежний вывод, что интенсивность взаимодействия структур правого полушария может служить мерой функционального резерва головного мозга, подтверждены в настоящем исследовании, проведенном с другими целями и с иными контингентами испытуемых. Нормализация вегетативного баланса, эффект восстановленной кардиореспираторной синхронизации сопровождались повышением функциональных резервов ЦНС. Факты снижения функциональной активности коры головного мозга в состоянии расслабленного бодрствования с закрытыми глазами подтверждены результатами психологического тестирования, проведенного до и после циклов биоуправления. Включение в сферу произвольной регуляции ЧСС таких факторов индивидуальности как сознательный контроль поведения, эмоциональная устойчивость в сочетании с азартом, подкрепляемым наглядным положительным результатом тренинга, обусловливают снижение реактивной тревоги и улучшение самочувствия и настроения. Положительные эмоции, в свою очередь, вызывают дополнительный интерес к процессу тренинга, а достигнутые навыки и результат стимулируют использование приемов саморегуляции в домашних условиях (без зрительного контроля). Эффект эмоционального подъема, обусловленный положительными результатами и простотой тренинга, наблюдался у всех обследованных пациентов. Таким образом, знакопеременный дыхательный ЧСС-тренинг – это направленная психофизиологическая коррекция кардиоритма за счет периодической смены активации и торможения управляемой функции в пределах индивидуальной физиологической нормы. Функциональное биоуправление с адаптивной информационно-мотивационной обратной связью осуществляет попеременную тренировку симпатических и парасимпатических механизмов кардиоваскулярной системы, расширяет динамический диапазон регуляторных процессов в других системах организма. Экологически чистая технология адаптивного биоуправления с обратной связью колебательного характера может применяться как изолированно, фармакологическими методами. так и в сочетании с другими, например, ЛИТЕРАТУРА 1. Василевский Н.Н., Алексанян З.А. Адаптивное управление вегетативными процессами // Физиол.журн. СССР. 1982. Т.68. N 7. С.948-952. 2. Василевский Н.Н., Сидоров Ю.А., Суворов Н.Б. О роли биоритмологических процессов в механизмах адаптации и коррекции регуляторных дисфункций // Физиология человека. 1993. Т.19. N1. С.91-98. 3. Ващилло Е.Г., Константинов М.А. Произвольная регуляция сердечного ритма // Проблемы нейрокибернетики. Ростов на Дону: изд. РГУ, 1983. С.80-87. 4. Джафарова О.А., Донская О.Г., Зубков А.А., Штарк М.Б. Игровое биоуправление как технология профилактики стресс-зависимых состояний // Колл. монография “Биоуправление – 4. Теория и практика” / pед. М.Б.Штаpк, M.Schwartz. Новосибирск, ЦЕРИС, 2002. с.86-95 5. Захарова В.В., Колл Р., Сохадзе Э.М., Штарк М.Б. Биоуправление. Итоги и перспективы развития. (Аналитико-библиографический обзор) // Биоуправление-2. Теория и практика / pед. М.Б.Штаpк. Новосибирск. 1993. С.13-19. 6. Суворов Н.Б. Адаптивные системы знакопеременного биоуправления // Колл. монография “Телемедицина. Новые информационные технологии на поpоге ХХI века” / ред. Р.М.Юсупов, Р.И.Полонников. СПб, СПИИ РАН, 1998, С.253-272. 7. Суворов Н.Б., Зуева Н.Г., Гусева Н.Л. Отражение индивидуально-типологических особенностей в структуре пространственного взаимодействия волн ЭЭГ различных частотных диапазонов // Физиология человека. 2000. Т.26. № 3, С.60-66. 8. Сувоpов Н.Б., Фpолова Н.Л. Биоуправление: ритмы кардиореспираторной системы и ритмы мозга // Колл. монография “Биоуправление – 4. Теория и практика” / pед. М.Б.Штаpк, M.Schwartz. Новосибирск, ЦЕРИС, 2002. С.35 – 44. 9. Суворов Н.Б., Урьяш В.В., Яковлев В.В. Соотношение сенсомоторного ритма коры головного мозга и частоты сердечных сокращений кошки // Физиол.журн.СССР. 1980. Т.66. N 5. С.746-749. 10. Штарк М.Б., Шварц М.С. Некоторые аспекты биоуправления в интерпретации редакторов // Биоуправление – 4. Теория и практика. / pед. М.Б.Штаpк, M.Schwartz. – Новосибирск, ЦЕРИС, 2002. С.3-7. 11. Хэссет Д. Введение в психофизиологию // М. Мир. 1981. 248 с. 12. Aguirre A., Wodicka G.R., Maayan C., Shannon D.C. Interaction between respiratory and RR interval oscillations at low frequencies // J. Auton. Nerv. Syst. 1990. V 29. N 3. P.241246. 13. Bernardi L., Rossi M., Ricardi L. Clinical assessment of respiratory sinus arrhythmia by computerized analysis of RR interval and respiration // G.Ital.Cardiol. 1992. V. 22. N 4. P.517-29. 14. Hatch P. Controlled Clinical Trials for Biofeedback // Biofeedback: Studies in Clinical Efficacy / Eds. Hatch J.P. et al. N.Y.: Plenum Press. 1987. P.323-363. 15. Kobayashi H. Postural effect on respiratory sinus arrhythmia with various respiratory frequencies // Appl. Human Sci. 1996. V.15. N 2. P.87-91. 16. Kollai M., Mizsei G. Respiratory sinus arrhythmia is a limited measure of cardiac parasympathetic control in man // J. Physiol. (London). 1990. V. 424. P.329-342. 17. Suvorov N.B. Adaptive Biofeedback Control in Biological Systems // Proceedings of Intern. Conf. on Informatics and Control (ICI&C’97). St.Petersburg. 1997. V.3 of 3. P.905910.
