авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Физиологическое обоснование использования бинаурального резонансного воздействия на центральную нервную систему для повышения работоспособности человека-оператора

На правах рукописи

Калачев Алексей Алексеевич

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИНАУРАЛЬНОГО

РЕЗОНАНСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА

ЦЕНТРАЛЬНУЮ НЕРВНУЮ СИСТЕМУ ДЛЯ

ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА

03.03.01 - физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Волгоград-2011

2

Работа выполнена на кафедре нормальной физиологии ГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет» Ми нистерства здравоохранения и социального развития РФ

Научный руководитель доктор медицинских наук, профессор Клаучек Сергей Всеволодович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Краюшкин Сергей Иванович доктор биологических наук, профессор Мулик Александр Борисович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского» Министерства здравоохранения и социального развития РФ

Защита состоится «09» февраля 2012 года в 12-00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.008.06 при Волгоград ском государственном медицинском университете по адресу:

400131, г. Волгоград, площадь Павших борцов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного медицинского университета.

Автореферат разослан «06» января 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор социологических наук, кандидат медицинских наук, доцент М.Д.Ковалева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования Профессиональная деятельность современного оператора протекает в условиях высокого темпа, при действии помех и различных неблагоприят ных факторов, оказывающих отрицательное влияние на функциональное состояние, работоспособность и здоровье человека (Бодров В.А., 2000;

Степанова С.И. с соавт., 2007;

Schulte F., 2009;

Yamanaka K. et al., 2011).

При этом значительное повышение требований к исполнительской дея тельности в системе человек-машина при взаимодействии со сложным оборудованием, высокая ответственность за безопасность принимаемых решений приводят к росту психоэмоциональной нагрузки на человека (Ай даркин Е.К. и др., 2007). В связи с этим разработка способов поддержания высокого уровня работоспособности человека-оператора при необходимо сти выполнять профессиональную деятельность в осложненных условиях относится к числу наиболее актуальных проблем физиологии труда (Тоне вицкий А.Г., 2007;

Солонин Ю.Г. и др., 2011).

Актуальность данного направления исследований подчеркивается и большим вниманием к вопросам диагностики, своевременной коррекции и профилактики стрессиндуцированных функциональных нарушений у опе раторов (Клаучек С.В. и др., 1994;

Бодров В.А., 2000;

Бобко Н.А., 2007). С этой целью используются различные немедикаментозные методы, в ос новном направленные на снижение нервно-психического напряжения и достижение психофизиологической релаксации (Заугольникова Н.С., 2007;

Федотчев А.И., 2009;

Basar E. et el., 2000;

Antunes R. et al., 2010). Входя щие в этот перечень коррекционные мероприятия с использованием мето дов навязывания ритма по биорезонансному принципу способствуют не только повышению устойчивости к эмоциональному стрессу, но и оказы вают оптимизирующее влияние на работоспособность человека (Попова О.В., 2007;

Иваницкий А.М. и др., 2010;

Федотчев А.И., 2010).

Одним из методов ритмической звуковой стимуляции, применяемых с целью коррекции функционального состояния человека, являются би науральные ритмы. В эксперименте они используются для модификации состояния сознания, поведенческих реакций, настроения (Bradya B. et al., 2000;

Wahbeh H. et al., 2007;

Kennel S. et al., 2010). В клинике рассматрива ется возможность использования бинауральных ритмов, например, для снижения потребности в анестетиках в периоперационном периоде (Lewis A.K. et al., 2004;

Padmanabhan R. et al., 2005;

Dabu-Bondoc S. et al., 2010). Однако, имеются лишь единичные работы, посвященные физиоло гическим механизмам воздействия бинауральных ритмов на ЦНС (Pratt H.

et al., 2007).

Перечисленные факты свидетельствуют об актуальности исследова ний биорезонансных эффектов в ЦНС при предъявлении бинауральных ритмов, направленных на физиологическое обоснование возможности их практического использования для коррекции функционального состояния и работоспособности человека.

Цель исследования – физиологическое обоснование метода повы шения операторской работоспособности с использованием принципа резо нансного воздействия бинауральных ритмов на ЦНС.

Задачи исследования:

1. Оценить возможности навязывания ритмов биоэлектрической ак тивности коры головного мозга с использованием бинауральных ритмов различной частоты.

2. Определить закономерности изменений биоэлектрической актив ности коры при различной длительности и частоте воздействия бинау ральными ритмами.

3. Изучить влияние воздействия бинауральными ритмами различной частоты на состояние вегетативной реактивности.

4. Выявить особенности субъективного оценочного отражения воз действия при бинауральной стимуляции различной частоты.

5. Определить эффективные режимы воздействия бинауральными ритмами с целью повышения работоспособности человека-оператора.

Научная новизна исследования Впервые обоснованы режимы бинаурального резонансного воздейст вия на ЦНС с частотой 18 Гц как средства, повышающего работоспособ ность человека-оператора.

Определены физиологические особенности влияния бинауральных биений различной частоты на эффективность основных характеристик операторской деятельности.

Выявлен характерный комплекс частотно-неспецифических реакций биоэлектрической активности коры при воздействии бинауральной стиму ляцией различной частоты.

Установлена информативность субъективной оценки воздействия различных частот предъявляемых бинауральных биений как одной из ха рактеристик их влияния на уровень работоспособности.

Практическая значимость Разработаны режимы воздействия бинауральными биениями, позво ляющие целенаправленно изменять функциональное состояние и повы шать уровень работоспособности человека-оператора.

Разработанная методика бинаурального резонансного воздействия на ЦНС рекомендуется для расширенного использования с целью повышения результативности деятельности операторов сенсомоторного профиля.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Наличие характерных изменений биоэлектрической активности коры головного мозга при пролонгированной стимуляции бинауральными ритмами, свидетельствующих о возможности целенаправленной модифи кации уровня активации ЦНС.

2. Возможность коррекции функционального состояния и уровня ра ботоспособности человека-оператора путем биорезонансной стимуляции бинауральными ритмами с частотой 18 Гц.

3. Эффективность воздействия бинауральной стимуляции на вегета тивный уровень обеспечения операторской деятельности со сдвигом веге тативного баланса в пользу симпатического доминирования при частоте стимуляции 3 Гц и парасимпатического преобладания при частотах 18 Гц и «резонансной».

Апробация работы Результаты исследований, выполненных по теме диссертации, доло жены и опубликованы в материалах 68-й открытой научно-практической конференции молодых ученых и студентов с международным участием, посвященной 75-летию ВолГМУ, «Актуальные проблемы эксперимен тальной и клинической медицины» (Волгоград, 2010);

материалах 2-ой Всероссийской научно-практической конференции «Физиология адапта ции» (Волгоград, 2010);

опубликованы в Медицинском академическом журнале (Санкт-Петербург, 2010);

журнале «Врач-аспирант» (Воронеж, 2011);

журнале «Естественные и технические науки» (Москва, 2011).

Апробация диссертации проведена на расширенной межкафедраль ной конференции с участием сотрудников кафедр нормальной физиоло гии, патологической физиологии, общей гигиены, физического воспитания и здоровья Волгоградского государственного медицинского университета и кафедры физиологии и химии Волгоградской государственной академии физической культуры в октябре 2011 года.

Публикации По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ;

три из них в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации Диссертация представлена на 179 страницах и состоит из введения, обзора литературы, главы с изложением методов и организации исследо ваний, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы (169 отечественных и зарубежных источников), проиллюстрирована 6 рисунками и 36 таблица ми.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа выполнялась в лаборатории нейрофизиологии на базе кафед ры нормальной физиологии Волгоградского государственного медицин ского университета в течение 2008-2011 годов. Обследовано 317 практиче ски здоровых мужчин в возрасте 18-23 лет. Предварительно у обследуе мых собирался анамнез, оценивались общее состояние и психосоматиче ский статус;

проводилось информирование об объеме, условиях, методах обследования, полной безопасности, гарантиях неразглашения получен ных результатов, по результатам которого обследуемый заполнял добро вольное информированное согласие. Выявлялись противопоказания к про ведению обследования: эпилепсия;

острые воспалительные заболевания зрительного аппарата;

органические поражения головного мозга;

психоти ческие состояния;

обострение или тяжелое хроническое течение соматиче ского заболевания;

индивидуальная непереносимость мерцающего света и звука.

В процессе обследований применялись следующие методики оценки функционального состояния человека: электроэнцефалографическая реги страция биоэлектрической активности головного мозга с последующим компьютерным анализом, электрокардиография с последующим спек тральным анализом вариабельности ритма сердца, комплекс психофизио логических методик, направленный на изучение уровня работоспособно сти обследуемого (исследование простой и сложной зрительно-моторных реакций, исследование работоспособности при дефиците времени, ста бильности умственной деятельности, а также помехоустойчивости). В ка честве биорезонансного воздействия применялись бинауральные ритмы различной частоты. Также для оценки субъективного восприятия различ ных вариантов бинаурального воздействия использовалась оригинальная анкета-опросник.

Исследование включало 5 этапов:

1 этап – оценка возможности навязывания ритма биоэлектрической активности мозга с использованием стандартных проб фото- и фоностиму ляции, а также бинауральной стимуляции. Производилась регистрация и анализ ЭЭГ на фоне проведения фото-, фоностимуляции и предъявления бинауральных ритмов различной частоты. Определялись наиболее эффек тивные, с точки зрения ответа на ЭЭГ, режимы ритмического воздействия (54 обследуемых).

2 этап – выявление общих закономерностей изменения параметров ЭЭГ при варьировании длительности воздействия бинауральными бие ниями различной частоты (317 обследуемых).

3 этап – изучение влияния пролонгированного воздействия бинау ральными ритмами различной частоты на баланс вегетативной нервной системы (317 обследуемых).

4 этап – исследование особенностей оценочного отражения воздейст вия бинауральными биениями различной частоты (317 обследуемых).

5 этап – определение эффективных режимов воздействия бинаураль ными ритмами с целью повышения уровня работоспособности человека оператора (317 обследуемых).

Обработка первичных результатов, создание базы данных и заключи тельный статистический анализ производились с использованием про граммных пакетов Microsoft® Office Excel 2003 (Copyright ©, 1985-2003 by Microsoft Corporation), «Statistica 6.0» (Copyright ©, 1984-2001 by StatSoft, Inc.) (Боровиков В.П., 2003;

Лялин В.С. и др., 2010).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ На этапе оценки возможности навязывания ритма биоэлектрической активности ЦНС была обследована группа из 54 мужчин в возрасте 18 23 лет. Для обследования использовался программно-аппаратный ком плекс регистрации ЭЭГ - «Нейрон-Спектр». Исследование проводилось в затемненной экранированной комнате, в положении сидя, с закрытыми глазами. Использовалась Международная система отведений «10-20». За пись проводилась с 8 активных хлорсеребрянных электродов. Применялся монополярный способ отведения биоэлектрической активности;

в качестве референтных были использованы два ушных электрода. Применялись фильтры высоких и низких частот, ограничивающие пропускание сигнала в пределах 0,5-35 Гц.

Запись производилась с применением стандартных функциональных проб: ритмического светового (фотостимуляция) и ритмического звуково го (фоностимуляция) воздействий. Также проводилось бинауральная сти муляция, то есть воздействие бинауральными ритмами («биениями»). С целью генерирования бинауральных ритмов по левому звуковому каналу во всех случаях подавался сигнал частотой 400 Гц. Частота звуковых коле баний, предназначенных для правого уха, устанавливалась в зависимости от требуемой для исследования частоты бинауральных биений – 400 Гц + n Гц, что позволяло получить при стереофоническом прослушивании би науральные биения с частотой n Гц (Oster G., 1973). Каждая проба имела продолжительность по 20 секунд. Между пробами давался перерыв – 180 секунд. Результаты, полученные при проведении проб, сравнивались с показателями фоновой ЭЭГ обследуемых (зарегистрированной в тишине).

Были выбраны следующие частоты: 10 Гц как средняя частота альфа ритма, преобладающего в состоянии спокойного бодрствования с закры тыми глазами;

3 Гц и 14 Гц – частоты полярных диапазонов (дельта и бета) нормальной ЭЭГ, позволяющие судить о потенциальной способности при мененного метода воздействия повысить или понизить исходную частоту ЭЭГ.

При фотостимуляции частотами 10 Гц и 14 Гц происходило навязы вание ритма в большинстве отведений, прослеживаемое при анализе час тотно-спектральных характеристик ЭЭГ в альфа-дипазоне и бета1 диапазоне и заключающееся в равенстве доминирующих и средних частот спектра частоте воздействия и значительном уменьшении их ошибки ре презентативности. При частоте фотостимуляции, равной 3 Гц такие час тотно-специфические изменения не выявлялись. Приведенные данные ука зывают на высокий потенциал стандартной пробы фотостимуляции в навя зывании ритма ЭЭГ альфа- и бета-диапазона, что согласуется с данными литературы (Посикера И.Н. и др., 1986;

Бондарь А.Т., 1988). При проведе нии пробы фоностимуляции отмечались изменения доминирующих и средних частот в правом лобном, правом височном и левом височном от ведениях, для которых не характерна отчетливая взаимосвязь с частотой воздействия. При бинауральной стимуляции отмечались изменения доми нирующих и средних частот в некоторых отведениях (левое лобное, пра вое центральное, левое центральное, левое височное), которые также не имели отчетливой взаимосвязи с частотой воздействия.

Учитывая, что бинауральные биения частотами 3 Гц, 10 Гц, 14 Гц, предъявляемые по 20 секунд, вызывали частотно-неспецифические изме нения показателей ЭЭГ, было решено увеличить длительность воздействия каждой частотой биений до 120 секунд. Также в новой пробе навязывание ритма происходило ступенчато («ведение ритма»): первоначальный ритм прослушиваемых бинауральных биений был равен усредненной собствен ной и округленной до десятых долей частоте альфа-ритма в затылочных отведениях (предварительному анализу подвергались 4 четырехсекундных интервала, а данная частота в дальнейшем условно называется «резонанс ной»). Бинауральные биения с этой частотой обследуемый прослушивал в течение 120 секунд. В дальнейшем первоначальный ритм уменьшался с интервалом в 1 Гц (второй показатель частоты округлялся до целых) до 6 Гц в первой пробе и увеличивался с интервалом 1 Гц (второй показатель частоты также округлялся до целых) до 14 Гц во второй пробе. Каждая частота бинауральных биений предъявлялась к прослушиванию также в течение 120 секунд. Между двумя пробами обследуемым предоставлялся интервал времени, равный 180 секундам. Изучались характеристики ам плитудно-частотного спектра участков ЭЭГ, зарегистрированной на 100 120 секундах. Как следует из полученных данных, при проведении пробы «ведение ритма» с использованием бинауральной ритмической стимуля ции отмечались единичные статистически достоверные изменения доми нирующих и средних частот в некоторых отведениях (левое лобное, пра вое лобное, левое затылочное, правое затылочное, левое височное, правое височное), для которых не была характерна отчетливая взаимосвязь с час тотой воздействия. Также регистрировались разнонаправленные измене ния средней амплитуды спектра в левом лобном, правом лобном, правом центральном, левом височном, правом височном отведениях в различных частотных диапазонах ЭЭГ.

В связи с отсутствием устойчивой взаимосвязи частоты бинаураль ных ритмов, предъявляемых в течение 120 секунд, и частотных характери стик спектра биоэлектрической активности коры, и, в то же время, присут ствием ряда частотно-неспецифических изменений на ЭЭГ (изменения средней амплитуды спектра в ряде отведений), сделана попытка увеличе ния экспозиции бинауральных биений до 10 минут. За этот промежуток времени, предположительно, могут произойти функциональные изменения в ЦНС обследуемого под влиянием прослушиваемых бинауральных бие ний, которые найдут отражение на ЭЭГ (Думбай В.Н., 2007;

Корюка лов В.И. и др., 2007;

Данько С.Г. и др., 2010).

Для исключения влияния на показатели электрической активности ЦНС длительного прослушивания звукового фрагмента (не содержащего бинауральных биений), предварительно производилась регистрация ЭЭГ в состоянии тишины – 10 минут, а затем при прослушивании монотонного стереозвука частотой 400 Гц в обоих каналах. Аппаратура и условия при прослушивания стереозвука были аналогичными таковым при прослуши вании бинауральных биений. При анализе частотно-спектральных харак теристик ЭЭГ, кросскорреляционной функции и когерентности статисти чески достоверных различий не обнаружилось. Это позволило в дальней ших исследованиях в качестве исходной принимать фоновую ЭЭГ, зареги стрированную в тишине.

С целью изучения изменений биоэлектрической активности коры при пролонгированном воздействии бинауральными стимулами различной частоты обследовано 317 практически здоровых мужчин 18-23 лет. Каж дому предлагалось прослушивать по 10 минут бинауральные ритмы с час тотами 3 Гц, 18 Гц, а также с собственной средней частотой альфа-ритма в затылочных отведениях, предварительно усредненной и округленной до десятых долей - «резонансной» частотой. В группе обследуемых среднее значение «резонансной» частоты было 10,0±0,07 Гц (минимальное зареги стрированное ее значение – 8,7 Гц, максимальное – 11,4 Гц).

При предъявлении бинауральных ритмов регистрировалась ЭЭГ.

Между эпизодами воздействия разными частотами предоставлялся пере рыв, равный 180 секундам. Также в качестве фоновой регистрировалась ЭЭГ покоя в тишине. Выбор порядка предъявления определенной частоты бинауральных биений или регистрация фоновой записи в каждом случае носил случайный характер. Обследуемому не сообщалась частота, которой производится воздействие, ориентироваться он мог лишь на собственные субъективные ощущения. Данный блок воздействия производился в тече ние одного посещения обследуемым лаборатории в течение не более 1,5 часов, с целью исключения влияния суточных и иных ритмов на био электрическую активность коры.

В дальнейшем проводился анализ ЭЭГ: частотно-спектральный, коге рентный и корреляционный. Анализу подвергались усредненные результа ты обработки 3-х шестнадцатисекундных интервала ЭЭГ, не содержащих артефактов и расположенных на 10-ой минуте прослушивания бинаураль ных биений или нахождения в тишине. Вычислялись изменения каждого показателя ЭЭГ у испытуемого при прослушивании фрагмента бинаураль ных биений по отношению к фоновому. Полученные значения усредня лись и достоверность каждого изменения анализировалась с помощью парного t-критерия Стьюдента. Перед применением t-критерия Стьюдента производился анализ характера распределения вычисленных изменений показателей. Во всех случаях распределение носило нормальный характер.

При анализе изменений на ЭЭГ, происходящих при пролонгирован ном прослушивании бинауральных биений частотой 3 Гц, 18 Гц и «резо нансной», выявлено, что наибольшее количество статистически значимых изменений частотно-спектральных характеристик ЭЭГ характерно для час тоты воздействия 3 Гц, меньшее – для 18 Гц и наименьшее число измене ний – для «резонансной» частоты.

При частотно-спектральном анализе всего частотного диапазона ЭЭГ изменений доминирующих и средних частот, приближающих их к частоте воздействия, не отмечалось. Однако, из анализа частотных диапазонов ЭЭГ, соответствующих частотам воздействия бинауральными ритмами, следовало, что увеличение средней частоты в правом центральном и левом височном отведениях в дельта-диапазоне (на 0,1 Гц в обоих случаях при исходных средних частотах соответственно 2,4 Гц и 2,5 Гц) приближает ее к частоте бинауральной стимуляции (3 Гц). Снижение средней частоты в левом лобном и левом центральном отведениях в бета2-диапазоне, соот ветственно на 0,4 Гц и 0,2 Гц при исходных средних частотах 25,4 Гц и 24,2 Гц, приближает эту частоту к частоте бинауральной стимуляции (18 Гц). Повышение доминирующей и средней частоты в альфа-диапазоне в правом височном отведении на 0,3 Гц и 0,1 Гц соответственно при ис ходных частотах 9,6 Гц и 9,9 Гц также приближает эти показатели к часто те бинауральной стимуляции («резонансной» частоте, равной для группы обследованных 10,0 Гц).

Наибольшее количество достоверных изменений доминирующих и средних частот при анализе по отдельным частотным диапазонам ЭЭГ за регистрировано в височных отведениях, меньшее количество – в централь ных и лобных. Уменьшение средней мощности и амплитуды с одновре менным увеличением средней и доминирующей частот в височных отве дениях в альфа-диапазоне может указывать на реакцию активации данных зон коры (таблица 1). Эти результаты согласуются с локализацией проек ционной зоны слухового анализатора в височной области (Батуев А.С., 2006). Уменьшение средней мощности и амплитуды с одновременным уве личением средней частоты в левом лобном отведении в альфа-диапазоне Таблица 1. Изменения частотно-спектральных характеристик ЭЭГ обсле дуемых при предъявлении бинауральных биений с частотами 3 Гц, 18 Гц и «резонансной» (n=317;

M±m).

Бинауральная Бинауральная Бинауральная стимуляция 3 Гц стимуляция 18 Гц стимуляция РезЧ Отв.

А ср. S ср. F дом. F ср. А ср. S ср. F дом. F ср. А ср. S ср. F дом. F ср.

-0,06± -0,14± 0,0 -0,04± -0,10± -0,1± 0,0 -0,02± -0,07± -0,1± 0, 0,1± F1A 0,021 0,049* 0,12 0,022 0,052 0, 0,020* 0,049* 0,04* -0,07± -0,16± 0,1± 0,1± -0,04± -0,12± -0,1± 0,0 -0,03± -0,08± 0,0 -0,1± F2A 0,021* 0,057* 0,11 0,06 0,021 0,049* 0,13 0,020 0,053 0, -0,11± -0,24± 0,0 -0,2± -0,05± -0,11± 0,1± 0,1± -0,05± -0,12± 0,1± 0,1± C3A 0,33 0,027 0,086 0,15 0,08 0,031 0,093 0,17 0, 0,039* 0,085* -0,08± -0,25± 0,2± -0,05± -0,18± 0,1± 0,1± -0,06± -0,15± 0,1± 0, 0,2± C4A 0,027* 0,087* 0,14 0,027 0,096 0,13 0,07 0,025* 0,087 0, 0,06* -0,16± -0,76± 0,0 0,1± -0,09± -0,23± -0,1± 0,1± -0,09± -0,21± -0,1± 0,0± O1A 0,08 0,075 0,429 0,16 0,08 0,056 0,328 0,15 0, 0,063* 0,353* -0,16± -0,76± 0,1± 0,1± -0,10± -0,34± -0,1± 0,1± -0,08± -0,24± -0,2± -0,1± O2A 0,065* 0,361* 0,12 0,08 0,079 0,451 0,11 0,07 0,058 0,312 0,13 0, -0,09± -0,19± 0,2± -0,06± -0,13± 0,3± 0,1± -0,03± -0,03± -0,1± -0,1± 0,2± T3A 0,022* 0,056* 0,11 0,027* 0,072 0,14* 0,06 0,041 0,116 0,25 0, 0,05* -0,03± -0,04± 0,3± 0,2± -0,05± -0,10± 0,3± 0,1± -0,06± -0,12± 0,4± 0,2± T4A 0,027 0,068 0,14* 0,06* 0,023* 0,058 0,14* 0,04* 0,024* 0,051* 0,16* 0,07* Примечание: * - различия статистически достоверны (р0,05);

Отв. – отведение;

А ср. – амплитуда спектра средняя, мкВ/с;

S ср. – мощность спектра средняя, мкВ2/с2;

F дом., ср. – частота доминирующая, средняя, Гц;

РезЧ – «резонансная»

частота.

может указывать на активацию левой лобной зоны ЦНС, что характерно для наличия эмоциональной реакции, возможно позитивно окрашенной (Tomarken A.J., Keener A.D., 1998;

Davidson R.J. et al., 1999).

Наименьшее количество достоверных изменений показателей про странственной синхронизации ритмов характерно для ЭЭГ, зарегистриро ванной при прослушивании бинауральных биений с частотой 3 Гц. Боль шее число изменений регистрируется при частотах воздействия 18 Гц и «резонансной» (рисунок 1, рисунок 2). Изменения межполушарных кросс корреляции и когерентности имеют одинаковую направленность для всех частот воздействия бинауральными ритмами.

По данным литературы, при увеличении уровня активации ЦНС про исходит преимущественное усиление пространственной синхронизации медленных (дельта и тета) и снижение – быстрых (альфа и бета) частот (Кирой В.Н., 1998). При прослушивании бинауральных биений нами отме чено снижение межполушарной когерентности медленных частот (в лоб ных отведениях) и увеличение межполушарной когерентности быстрых частот (в затылочных отведениях), которые могут указывать на наличие Рисунок 1. Пары отведений, в которых при бинауральной стимуляции с частотами 3 Гц, 18 Гц и «резонансной» отмечаются достоверные измене ния средней мощности спектра когерентности (весь частотный диапазон ЭЭГ).

тенденции к снижению общего уровня активации ЦНС по сравнению с состоянием покоя в тишине.

Уменьшение когерентности в лобных зонах, отмечающееся при би науральной стимуляции частотой 18 Гц и «резонансной», по данным лите ратуры наблюдается при когнитивной нагрузке (Nunez P.L., 1995). Повы шение когерентности в альфа-диапазоне также характерно для решения когнитивных и моторных задач (Beaumont J.G. et al., 1978;

Ford M.R. et al., 1986). Такое повышение когерентности в альфа-диапазоне (в затылочных отведениях) регистрируется при бинауральной стимуляции частотами Гц, 18 Гц и «резонансной» частоты.

Опираясь на существующую точку зрения, что уменьшение коге рентности может отражать вовлечение соответствующих зон в обработку информации (Show J.C., Ongley C., 1972), мы отметили следующие факты.

При бинауральной стимуляции частотой 3 Гц с одной стороны отмечается вовлечение в обработку информации преимущественно левых лобной и затылочной зон коры. С другой стороны в тета-диапазоне эта тенденция отмечается также в левой центральной зоне, в бета2-диапазоне – в правой центральной и затылочной зонах коры головного мозга.

При бинауральной стимуляции частотой 18 Гц вовлечение в обработ ку информации отмечается в левых лобной, центральной и затылочной зонах, а также правых центральной и затылочной зонах. В дельта диапазоне в указанный процесс также вовлекается левая височная область.

В альфа-диапазоне отмечается повышение когерентности в правых лоб ной, затылочной, височной зонах, что позволяет предположить снижение активности данных зон в обработке информации.

Рисунок 2. Пары отведений, в которых при бинауральной стимуляции час тотами 3 Гц, 18 Гц и «резонансной» отмечаются достоверные изменения средней мощности спектра когерентности.

При бинауральной стимуляции «резонансной» частотой отмечается вовлечение в обработку информации левых лобной, центральной и заты лочной зон, а также правых лобной, центральной, затылочной и височных зон. В дельта- и тета-диапазоне также вовлекается левая височная зона. В альфа-диапазоне отмечается повышение когерентности в правых лобной и затылочной зонах.

По данным литературы положительные эмоциональные реакции больше связываются с активацией левых лобных областей, негативные – правых (Heller W. et al., 1997). Активность правой височно-теменной об ласти при негативных эмоциях увеличивается, что связывают с включени ем механизма восприятия и оценки информационных посылок к эмоцио нальным реакциям (Davidson R.J. et al., 1999). Указанное положение по зволяет предполагать, что отсутствие вовлеченности в обработку инфор мации лобных зон при бинауральной стимуляции частотой 3 Гц указывает на минимальную выраженность эмоциональных реакций на предъявляе мый стимул у обследуемых. Вовлеченность в обработку информации пре имущественно левой лобной зоны при бинауральной стимуляции частотой 18 Гц указывает на умеренный эмоциональный фон с положительным зна ком. Вовлеченность в обработку информации левой и правой лобных зон, а также правой височной зоны может указывать на значительную эмоцио нальную окраску, сопровождающую прослушивание бинауральных рит мов «резонансной» частоты, возможно негативной направленности.

На следующем этапе с целью изучения динамики вегетативного то нуса при прослушивании бинауральных биений обследовано 317 практи чески здоровых мужчин 18-23 лет. После адаптации к условиям обследо вания в течение 5 минут каждому предлагалось прослушивать по 10 минут бинауральные ритмы с частотами 3 Гц, 18 Гц, а также «резонансной». При предъявлении бинауральных ритмов регистрировалась ЭКГ с помощью программно-аппаратного комплекса «Поли-Спектр». Между эпизодами воздействия разными частотами предоставлялся перерыв между пробами, равный 180 секундам. Также в качестве фоновой регистрировалась ЭКГ покоя в тишине. Выбор порядка предъявления определенной частоты би науральных биений или регистрация фоновой записи в каждом случае но сил случайный характер.

При прослушивании бинауральных биений частотой 3 Гц были заре гистрированы достоверные снижение полной мощности кардиоритма, снижение мощности спектра в области высоких частот и увеличение соот ношения LF/HF, которые носят однонаправленный характер и указывают на увеличение влияния симпатической части вегетативной нервной систе мы на ритм сердца (таблица 2).

При прослушивании бинауральных биений частотой 18 Гц отмеча лось снижение индекса напряжения и мощности спектра кардиоритма в области низких частот, что характерно для повышения роли вагусной ре гуляции ритма сердца. Увеличение мощности спектра в области высоких частот, зарегистрированное при воздействии бинауральными ритмами «ре зонансной» частоты, также указывает на некоторый рост выраженности влияния парасимпатической части вегетативной нервной системы. Нали Таблица 2. Фоновые показатели вариабельности ритма сердца и их изме нения относительно фоновых при предъявлении бинауральных биений с частотами 3 Гц, 18 Гц и «резонансной» частотой (n=317;

M±m) Фоновые Изменения показателей вариабельности Показатель показатели ритма сердца при бинауральной стимуляции (в тишине) БС 3 Гц БС 18 Гц БС РезЧ ЧСС, уд./мин 72±2,7 1±0,6 -2±0,7* -2±0,8* Мо, с 0,845±0,0274 -0,013±0,0126 0,014±0,0108 0,014±0, АМо, % 45,8±2,46 -4,4±2,40 -0,6±1,88 -1,6±1, ВР, с 0,305±0,0248 -0,005±0,0164 -0,003±0,0111 -0,002±0, ИН 124,3±17,90 -25,2±13,12 -20,1±11, -23,1±8,67* TP, мс2 4276±796,1 -536±299,6 -485±384, -879±321,2* VLF, мс2 807±101,6 -185±111,5 396±214,7 417±235, LF, мс2 1214±241,7 21±74,8 54±174, -259±78,4* LFnorm, у.е. 34,2±1,98 4,3±3,01 -1,9±3,42 -3,1±3, HF, мс2 2389±404,7 -689±375, -685±205,6* 278±116,7* HFnorm, у.е. 65,8±1,98 -4,3±3,01 1,9±3,42 3,1±3, LF/HF 0,57±0,053 -0,03±0,089 -0,07±0, 0,27±0,111* Примечание: * - изменения статистически достоверны (р0,05);

БС – би науральная стимуляция;

РезЧ – «резонансная» частота чие тенденции к сдвигу вегетативного равновесия в сторону вагусных влияний при прослушивании бинауральных биений частотой 18 Гц и «ре зонансной» подтверждает и отмеченное статистически достоверное сни жение ЧСС.

Таким образом, при прослушивании бинауральных биений частотой 3 Гц отмечался сдвиг вегетативного регулирования в сторону симпатиче ской активности, частотой 18 Гц и «резонансной» – парасимпатической.

По данным литературы преобладание при стрессе парасимпатических влияний на сердечную деятельность способствует большей устойчивости к эмоциональному стрессу (Ульянинский Л.С., 1997). Это позволяет предпо ложить, что бинауральная стимуляция с частотой 18 Гц и «резонансной»

частотой может способствовать формированию более оптимальной реак ции на стресс, связанный с операторской деятельность, а стимуляция с частотой 3 Гц является менее оптимальной.

Следующий этап исследования предполагал определение особенно стей оценочного отражения воздействия как компонента функционального состояния человека при бинауральной стимуляции различной частоты.

Обследованы те же 317 мужчин 18-23 лет. После прослушивания бинау ральных биений с частотами 3 Гц, 18 Гц и «резонансной» частотой в тече ние 10 минут каждому предлагалось заполнить специально разработанный опросник, для каждой частоты воздействия – отдельно. Опросник содер жал 7 шкал: психологического комфорта, желания длительного прослуши вания звукового фрагмента, «приятности» звука, эмоционального расслаб ления, желания уснуть (релаксирующего действия), возможности сосредо точиться на определенной мысли, возможности решения интеллектуаль ных задач. Как следует из полученных результатов, более благоприятно воспринимались бинауральные ритмы, частотой 3 Гц, им сопутствовало большее количество позитивно окрашенных визуальных образов. Более отрицательное восприятие было характерно для бинауральных биений частотой 18 Гц и «резонансной», их сопровождало меньшее количество, однако, имевших чаще негативную окраску образов.

На завершающем этапе исследований для определения характера и выраженности изменений уровня работоспособности человека при про слушивании бинауральных биений было обследовано 317 мужчин, пред варительно обученных элементарным операторским приемам. Все обсле дуемые выполняли тестовые задания, моделирующие операторскую дея тельность, четыре раза: в тишине, а также при прослушивании бинаураль ных ритмов частотой 3 Гц, 18 Гц и «резонансной». Между эпизодами воз действия разными частотами предоставлялся перерыв между пробами, равный 180 секундам. Выбор перечисленных условий проведения тестиро вания, а также порядка чередования тестов между собой носил случайный характер. Обследуемому не сообщалась частота, которой производится воздействие. Данный блок воздействия производился в течение одного посещения обследуемым лаборатории, преимущественно в утренние часы.

С целью определения влияния бинауральной стимуляции на уровень работоспособности человека-оператора использованы прямые показатели, которые характеризуют эффективность и надежность выполнения про фессиональных задач, действий и операций (Белоховская М.С. и др., 2006;

Смагулов Н.К. с соавт., 2007). Для разработки протокола обследования были применены рабочие тесты – стандартизированные по объему, време ни и условиям выполнения рабочие задания, представляющие собой по содержанию отдельные элементы рабочей деятельности. В качестве таких рабочих тестов были применены объективные психодиагностические ме тодики – компьютеризированные «деятельностные» тесты (Кудрин Р.А., Клаучек С.В., 2001). Обследование проводилось в затененной комнате, изолированной от посторонних звуковых и визуальных раздражителей.

Комплекс тестов был ориентирован на исследование простой и слож ной зрительно-моторных реакций (ПЗМР и СЗМР), работоспособности при дефиците времени, стабильности умственной деятельности, а также поме хоустойчивости. Как следует из полученных данных, воздействие бинау ральной ритмической стимуляцией с частотами 3 Гц, 18 Гц и «резонанс ной» частотой при выполнении тестов достоверно изменяло их результа ты, то есть влияло на уровень работоспособности (таблица 3). Отмечалось Таблица 3. Фоновые показатели работоспособности и их изменения отно сительно фоновых при бинауральной стимуляции с частотами 3 Гц, 18 Гц и «резонансной» частотой (n=317;

M±m) Фоновые Изменения результатов тестов при би Показатель показатели науральной стимуляции (в тишине) БС 3 Гц БС 18 Гц БС РезЧ Простая и сложная зрительно-моторные реакции Среднее время ПЗМР 227,0± -25,4± -30,9± -27,8± (мс) 10,57 8,47* 10,93* 9,89* Среднее время СЗМР 417,2± -20,8± -60,6± -53,4± (мс) 19,19 22,32 27,27* 23,85* Доля ошибочных отве- 1,8± -1,1± -1,3± -1,20± тов СЗМР (%) 0,50 0,53* 0, 54* 0,539* Работоспособность при дефиците времени Среднее время экспо- 2514,5± -420,3± -371,1± -386,2± зиции (мс) 215,26 243,18 199,91 235, Дисперсия среднего 269,4± -2,3± 6,4± 2,4± времени экспозиции 9,72 12,03 10,66 11, (мс) Доля правильных отве- 70,3± 6,1± 10,4± 8,4± тов (%) 1,42 1,56* 1,53* 1,83* Стабильность умственной деятельности Среднее время ответа 70,1±1,25 -11,6±1,83* -14,3±2,19* на одну страницу (с) 13,8±2,16* Дисперсия среднего 2,3±0,22 -0,4±0,18* -0,5±0,19* -0,4±0,19* времени ответа Количество ошибок на 1,7±0,17 0,6±0,20* 0,5±0,21* 0,5±0,24* одну страницу Дисперсия количества 1,3±0,12 0,0 0,2±0,14 0,1±0, ошибок Помехоустойчивость умственной работоспособности Среднее время ответа 2783,3± -517,5± -683,8± -589,3± без помех (мс) 112,56 90,52* 119,53* 98,69* Дисперсия среднего 318,8± -213,4± -252,6± -238,7± времени ответа без 35,90 38,24* 34,31* 36,43* помех (мс) Среднее время ответа с 2783,4± -453,9± -564,9± -509,6± помехами (мс) 108,84 90,12* 87,52* 92,74* Дисперсия среднего 140,9± -62,3± -62,4± -62,3± времени ответа с поме 17,84 17,38* 17,50* 17,46* хами (мс) Коэффициент помехо 94±2,4 -1,9±3,01 -2,1±2,99 -1,5±2, устойчивости (%) Количество ошибок 4,5±0,86 -1,7±0,92 -1,9±0,82* -1,9±0,87* Примечание: * - изменения статистически достоверны (р0,05);

БС – бинауральная стимуляция;

РезЧ – «резонансная» частота.

улучшение показателей в целом – снижалось время реакций, уменьшалась их дисперсия, что характеризовало результат как более стабильный.

Установлено, что улучшение работоспособности при дефиците вре мени (наличие тенденции к снижению среднего времени экспозиции и дисперсии среднего времени экспозиции) сопровождалось увеличением доли правильных ответов, улучшение показателей помехоустойчивости умственной работоспособности (снижение среднего времени ответа без помех, дисперсии среднего времени ответа без помех, среднего времени ответа с помехами, дисперсии среднего времени ответа с помехами) также сопровождалось снижением количества ошибок.

Однако в условиях чрезмерно монотонной и рутинной деятельности воздействие бинауральными ритмами вызывало улучшение временных показателей стабильности умственной деятельности с одновременным уве личением количества ошибок, то есть с ростом скорости выполнения зада ния отмечается некоторое ухудшение его качества. В тесте помехоустой чивости умственной деятельности достоверного изменения коэффициента помехоустойчивости при прослушивании бинауральных ритмов не было отмечено, что являлось закономерным в связи с однонаправленным изме нением как среднего времени ответа без помех, так и среднего времени ответа с помехами.

Наименьшее количество и выраженность достоверных изменений по казателей работоспособности отмечались при воздействии бинауральными ритмами с частотой 3 Гц. Большие позитивные сдвиги в комплексе показа телей, составляющих операторскую работоспособность, выявлялись при бинауральной стимуляции с частотой 18 Гц. Бинауральные ритмы «резо нансной» частоты по степени воздействия на работоспособность занимали промежуточное положение.

ВЫВОДЫ 1. Изменения функционального состояния ЦНС при биорезонансном воздействии бинауральными ритмами демонстрируют его преимущества по сравнению с «эталонными» методами навязывания заданной частоты биоэлектрической активности коры путем ритмической фото- и фоности муляции, выражающиеся в возможности применения бинауральных рит мических воздействий одновременно с выполнением операторских функ ций.

2. Бинауральные ритмические воздействия позволяют целенаправ ленно снижать уровень активации ЦНС, характерный для эмоционального стресса, что выражается в достоверном снижении межполушарной коге рентности медленных частот преимущественно в лобных отведениях и увеличении когерентности быстрых частот в затылочных отведениях.

3. При пролонгированном воздействии бинауральными ритмами наи более значимые изменения частотно-спектральных параметров ЭЭГ, отра жающие тенденцию к усвоению ритма, характерны для частоты воздейст вия 3 Гц, в меньшей степени – для 18 Гц, наименьшее число изменений отмечаются при воздействии «резонансной» частотой.

4. Характер модулирующего действия бинауральной ритмической стимуляции на вегетативный баланс определяется частотой воздействия.

При экспозиции с частотой 3 Гц отмечается тенденция к активации симпа тической составляющей вегетативной реактивности;

в случае воздействия частот 18 Гц или «резонансной» активируется парасимпатическая состав ляющая вегетативного регулирования ритма сердца.

5. Результаты самооценки функционального состояния обследуемых указывают на преимущественное позитивное восприятие бинауральных ритмов с частотой 3 Гц. Более негативное восприятие характерно для би науральных ритмов с частотами 18 Гц и «резонансной».

6. Воздействие бинауральной ритмической стимуляции с частотами 3 Гц, 18 Гц и «резонансной» повышает уровень работоспособности, что выражается в улучшении его показателей – снижении времени реакций, уменьшении дисперсий, количества ошибок при выполнении рабочих за даний, содержащих элементы операторской деятельности. Наиболее вы раженное позитивное влияние на операторские функции отмечается при воздействии бинауральными ритмами частотой 18 Гц.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Разработанные режимы воздействия бинауральными биениями, по зволяющие влиять на функциональное состояние и повысить уровень ра ботоспособности человека-оператора, рекомендуется использовать для повышения результативности операторской деятельности операторов сен сомоторного профиля.

2. Физиологически обоснованные методы коррекции функционально го состояния вегетативной нервной системы с помощью бинауральной стимуляции различной частоты рекомендуется использовать в практике работы кабинетов психофизиологической разгрузки лечебно профилактических учреждений для снижения профессионально обуслов ленного психоэмоционального стресса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Калачев, А.А. Влияние бинауральных ритмов на психофизиологи ческие характеристики человека / А.А. Калачев, К.Г. Шапошникова, С.В. Клаучек // Физиология адаптации: Материалы 2-й Всероссийской на учно-практической конференции, г. Волгоград, 22-24 июня 2010 г. – Вол гоград: Волгоградское научное издательство, 2010. – С. 68-70.

2. Калачев, А.А. Динамика успешности операторской деятельно сти при бинауральном ритмическом воздействии // Естественные и технические науки. – 2011. – №6. – С. 146-148.

3. Калачев, А.А. Особенности вегетативной реактивности при воздействии бинауральными биениями и их субъективное восприятие // Врач-аспирант. – 2011. - №6.1(49). – С. 168-173.

4. Калачев, А.А. Особенности субъективного восприятия бинаураль ных биений различной частоты // Медицинский академический журнал. – 2010. – Том 10, №5. – С. 15-16.

5. Калачев, А.А. Психофизиологические эффекты бинауральных бие ний различной частоты при моделировании операторской деятельности / А.А. Калачев, К.Г. Шапошникова, С.В. Клаучек // Медицинский академи ческий журнал. – 2010. – Том 10, №5. – С. 6. Калачев, А.А. Устойчивые паттерны биоэлектрической актив ности коры головного мозга при прослушивании бинауральных рит мов // Врач-аспирант. – 2011. - №5.4(48). – С. 575-580.

7. Калачев, А.А. Физиологическое обоснование воздействия бинау ральных ритмов (биений) на мозг человека / А.А. Калачев, А.Н. Долецкий // Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины:

Материалы 68-й открытой научно-практической конфренции молодых ученых и студентов с междунарожным участием, посвященной 75-летию ВолГМУ. – Волгоград: Изд-во ВолГМУ, 2010. – С. 9-10.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.