Ээг корреляты психофизиологического состояния человека в процессе циклического дыхания
Скачать 331.77 Kb.
|
| На правах рукописи БЫКОВ Павел Викторович ЭЭГ корреляты психофизиологического состояния человека в процессе циклического дыхания. Специальность 03.00.13- Физиология Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Москва-2007 Работа выполнена в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (директор д. б. н., проф. Балабан П.М.) и ГУ НИИ мозга РАМН (и.о. директора д.м.н. Худоерков Р.М.) Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор Нина Евгеньевна Свидерская доктор биологических наук Борис Хоренович Базиян Официальные оппоненты: Член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор Инесса Бенедиктовна Козловская Доктор медицинских наук, профессор Олег Станиславович Глазычев Ведущая организация: Биологический факультет Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова Защита состоится «___» __________________ 2007 г. В 10.00 часов на заседании диссертационного ученого совета Д.002.111.01 при Государственном научном центре РФ – Институте медико-биологических проблем РАН по адресу: 123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76а. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ – Института медико-биологических проблем РАН. Автореферат разослан «_____»______________2007 г. Учёный секретарь диссертационного совета, Доктор медицинских наук, профессор Л. Б. Буровкова Актуальность работы. Проблема взаимосвязи функции внешнего дыхания и коррелирующих с ним изменений в центральной нервной системе остается одной из малоизученных. В последние время во многих странах мира отмечено развитие различных дыхательных тренингов, наиболее известными из которых являются: голотропное дыхание (С. Гроф 1984), "ребефинг" (Леонард Орр 1970), вайвэйшин (Джим Леонард и Фил Лаут 1975), свободное дыхание (Всехсвятский С.С. 1991) и д. р. Дыхательные технологии в настоящее время широко применяются во всем мире, в том числе и в России, как альтернативные фармакологической коррекции различных заболеваний. В нашей стране широко используется и считается наиболее эффективным метод циклического дыхания (ЦД), вобравший в себя наиболее эффективные аспекты различных дыхательных технологий. Как полагают авторы этой методики (Э.В. Жданова, 1991; В.В. Козлов, 1991), циклическое дыхание - одна из психотехник, интегрирующих сознание человека и открывающих ему доступ к собственным ресурсам. Вышеназванная методика применяется многими психологическими школами в реабилиталогии и считается наиболее эффективной для проведения лечебной психологической релаксации и индивидуальной адаптации пациента. В психологии пограничных состояний циклическое дыхание применяется при лечении эндогенных депрессий, фобий, навязчивых состояний и других расстройств. Несмотря на определённые успехи психофизиологической коррекции при проведении ЦД, нейрофизиологические механизмы изменения сознания человека во время этой методики в настоящее время практически не изучены. Попытки обнаружить электрофизиологические корреляты измененных состояний сознания (ИСС), являющихся одним из центральных механизмов изменений активности в центральной нервной системе при использовании дыхательных технологий, проводились уже неоднократно (И.С.Добронравова И.С.; 1977; Гордеев С.А. и др. 1992; Свидерская Н.Е., Горбатов О.И., Королькова Т.А. 1997; Любимов Н.Н. 1999; Свидерская Н.Е., 2002), динамические характеристики изменения ЭЭГ при гипервентиляции описаны в единичных исследованиях (Смирнов А.Г., Корсакова Е.А., 1997). Однако выработка коррелятов между психофизиологическими феноменами и ЭЭГ при различных дыхательных технологиях ещё не проводилась. Методика циклического дыхания является моделью изучения различных функциональных состояний здорового человека. Актуальность изучения этой проблемы определяется необходимостью разработки методов объективного инструментального контроля состояния пациентов, во время проведения дыхательных тренингов. Кроме того, представляет значительный интерес выявление нейрофизиологических коррелятов разных феноменов, возникающих в процессе ЦД, а также выработка возможности нейрофизиологической предикции особенностей индуцируемых этими дыхательными технологиями состояний. Цель и задача исследования. Целью данной работы является исследование и анализ изменений пространственно-временной организации ЭЭГ и психофизиологических феноменов во время ЦД. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие конкретные задачи: 1. Исследовать характер изменения разных показателей пространственной организации биопотенциалов (пространственной синхронизации, пространственной неупорядоченности, когерентности и спектральной мощности биопотенциалов) во время 60-минутной гипервентиляции; 2. Выявить у испытуемых основные возникающие психофизиологические феномены и провести анализ частоты их совпадения в одном и том же сеансе ЦД. 3. Оценить достоверность различий показателей пространственной организации биопотенциалов в двух ситуациях: с наличием и отсутствием каждого психофизиологического феномена в динамике сеанса ЦД; 4. Провести анализ фоновых (предшествующих проведению сеанса ЦД) ЭЭГ для всех случаев наличия и отсутствия выделенных психофизиологических феноменов, возникающих в сеансе ЦД, для оценки возможности их предикции на основе исходного функционального состояния человека. Основные положения, выносимые на защиту. 1. Изменения разных параметров пространственной организации биопотенциалов (ПОБ): пространственной синхронизации (ПС), неупорядоченности (ПН), когерентности (Ког) и спектральной мощности (Сп) в сеансе циклического дыхания указывают на волнообразное снижение уровня функционального состояния в коре головного мозга с максимумом на 25-30 и 55-60 минутах. 2. Показатели пространственной организации биопотенциалов изменяются неодинаково у лиц с интенсивной и слабо выраженной пароксизмальной активностью (ПА). При наличии этой активности в сеансе ЦД имеется сочетанное снижение пространственной синхронизации биопотенциалов (линейные процессы) и их пространственной неупорядоченности (нелинейные процессы). Это может указывать на то, что развитие выраженных пароксизмальных проявлений под влиянием интенсивной гипервентиляции является индикатором (или «генератором») сложности пространственных перестроек биоэлектрической активности головного мозга, что в значительной мере предопределяется исходным функциональным состоянием человека. 3. Возникновение разных психофизиологических феноменов (физических ощущений в теле, ощущений во внутренних органах, простых зрительных образов и психотических проявлений), индуцированных длительной и интенсивной гипервентиляцией, сопровождается неодинаковыми сдвигами показателей ПОБ. Особая роль принадлежит соотношению линейных и нелинейных биоэлектрических процессов в передних отделах правого полушария. Возможно выделение набора признаков фоновых ЭЭГ для предикции психофизиологических проявлений, возникающих во время сеанса ЦД. Научная новизна. Впервые изучена динамика комплекса показателей пространственной организации биопотенциалов при длительной интенсивной гипервентиляции, индуцирующей измененное состояние сознания, описан волнообразный характер изменения функционального состояния головного мозга с наличием двух пиков ослабления уровня активности – на 25-30 и 55-60 минутах после начала сеанса циклического дыхания. Показано, что одним из ведущих факторов, оказывающих влияние на ослабление активности головного мозга при циклическом дыхании, является возникновение генерализованной пароксизмальной активности. Впервые проведен анализ разных форм перестройки пространственной организации биопотенциалов, связанных с индукцией различных психофизиологических феноменов. Для каждого из них выделен набор пространственно-частотных признаков, который может служить предиктором появления того или иного феномена в сеансе ЦД. Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость полученных данных состоит в углублении представлений о нейрофизиологических механизмах изменённых состояний сознания (ИСС), индуцированных одним из современных методов дыхательных технологий - циклическим дыханием. Выявленные особенности перестройки показателей пространственной организации биопотенциалов в сеансе ЦД указывают на определенную “специфичность” нейродинамических систем при усилении разных психофизиологических процессов в состоянии измененного сознания. Полученные результаты представляют практический интерес для специалистов, использующих разные технологии погружения в измененные состояния сознания. Особую ценность имеют данные, указывающие на возможность объективного инструментального контроля за состоянием испытуемых и пациентов, проходящих тренировки и лечение с помощью дыхательных упражнений. Апробация работы и публикации. Материалы диссертации доложены на следующих конференциях; на научной конференции «Организация и пластичность коры больших полушарий головного мозга», 25-26 октября 2001, Москва; на научной конференции по проблеме «Актуальные вопросы функциональной межполушарной асимметрии», 13-14 декабря 2001, Москва; на научной конференции «Проблемы нейрокибернетики» г. Ростов-на-Дону, сентябрь 2002; на научной конференции по проблеме «Актуальные вопросы функциональной межполушарной асимметрии», 26-27 мая 2003 г., Москва; на научной конференции по проблеме «Пластичность и структурно-функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга», 30-31 октября 2003., г. Москва; на 1-м съезде физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека», 19-23 сентября 2005 г. Дагомыс, на научной конференции «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга» 27-28 октября 2005г., Москва, на научной конференции по проблеме «Структурно - функциональные и нейрохимические закономерности ассиметрии и пластичности мозга-2006», 26-27 октября 2006., г. Москва. Апробация состоялась на совместном заседании Учёного совета ГУ НИИ мозга РАМН и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН 09 июня 2005 г. и на заседании заседания секции «Космическая физиология и биология» Ученого совета ГНЦ РФ – ИМБП РАН 17 ноября 2006 г. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 13 публикациях. Список приводится в конце автореферата. Структура диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах, состоит из введения, пяти глав, включающих обзор литературы, описание методов исследования, изложения и обсуждение результатов, выводов, списка цитируемой литературы (149 источник), содержит 35 рисунков и 22 таблицы. Методы исследования Эксперименты проведены на 44 здоровых испытуемых (25 мужчин и 19 женщин) в возрасте от 20 до 50 лет. Сеансы проходили в свето-звукоизолированной камере, где испытуемые находились, полулежа с закрытыми глазами. Проводился постоянный видеомониторинг как в момент проведения сеанса, так и после него, когда испытуемые давали словесный отчет о субъективных переживаниях и ощущениях. Методика циклического дыхания заключается в произвольном увеличении частоты дыхания, цикличности, непрерывности, связанности дыхания между вдохом и выдохом, а также между выдохом и вдохом без пауз. Вдох постепенно перетекает в выдох. Вдох при циклическом дыхании был усиленным, выдох - расслабленным. Используемая дыхательная технология проводилась под контролем инструктора. Процесс ЦД не ограничивался во времени и заканчивался полной психоэмоциональной релаксацией испытуемого и угасанием у него желания для продолжения тренинга. Испытуемый по своему самочувствию определяет длительность сеанса ЦД. В среднем сеанс длился 50-70 минут. В большинстве случаев продолжительность сеанса с последующей релаксацией составляла 60 минут, что и определило длительность записи ЭЭГ. После окончания сеанса на основании опроса испытуемого о пережитых им во время ЦД ощущениях составлялась карта субъективных данных, служащая для сопоставления нейрофизиологических и психофизиологических проявлений. Отмечаемые наиболее яркие субъективные переживания во время сеанса регистрировались, обрабатывались и классифицировались. Монополярную запись ЭЭГ (в качестве референтного электрода использовали объединённый ушной) проводили непрерывно от 24 корковых пунктов, ориентируясь на международную схему 10-20, но с добавлением нескольких электродов в связи с особенностями обработки и анализа данных. Использовали портативную телеметрическую установку «СИТ-ЭЭГ», разработанную в ВНИИ автоматики Москва в лаборатории Блатова И.В. (Блатов И.В. 2003) При обработке запись ЭЭГ разбивалась на 12 пятиминутных фрагментов, содержащих по 60 четырехсекундных эпох, которые затем подвергались обработке по методу «Синхро-ЭЭГ», с удалением артефактов. Этот метод включает следующие виды анализа: 1) Кросскорреляционный, который выявляет уровень и распределение в коре пространственной синхронизации биопотенциалов (ПСБ) и характеризует наиболее простые линейные процессы. На первом этапе проводится подсчет кросскорреляционных коэффициентов между биопотенциалами всех пар отведений, затем для выполнения топографического картирования синхронизации биопотенциалов для каждого пункта отведения вычисляются “индексы синхронизации”, которые равны средним значениям кросскорреляционных коэффициентов между данным пунктом и окружающими его. Это позволяет производить топографическое картирование на основе относительно небольшого числа данных и выделять зоны максимальной синхронизации биопотенциалов в коре. 2) Оценка по методу множественной энтропии (Древс Ю.Г. др. 1994; Свидерская Н.Е., Королькова Т.А., 1997), для выявления более сложных нелинейных процессов по показателю пространственной неупорядоченности биопотенциалов (ПНБ). Показатель множественной энтропии характеризует иные, чем показатель пространственной синхронизации свойства биопотенциального поля. Отметим, что при сопоставлении двух указанных показателей пространственной организации биопотенциалов можно исходить из сложившейся в результате ряда исследований (Свидерская Н.Е., Королькова Т.А., 1997; Свидерская Н.Е., Антонов А.Г., Глазкова В.А.2004; Свидерская Н.Е. и др. 2004) схемы. Сочетанное повышение показателей (линейных и нелинейных процессов) трактуется как признак роста уровня активации в мозге, снижение обозначает противоположную направленность сдвигов. Диссоциация в изменении показателей оценивается следующим образом: усиление пространственной синхронизации биопотенциалов при снижении их неупорядоченности может означать “упрощение” межцентральных отношений, противоположные сдвиги – “усложнение”. 3) Спектрально-корреляционный анализ, особенностью которого было разделение ЭЭГ от 0.5 до 30 Гц на 22 частотных поддиапазона, согласно концепции когерентных структур электрической активности коры головного мозга (Свидерская Н.Е., Шлитнер,1990; Свидерская Н.Е., Королькова Т.А., 1997). Соответствие поддиапазонов ЭЭГ частотным характеристикам. Даны верхние граничные значения поддиапазонов. Таблица 1.
Такой подход был обусловлен тем, что в экспериментах с использованием многоканального отведения электрической активности мозга (от 48 корковых пунктов) был обнаружен новый принцип частотного квантования ЭЭГ – пространственный (Свидерская Н.Е., Шлитнер Л.М. 1990). Оказалось, что когерентные связи между корковыми потенциалами на некоторых частотах интенсивнее, чем на других. Пики интенсивности когерентности следуют на частотной шкале через относительно равные промежутки в среднем – 1.31 Гц. На основе этих данных была представлена система когерентных связей между биопотенциалами коры головного мозга как набор пространственно-частотных резонаторов, выполняющих роль квантово-информационных единиц. Поскольку каждый такой пик имеет свою пространственную динамическую локализацию, они были названы «когерентными структурами». При топографическом картировании разных показателей когерентности, как и в случае картирования данных по кросскорреляционным коэффициентам, проводили их усреднение данных по соседним пунктам отведения, в результате чего получали значения «индексов когерентности» биопотенциалов для всех 24 зон отведения. Однако для анализа больших массивов данных они были неудобными, в связи, с чем в дальнейшем осуществляли сжатие данных (объедение индексов по четырём смежным пунктам отведения с преобразованием по Фишеру) с вычислением показателей для шести основных зон: фронтальных левого (Fs) и правого (Fd) полушарий, парието-темпоральных левого (PTs) и правого (PTd) полушарий и окципитальных левого (Os) и правого (Od) полушарий. При выявлении влияния пароксизмальной активности (ПА) на изменение параметров ПОБ подсчитывали число эпох в каждом из 12 выделенных фрагментов, где присутствовала ПА. Далее вычисляли индекс ПА как отношение числа эпох, содержащих ПА, к общему числу эпох во фрагменте. Величину индекса, превышающую 15%, оценивали как высокую, при меньших значениях – как низкую. Для дискриминации функционального состояния мозга по фоновым ЭЭГ разных групп испытуемых (с выраженной и слабой ПА, наличием или отсутствием различных психофизиологических феноменов) в сеансе ЦД использовался разработанный алгоритм выделения набора наиболее значимых признаков из исходно используемых 840 (Н.Е.Свидерская и др., 2003). В них входят следующие: 1. Показатели пространственной синхронизации (ПС) и пространственной неупорядоченности (ПН) биопотенциалов шести основных корковых зонах и суммарно по коре головного мозга. 2. Показатели спектральной мощности (Сп) и когерентности (Ког) в 22 частотных диапазонах и в 5 стандартных частотных диапазонах ЭЭГ. 3. Показатели межполушарной и лобно-затылочной асимметрии для каждого параметра. 4. Показатель пространственной дисперсии для всех вычисленных параметров. 5. Информационно-энергетическаий показатель (отношение когерентности к спектральной мощности биопотенциалов для 22 частотных поддиапазонов). Алгоритм основан на нахождении признаков с максимальной вероятностью межгрупповых различий, дальнейшем формировании из них «специфического» набора и определении суммарного для него Z-отклонения (от доверительного интервала, равного двум сигмам) в одной группе по сравнению с другой. Такая процедура позволяла убедиться в возможности решения обратной задачи – отнесения разных случаев наблюдения (индивидов) к одной из выделенных групп. Статистический анализ проводили по t-критерию Стьюдента при р<0.05 и U-критерию Манна-Уитни (Загс Л. 1978). |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Адаптивная саморегуляция психофизиологического состояния детей с... Развитие умений и навыков детей в различных видах деятельности не возможно без совместной работы дошкольного учреждения с семьёй | | Ээг-корреляты вербальных операций: психогенетический подход Работа выполнена на кафедре психофизиологии и клинической психологии факультета психологии Южного федерального университета |
 | Урок в 8 классе. Тема: Дыхание, его значение. Строение и функции дыхания Цель урока: раскрыть сущность дыхания, его роль в обмене веществ и превращениях энергии в организме человека; строение органов дыхания... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема «Потребности организма человека в кислороде. Органы дыхания. Болезни органов дыхания» |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели: 1 обобщить полученные знания обучающихся с овз о системе органов дыхания; раскрыть содержание понятий о болезнях органов дыхания... | | Исследование инвариантов нелинейной динамики речи и принципы построения... Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета федерального государственного образовательного учреждения... |
| Российское общество фтизиатров Федеральные клинические рекомендации... А15. Туберкулез органов дыхания, подтвержденный бактериологически и гистологически | | «Влияние вибрации на организм человека» Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно... |
| Экология и эдоровье человека Колодезников Артем ученик 9 класса Колодезникова Людмила Теперь мы осознали, что любая деятельность человека оказывает влияние на окружающую среду, а ухудшение состояния биосферы опасно... | | Методика исследования органов дыхания Исследование органов дыхания включает сбор анамнеза, осмотр, пальпацию, перкуссию, аускультацию, лабораторные и инструментальные... |
| Тюменский государственный университет «утверждаю»: Проректор по учебной... Функциональные характеристики внешнего дыхания при адаптации человека к действию стрессовых факторов различной этиологии | | Опыт применения ээг-видеомониторинговых исследований в диагностике... |
| Состояние микрососудистой реактивности и функции внешнего дыхания... Цель: формировать отрицательное отношение к курению; помочь осознать масштабы вреда курения для здоровья человека | | А. А. Акаев главный научный сотрудник ... |
| Клинико-гигиеническое обоснование программы медицинской реабилитации... Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека | | Рабочая программа учебной дисциплины Мониторинг технического состояния в процессе ремонта и эксплуатации подвижного состава железных дорог |
