УДК 159.938:612.821
ВЛИЯНИЕ ТРЕНИНГА ПРОИЗВОЛЬНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ АЛЬФА-МОЩНОСТИ ЭЭГ НА ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СЕРДЕЧНОГО РИТМА
© 2013 г. О. М. Базанова1, Н. В. Балиоз2, К. Б. Муравлева1, М. В. ^орая1
1ГФБУ НИИ молекулярной биологии и биофизики СО РАМН 2 ГФБУ НИИ физиологии СО РАМН, Новосибирск Поступила в редакцию 29.03.2012 г.
С целью изучения влияния тренинга произвольного увеличения а-мощности ЭЭГ на вариабельность сердечного ритма (ВСР) как показателя автономной регуляции когнитивных функций были поставлены следующие задачи: 1) выяснить, как тренинг произвольного увеличения мощности в индивидуальном высокочастотном а-диапазоне влияет на показатели ВСР и связанные с ними характеристики когнитивной и психоэмоциональной сферы; 2) определить характер взаимосвязи между показателями а-активности и вариабельности ритма в зависимости от а-частотного паттерна в состоянии покоя; 3) изучить, каким образом индивидуальный а-частотный паттерн ЭЭГ отражается на изменениях показателей ВСР в результате биоуправления.
Психометрические показатели эффективности когнитивной деятельности, характеристики а-активности ЭЭГ и ВСР регистрировались у 27 здоровых мужчин в возрасте 18—34 лет до, во время и после 10 сессий тренинга произвольного увеличения а-мощности в индивидуальном высокочастотном а-диапазоне при закрытых глазах. Для выделения эффекта обратной связи в тренинге сравнивались данные испытуемых двух групп: экспериментальной (14 человек) с истинным и контрольной (13 человек) — с ложным биоуправлением. Через месяц после окончания тренинга проводилось повторное тестирование для определения стабильности эффектов.
Выявлено, что у здоровых испытуемых с исходно низкой а-частотой курс тренинга а-биоуправле-ния увеличивает уровень а-активности в состоянии покоя, улучшает выполнение когнитивных задач, снижает психоэмоциональное напряжение и увеличивает ВСР. У лиц с исходно высокой а-частотой а-мощность в покое и характеристики когнитивной эффективности не изменяются после курса биоуправления, а ВСР по показателю р^И50 снижается. Положительная корреляция между показателями частоты а-пика и ВСР у лиц с исходно низкой, но отрицательная — у лиц с исходно высокой а-частотой объясняет разнонаправленный эффект биоуправления на показатели ВСР. Результаты настоящего исследования развивают теоретические представления о механизмах нейро-висцеральных взаимоотношений "сердце—мозг" и их влияния на эффективность когнитивной деятельности. С прикладной точки зрения, это исследование даст обоснование использования ЭЭГ-биоуправления для улучшения процессов автономной регуляции у здоровых лиц, и разработает индивидуальные подходы к реализации технологии биоуправления, которые могут быть использованы как в клинической практике для терапии и реабилитации психосоматических синдромов, так и в обучении.
Ключевые слова: альфа-активность ЭЭГ, когнитивные функции, биоуправление, ложное биоуправление, эффективность тренинга.
БО1: 10.7868/80131164612060033
Исследования кортико-висцеральных взаимоотношений в регуляции когнитивной и психоэмоциональной сферы не теряют своей актуальности уже более 100 лет [1]. В начале прошлого века И.П. Павлову и его ученикам удалось доказать, что кора больших полушарий может влиять на работу всех вегетативных органов или их систем (кровообращения, дыхания и др.), равно как деятельность висцеральных систем может изменять функции коры мозга, включая сознание [2]. 50 лет назад В. Гесс предположил, что автономная нерв-
ная система не является полностью вегетативной и автоматической, а включает в себя, наряду с периферическими, центральные нейроны [3]. Обнаружив факт включения центральных звеньев в регуляцию вегетативных функций [4], В. Гесс предполагал, что развитие технологий одновременного мониторирования центральной и периферической системы поможет найти маркеры ин-тегративности кортико-висцеральных процессов в регуляции вегетативных функций. Между тем, до сих пор поиск адекватных нейровисцеральных
маркеров эффективности когнитивной деятельности продолжается. Развитие информационных технологий регистрации и обработки электрокардиографических (ЭКГ) и электроэнцефалографических сигналов позволило установить, что наиболее подходящими центральными и вегетативными предикторами механизмов психо-сома-тического сопряжения в когнитивной деятельности человека являются а-активность ЭЭГ и вариабельность сердечного ритма (ВСР) [5, 6].
Установлено, что ВСР, оцениваемая по показателю соотношения низкочастотной (ЬЕ) к высокочастотной (ИЕ) компоненте спектра длительности кардиоинтервалов, увеличивается при выполнении когнитивных заданий как за счет снижения ИЕ [7—9], так и за счет увеличения доли ЬЕ компоненты ВСР [7, 10—12]. Согласно исследованию Лин Тао и соавт., наибольшего успеха в такой деятельности как музыкальное исполнительство, требующей высокой степени самоконтроля, добиваются музыканты с наибольшими значениями ВСР [13]. Кроме того, считается, что вариабельность сердечного ритма увеличивается при включении механизмов когнитивной саморегуляции при адаптации, например, к нормоба-рической гипоксии [14], но снижается при таком состоянии как синдром дефицита внимания [15], при использовании анаболических стероидов у атлетов [16] и при депрессии [17, 18]. Важно отметить, что вектор изменения ВСР зависит от эмоциональной оценки выполняемой когнитивной деятельности [19] и от наличия или отсутствия обратной связи о результатах работы [12]. Взяв за основу сведения о практическом использовании индексов ВСР в клинической практике [20] и материалы, представленные в обзоре Рейнарда [21], можно заключить, что вариабельность сердечного ритма может служить вегетативным индикатором саморегуляции когнитивных и психоэмоциональных процессов.
Также исследователями установлена ключевая роль а-активности мозга в центральной регуляции когнитивных функций [22, 23]. На настоящий момент показано четкое соответствие между мощностью а-волн ЭЭГ в индивидуальном высокочастотном диапазоне и эффективностью решения задач, требующих внутреннего контроля обработки информации, [24], использования кратковременной памяти [25] или музыкально-исполнительского движения [26], между шириной диапазона волн, обладающих а-активно-стью, и успешностью решения семантических заданий [27] и креативностью [28], между частотой максимального а-пика в состоянии покоя и интеллектуальной работоспособностью [29]. Иными словами, активность волн в индивидуальном высокочастотном а-диапазоне является общепризнанным признаком повышения эффективности регуляции когнитивных процессов со сто-
роны ЦНС [22, 23]. Однако роль а-активности в регуляции вегетативных систем мало изучена, и представленные данные достаточно противоречивы [30, 31]. Так, было показано, что в результате трансцедентальной медитации, параллельно с увеличением очень низкочастотной составляющей ВСР, а-волны становятся более когерентны внутри и между полушариями в неком стандартном диапазоне 8—12 Гц [30], а акупунктура вызывает сначала увеличение мощности в низкочастотном а-диапазоне (8—10 Гц), одновременное с ростом отношения ЬЕ/ИЕ, а затем и увеличение мощности ИЕ-компонента спектра ВСР [32]. Прерывистая световая симуляция увеличивает частоту а-пика параллельно с увеличением ВСР [33]. Рю и Мюнг показали, что при возрастании когнитивной нагрузки глубина десинхронизации а-волн и ВСР взаимосвязано растут [31]. И, наконец, сразу в нескольких исследованиях было показано, что более эффективный самоконтроль когнитивных и психомоторных функций ассоциирует с более высокими значениями ВСР и низкой мощностью а-ритма в диапазоне 8—12 Гц [7, 11, 34]. Поскольку мощность а-ритма в этих работах рассчитывалась в условиях открытых глаз, можно сделать вывод, что увеличение ВСР, наблюдаемое одновременно со снижением а-мощности, свидетельствует об увеличении активации. Однако в исследованиях психофизиологов из Римского университета, наоборот, было установлено, что увеличение ВСР при приятном просмотре телевизионной рекламы сопровождается одновременным увеличением а-мощности в низкочастотном диапазоне, что свидетельствует о снижении активации [35].
Представленные выше результаты, несмотря на очевидное несоответствие выборок испытуемых, условий регистрации и анализа ЭЭГ и ЭКГ сигналов, все же согласуются в том, что предполагают наличие взаимосвязи вариабельности сердечного ритма с различными характеристиками а-активности: частотой, мощностью и шириной а-диапазона, глубиной десинхронизации. Возможными причинами ограничений интерпретации этих результатов может быть, во-первых, отсутствие стандартов измерения а-активности, достигнутых на основе эмпирических доказательств функциональной роли этих волн ЭЭГ, а не неких теоретических предположений или договоренностей [36]. (Всего несколько лет назад оценку а-активности стали давать не только по амплитуде в неком стандартном диапазоне, но и по индивидуальной частоте максимального пика
[22], глубине снижения а-амплитуды [37], ширине а-диапазона и характеристикам а-веретена
[23]). Во-вторых, различие представленных результатов может быть следствием отсутствия учета таких факторов, как экспериментальные условия проведения исследований: в покое или при
когнитивных нагрузках, при открытых или закрытых глазах.
Для изучения взаимосвязи между показателями а-активности и вариабельности сердечного ритма целесообразно использовать технологию биоуправления, которая позволяет произвольно модифицировать тот или иной физиологический показатель, а затем изучать влияние этого изменения на другие психофизиологические характеристики. Нам удалось обнаружить лишь единичные работы, посвященные изучению влияния тренинга произвольного увеличения а-активности на показатели автономной регуляции. Так, было показано, что у пациентов с генерализованной тревожностью после 8—12 сессий тренинга увеличения мощности а-волн с помощью биоуправления кардиоинтервалы удлинялись, реактивность пульса на стресс снижалась [38, 39]. Этот эффект сопровождался снижением тревожности [38]. Биоуправление же, направленное на снижение а-мощности, не изменял
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.