УДК 612;612.8;591.1
ИССЛЕДОВАНИЕ СОМНОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ОСТРОЙ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К ВЫСОКОГОРЬЮ
© 2014 г. В. В. Войнов1,2, Е. В. Вербицкий1
1ФГБУНИнститут аридных зон Южного научного центра РАН, 2Азовский филиал Мурманского морского биологического института Кольского научного центра РАН
E-mail: voinov@ssc-ras.ru Поступила в редакцию 22.05.2013 г.
Основной причиной изменения электрогенеза неокортекса в условиях адаптации к высокогорью на высотах 3000—5600 м над уровнем моря, судя по характеристикам ЭЭГ ночного сна и бодрствования, является некомпенсированная поверхностная гипоксия мозга. Ночью ситуация усугубляется за счет эффектов апноэ/гипопноэ сна, возникающих из-за мышечной атонии во время резких провалов в глубокий медленный сон. Компенсация указанных расстройств за счет гипертензивных и кардиореспираторных реакций определяется общими механизмами и индивидуальными стратегиями.
Ключевые слова: цикл сон—бодрствование, высокогорье, адаптация, кардио-респираторная регуляция, электрокардиограмма, электроэнцефалограмма.
Б01: 10.7868/8013116461405018Х
Актуальность исследования процессов влияния условий высокогорья на человека определяется значительной востребованностью объективных данных о механизмах адаптации человека к экстремальным факторам различной природы. Принципиальным является внимание к сомноло-гическим аспектам индивидуальной адаптации для прогноза пределов устойчивости человека.
Одной из центральных проблем исследований адаптации человека к высокогорью является оценка влияния на организм сниженного парциального давления кислорода воздуха и описание значимости формирующихся эффектов гипоксии [1, 2]. Горную (гипоксическую) гипоксию определяет пониженное парциальное давление кислорода, а не изменение концентрации кислорода в воздухе, которое до высоты 20000 м сохраняется на уровне 20.96% [2].
Кроме достаточно известного и широко исследованного явления гипоксии в горах наблюдаются эффекты снижения в организме углекислого газа — гипокапнии. Однако эффект гипокапнии при подъеме в горы может быть вторичным из-за "вымывания" углекислого газа на фоне роста вентиляции легких, вызванного гипоксией [2]. Гипокапния усугубляет неблагоприятное влияние гипоксии, негативно сказываясь на общей работоспособности человека [3—5]. Помимо этого низкая эффективность адаптационных процес-
сов в условиях высокогорной гипоксии связана с "плохим сном на высоте" [6, 7].
Исследования, проведенные еще в XIX веке (Stokes, Bert, Tyndall, 1860 — цит. по [5]), показали, что одним из признаков острой адаптации человека к высоте (не менее 4000 м над уровнем моря) является нарушение ритма дыхания частыми поверхностными дыхательными движениями, прерывающимися непроизвольными продолжительными дыхательными паузами — апноэ. Оказалось, что в высокогорье нарушение ритмичности дыхания — явление весьма характерное, причем не только в бодрствовании, но и во сне. У человека, спящего в горах, отмечается апериодическое удлинение дыхательного цикла за счет формирования продолжительных апноэ, что приводит к артериальной гипоксемии [5]. Несмотря на то, что высокогорье формирует целый спектр сложных адаптационных перестроек, а напряжение механизмов адаптации может привести к срыву и развитию опасных для жизни человека патологий, исследования этих эффектов с использованием современных психо- и нейрофизиологических методов остаются единичными, а сомноло-гические — практически отсутствуют.
Цель настоящей работы — исследование со-мнологических аспектов, физиологических феноменов групповой и индивидуальной адаптации человека к условиям высокогорья.
МЕТОДИКА
В работе представлены результаты четырех 10-12-суточных экспедиций (июнь—июль, 2008— 2011 г.) в горах Кавказа с восхождением на западную вершину г. Эльбрус (5642 м, Центральный Кавказ). Руководитель экспедиций — С.Н. Лит-виненко. Всего обследовано 27 человек с разным уровнем высокогорной подготовки. В ходе ежедневного опроса уточнялись физическое, психологическое состояния, оценивались самочувствие и субъективное качество ночного сна. В процессе акклиматизации и восхождения на вершину Эльбруса регистрировали: частоту сердечных сокращений (ЧСС) покоя в положении сидя и после 20 приседаний в быстром темпе; параметры вариационной кардиоинтервалометрии при помощи прибора "Психофизиолог" (Медиком МТД, г. Таганрог), в положении сидя 3 мин; временные и амплитудные параметры электрокардиограммы (Холтеровский кардиомонитор "Schiller", Швейцария); время задержки дыхания на выдохе (проба Генчи).
У четверых добровольцев регистрировали суммарную биоэлектрическую активность мозга (ЭЭГ) в спокойном бодрствовании и полисомно-грамму ночного сна [8] ("Энцефалан-ЭЭГР-19/26" модификация "Мини", Медиком МТД, г. Таганрог) в восьми отведениях (F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2). Для учета нагрузки обследуемых использовали разработанные оценки N1 и N2 (рис. 1).
Большую часть обследований проводили в вечернее время после работ по обустройству лагеря и приема пищи.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Все обследуемые, особенно в первые 3—4 дня экспедиции, отмечали высокую утомляемость и нарастание тревожности. Субъективно у 66.7% обследованных наибольшее ухудшение самочувствия, снижение активности, физической и психологической работоспособности отмечали в день приезда в Баксанскую долину (высота 1800 м), после акклиматизационного подъема на высоту 2800 м (второй день пребывания в горах), у 11.1% — после подъема на высоту 4400 м (четвертый день), у 18.5% — после работы на высоте 4670 м и спуска до 1800 м (пятый день). Значительное ухудшение состояния отмечали все участники экспедиции, совершившие восхождение на Эльбрус, особенно остро — вечером после спуска на высоту базового лагеря на высоте 4400 м (9 человек, десятый день).
В первый день приезда (высота 1800 м) 37.5% участников экспедиции жаловались на низкую эффективность сна с нарушениями засыпания
Нагрузка, усл. ед. 900000
800000
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
0
8 9 10 11 12 Дни экспедиции
Рис. 1. Динамика усредненной по группе условной нагрузки, связанной с выполнением человеком работы по подъему в горы и спуску. Максимальная нагрузка — одиннадцатый день, пятнадцатичасовая работа по подъему от высоты 4400 м до 5642 м и спуск обратно. Пояснения:
Нагрузка — условная суммарная нагрузка, выполненная за сутки, измеряется в условных единицах: Л1 (нагрузка при подъеме в гору) = Время в пути (часы) х Число шагов х Перепад высот за измеряемый период (км) х Высота пункта прибытия (км) и(или) Л2 (нагрузка при спуске) = 0.3 х (Время в пути (часы) х х Число шагов х Перепад высот за измеряемый период (км) х Высота пункта прибытия (км)).
(11.1%), частыми ночными пробуждениями (50.0%), тяжелым утренним пробуждением (76.4%). Схожие расстройства сна наблюдались на 3, 6, 8 дни, после подъема и спуска, а также после второго подъема на высоту 4400 м от третьей станции канатной (кресельной) дороги (3780 м) и последующего штурма Эльбруса (11 день). Как показано на рис. 1, физическая нагрузка в этот день существенно превышала нагрузку в другие дни экспедиции.
Напряженные климатические условия (несмотря на июнь, на высоте более 3000 м — 5— 7 градусов мороза, сильный ветер), ощущаемая "нехватка воздуха", сложный рельеф местности (лед и снег под ногами) провоцировали не только физическое, но и существенное эмоциональное напряжение, что способствовало росту тревожности у участников экспедиции.
Анализ результатов мониторинга пульса позволил отметить, что частота сердечных сокращений в покое при нахождении в базовом лагере (первый день, 1800 м над уровнем моря) у большинства участников экспедиции соответствовала брадикардии при относительно высоком межиндивидуальном разнообразии (табл. 1). Однако при росте нагрузки и повышении значимости фактора гипоксии, в частности после выполне-
Таблица 1. Индивидуальные особенности частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин) в состоянии покоя в динамике адаптации к условиям высокогорья
Обследуемые ЧСС Процент изменения четвертого дня по отношению к первому Процент изменения пятого дня по отношению к первому
первый день в горах, базовый четвертый день в горах пятый день
1 2 3 ((2—1)/1) х 100 ((3-1)/1) х 100
К.А. 72 92 127 27.78 76.39
ВВ. 68 90 125 32.35 83.82
Ва.В. 70 95 120 35.71 71.43
Ф.Г. 76 105 130 38.16 71.05
ДК. 52 84 126 61.54 142.31
К.О. 60 104 137 73.33 128.33
ТА. 56 92 121 64.29 116.07
Л.С. 54 94 130 74.07 140.74
О.С. 76 96 132 26.32 73.68
Средние 64.89 94.67 125.56 48.17 100.43
Ошибка среднего 3.16 2.19 1.79 6.61 10.32
ния значительной работы по подъему на высоту 4400 м (четвертый день) ЧСС существенно возрастала (в среднем по группе на 48.17 ± 12.1%; достоверно по критерию Вилкоксона — Z = 2.67; Р = = 0.008) при выраженной тенденции к сглаживанию межиндивидуальных различий (уменьшение дисперсии на 52.0 ± 8.12%). Та же тенденция сохранилась и при анализе перенесения нагрузки в пятый день экспедиции (кратковременный выход от базового лагеря (4400 м) к скалам Пастухова (4670 м). Данные, приведенные в табл. 1, позволяют ранжировать участников экспедиции по выраженности перестройки сердечно-сосудистой системы в ответ на нагрузку (см. колонки "процент изменений"), отмечая общую тенденцию — снижение межиндивидуальной вариабельности исследуемого параметра.
При анализе индивидуальных данных во всех парах сравнения основной механизм перестройки деятельности сердечно-сосудистой системы — тахикардия при значительном снижении вариабельности частоты сердечных сокращений, ритм сердечных сокращений становится все в большей степени ригидным при снятии эффектов аритмии (достоверно по критерию Вилкоксона — Z = 2.20; Р = 0.028; уменьшение дисперсии на 83.7 ± ± 14.8%).
При восхождении на вершину Эльбруса проводили мониторирование электрокардиограммы в трех отведениях в течение 16 ч 38 мин (обследуемый ДК). В исходном состоянии (базовый ла-
герь — 1800 м, спокойное состояние, положение — сидя) ЧСС составляла 52 уд/мин (рис. 2). На пике нагрузки, на подходе к вершине, ЧСС достигала максимальных значе
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.