ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2010, том 36, № 1, с. 100-105
УДК 612.821:612.822.3
ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕДУР БИОУПРАВЛЕНИЯ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ОТ ЭЭГ ПАЦИЕНТА ПРИ КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ, ВЫЗВАННЫХ СТРЕССОМ
© 2010 г. А. И. Федотчев
Институт биофизики клетки РАН, Пущино Поступила в редакцию 03.07.2008 г.
Обоснован и экспериментально протестирован перспективный подход к нелекарственной коррекции стресс-вызванных функциональных расстройств у человека, основанный на двойной обратной связи от ЭЭГ пациента. Подход подразумевает одновременное использование узкочастотных ЭЭГ-осцилляторов, характерных для каждого пациента и выявляемых у него в реальном времени, в двух независимых контурах обратной связи — традиционном контуре адаптивного биоуправления и дополнительном контуре резонансной стимуляции. В последнем сигналы обратной связи от индивидуальных узкочастотных ЭЭГ-осцилляторов не осознаются субъектом, а служат для автоматической модуляции параметров сенсорных воздействий. Показано, что благодаря комбинации активного (осознанное восприятие) и пассивного (автоматическая модуляция) использования сигналов обратной связи от узкочастотных ЭЭГ-компонентов пациента открывается возможность существенного повышения эффективности процедур ЭЭГ-биоуправления.
Ключевые слова: биоуправление с обратной связью, ЭЭГ, стресс, коррекция функциональных нарушений.
Современная жизнь характеризуется обилием стрессогенных факторов, которые индуцируют у человека множественные функциональные нарушения в виде "дискомфортных синдромов" [1], а при хроническом комплексном воздействии могут приводить к различным болезням и даже смерти. Поскольку медикаментозного лечения таких синдромов не существует, в настоящее время крайне востребованными являются нелекарственные методы системного воздействия, которые могут обеспечить предотвращение и своевременную коррекцию стрессогенных функциональных нарушений в организме человека.
Наибольшей популярностью среди таких методов характеризуются два подхода — метод адаптивного биоуправления функциями с обратной связью (БОС) по электроэнцефалограмме (ЭЭГ) и методы резонансной стимуляции. В методе ЭЭГ-БОС текущая амплитуда того или иного ЭЭГ-ритма отражается в параметрах звуковых или световых сигналов обратной связи, предъявляемых пациенту с целью обучения сознательному контролю выраженности данного ритма для достижения требуемых лечебных эффектов [2]. В методах резонансной стимуляции пациент подвергается лечебным аудио-визуальным воздействиям с частотными параметрами, которые эмпирически подбираются в соответствии с тем или иным ритмом электрической активности мозга [3].
Достоинствами обоих подходов являются неин-вазивность, отсутствие противопоказаний и ориен-
тированность на центральные регуляторные механизмы мозга. Метод ЭЭГ-БОС за счет сигналов обратной связи от непосредственно регистрируемых ЭЭГ-характеристик пациента обладает такими дополнительными преимуществами, как предельная индивидуальность и активное участие субъекта в оптимизации своего состояния. Благодаря этим достоинствам метод ЭЭГ-БОС получил широкое распространение, особенно за рубежом. К настоящему времени существует порядка 20 международных компаний, выпускающих разнообразные компьютерные ЭЭГ-БОС системы, а в 27 странах мира активно работают 47 клиник, специализирующихся по ЭЭГ-БОС [4].
Тем не менее, некоторые аспекты ЭЭГ-БОС пока еще остаются малоисследованными, а эффективность и надежность метода — недостаточно высокой. Об этом, в частности, свидетельствуют данные о явной зависимости результатов ЭЭГ-БОС от квалификации врача, осуществляющего лечение: у более квалифицированных специалистов количество процедур, требуемых для достижения лечебных эффектов, в 2 раза меньше, чем у менее квалифицированных врачей [5]. Кроме того, известно, что в обычных процедурах ЭЭГ-БОС только около половины пациентов могут справиться с поставленной перед ними задачей управления параметрами ЭЭГ, которые эволюционно не были предназначены для произвольного контроля [6].
В нашей предыдущей работе [7] метод ЭЭГ-БОС был применен с целью коррекции психоэмоционального состояния у женщин в период беременности и при подготовке к родам. Показано, что процедуры ЭЭГ-БОС могут являться полезным дополнением к общепринятым средствам комплексной терапии патологии беременности. Однако в процессе выполнения работы выяснились два обстоятельства, существенно снижающие эффективность данных лечебных воздействий.
Во-первых, установлено, что на успешность процедур ЭЭГ-БОС значительное влияние оказывает вид произвольно регулируемой ритмики мозга, причем наименее результативными оказались пробы на произвольную регуляцию а-ритма ЭЭГ. Данный ритм, как известно, характеризуется повышенной гетерогенностью и полифункциональностью [8]. Поэтому для повышения эффективности процедур ЭЭГ-БОС представляется необходимым использовать не заранее заданные и излишне широкополосные традиционные ЭЭГ-ритмы, а более узкочастотные и функционально значимые для субъекта компоненты его ЭЭГ.
Во-вторых, в проведенных исследованиях проявился описанный выше недостаток метода ЭЭГ-БОС: успешная регуляция ЭЭГ в заданном направлении достигалась в целом лишь в половине сеансов биоуправления. Как показал анализ, это связано с наличием определенного порога между сознанием субъекта и центральными механизмами регуляции, который для многих людей существенно затрудняет осознание и активное использование предъявляемых сигналов обратной связи. Для преодоления указанного ограничения может быть применен подход, приоритетный для отечественной науки и впервые разработанный в нашей стране еще в 50-60-х годах прошлого столетия Н.П. Бехтеревой, В.С. Гурфинкелем, Н.Н. Василевским и их коллегами. Речь идет о методологии биоэлектрического управления, в которой электрические потенциалы, генерируемые тканями или органами человека, автоматически управляют различными внешними устройствами [9].
В данной работе для нелекарственной коррекции стресс-вызванных функциональных расстройств у человека использована оригинальная технология резонансного биоуправления с двойной обратной связью от ЭЭГ-пациента, которая разработана с учетом обоих вышеуказанных обстоятельств. Технология предусматривает использование узкочастотных ЭЭГ-осцилляторов пациента и обеспечивает ему помощь в освоении навыка регуляции собственных биопотенциалов. С этой целью в ней предусмотрено введение в традиционную схему ЭЭГ-БОС второго, дополнительного контура обратной связи — контура резонансной стимуляции. В нем сигналы обратной связи от характерных для индивида узкочастотных ЭЭГ-осцилляторов не осознаются субъектом, а служат для автоматиче-
Рис. 1. Блок-диаграмма организации экспериментов.
скои модуляции параметров сенсорных воздействий. Задача предпринятых исследований заключается в экспериментальной проверке предположения о том, что благодаря комбинации активного (осознанное восприятие) и пассивного (автоматическая модуляция) использования сигналов обратной связи от узкочастотных ЭЭГ-компонентов пациента открывается возможность существенного повышения эффективности процедур ЭЭГ-био-управления.
МЕТОДИКА
Общая схема эксперимента заключалась в выявлении у каждого пациента в реальном времени характерных для него узкочастотных ЭЭГ-осциллято-ров и их одновременном использовании в двух независимых контурах обратной связи (рис. 1).
На представленной блок-диаграмме можно видеть два контура обратной связи от ЭЭГ пациента. Слуховые сигналы обратной связи от доминирующего у данного субъекта компонента из 0-диапазо-на ЭЭГ (4—8 Гц) используются в первом, традиционном контуре БОС (сплошные линии). Подаваемые через наушники, они служат пациенту ориентиром для осознанного подавления этой ритмической составляющей его ЭЭГ. Одновременно пациент подвергается световой стимуляции, воспринимаемой им неосознанно. Такая световая ритмическая стимуляция осуществляется с помощью светодиодных очков во втором, дополнительном контуре обратной связи (пунктирные линии). Ее параметры автоматически модулируются доминирующим у данного пациента узкочастотным компонентом из а-диапазона ЭЭГ (8—13 Гц) с целью его резонансной активации.
В экспериментах приняли участие 25 испытуемых в возрасте от 18 до 60 лет, сотрудников Пущин-ского научного центра, обратившихся в кабинет психологической разгрузки с жалобами на состояние психоэмоционального напряжения и стресса, и добровольно согласившихся на участие в 2—4 обследованиях.
В начале эксперимента для оценки психофизиологического состояния пациента проводился его краткий опрос и начальное тестирование с помо-
Рис. 2. Динамика спектров ЭЭГ в ходе обследования испытуемого Е.Ш. По оси абсцисс — частота спектра, Гц; по оси ординат — время эксперимента, с. Ось Z — спектральная плотность, отраженная в интенсивности окраски.
30
25
20
15
10
5
0
.2
Рис. 3. Спектры ЭЭГ испытуемого Е.Ш., накопленные для 30-секундных периодов в начале (черная линия) и в конце (серая линия) эксперимента. По оси абсцисс — частота спектра, Гц; по оси ординат — спектральная плотность, мкВ/Гц.
щью теста САН (оценка самочувствия, активности и настроения). Затем устанавливали ЭЭГ-датчики (активный электрод в отведении Сг, референтный и
заземляющий — на мочках ушей). Испытуемый надевал наушники (уровень звука 0—40 дБ, частота 100—2000 Гц) и очки, в затемненные линзы которых были вмонтированы красные светодиоды с мощностью, не превышающей 100 мкВт. Испытуемых просили сидеть спокойно с закрытыми глазами в течение всей процедуры. Им давали задание при появлении звука в наушниках добиваться уменьшения его уровня и высоты, не обращая внимания на световые воздействия. Пациентам сообщали, что текущие значения высоты и интенсивности звуков находятся в точном соответствии с выраженностью патологических ЭЭГ-компонентов, так что лечебные эффекты могут быть достигнуты с помощью подавления этих звуков. От испытуемых не требовалось никаких реакций на световую стимуляцию, поскольку этот контур обратной связи работает автоматически, без сознательного контроля со стороны пациента.
Экспериме
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.