УДК 616-003.93

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РЕАБИЛИТАЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Н. Я. БАТОВА*, В. А. ГУМЕНЮК*, Т. Д. ДЖЕБРАИЛОВА*, И. И. КОРОБЕЙНИКОВА*, В. А. КУЗЬМЕНКО*, Т. С. МЕЛЬНИКОВА*

Вопросы реабилитации приобретают особую важность и актуальность в условиях современного производства и обучения, неизменно сопровождающихся нарастанием психоэмоционального напряжения. Несмотря на то, что различным аспектам проблемы реабилитации посвящено большое количество исследований [1], следует согласиться с мнением о том, что реабилитационные мероприятия проводятся, как правило, на основе эмпирических рекомендаций при отсутствии научно обоснованных подходов по их применению и не учитывают индивидуальных особенностей человека [2].

С позиций теории функциональных систем П.К.Анохина К.В.Судаковым [2] разработано теоретическое обоснование механизмов и способов реабилитационных мероприятий, согласно которому реабилитационные воздействия необходимы в случаях пролонгированных стрессорных нагрузок, когда механизмы саморегуляции функциональных систем гомеостатического уровня оказываются недостаточными для удержания показателей внутренней среды в нормальных пределах. В этих случаях реабилитационные мероприятия выступают в роли внешнего звена таких механизмов.

Исходя из положения о системообразующей роли положительных эмоций [3] и установленного в ряде исследований [4,5] их антистрессорного действия, препятствующего возникновению застойного возбуждения в ЦНС, развивающегося под влиянием часто повторяющихся отрицательных эмоций, можно предположить, что эффективным способом реабилитации будет создание у человека эмоционально положительного состояния. Перспективным в этом плане является применение индивидуально дозированных в зависимости от ощущений комфорта немедикаментозных воздействий, способствующих созданию состояния, субъективно оцениваемого как эмоционально положительное.

Принципиальной отличительной чертой приборов, используемых в этих целях, является возможность индивидуального подбора и изменения режима воздействия самим испытуемым в зависимости от самочувствия и ощущения комфорта.

В настоящей работе изложен опыт использования 2-х новых приборов, разработанных в Восточно-Европейской инженерной лаборатории (Институт нейро-лингвистического программирования, Леви-Центр).

1. Устройство для массажа спины с помощью матрицы

вибраторов с переменной последовательностью их

включения (динамический вибромассаж)

Устройство выполнено в виде массажного коврика, в который вмонтированы 20 электрических вибраторов. Пространственное сочетание, последовательность, а также продолжительность включения вибраторов управляются электронным устройством с пульта управления. Помимо кнопок управления на пульте устройства расположен индикатор номера текущей программы и 20 светодиодов, сигнализирующих о работе соответствующих вибраторов.

При проведении обследования испытуемым предлагали из 19 имеющихся программ самостоятельно выбрать наиболее комфортную последовательность включения вибраторов. Общее время воздействия составляло 10 мин.

На первом этапе обследования у 12 испытуемых (мужчины и женщины в возрасте 35-40 лет), находящихся в положении сидя в кресле с высокой спинкой в затемненной комнате, регистрировали электрокардиограмму (ЭКГ, 1 станд. отв.) и электроэнцефалограмму (ЭЭГ, биполярно в лобных и затылочных отведениях, состояние Lзакрытые глаза¦) до и после сеанса вибромассажа с использованием электроэнцефалографа 16 EEGS (Венгрия). Вычисляли длительность и коэффициент вариации длительности R-R интервалов ЭКГ, частоту и амплитуду альфа-ритма ЭЭГ и альфа-индекс - как время наличия альфа-активности по отношению ко всей эпохе анализа (20 с) ЭЭГ, выраженный в процентах.

Для оценки изменения психофизиологических характеристик с помощью комплекса LТонус¦ до и после сеанса определяли латентный период простой и сложной сенсомоторных реакций, количество опережающих и ошибочных реакций. Субъективное состояние испытуемых оценивали по тестам САН (самочувствие, активность и настроение) и ситуативной и личностной тревожности по Спилбергеру.

Для оценки состояния мышечной системы определяли тонус покоя, напряжения и расслабления дельтовидной мышцы (m. deltoideus) с помощью миотонометра Сермаи. Расчитывали амплитуду мышечного тонуса как разницу между значениями тонуса напряжения и расслабления.

В качестве контроля рассматривали ситуацию, в которой испытуемые находились в тех же условиях покоя без вибромассажа в течение 10 мин. Регистрацию психологических, психофизиологических и физиологических показателей проводили до и после покоя.

Достоверность изменений изучаемых показателей для группы испытуемых оценивали по критерию знаков, применяемому для сравнения их совокупностей с попарно сопряженными вариантами. Достоверность индивидуальных изменений оценивали по критерию Стьюдента.

Результаты исследования представлены в табл. 1. Психологическое тестирование показало, что после вибрационного массажа достоверно (p < 0,01) снижалась ситуативная тревожность и улучшались самочувствие и настроение (< 0,05). В контрольной группе эти показатели после 10 минут отдыха не изменялись.

Таблица 1

Физиологические и психофизиологические характеристики испытуемых до и после динамического вибромассажа и контрольной ситуации
Параметры
Массаж
Контроль
до
после
до
после
Альфа-индекс ЭЭГ, %
48,6+8,3
66,8+7
45,7+9,6
38,2+11,4
Длительность R-R

интервала, мс

847+16
860+17
942+19
902+28
Вариабельность R-R интервала, %
4,8+0,4
5,1+0,7
3,2+0,4
4,0+0,5
Амплитуда мышеч-ного тонуса, усл.ед
14,1+1,4
20,0+1,0
15,2+0,9
14,9+1,2
Тревожность, баллы
43,4+1,1
38,5+0,9
39,2+1,0
40,2+0,8
Самочувствие, баллы
4,85+0,2
5,0+0,18
5,31+0,21
4,9+0,16
Настроение, баллы
4,65+0,19
4,98+0,17
5,16+0,22
5,01+0,18
ВПДР, мс
302+18
312+19
304+17
313+20
Кол-во опережающих реакций
1,1+0,3
0,6+0,3
0,6+0,2
1,0+0,4
Время различения

световых сигналов, мс

415+16
414+17
436+14
463+15
Кол-во ошибок

различения

1,9+0,5
1,4+0,4
0,6+0,3
0,5+0,2
После вибрационного массажа отмечалось уменьшение числа опережающих реакций и ошибок в различении сигналов, не наблюдающееся в контрольной группе.

У всех испытуемых достоверно, по отношению к контрольной группе, увеличивался альфа-индекс (< 0,01). Учитывая, что выраженный альфа-ритм традиционно рассматривается как показатель покоя, увеличение альфа-индекса после вибрационного массажа может рассматриваться как ЭЭГ-коррелят состояния релаксации.

Длительность R-R интервалов ЭКГ после вибромассажа незначительно, но достоверно (< 0,05) возрастала при отсутствии значимых изменений коэффициента вариации длительности кардиоинтервалов. В контрольной группе статистически значимых изменений показателей кардиоинтервалометрии не наблюдалось.

После сеанса вибрационного массажа достоверно (p < 0,01) возрастала амплитуда мышечного тонуса, что свидетельствует об улучшении состояния мышечной системы.

Для более детального анализа релаксирующего действия вибрационного массажа у 6 испытуемых регистрировали ЭЭГ с использованием унифицированной схемы монополярных отведений (лобные, центральные, теменные, затылочные, передне-, средне- и задневисочные каждого полушария) по системе L10-20¦ с объединенными индифферентными ушными электродами.

Анализ ЭЭГ с использованием программы картирования системы LBrainsys¦ позволил установить, что после сеанса динамического вибромассажа альфа-активность усиливалась у всех испытуемых, независимо от типа исходной ЭЭГ. Так, у испытуемых со сниженной амплитудой ЭЭГ во всех отведениях и наличием фрагментарного альфа-ритма его спектральная мощность в затылочных областях возрастала с 5,7 до 9,2 мкВ2. У лиц, характеризующихся нормальным распределением основных характеристик ритмов ЭЭГ, мощность альфа-диапазона увеличивалась с 18,5 до 22,4 мкВ2 . При гиперсинхронизированной ЭЭГ с выраженными регионарными особенностями по лобно-затылочному градиенту спектральная мощность альфа-диапазона возрастала от 132,5 до 222,5 мкВ2.

Состояние сердечно-сосудистой системы оценивали с помощью методики 6-канальной тахоосциллографии (ТОГ) с использованием компьютеризованной системы [6]. В исследовании приняли участие 10 практически здоровых добровольцев - мужчин в возрасте 40-58 лет. Регистрацию ТОГ проводили в положении лежа на спине до и после 10 минут вибромассажа. Анализировали тахоосциллограммы височных артерий, артерий плеча и голени.

Наиболее обобщенным показателем состояния кровообращения при записи ТОГ служит сумма площадей, образованных огибающими всех 6 осциллограмм. У 7 человек этот показатель после вибромассажа возрастал в среднем на 9% от исходной величины, у 2 испытуемых он значимо не менялся, у одного - уменьшался.

Данные анализа тахоосциллограмм свидетельствовали о том, что у большинства обследованных динамический вибромассаж приводил к усилению суммарного кровотока. Выраженность эффекта зависела от исходного уровня кровотока: наибольший прирост (17%) наблюдался при минимальном, а наименьший (4%) - при максимальном исходном уровне. Единственный случай уменьшения суммарной площади ТОГ (на 3%) наблюдался при самом высоком в группе (на 53% выше среднего значения) исходном уровне кровотока.

В целом анализ динамики ТОГ позволяет сделать заключение о нормализующем действии динамического вибромассажа на суммарный кровоток.

Известно, что увеличение кровотока в организме может быть результатом возрастания частоты сердцебиений (ЧСС) и ударного объема сердца. После массажа явно преобладала реакция урежения сердцебиений (ЧСС снижалась у 7 человек в среднем на 5 уд/мин. и у 3 испытуемых увеличилась в среднем на 3 уд/мин.). Таким образом, у большинства испытуемых происходило усиление кровотока, несмотря на одновременное урежение сердцебиений и, следовательно, было обусловлено увеличением ударного объема сердца.

После вибромассажа отмечалось изменение формы ТОГ (на левой руке - у всех испытуемых, на правой руке и ногах - у большинства), свидетельствующее о повышении систолического АД (в среднем на 3,3 мм рт. ст). Это повышение находится в соответствии со сделанным выше выводом об увеличении ударного объема сердца после процедуры.

В целом результаты проведенного обследования показали, что после сеанса динамического вибромассажа улучшались показатели субъективной оценки самочувствия и настроения, снижалась ситуативная тревожность, уменьшалось число ошибок при простой и сложной сенсомоторной реакции. По данным ЭЭГ-обследования наблюдалось усиление альфа-активности независимо от типа исходной электроэнцефаллограммы и увеличение длительности R-R интервалов ЭКГ. Вибромассаж улучшает кровобращение головы, рук и ног, и этот эффект определяется исходным уровнем кровотока. Уменьшение частоты сердцебиений после воздействия указывает, что улучшение кровотока обеспечивается изменением ударного объема сердца.

Отмечалось улучшение функционального состояния мышечной системы.

Все эти данные в совокупности позволяют рекомендовать динамический вибромассаж как средство, направленное на улучшение сердечно-сосудистых функций и состояния мышечной системы человека.

2. Электронное устойство LТактильный

психостимулятор¦ (ТПС)

Устойство представляет собой небольшой пластмассовый корпус, умещающийся на ладони, в который вмонтирован электровибратор. На панели ТПС расположены кнопки запуска вибратора и регулятора продолжительности вибраций и пауз между ними. Согласно инструкции межстимульные интервалы пользователь устанавливает в соответствии с частотой собственного дыхания. По мнению авторов, ТПС предназначен для устранения последствий стрессорных перенапряжений, коррекции невротических состояний, устранения рассогласования физиологических функций.

В настоящей работе описываются результаты использования ТПС в целях оптимизации функционального состояния человека в процессе выполнения монотонной, сопровождающейся психоэмоциональным напряжением деятельности (1 серия) и как средства релаксации (2 серия).

В 1-ой серии обследования 8 испытуемых на протяжении 5 дней в течение 4,5 часов ежедневно работали операторами ЭВМ. Моделируемая работа включала монотонную (последовательный поиск стохастически расположенных в матрице цифр) и требующую экстренного реагирования (визуальная простая двигательная реакция - ВПДР и реакция на движущийся объект - РДО) деятельность.

После 3-х часов работы испытуемым предлагали 30-минутный перерыв, в течение которого они отдыхали либо по своему усмотрению (контроль), либо с использованием ТПС (опыт). После перерыва выполняли еще один 45-минутный блок монотонной деятельности и тесты ВПДР и РДО. Эффективность корригирующего действия ТПС оценивали по времени поиска цифр и точности выполнения ВПДР и РДО до и после воздействия.

Функциональное состояние обследуемых оценивали по данным регистрации длительности сердечных и дыхательных циклов с помощью автоматизированной системы LСанатрон¦ и опросников для определения личностной и ситуативной тревожности по Спилбергеру, самочувствия, активности и настроения (анкета САН).

Результаты обследования (табл. 2) показали, что самочувствие и активность обследуемых уменьшались после 3-х часов работы и улучшались после перерыва как в экспериментальной, так и контрольной группах. Субъективная оценка настроения после ТПС оказалась значительно выше по сравнению с отдыхом по выбору обследуемых.Таблица 2

Физиологические и психологические характеристики

испытуемых в начале и после 3-х часов операторской

деятельности, после тактильных ритмических воздействий

и отдыха по выбору

Начало

работы
Конец работы
После ТПС
Контроль
Время поиска цифры, с
3,3+0,13
3,4+0,15
3,2+0,14
3,5+0,14
Точность РДО, усл. ед.
3,4+0,32
3,7+0,3
3,2+0,26
4,1+0,6
Длит-сть R-R

интервала ЭКГ, мс

790+3
830+2
860+7
800+3
Длит-сть дыхатель-ного цикла, с
2,86+0,05
3,22+0,05
3,38+0,06
3,01+0,04
Коэф-нт вар-сти R-R

инт-ов, %

3,8+0,42
2,41+0,3
8,14+1,1
3,75+0,51
Настроение, баллы
4,91+0,19
4,52+0,17
4,71+0,18
4,03+0,19

После тактильной вибростимуляции, по сравнению с контролем, время поиска отдельной цифры и латентный период ВПДР уменьшались, а точность выполнения РДО увеличивалась на фоне достоверного (< 0,001) урежения частоты сердечных сокращений и дыхания и увеличения значений коэффициента вариации длительности R-R интервалов ЭКГ. Таким образом, после воздействия ТПС имело место повышение эффективности как монотонной, так и требующей экстренного реагирования операторской деятельности при снижении напряжения механизмов регуляции кардио-респираторных функций. Улучшение параметров деятельности при снижении ее физиологической цены свидетельствует об эффективности ритмических тактильных воздействий, синхронизированных с частотой свободного дыхания обследуемых как способа оптимизации функционального состояния человека в процессе его деятельности.

Во 2-ой серии оценивали эффективность ТПС как средства релаксации вне деятельности. Испытуемым предлагалось сначала синхронизировать ритм тактильных воздействий с текущей частотой дыхания. В дальнейшем они должны были постепенно увеличивать межстимульные интервалы и длительность дыхательного цикла до появления комфортного состояния и по достижению этого состояния перейти на свободное дыхание.

У 12 испытуемых (практически здоровые мужчины и женщины в возрасте 30-45 лет), находящихся в затемненной комнате в удобном кресле с закрытыми глазами регистрировали электроэнцефалограмму (ЭЭГ, лобные и затылочные отведения, биполярно), электрокардиограмму (ЭКГ, 1-ое стандартное отведение) и пневмограмму с помощью электроэнцелографа 16 EEGS (Венгрия). После регистрации фоновых электрофизиологических показателей проводили 10-минутную тактильную стимуляцию, по окончании которой вновь регистрировали анализируемые показатели. В качестве контроля рассматривали ситуацию, в которой те же испытуемые находились в состоянии покоя без тактильной стимуляции.

По данным регистрации вычисляли длительность и вариативность R-R интервалов ЭКГ и длительность дыхательных циклов, проводили спектральный анализ ЭЭГ, вычисляли индексы основных ритмов - как отношение мощности соответствующих частотных диапазонов (дельта, тета, альфа и бета) к суммарной мощности спектра ЭЭГ.

После воздействия ТПС по сравнению с фоновыми значениями в целом по всей группе достоверно увеличивалась длительность дыхательного цикла (с 4,38+0,39 с до 4,9+0,44 с, p<0,01), R-R интервалов ЭКГ (с 886+28 до 912+28 мс, p<0,01) и коэффициент вариабельности R-R интервалов ЭКГ (с 5,17+ 0,7 до 6,12+ 1,1%, p<0,05).

В контрольной группе при наличии значимых изменений у отдельных испытуемых в целом по группе достоверного изменения длительности и вариативности R-R интервалов и длительности дыхательного цикла не выявлено.

Результаты спектрального анализа ЭЭГ свидетельствуют, что после ТПС в группе наблюдалось достоверное (p<0,01) увеличение по сравнению с фоном альфа-индекса ЭЭГ в затылочных отведениях (с 31,3+1,5 до 34,1+3,2 %), не отмечающееся в контрольной ситуации, где альфа-индекс составил 31,2+2,3 %. Сопоставление индивидуальных значений альфа-индекса ЭЭГ затылочных отведений после ТПС и в контроле показало, что после ритмических тактильных воздействий он был достоверно (p<0,01) выше, чем после периода покоя.

При визуальном анализе ЭЭГ установлено, что у 4-х испытуемых на фоне ритмических тактильных воздействий наблюдались участки ЭЭГ, характерные для дремотного состояния (наличие Lуплощенной¦ ЭЭГ с нерегулярными медленными волнами в дельта-диапазоне). В контрольной ситуации таких явлений не выявлено.

Результаты этой серии обследования показали, что использование ритмических тактильных воздействий по описанной выше методике приводило к более выраженному, по сравнению с состоянием просто покоя, увеличению альфа-индекса в затылочных отведениях ЭЭГ, длительности и вариативности R-R интервала ЭКГ и длительности дыхательных циклов. Этот комплекс изменений свидетельствует об эффективности данного вида воздействия как средства оптимизации функционального состояния человека.

Сопоставляя данные проведенных исследований, следует указать на некоторые общие черты, проявившиеся в результатах воздействия на испытуемых обоих предлагаемых устройств.

И в том, и в другом случае параметры и режим воздействия выбирались испытуемыми по критерию комфортности.

В субъективных отчетах испытуемых после воздействия отмечалось наличие комфортного эмоционально положительного состояния, отразившееся в улучшении самочувствия и настроения, снижении ситуативной тревожности.

Объективно в обеих ситуациях имел место комплекс изменений (усиление альфа-активности, увеличение длительности и вариативности R-R интевалов ЭКГ и длительности дыхательных циклов). традиционно рассматриваемый как проявление релаксации.

В совокупности эти результаты дают основание полагать, что в данном случае именно положительные эмоции играют ведущую роль в качестве дополнительного внешнего звена механизмов саморегуляции функциональных систем гомеостатического уровня и обусловливают неспецифический по отношению к типу воздействия компонент изменения физиологических параметров обследованных лиц.

Литература

1. Кондрор И.С. Физиологические основы реабилитации // Физиология трудовой деятельности.- С.Пб.: Наука, 1993.- С.402-425.

2. Судаков К.В. Социальная физиология: теоретическое обоснование и практическое применение реабилитационных мероприятий // Системные механизмы реабилитации. Тр. научн. сов. по эксперимент. и прикладн. физиологии.- М., 1994.- Т. 5.- С. 6-14.

3. Анохин П.К., Судаков К.В. Эмоции и здоровье // Будущее науки.- 1973, ¦ 6.- С. 190-211.

4. Юматов Е.А., Белова Т.И. и др. Эмоции в системной организации поведенческих актов. Системные механизмы устойчивости к эмоциональному стрессу // Функциональные системы организма. Под ред К.В.Судакова.- М.: Медицина, 1987.- С. 245-292.

5. Ульянинский Л.С. Физиологические подходы к повышению устойчивости сердечной деятельности при эмоциональном стрессе // Вестник РАМН.- 1995, ¦ 11.- С. 21-26.

6. Бурцев Е.В., Райков А.Н., Сасорова Е.В. Принципы разработки распознающих систем для медицинской диагностики на примере тахоосциллографического обследования.- Препринт 44. Вычислительный центр РАН.- М., 1993.- 64 с.
SYSTEM STUDY ON REHABILITATION OF HUMAN PHYSIOLOGICAL FUNCTIONS NEW TECHNOLOGIES

N. A. BATOVA, V. A. GUMENYUK, T. D. DZHEBRAILOVA, I. I. KOROBEYNIKOVA, V. A. KUZMENKO, T. S. MEL'NIKOVA

Summary

It is offered to use a device for dynamic vibromassage and tactile phsichostimulator as facility of relaxations. The principle beature of these devices is a possibility of individual selecting of a mode of influence for the creation of a comfortable condition for a person, which is subjectively, valued as emotional positive.

It was shown that using of the devices results in a greater increase of an alpha-index of cervical abductions of EEG,duration and variation of R-R intervals ECG and duration of respiratory cycles, raising of the subjective evaluations of feellings and moods, reducing of an situational alert in comperison with the initial condition.

Received results demonstrate that proposed devices used in an individually selected comfort mode of influence depending on conditions are an efficient facility to relaxations.

Батова Наталья Яковлевна - старший научный сотрудник лаборатории реабилитации физиологических функций НИИ нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН. В 1985 году защитила диссертацию на степень кандидата психологических наук по специальности LМедицинская психология¦, автор 25 печатных работ, область научных интересов: исследование эмоций, целенаправленной деятельности и коррекции физиологических функций человека.

Гуменюк Виктор Афанасьевич, 1938 года рождения. Ведущий научный сотрудник лаборатории реабилитации физиологических функций НИИ нормальной физиологии им. П.К.Анохина РАМН. Кандидат медицинских наук. Область научных интересов - исследование эмоционального стресса у человека, физиологического обеспечения целенаправленной деятельности в условиях производства, немедикаментозной коррекции нарушенных физиологических функций. По теме исследований опубликовал свыше 70 научных работ.

Джебраилова Тамара Джебраиловна, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук. В 1976 г. закончила биологический факультет МОПИ им. Н.К.Крупской. С 1979 г. работает в лаборатории системных механизмов адаптации человека НИИ нормальной физиологии им. П.К.Анохина, автор более 50 научных работ в области психофизиологии человека.

Коробейникова Ирина Ивановна, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук. В 1975 г. окончила биологический факультет МОПИ им. Н.К.Крупской. С 1979 г. работает в лаборатории системных механизмов адаптации человека НИИ нормальной физиологии им. П.К.Анохина, автор более 30 научных работ в области возрастной физиологии и психофизиологии человека.

Мельникова Татьяна Сергеевна - доктор биологических наук, руководитель лаборатории нейрофизиологии Московского НИИ психиатрии МЗ РФ. Работает в области электроэнцефалографических (ЭЭГ) исследований при различных функциональных состояниях мозга. Автор более 150 публикаций. Основные работы посвящены изучению ЭЭГ при стойких эмоциональных нарушениях и коррекции с помощью лекарственных препаратов и немедикаментозной терапии физиологических функций человека.