Карагандинская
государственная медицинская академия
Нелинейная
динамика ЭЭГ в условиях нервно-эмоционального напряжения
Индивидуально-типологические
особенности ЭЭГ-паттерна каждого человека характеризуют адаптационные способности
ЦНС в изменяющихся условиях деятельности [1]. Между ритмами ЭЭГ должна быть
взаимообуславливающая зависимость, которая определяет
индивидуально-типологические особенности пластичности и устойчивости нейродинамических
процессов [2].
Качество
механизмов саморегуляции выявляются при проведении различных нагрузочных
тестов, одним из которых является тест «реакция на движущийся объект». Целью
нашего исследования явилось изучение динамики статистической структуры ЭЭГ в
состоянии нервно-эмоционального напряжения.
В сеансах операторского слежения приняло участие 36
человек. В ходе исследования каждый участник проводил два последовательных
сеанса работы в режиме РДО (с пятиминутным перерывом между сеансами). До и после
сеанса операторского слежения проводилась запись электроэнцефалограммы по шести
отведениям Fp1, Fp2, C3, C4, O1, O2. Анализ ЭЭГ осуществлялся на основе
построения матриц вероятностей взаимных переходов основных ритмов и вычисления
энтропийных показателей этой матрицы. Все участники теста были разделены на три
группы на основании выраженности перехода альфа-альфа [3].
Во всех трех
исследованных группах весь сеанс работы условно разделен на четыре этапа –
исходное состояние (ИС), этап, когда количество ошибок возрастало (Р1), этап, в
течение которого количество ошибок снижалось, четвертый этап – последействие
(ПД).
Общая тенденция у
лиц с первым типом ЭЭГ выразилась в значительном повышении почти всех
энтропийных показателей в течение первого этапа (Р1) операторского слежения.
Далее, на втором этапе, происходит некоторое их снижение (рисунок 1).
|
Fp1 |
|
Fp2 |
|
|
|
|
|
C3 |
|
C4 |
|
|
|
|
|
O1 |
|
O2 |
|
|
|
|
Рисунок 1– Динамика энтропии
матрицы взаимных переходов основных компонентов ЭЭГ 1-го типа в течение теста
РДО
Данное различие
можно интерпретировать как некоторую стабилизацию состояния ЦНС после «периода
врабатывания».
В течении 10
минутного отдыха после окончания операторской работы происходит снижение
энтропийных показателей. Их значения незначительно превышают «фоновый» уровень,
а в некоторых случаях наблюдается уменьшение.
Указанные
изменения наиболее выражены в отведениях О1 и О2 (затылочные зоны коры),
связанное с тем, что зрительный анализатор активно вовлекается в рабочую
деятельность слежения.
Наибольшим вклад
в увеличение энтропии системы внесли изменения вероятностей переходов,
связанных с альфа- и тета- ритмами.
Во второй группе
в течение сеанса энтропийные показатели ЭЭГ во всех отведениях значительных
изменений не претерпевали: по сравнению с состоянием оперативного покоя
энтропия к моменту окончания первого сеанса РДО повышалась в среднем на 8-12%,
затем наблюдалось незначительное снижение суммарной энтропии после окончания
второго сеанса РДО.
В течении десятиминутного
отдыха происходило постепенное возвращение структуры ЭЭГ до исходного уровня .
В отведениях Fp1, Fp2, C4, O1 подобные изменения (в среднем по группе) были
достаточно малы, чтобы говорить о действительно имевшем место изменении.
Наиболее значительные изменения были зарегистрированы в отведениях C3 и O2,
которые составили 37-49%.
Динамика
суммарной энтропии в третьей группе имела несколько иной характер, нежели у
исследуемых первой и второй групп. Наиболее характерным являлось то, что после
сеансов операторского слежения происходило более значительное снижение
суммарной энтропии по сравнению с исходным состоянием. Данный факт происходит
от особенностей ЭЭГ третьего типа: в состоянии покоя на ЭЭГ лиц этой группы
отсутствует резко выраженный доминантный ритм, который начинает формироваться
лишь в состоянии напряжения, что и показали результаты исследования. На первом
этапе операторского слежения, как и в предыдущих группах, происходит некоторое
повышение энтропии матрицы, далее, на втором этапе, энтропия продолжает расти
или сохраняется на достигнутом уровне. Подобные изменения (вместе с фактом
значительного превышения значения энтропии в состоянии покоя аналогичного
показателя в первой и второй группах) характеризуют более напряжённую
деятельность регуляторных механизмов ЦНС в условиях адаптации к эмоционально
напряжённому операторскому труду.
Таким образом,
индивидуальные различия между испытуемыми выявляются при перестройках структуры
взаимодействия ритмов ЭЭГ в различных функциональных режимах, что с
информационной точки зрения может быть выражено количественно с помощью
энтропийного показателя. Эти различия отмечаются не только в характере связей,
устойчивости данного организованного паттерна, но особенно в самом алгоритме
изменения вероятностей взаимодействия между отдельными ритмами при смене
состояний. Достижение одного и того же «полезного результата» и поддержание
определенного функционального состояния у каждого человека осуществляется с
присущим только ему особенностями саморегуляции.
У лиц с исходно
низкими значениями энтропии, структура ЭЭГ которых характеризуется наличием
системообразующего альфа-ритма, операторская деятельность на этапе врабатывания
сопровождается повышением «хаотичности» этой структуры, выразившаяся в реакции
десинхронизации с повышением энтропии матрицы взаимных переходов ритмов в
целом, и снижением энтропии «поддиаганальных» элементов. Далее, на этапе
«устойчивой работоспособности» происходит снижение энтропии и возврат к
исходной структуре ЭЭГ. Такой алгоритм перестроек свидетельствует о высоком
уровне саморегуляции ЦНС.
При исходно
более высокой степени неопределенности в структуре ЭЭГ, т.е. при отсутствии
системообразующего ритма, напряженная операторская деятельность не приводит к
существенным изменениям энтропии, что связано с перераспределением в структуре
ЭЭГ - уменьшением вероятности переходов к альфа-компоненте и тенденциями роста
медленноволнового компонента (тета-ритма). На основании многочисленных данных о
существенной роли тета-ритма в регуляции функционального состояния можно
предположить, что система регуляции, связанная с генерацией тета-ритма,
становится доминирующей у человека в тех случаях, когда вследствие
перенапряжения происходит срыв основной (связанной с генерацией альфа-ритма)
системы регуляции.
Не следует
полагать, что эти различия связаны с включением разного количества структур в
обеспечение данного вида деятельности, скорее всего, у всех лиц участвуют одни
и те же структуры, но их влияние в общей схеме регуляции может быть неодинаковым.
Василевским Н.Н. и соавторами было высказано предположение, что
многокомпонентное обеспечение интрацеребрального гомеостаза у лиц первой группы
осуществляется при корковом доминировании, у лиц второй группы – за счет
корково-лимбического, у лиц третьей группы – за счет лимбико-стволового
доминирования [5].
1.
Сороко
С.И., Бекшаев С.С., Сидоров Ю.А. Основные типы механизмов саморегуляции мозга-
Л.: Наука, 1990. – 243 c.