Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Ефременко Сергей Игоревич

Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей
<
Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ефременко Сергей Игоревич. Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.09.- Курск, 2000.- 134 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-5/687-5

Содержание к диссертации

Введение

1 .Аналитический обзор и постановка задачи на исследование 9

1.1. Анализ состояния проблемы 9

1.2 Постановка задачи на исследование 36

2. Разработка методов и средств исследования параметров саморегуляции функциональных систем при реализации целенаправленной деятельности 38

2.1. Методики для исследования параметров саморегуляции функциональных систем при реализации целенаправленной деятельности 38

2.2.Модель саморегуляции функциональных систем для реализации поведенческого акта цель-действие-результат-цель 44

2.3. Формирование пространства признаков, характеризующих индивидуальные варианты саморегуляций функциональных систем ... 56

2.4. Метод оценки функционального состояния испытуемого по энергетическому потенциалу микрозон ретикулярной формации 63

2.5.Выводы по главе 88

3. Результаты экспериментальных исследований 89

3.1. Структура автоматизированной системы для исследования индивидуальных параметров динамики саморегуляции функциональных систем 89

3.2 Выбор системы информативных признаков 92

3.3 Правила классификации испытуемых по индивидуальным различиям в реализации поведенческого акта цель-действие-результат-цель 101

3.5 Выводы по главе 116

Заключение 117

Список литературы 118

Приложения 131

Введение к работе

Актуальность проблемы. В настоящее время принято рассматривать биологические системы как системы открытого типа, широко взаимодействующие с окружающей их средой. Оптимальное регулирование непрерывных потоков веществ, энергии и информации, обеспечивается специальными механизмами управления поведением и состоянием биосистем. Состояние внутренней среды и оптимальное взаимодействие с внешней средой характеризуется прежде всего стабилизирующими проявлениями и в то же время непрерывными динамическими модуляциями в соответствии с потребностями системы.

В явлениях само регуляции биосистем наиболее остро проявляется противоречивость таких сущностей как причина и следствие, случайное и необходимое, внешнее и внутреннее и др. Так, внутренние процессы биосистем с одной стороны, направлены на стабилизацию внутренней среды биосистемы (гомеостаз), а с другой стороны, на непрерывное ее изменение в соответствии с текущими потребностями (адаптация).

Для самоорганизующихся систем свойственны неопределенность избыточность, целесообразность поведения, способность к обучению и прогнозированию.

В отличие от детерминированного управление адаптивное регулирование является процессом, совершающимся в условиях недостатка априорной информации, и выражается в поиске оптимального (вероятностного решения), поэтому в ходе адаптации биосистемы накапливают информацию, что находит отражение в изменении их структуры и функции, в появлении новых программ регулирования внутренними процессами. Механизмы адаптивного саморегулирования способны в значительной степени устранить неопределенность поведения в конкретной среде обитания. Механизмы обратной связи в структуре функциональных систем индивидуального организма являются решающими факторами в обеспечении их целенаправленной активности, адаптации и гомеостаза.

Иерархичность является одной из основных характеристик структурной организации саморегулирующихся механизмов биосистем. Иерархия связана с постепенным усложнением и наслаиванием друг на друга аппаратов регулирования. Иерархия динамически сочетает принцип автономности с принципами субординации и централизованного соподчинения. Наряду с надежностью и гибкостью, в иерархически построенных системах достигается высокая энергетическая, структурная и информационная экономичность. Отдельные уровни могут состоять из относительно простых (или повторяющихся) блоков (элементов) с ограниченным числом операций. Отдельные блоки выполняют отчасти роль своеобразных фильтров, осуществляя передачу интегрированной информации на более высокие уровни системы.

Большинство функциональных систем не возникают мгновенно в завершенном виде. Являясь системами, организованными по кольцевому принципу, они возникают как результат определенного процесса, в ходе которого, имеет место непрерывное сличение параметров потребного и реально достигнутого результатов, корректировка и совершенствование организации функциональных систем в направлении достижения все большего соответствия этих двух видов результатов.

В связи со сказанным можно выдвинуть гипотезу, что процесс достижения психофизиологическими функциональными системами заданного результата является сугубо индивидуальным для каждого человека, а анализ этого процесса может дать важную информацию об индивидуальных психофизиологических возможностях.

Получить такую информацию можно путем разработки специальных психологических тестов, использующих положения общей теории функциональных систем П.К. Анохина. При этом следует отметить, что, несмотря на то, что эта теория уже много лет является общепризнанной во всем мире, надежных психологических методик, позволяющих получить количественные оценки характеризующие способ организации функциональных систем (ФС) для реализации заданных типов действий практически нет.

Разработка таких тестов может составить основу для разработки нового класса методик, применяемых при решении задач профессионального отбора, профориентации, диагностики психических заболеваний и т.д.

Учитывая сказанное, разработка методик, основанных на принципах теории функциональных систем и позволяющих исследовать параметры самоорганизации ФС является актуальной проблемой.

Целью диссертации является разработка методов и средств для индивидуальной классификации по параметрам саморегуляции ФС с различными типами обратных связей, а так же сравнение способов организации ФС для оценки коротки временных интервалов, линейных размеров объекта и высоты чистого тона.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

разработка методик для исследования индивидуальных параметров саморегуляции функциональных систем при воспроизведении линейных размеров объекта и высоты чистого тона без обратной связи, с обратной связью и ложной обратной связью;

разработка модели саморегуляции функциональных систем восприятия линейных размеров объекта и высоты чистого тона при реализации поведенческого акта цель-действие-результат-цель;

формирование пространства признаков, характеризующих индивидуальные варианты организации функциональных систем и выбор информативных признаков;

разработка метода оценки функционального состояния испытуемого по энергетическому потенциалу микрозон ретикулярных формаций спинного мозга; разработка структуры автоматизированной системы для исследования саморегуляции функциональных систем восприятия линейных размеров объекта и высоты чистого тона;

разработка правил классификации испытуемых по их индивидуальным различиям.

Методы исследований: В работе использованы элементы математической статистики, теории распознавания образов, нечетких множеств, общей теории функциональных систем П.К.Анохина, теории моделирования, рефлексологи и биоритмологии. Научная новизна:

1. Предложены методики, ориентированные на принципы теории функциональных систем и позволяющие получать количественные оценки, характеризующие индивидуальные параметры саморегуляции функциональных систем как с внутренними, так и внешними обратными связями.

2. Разработана модель саморегуляции функциональных систем для управляющих и исполнительных структур, учитывающая индивидуальные особенности человека, его функциональное состояние, внешние воздействия, различные типы обратных связей.

3. Предложен метод оценки функционального состояния испытуемого по энергетическому потенциалу микрозон ретикулярных формаций спинного мозга.

4. Сформирован список информативных признаков и получены решающие правила, позволяющие классифицировать испытуемых по индивидуальным параметрам саморегуляции при реализации поведенческого акта типа цель-действие-результат-цель.

Практическая значимость. Разработанные методики, модели, алгоритм и автоматизированная система в целом позволяют получать количественные показатели, характеризующие индивидуальные параметры саморегуляции функциональных систем организма при реализации целенаправленной деятельности. Полученные решающие правила позволяют классифицировать испытуемых по способу организации поведенческого акта цель-действие-результат-цель. Полученные результаты могут составить основу для разработки нового класса методик, применяемых при решении задач профессионального отбора, профориентации и т. д.

Реализация: разработанные методики и программно-аппаратные средства внедрены в учебный процесс на кафедре "Биотехнические и медицинские аппараты и системы" Курского государственного технического университета.

Апробация: Результаты работы докладывались и обсуждались на

Публикации: по теме диссертационной работы самостоятельно и в соавторстве опубликовано . печатных работ.

Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы из 132 наименований, приложений на 4 страницах, и содержит 117 страниц машинописного текста и иллюстрируется 19 рисунками.

Во введении обосновывается актуальность работы, определяются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость, кратко излагается содержание глав диссертации.

В первой главе излагается состояние изученности проблемы и показывается практическое отсутствие конкретных экспериментальных методик, реализующих принципы теории функциональных систем, раскрываются недостатки, характеризующие известные подходы к исследованию законов формирования функциональных систем, включая методики,. позволяющие получать некоторые количественные показатели, характеризующие реализацию поведенческого акта цель-действие-результат-цель. На основании критического анализа ставятся задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются вопросы разработки методов и средств исследования индивидуальных параметров само регуляции функциональных систем организма человека при реализации им целенаправленной деятельности.

В третьей главе рассматриваются вопросы реализации программного обеспечения, определяются информативные признаки и правила классификации испытуемых по индивидуальным различиям в реализации поведенческого акта цель-действие-результат-цель и обсуждаются результаты экспериментальных исследований.

В приложении приводятся примеры динамики само регуляции функциональной системы воспроизведения линейных размеров объекта и высоты чистого тона. 

Методики для исследования параметров саморегуляции функциональных систем при реализации целенаправленной деятельности

Теория функциональных систем П.К.Анохина является общепризнанной, широко используется для обоснования теоретических концепций и служит методологической основой для психофизиологических исследований, однако эта теория описывает формирование и функционирование функциональных систем только на качественном уровне. Работ же, посвященных получению количественных показателей, характеризующих способ формирования исполнительных функциональных структур и внутренних механизмов достижения поставленных целей известно немного, и все они достигают достаточно частных результатов.

Исходя из поставленных целей, учитывая недостатки известных методик исследования законов формирования функциональных систем, а также опыт построения методик саморегуляции, рассмотренных в работе, определим основные требования к разрабатываемым методикам: 1. методики должны обеспечивать оценку количественных характеристик функциональных систем при реализации цепочки цель-действие-результат-цель; 2. методики должны позволять исследовать формирование функциональных систем для различных типов анализаторов по тестам, социально значимым для испытуемых; 3. методики должны быть достаточно просты, задействуя небольшое число функциональных образований, чтобы не затруднять анализ и трактовку результатов исследования; 4. тестовые задания должны быть легко выполнимы и, по возможности, обеспечивать минимальные нагрузки на составляющие психических процессов, которые находятся вне зоны интересов экспериментатора; 5. методики исполнения эксперимента должны быть стандартизированы в рамках задаваемых программ эксперимента; 6. продолжительность эксперимента и количество получаемой информации должны обеспечивать заданную надежность и валидность методик исследования саморегуляции функциональных систем; 7. методики должны быть чувствительны к индивидуальным особенностям формирования функциональных систем, к изменению функционального состояния и патологическим процессам, нарушающим механизмы нормальной реализации цепочки цель-действие-результат-цель; 8. методики должны обеспечивать исследование различных режимов работы функциональных систем: работа только на внутренних обратных свя зях, обеспечиваемых внутренними механизмами саморегуляции как генети чески детерминированных, так и сформированных в процессе предыдущего опыта с учетом энергетического состояния задействованных динамических структур; использование корректирующей внешней информации через под ключение внешних цепей обратной связи с точными и ложными эталонными установками. Ложные эталоны вводятся для того, чтобы количественно оце нить механизмы перестройки от сформированного "истинного эталона" к но вой, вновь вводимой установке, противоречащей известной по предыдущему опыту информации. С учетом перечисленных требований в качестве сигналов к началу действия нами были выбраны зрительные и слуховые раздражители, а в качестве исследуемых параметров - точность воспроизведения линейных размеров эталонного отрезка и эталонной высоты тона. Испытуемому ставится задача воспроизведения эталона, которая сопровождается выполнением простого механического действия, фиксируемого компьютером. В ходе испытаний реализуются методики без обратной связи, с обратной связью и с ложной обратной связью. Методики, использующие зрительный канал формирования управляющих воздействий построены следующим образом. В тестах без обратной связи испытуемому на экране предъявляется горизонтальная линия эталонной длины (10 см). Через 5 секунд эталонная линия исчезает. На экране появляется короткая линия. Задача испытуемого сводится к тому, чтобы с помощью заданных клавиш, увеличивая и уменьшая длину рабочей линии, по памяти воспроизвести на экране величину эталонной линии. Предоставляется 4 пробных задания, результаты которых не учитываются, затем на 5 секунд предъявляется эталонная линия и далее проводятся 50 рабочих тестов. Данные о выполнении теста испытуемому не предъявляются. В тестах с обратной связью предъявляются аналогичные задания, с той лишь разницей, что испытуемому по каждой отдельно взятой попытке выполнения задания, предъявляется величина отклонения от эталона в условных единицах, равных 1 пикселу экрана (примерно 1 мм) со знаком "+" или "-". Знак "+" означает, что линия воспроизведенная испытуемым была длиннее эталона, знак "-" - короче эталона. В тестах с ложной обратной связью задание аналогично предыдущему. Однако информация об ошибке выводится ложно. По каждой отдельно взятой попытке, от результата выполнения задания вычитается величина, равная средней ошибке по данным теста с обратной связью и предъявляется испытуемому в числовом виде и графическом виде. В тестах с ложной обратной связью пробные тесты не выполняются. Методики, использующие слуховой канал формирования управляющих воздействий построены аналогично, здесь эталоном является звуковой сигнал частотой 700 Гц. Испытуемый должен воспроизвести высоту эталонного тона, изменяя высоту рабочего тона с помощью клавиатуры. В тестах без обратной связи испытуемому, в качестве эталона, в течение 2 секунд подается чистый тон частотой 700 гц. Затем предъявляется постоянный чистый тон частотой 300 гц. Задача испытуемого, по памяти довести частоту рабочего тона до частоты эталона. При построении методики была определена следующая последовательность: сначала предъявляется эталон, затем выполняется 4 пробных теста, повторяется предъявление эталона, и выполняется 50 рабочих заданий. Данные о выполнении теста испытуемому не предъявляются. В тестах с обратной связью предъявляется тот же эталон, чистый тон частотой 700 гц в течение 2 секунд. Задание аналогично предыдущему, с той лишь разницей, что испытуемому по каждой отдельно взятой попытке выполнения задания, предъявляется величина отклонения от эталона в единицах, равных 1 герцу со знаком "+" или "-". В тестах с ложной обратной связью задание аналогично предыдущему. Однако информация об ошибке выводится ложно. По каждой отдельно взятой попытке, от результата выполнения задания вычитается величина, равная средней ошибке по данным теста с обратной связью и предъявляется испытуемому. Пробные тесты не выполняются. В каждом тесте учитывается количество точных совпадений с эталоном и величина отклонения результата от эталона в каждом задании.

Формирование пространства признаков, характеризующих индивидуальные варианты саморегуляций функциональных систем

При построении модели реализации цепочки цель-действие-результат-цель, в которой задействуются зрительные и слуховые анализаторы, механизмы формирования линейных размеров и звуковых ощущений, а также исполнительные механизмы (рука), реализующие заданный тип действий, мы исходили из того, что этот акт можно рассматривать как сложный комбинированный рефлекс, а, следовательно, имеется принципиальная возможность использования элементов схем управления, определенных в рамках современной рефлексологии. При этом следует иметь в виду, что точные анатомические пути прохождения управляющих сигналов через соответствующие нервные структуры неизвестны, однако имеется целый ряд достоверно установленных фактов, которые позволяют строить обобщенные модели реализации предлагаемых методик с определением факторов, влияющих на параметры реализуемой деятельности.

Рассмотрим основные положения, используемые нами при построении модели саморегуляции функциональных систем для реализации поведенческого акта цель-действие-результат-цель.

В результате предварительного изучения предлагаемых методик и выполнения тренировочной последовательности головной мозг испытуемого запоминает необходимый набор действий и параметров этих действий в ответ на известный тип комбинированного раздражителя. В результате формируется некоторый блок памяти, который условно назовем блоком памяти действий (БПД)

В норме нервная система функционирует на базе двух форм взаимодействия нервных элементов по жестко программному и вероятностно-стохастическому принципу. Они дополняют друг друга, составляя единое целое. Если одно из них начинает превалировать, развивается патология. Так, если усиливается вероятностно-стохастическая деятельность нервных элементов, теряется способность к упорядоченному функционированию физиологической системы, причем этот процесс может осуществляться на разных уровнях, включая периферическую и центральную нервные системы. Если преобладает жестко-программная форма нервной деятельности, затрудняется и даже делается невозможной коррекция активной системы ни со стороны местных обратных связей, ни со стороны центральной нервной системы (ЦНС).

На всех уровнях организации нервной системы реализуются принципы обеспечения надежного функционирования. Статический принцип надежного функционирования заключается в том, что выполнение функций осуществляется не всей совокупностью структурно-функциональных единиц данного образования, а лишь ее частью, достаточной для осуществления функций в заданном объеме. Даже при большом "объеме" работы остается часть незадействованных элементов. Динамический принцип надежности определяется по Кржыжановско-муГ.Н.[61] как закон перемежающейся активности функциональных структур, в соответствии с которым состав активных элементов органа в каждый момент в процессе текущей деятельности меняется, а общее число действующих элементов может оставаться постоянным. Изменение состава происходит благодаря включению и выключению из реакции рабочих элементов, например, по достижению определенного уровня нагрузки или "энергетического потенциала", элемент выключается из реакции и вместо него включается не работавший ранее элемент. Перемежающая активность функциональных структур предотвращает их перегрузку, обеспечивает возможность восстановления энергетического и трофико-пластического потенциала. Если есть повреждения элементов организма, то, по возможности, образуются дублирующие структуры. Нарушение принципа перемежающейся активности ведет к перегрузке некоторых структур и их преждевременному износу. Для исполнения заданного типа действий центральные структуры мозга выделяют в составе головного мозга ансамбль нейронов, который при 46 нимает информацию с рецепторных полей анализаторов внешней среды. В нашем случае это рецепторные поля зрительных и слуховых анализаторов. Анатомическое местоположение этих нейронных ансамблей заранее не определено и зависит от целого ряда факторов: от их энергетического состояния; свободы от исполнения других действий; наличия возможных патологических очагов; взаимной сонастройки нейронов по частотам и порогам переключения с рецепторным аппаратом и исполнительными механизмами и т.д. Более того, когда в процессе активной работы энергетический потенциал задействованных нейронных ансамблей истощается, управляющие структуры формируют новый нейронный ансамбль для выполнения заданных действий из нейронов, обладающих достаточным энергетическим потенциалом [61]. Назовем нейронные ансамбли головного мозга, задействованные для выполнения заданного типа действий рабочим нейронным ансамблем (РНА). Передача информации от анализаторов внешней среды в головной мозг, включая блок памяти действий и рабочие нейронные ансамбли и, далее из головного мозга к исполнительным органам (мышцам руки), осуществляется по нервным цепочкам, передающим возбуждающие и тормозящие сигналы. Выделяют ряд категорий нейронов: чувствительные (сенсорные) нейроны с чувствительными окончаниями- рецепторами; двигательные эффек-торные нейроны; вставочные нейроны, передающие сигналы от сенсорных к эффекторным нейронам. Существуют командные вставочные клетки, имеющие связи со многими эффекторными нейронами, что обеспечивает реализацию сложных поведенческих актов. При формировании нервных путей реализуются механизмы дивергенции и конвергенции. При этом под дивергенцией пути понимают контактирование одного нейрона со множеством нейронов более высокого порядка. Например, аксон чувствительного нейрона, входящего в спинной мозг может иметь множество ветвей (коллатералей), которые направляются к разным сегментам спинного мозга и в головной мозг. С ветвей происходит передача сигналов на вставочные нейроны и далее на моторные клетки. Дивергенция может быть у вставочных и у моторных нейронов. Конвергенция пути обозначает схождение многих нервных путей к одним и тем же нейронам. Конвергенция может осуществляться вставочными нейронами и нейронами ретикулярной формации. Конвергенция многих путей к одному нейрону обеспечивает его интегрирующую функцию. Его срабатывание будет определяться по сумме воздействий по разным каналам. Ответ организма на какое-либо воздействие осуществляется через рефлекторные дуги, в которых различают последовательно расположенные рецептор, афферентный путь, центральное звено, эфферентный путь, эффектор (рабочий орган). В действительности, учитывая наличие дивергенции и конвергенции, пути прохождения сигналов от рецепторов к центральным структурам сложнее с реализацией обходных путей и обратных связей. Так же как и в центральных структурах по мере расходования собственных энергетических потенциалов проводящих нейронов, могут создаваться альтернативные пути передачи информации.

Метод оценки функционального состояния испытуемого по энергетическому потенциалу микрозон ретикулярной формации

При решении задач построения правил классификации испытуемых по индивидуальным различиям организации ФС следует иметь в виду, что они должны учитывать функциональное состояние организма, которое, определяет готовность испытуемых к выполнению того или иного действия, а следовательно и скорость реакции на стимулы, предъявляемые при реализации методик построенных в данной работе. В качестве индикаторов функциональных состояний можно использовать показатели функционального резерва и(или) уровня функционирования разработанные P.M. Баевским[28,29].

В работе [1] предлагается оценивать функциональный резерв (ФР) организма по соотношению: где УФ - уровень функционирования доминирующей системы; СН - степень напряжения регуляторных систем. Из этой формулы следует, что о функциональном резерве можно судить, не измеряя его непосредственно, а анализируя соотношение между уровнем функционирования и степенью напряжения регуляторных систем. Исследование соотношения между ФР, УФ и СН позволяет производить оценку характеристик адаптационного потенциала при различных функциональных состояниях. Состояние удовлетворительной адаптации характеризуется практическим отсутствием в измерении ФР, УФ и СН. Состояние напряжения адаптационных механизмов связано с увеличением степени напряжения регуляторных систем и повышения уровня функционирования. Состояние неудовлетворительной адаптации характеризуется дальнейшим ростом степени напряжения регуляторных систем, но уже сопровождается снижением функционального резерва. При срыве адаптации основное значение приобретает снижение уровня функционирования системы, происходящее в результате значительного снижения функционального резерва и истощения регулятор-ных систем. В работе [2] для решения задач оценки адаптационных возможностей организма и риска развития заболеваний в качестве индикатора функционального резерва предлагается использовать реакцию системы кровообращения, как системы, ответственной за адаптацию организма к большому числу разнообразных факторов внешней среды. В работах [2,22] приводятся достаточно убедительные аргументы в пользу такого подхода. 1.В большинстве случаев систему кровообращения можно рассматривать как индикатор адаптационных возможностей целого организма, и с точки зрения оценки функционального резерва, мобилизация и расходование его оперативных и стратегических резервов (которые мобилизуются на этапах срочной и долговременной адаптации), изучение реакций системы кровообращения дают наиболее наглядные и типичные примеры. 2. Аппаратура для измерения уровня функционирования системы кровообращения (минутный и ударный объем, частота пульса, артериальное давление) не дорога, доступна и не требует специальной подготовки пациента. 3.Чувствительные рецепторные приборы - баро- и хеморецепторы контролируют различные параметры кровообращения в самых разных точках сосудистого русла и в самом сердце и постоянно информируют центральную нервную систему о происходящих изменениях. Это обеспечивает гибкость приспособления сердца и сосудов к непрерывно изменяющимся условиям окружающей среды. В свою очередь, существуют доступные методы оценки состояния регуляторных механизмов системы кровообращения, одним из которых является математический анализ ритмов сердца. 4.Функциональные резервы сердечно-сосудистой системы хорошо известны и так же поддаются измерению и оценке. К ним относятся рефлекторные механизмы, увеличение легочной вентиляции, скорости кровотока, потребления кислорода, гиперфункция сердца, оптимизация метаболических процессов в тканях и др. Функциональные резервы системы кровообращения можно разделить на внутренние и внешние. Последние можно отнести к ресурсам других систем организма, которые прямо или косвенно связаны с выполнением основной функции кровообращения - доставкой тканям адекватного количества кислорода и питательных веществ. Относительно формулы (2.6) для системы кровообращения УФ характеризует миокардиально-гемодинамический гомеостаз, а СН - вегетативный гомеостаз. Для оценки уровня функционирования системы кровообращения и определения ее адаптационного потенциала в работе [2] был предложен индекс функциональных изменений (ИФИ) определяемый выражением: где ЧП - частота пульса, САД - систолическое артериальное давление (АД), ДАД - диастолическое артериальное давление, В - возраст, МТ - масса тела, Р -рост. Эта формула была получена методами регрессионного анализа на выборке в 2000 пациентов. Было выделено четыре группы людей с различными уровнями здоровья. Алгоритм классификации представлен таблицей 2.1. Выбор граничных значений ИФИ и проверка точности оценок проводилась путем сравнения результатов классификации по ИФИ и результатов экспертного оценивания функциональных состояний. Оценка уровня функционирования системы кровообращения направлена на исследование миокардиально-гемодинамического гомеостаза, то есть показателя УФ в формуле 2.6.

Правила классификации испытуемых по индивидуальным различиям в реализации поведенческого акта цель-действие-результат-цель

В то же время многочисленными работами отечественных и зарубежных ученых было показано, что функциональные состояния как отдельных органов, так и целых функциональных систем, включая системы управления разного уровня, находят свое отражение на многочисленных проекционных зонах человека, включая его биологически активные точки. Причем многовековой опыт показывает на устойчивую адресность связей между органами и системами со «своими» проекционными зонами с учетом иерархии этих взаимодействий.

Последние исследования в рамках нового научного направления - рефлексологи убедительно показали существование функциональных связей между энергетическими характеристиками проекционных зон и функциональными резервами как отдельных органов и систем, так и организма в целом [13]. Имеются сведения и о связи энергетических характеристик проекционных зон с уровнем напряжения работы регуляторных систем, то есть с режимом работы симпатического и парасимпатического отделов ВНС разного уровня управления [13].

Теоретической основой для использования диагностической информации, снимаемой с проекционных зон человека, включая биологически активные точки, служит современная рефлексология [13], в рамках которой развиваются два взаимосвязанных направления: рефлексодиагностика и рефлексотерапия. Согласно современной концепции рефлексодиагностики практически все органы и системы человеческого организма представляются в так называемых проекционных зонах. Часть проекционных зон располагается на поверхности тела человека (ушные раковины, ступни ног, поверхность кожи вдоль позвоночника, ладони, рецептивные поля радужки глаза и т.д.), что делает их легко доступными для съема соответствующей диагностической информации. Однако использование проекционных зон для решения различных диагностических задач затрудняется отсутствием единых теоретических основ, раскрывающих механизмы отображения органов на соответствующие проекционные зоны.

Четкие определения и понятия отсутствуют даже по, казалось бы, легко доступным для внешнего изучения рефлексогенным зонам и рецепторным полям. Все это порождает естественное недоверие практических врачей к методам рефлексодиагностики. Отсутствует единство мнений по поводу диагностических методик и среди специалистов по рефлексодиагностике, особенно использующих различные рефлексогенные зоны для решения конкретных диагностических задач [13].

В тоже время обобщение результатов многочисленных исследований в области рефлексологии позволяет выдвинуть гипотезу о существовании некоторых общих механизмов, доставляющих информацию о состоянии внутренних органов и систем во внешние рефлексогенные зоны. Морфологическая основа правомерности выбранной гипотезы была заложена школой отечественных ученых и получила свое развитие в работах В.Ф.Ананина [13].

Однако, следует отметить, что несмотря на многочисленные исследования отечественных и зарубежных ученых в области диагностики заболеваний по различным проекционным зонам (особенно по биологически активным точкам), окончательной ясности о диагностических возможностях проекционных зон нет. Это можно объяснить отсутствием теоретических моделей, адекватно отражающих связь между исследуемыми органами и их проекционными зонами. Сложность задачи заключается в том, что с одной стороны не удается определить точных анатомических связей от органов к проекционным зонам [13], а с другой стороны, каждая из проекционных зон имеет связи с несколькими органами и системами и, кроме того, их состояние зависит от состояния вегетативной нервной системы, функционального состояния человека, текущего перераспределения приоритетов в работе органов и систем, от времени измерения, от внешних факторов и т.д. 71

Работами профессора Кореневского Н.А. было показано, что неоднозначность в трактовке результатов исследования может быть определенным образом устранена при использовании результатов анализа специально разработанной энергоинформационной модели формирования органных проекционных зон , представленной на рисунке 2.3. На схеме этой модели приняты следующие обозначения: ОІ ; -i-ый орган; ПЗу - проекционная зона с номером j, имеющая связь с органом ОІ ; ЭКо - эффекторная клетка органа; СР и ПР -симпатические и парасимпатические рецепторные аппараты; ГУ - ганглио-нарные узлы; ЭКП - эффекторная клетка проекционной зоны; МРФСІ, МРФПІ -микрозоны ретикулярных формаций спинного мозга симпатического и парасимпатического типа; COt - органы работающие сопряженно с органом ОІ (t= 1,..., Т); ЦУС - центральные управляющие структуры, стоящие в структуре нервной системы по иерархии выше ретикулярных формаций спинного мозга; ГС - гуморальная система управления; Jn - канал передачи информации от ЭК во внешнюю среду; Jc и J с- каналы передачи информации из внешней среды в организм. Над дугами графа обозначены идентификаторы соответствующих афферентных и эфферентных путей передачи энергии и информации.

Естественным условием сохранения работоспособности системы и отдельных ее узлов является поддержание энергетического и возможно информационного равновесия за период одного цикла управления эффекторной клеткой (активация-торможение-активация). где v -текущий номер канала, подводящего энергию и (или) информацию к элементу системы; ЕК - энергетическая характеристика подводящего канала к элементу системы; ЕК - энергетическая характеристика отводящего канала от элемента системы; w - текущий номер канала отводящего энергию и (или) информацию от элемента системы; Ес - собственный энергетический потенциал элементов и узлов системы, ПС и1К - количество информации подводимой и отводимой от элемента системы, 1с- собственный информационный уровень элементов и узлов системы.

Похожие диссертации на Разработка методов и средств оценки параметров функциональных систем с различными типами обратных связей