Введение к работе
Актуальность проблемы. Разработка способов регуляции психофизиологического состояния является актуальной проблемой современной физиологии человека. В методах целенаправленного влияния на психические и физиологические функции традиционно заинтересована клиническая медицина, расширяющая таким образом арсенал лечебных средств. Наряду с этим, в последнее десятилетие возникла проблема оптимизации психофизиологического состояния здорового человека. Научно-техническая революция привела к глобальным экологическим последствиям, биосфера переживает бурное эволюционное преобразование в новую стадию ноосферы (Вернадский В.И., 1944), коренным образом меняя среду обитания людей. Данные изменения в большинстве случаев небезразличны для человека и являются причиной различных антропоэко-логических форм популяционного уюмления и напряжения, что снижает медико-генетические и социально-психологические характеристики жизни людей, их физическое здоровье, уровень развития интеллектуальных способностей, психофизиологический комфорт жизни, воспроизводство интеллектуального потенциала общества (Казначеев В.П., 1983, 1986; Савченко М.Ф., 1989; Алексеев В.П., 1993; Новиков B.C., Смирнов B.C., 1995). В этой связи наряду с улучшением экологической обстановки, необходимым является повышение адаптационных возможностей человека, в том числе - за счет активной коррекции его психофизиологического состояния.
Регуляция психофизиологического состояния может быть направлена на повышение психологической и физиологической адаптации к требованиям профессиональной деятельности, в том числе в условиях воздействия экстремальных факторов.
Следует признать, что наиболее разработанными и совершенными являются фармакологические методы регуляции психофизиологического состояния, но они не лишены серьезных недостатков. Токсичность, ал-лергентность, привыкание, пристрастие, кумуляция и т.д. могут приводить к серьезному ущербу для здоровья. Экономический ущерб от развития лекарственной патологии в странах запада достиг 3 биллионов долларов к началу 70-х годов (Martin, 1973). Последствия длительного и массового использования психофармакологических препаратов больными и здоровыми людьми оказались настолько значительными, что для их изучения в США и странах Западной Европы во второй половине 70-х годов были созданы специальные Национальные комиссии и исследовательские
группы. Вот почему в последние годы возрастает интерес к нефармакологическим методам воздействия.
В этом отношении заслуживает внимания одно из проявлений долговременной памяти, получившее название "артифициальных стабильных функциональных связей" (АСФС), описанное Смирновым В.М.и Бород-киным Ю.С. в 1975 году, суть которого заключается в следующем: после однократного предъявления на фоне фармакологического действия эти-мизола ритмического фотостимула, последний приобретает новые свойства по своему психофизиологическому воздействию. В частности, фотостимуляция данного ритма изменяет мышечный тонус, некоторые психические функции, биоэлектрическую активность головного мозга. Эти новые свойства в воздействии фотостимула авторы объясняют образованием функциональной связи мозга, которая по своим свойствам существенно отличается от известньгх ранее функциональных связей мозга человека (условных, безусловных рефлексов). Основой такой связи является искусственно созданная матрица долговременной памяти, кодирующая и сохраняющая информацию о частотной характеристике данного раздражителя и о вызванных им изменениях функционального состояния. Эти связи обладают стабильностью, сохраняясь в течение длительного времени без подкрепления, частотной селективностью и полимодальностью входа. Это послужило основанием назвать их артифициальными (искусственными) стабильными связями второго типа (АСФС-2), в отличие от АСФС-1, формируемых с помощью электростимуляции через ин-трацеребральные электроды. Данной терминологии мы будем придерживаться и в последующем. Активация АСФС-2 с помощью ритмической фотостимуляции оказывала лечебное действие на больных, с органическими гиперкинезами (болезнь Паркинсона, Коновалова-Вильсона) и неврозами: снимала патологическую ригидность и значительно улучшала психическое состояние.
Вместе с тем, остается открытым вопрос, является ли АСФС частным явлением, характерным для больного мозга, или, наоборот, этот феномен носит более общий биологический характер, свойственен здоровому человеку и животным и может быть использован для регуляции психофизиологического состояния.
Цель исследования: на основе исследования закономерностей формирования и активации искусственных связей мозга у здоровых людей и животных обосновать использование АСФС для коррекции психофизиологического состояния человека и повышения его работоспособности в экстремальных условиях.
Задачи исследования:
-
Изучить закономерности формирования АСФС у здорового человека.
-
Исследовать изменения психофизиологического состояния человека при активации артифициальных стабильных функциональных связей.
-
Исследовать возможность формирования АСФС различного психотропного действия.
-
Изучить возможность активации АСФС с помощью модулированного в кодовом ритме СВЧ-излучения малой интенсивности.
-
Определить характер и степень влияния активаций АСФС на психоэмоциональное состояние и качество различных видов операторской деятельности при воздействии на человека неблагоприятных факторов.
-
Определить возможность формирования АСФС у животных в целях расширения методических возможностей изучения и использования искусственных связей.
Научная новизна. Впервые установлена возможность формирования АСФС у здорового человека и животных. Это позволяет считать АСФС не частным свойством, характерным для больного мозга, а явлением более общим, характерным для здорового мозга млекопитающих и, следовательно, базирующимся на его нормальных физиологических механизмах. Формирование АСФС связано со значительными функциональными перестройками в биоэлектрической активности головного мозга, повышением его активационного тонуса, выраженной реакцией сим-пато-адреналовой системы.
Приоритетным направлением явилось исследование возможности формирования артифициальных стабильных функциональных связей, различных по своему физиологическому и психотропному воздействию, с помощью дополнительного использования различных психофармакологических средств. Впервые показано, что артифициальные связи мозга, сформированные на фоне этимизола, этимизола в сочетании с седуксеном и этимизола в сочетании с сиднокарбом, резко отличались по своим свойствам. Активация "АСФС-седуксен" вызывает транквилизацию, снижение артериального давления. Активация "АСФС- сиднокарб" сопровождается выраженным психостимулирующим действием, повышением артериального давления. Активация АСФС-2 не вызывает вегетативных реакций и обладает сбалансированным транквилизирующим, стимулирующим, тимолептическим психотропным действием. Активация АСФС по-
зволяет многократно воспроизводить действие психофармакологических препаратов, на фоне которых она была сформирована.
Впервые изучено воздействие активаций АСФС на физическую работоспособность, операторскую деятельность и психоэмоциональное состояние в реальных условиях военного труда. Установлено, что активация "АСФС-сиднокарб" повышает физическую работоспособность, значительно улучшает умственную деятельность, связанную с логическим мышлением и различением сложных зрительных образов. Курсы активаций (ежедневная стимуляция в течение 5 дней) "АСФС- седуксен" улучшают психоэмоциональное состояние моряков в условиях дальнего плавания, повышают их устойчивость к стрессу. Активации АСФС улучшают показатели некоторых видов операторской деятельности (управление динамическим объектом, психомоторная деятельность в режиме экстремальных информационных нагрузок и в режиме монотонии) при работе в индивидуальных средствах защиты, значительно снижают неблагоприятное действие эргономических факторов СИЗ на работоспособность. АСФС сохраняют свою активность до двух месяцев. Таким образом, впервые получены доказательства возможности разработки нового класса нефармакологических воздействий на психофизиологическое состояние человека с целью повышения его работоспособности в экстремальных условиях.
Новые результаты получены при исследовании эффектов активации АСФС с помощью СВЧ-стимуляции, модулированной в кодовом ритме. Выявлено, что СВЧ-стимуляция, в отличие от ритмической фотостимуляции, оказалась неэффективной для активации АСФС. Таким образом впервые на примере исследования биологического влияния СВЧ-излучения продемонстрирована возможность применения феномена АСФС в качестве методического приема в фундаментальных экспериментальных исследованиях.
Практическая значимость. Установлена эффективность влияния АСФС для повышения умственной, физической работоспособности у моряков, спортсменов, лиц, работающих в средствах индивидуальной защиты (СЮ). Предложены методики формирования трех видов искусственных связей с психостимулирующим, транквилизирующим и тимолеп-тическим действием. Искусственная связь с психостимулирующим действием ("АСФС-сиднокарб") формируется с помощью ритмической фотостимуляции на фоне действия этимизола и сиднокарба, с транквилизирующим действием ("АСФС-седуксен") - на фоне этимизола и седуксена и с тимолептическим действием (АСФС-2) - на фоне этимизола. Одно-
кратная активация "АСФС-сиднокарб" с помощью тридцатисекундной ритмической фотостимуляции показана для экстренного повышения физической работоспособности военнослужащих, спортсменов в соревновательной ситуации и т.д., а также для экстренного повышения умственной работоспособности и улучшения операторской деятельности у лиц, находящихся в СИЗ в экстремальных условиях. Однократная курсовая активация "АСФС-седуксен" показана для снижения психоэмоционального напряжения и повышения устойчивости к стрессу, коррекции психовегетативных расстройств. Активация АСФС-2 эффективна для повышения устойчивости к острому умственному утомлению при выполнении вер-бально-логической мыслительной деятельности. Разработаны показания к использованию различных АСФС в системе психогигиены и психопрофилактики на флоте для коррекции психофизиологического состояния в период дальнего плавания, а также для восстановления психического статуса и работоспособности моряков в период послепоходового отдыха.
Реализация результатов работы. Работа выполнена по программе АН СССР "Мозг", результаты использовались в плановых темах:
Отчет о НИР N ГР 80067074.
Разработка методов раннего выявления приневротических состояний психики человека и способов их активной профилактики. Отчет о НИР / ВМедА; рук.ВХСмирнов.- hhb.N X1Y-6514.- Л., 1991.-461 с.
Физиолого-гигиеническое обеспечение аварийно-спасательных групп, действующих в очагах катастроф и стихийных бедствий. Отчет о НИР / ВМедА; рук.В.В.Скорняков.- hhb.N 404.- СПб., 1992. - 761 с.
Основные положения диссертационной работы реализованы в следующих нормативных документах:
1. Методика формирования и активации искусственных связей мозга
с седативным и стимулирующим эффектом. (Методическое пособие по
теме N 187-90-П-12 шифр "Прикус") / ВМедА. - Инв.№ Х1У-6543.-Л,
1991. -10с.
2. Раннее выявление приневротических состояний психики человека
и способы их активной профилактики. (Методическое пособие по теме №
187-90-П-12 шифр "Прикус")/ ВМедА.- Инв.№Х1У-6544.-Л., 1991.-34 с.
3. Физиолого-гигиеническое обеспечение аварийно-спасательных
отрядов в очагах катастроф. (Методические рекомендации по теме НИР
№101-92-п.7 шифр "Сопряжение") / ВМедА. - Инв.№Х1У-6602.-СПб.,
1992. -104 с.
Отдельные положения работы опубликованы в руководстве и учебных пособиях:
Методы исследования в физиологии военного труда // Руководство под редакцией профессора В.С.Новикова, М., Военное издательство, 1993 г.-240 с.
Теоретические основы военной психофизиологии // Учебное пособие под редакцией профессора В.И.Шостака, Л.: ВМедА., 1990.
Миролюбов А.В., Чиков М.Ю. Электроэнцефалограмма // Учебное пособие. СПб., 1994 г.
Практические рекомендации и методические разработки реализованы в системе психогигиены и психопрофилактики на флоте. Результаты исследования используются в курсе лекций для слушателей 1 -6 факультетов ВМедА по специальности "психофизиология" и "психиатрия". Методики АСФС применяются для лечения больных с психоневрологическими расстройствами в клиниках нервных болезней, психиатрии, инфекционных болезней академии.
Апробация работы . Результаты работы были доложены на Всесоюзной конференции "Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита человека" (г.Москва, 1982); на Всесоюзной конференции "Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита" .(г.Москва, 1986); на научной конференции Военно-медицинской академии (г.Ленинград, 1987); на 2-й научно-практической конференции ДКБФ (г.Таллин, г.Рига, 1988); на Международной конференции "Актуальные проблемы медицины катастроф" (г.Москва, 1992); на Всероссийской конференции "Военно-профессиональная работоспособность специалистов флота в экстремальных условиях" (г.С-Петербург, 1995); на IV Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" (г.С-Петербург, 1996).
Положения, выносимые на защиту.
-
Артифициальные функциональные стабильные связи мозга могут быть сформированы у здоровых людей в нескольких видах, различающихся по своему психофизиологическому воздействию.
-
Однократные и курсовые активации АСФС с помощью ритмической фотостимуляции эффективны для коррекции психофизиологического состояния с целью повышения умственной и физической работоспособности, а также устойчивости к стрессу в условиях влияния неблагоприятных факторов.
-
Метод формирования артифициальных стабильных функциональных, связей мозга с использованием психофармакологических препаратов
открывает новое направление в разработке средств регуляции психофизиологического состояния человека.
4. Мозговые механизмы, лежащие в основе артифициальных стабильных функциональных связей мозга, присущи не только человеку, но и некоторым видам животных.
Диссертация изложена на 417 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием материалов и методов исследования, пяти глав с описанием полученных результатов и их обсуждением, заключения, выводов и списка литературы, включающего 223 отечественных и 117 иностранных источников. Работа иллюстрирована 101 таблицей и 34 рисунками.
В соответствии с задачами, решаемыми в ходе исследования, было проведено 20 серий экспериментов и осуществлено более 1000 активаций искусственных связей.
Первая группа экспериментов проводилась в лабораторных условиях на 140 добровольцах, практически здоровых мужчинах, в возрасте от 20 до 41 года и в соответствии с целевыми установками подразделялась на экспериментальные серии, посвященные:
-
Изучению свойств различных искусственных связей, их влиянию на психофизиологическое состояние, умственную и физическую работоспособность при активации с помощью фотостимуляции и модулированного СВЧ- излучения;
-
Изучению влияния активаций АСФС на показатели различных видов операторской деятельности, в том числе - при работе в средствах индивидуальной защиты с неблагоприятными эргономическими характеристиками.
Вторая группа исследований проведена на 72 моряках в условиях дальнего плавания и посвящена сравнительному изучению влияния трех видов искусственных связей на психоэмоциональное состояние.
Третья группа исследований выполнена на 36 лабораторных мышах и посвящена изучению влияния активации искусственных связей мозга на поведение животных.
Самостоятельный раздел посвящен результатам использования искусственных связей мозга для лечения 32 больных психоневрологического профиля.
Основной акцент был сделан на изучение функционального состояния ЦНС, психических функций человека, качества операторской деятельности. Примененный комплексный методический подход позволил охватить биохимический, физиологический, психологический уровни при параллельном исследовании различными методиками. Использовались сложные инструментальные методы с автоматической компьютерной обработкой (ЭЭГ, ЭКГ, вариационная пульсометрия, полярографическое исследование содержания норадреналина и адреналина в крови) и простые - измерение артериального давления по Короткову, мышечного тонуса по Сцирмаи, а также психометрические методы тестирования когнитивных функций ( тесты Кюсси, Равена, Платонова-Шульте, заучивания слов и др.), сенсомоторики (измерение реакции на время, теппинг тест, время сенсомоторных реакций, КЧСМ), психоэмоционального состояния прожективными методами Люшера и Сцонди, опросниками САН, Спилбергера-Ханина. Прямые показатели операторской деятельности регистрировались при работе на тренажерах управления динамическими объектами и на автоматизированном комплексе исследования сложной психомоторной деятельности (тест Иоселиани). Использовались параметрические и непараметрические методы статистической обработки данных, регрессионный и корреляционный анализ, математические методы планирования эксперимента.