CC BY
139
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ ОТ ЭНДОГЕННЫХ РИТМОВ ПАЦИЕНТА В КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РАССТРОЙСТВ
Федотчев А.И.1, Бондарь А.Т.1, Семенов В.С.1, Градобоев В.Н.2, Евстигнеев А.Л.3 1 Институт биофизики клетки РАН, Пущино; 2 Секция прикладных проблем при Президиуме РАН, Москва; 3 Летно-исследовательский институт им. М.М.Громова, Жуковский
E-mail: fedotchev@mail.ru
Представлена методология нелекарственной коррекции функциональных расстройств у человека, которая сочетает достоинства ранее обособленных подходов - метода адаптивного биоуправления с обратной связью (БОС), резонансной стимуляции и биоэлектрического управления - в рамках уникальной технологии резонансного биоуправления с обратной связью от эндогенных ритмических процессов пациента - ритма дыхания, ритма сердцебиений или ритмов электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Дано обоснование разработанной технологии, представлены позитивные результаты ее экспериментального тестирования в двух сериях экспериментов, а также намечены перспективные пути дальнейших исследований и разработок в этом направлении.
В настоящее время становится все более очевидным, что для достижения здоровья населения особое предпочтение следует отдавать охране здоровья практически здорового человека. Не случайно вопросы укрепления психического здоровья и профилактики психогенных расстройств названы приоритетными в недавно (2005 г.) принятой Европейской декларации [1]. Это особенно актуально для нашей страны, где многие стрессогенные факторы современной жизни (урбанизация, гиподинамия, напряженный ритм работы, недостаток сна, неправильное питание и другие) дополняются хроническим социальным стрессом. Он обусловлен постоянными социальными потрясениями и психотравмирующими ситуациями, нарастанием социальных конфликтов, необходимостью работы в экстремальных условиях политических и техногенных катастроф и т.д. [2]. Все эти факторы вызывают у человека нарушение механизмов адаптации и ведут к формированию «дискомфортного синдрома» [3] в виде разнообразных функциональных расстройств, за которыми часто следует отказ защитных систем организма и болезнь. В этих условиях особенно востребованными являются все виды лечения, направленные на своевременное возвращение организма к оптимальному состоянию. Однако возможности медикаментозной терапии в этих случаях весьма ограничены из-за ее направленности на подавление конкретных болезненных симптомов, побочных эффектов и феномена привыкания, а применяемые на практике нелекарственные средства не всегда эффективны [4]. Поэтому актуальной задачей является создание новых эффективных технологий нелекарственного воздействия, которые могут обеспечить предотвращение и своевременную коррекцию психогенных функциональных нарушений в организме человека.
Среди современных нелекарственных средств направленной регуляции функционального состояния человека можно выделить два подхода, получивших наибольшее распространение, особенно за рубежом: метод адаптивного биоуправления функциями с обратной связью (метод БОС, Biofeedback) и метод резонансной аудио-визуальной стимуляции ("Audio-visual entrainment" или "Brainwave synchronization"). В методе БОС текущая амплитуда того или иного физиологического показателя человека (биотоков мозга, мышц, сердца, кожи и т.п.) отражается в параметрах звуковых или световых сигналов обратной связи, предъявляемых пациенту с целью обучения сознательному контролю активности данной функциональной системы организма для достижения требуемых лечебных эффектов [5]. В методе резонансной стимуляции пациент подвергается лечебным аудио-визуальным воздействиям с частотными параметрами, которые эмпирически
подбираются в соответствии с тем или иным ритмом электрической активности мозга [6,7].
Явными достоинствами обоих методов являются неинвазивность, отсутствие противопоказаний и ориентированность на центральные регуляторные механизмы мозга. Метод БОС за счет наличия сигналов обратной связи от непосредственно регистрируемых физиологических показателей пациента обладает дополнительными преимуществами - предельной индивидуальностью и активным участием субъекта в оптимизации своего состояния. Однако метод БОС имеет также существенное ограничение, связанное с необходимостью осознанного восприятия сигналов обратной связи: из-за наличия определенного порога между сознанием субъекта и центральными регуляторными механизмами мозга для многих людей освоение навыка направленной регуляции физиологических состояний затруднено и требует длительного (до 20 сеансов) обучения [8].
Для преодоления указанного ограничения может быть использован 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 биоэлектрические потенциалы, генерируемые тканями или органами человека, автоматически управляют различными внешними устройствами
[9].
В связи с этим нами предложено [10] введение в традиционную схему БОС второго, дополнительного контура обратной связи - контура резонансной стимуляции. В нем сигналы обратной связи не осознаются субъектом, а служат для автоматической модуляции параметров лечебной стимуляции. Благодаря комбинации активного (осознанное восприятие) и пассивного (автоматическая модуляция) использования сигналов обратной связи открывается возможность существенного повышения эффективности БОС-процедур.
Еще одна возможность повышения эффективности сеансов биотехнического управления открывается при рассмотрении БОС-методологии с позиций общей теории систем [8]. Речь идет об особой эффективности лечебных процедур в случае, если они основаны на природных механизмах регулирования функций организма.
В связи с этим нами предложено [11] в качестве сигналов биоуправления использовать системообразующие эндогенные ритмы пациента - ритм дыхания, ритм сердцебиений или ритмы электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Система биопотенциалов мозга, сердечно-сосудистая и дыхательная системы тесно взаимосвязаны и составляют основу процессов гомеостатической регуляции, характеризуясь высокой чувствительностью к действию внешних факторов. Благодаря этому даже низкоинтенсивные, но ритмически организованные воздействия при условии совпадения их частоты с эндогенными ритмами организма могут сопровождаться выраженными физиологическими эффектами, обусловленными резонансными механизмами смены биологических состояний. Важными особенностями ритмических процессов организма являются их зависимость от текущего функционального состояния, значительное индивидуальное варьирование и высокая стабильность у данного индивида. Это означает, что наибольшая эффективность коррекционных процедур может быть достигнута только при точном соответствии их частоты текущим параметрам эндогенных ритмических процессов данного субъекта. Именно этим достоинством обладают лечебные сенсорные воздействия, автоматически модулируемые сигналами обратной связи от регистрируемых в реальном времени собственных ритмов каждого пациента.
Таким образом, предложена методология нелекарственной коррекции функциональных расстройств у человека, которая сочетает достоинства ранее обособленных подходов - метода БОС, резонансной стимуляции и биоэлектрического управления - в рамках уникальной технологии резонансного биоуправления с обратной связью от эндогенных ритмов пациента.
В докладе представлены позитивные результаты экспериментального тестирования разработанной технологии в условиях, близких к клиническим. На испытуемых-добровольцах проведено две серии экспериментов. В одной из них использовали обезболивающую электростимуляцию, интенсивность которой автоматически модулировалась ритмом дыхания пациента. Во второй серии для подавления стрессогенных расстройств использовали двойную обратную связь от узкочастотных ЭЭГ осцилляторов индивида. При этом испытуемые обучались сознательно подавлять тета-компоненты собственной ЭЭГ, ориентируясь на звуковые сигналы обратной связи. Одновременно они подвергались световым воздействиям, параметры которых автоматически модулировались альфа-компонентами их ЭЭГ.
Полученные результаты намечают перспективные пути к созданию новых эффективных приемов нелекарственной терапии стресс-вызванных расстройств у человека. Они также открывают возможность разработки реабилитационных и коррекционных методик, способных повысить эффективность, безопасность и надежность выполнения интенсивной профессиональной деятельности специалистами экстремальных профессий за счет повышения адаптационных резервов организма, выработки навыков саморегуляции и своевременной коррекции неблагоприятных сдвигов функционального состояния. Разработанная технология резонансного биоуправления с обратной связью от эндогенных ритмов пациента может найти применение в реабилитационных мероприятиях широкого профиля и при коррекции разнообразных функциональных расстройств. Возможными сферами ее применения могут быть медицина катастроф, военная и спортивная медицина, научные исследования, а также коррекция и реабилитация состояния диспетчеров и операторов в армии, на транспорте, в авиации, на атомных и тепловых станциях и т.д.
Работа поддержана Российским Гуманитарным научным фондом, грант РГНФ № 07-06-00056а.
1. Казаковцев Б.А., Краснов В.Н., Левина Н.Б., Немцов А.В. Европейская конференция ВОЗ по охране психического здоровья с участием представителей министров здравоохранения стран региона «Проблемы и пути их решения» (Хельсинки, Финляндия, 12-15.01.05) // Журн. неврол. и психиатрии. 2005. Т. 105. № 9. С. 78-80.
2. Величковский Б.Т. Значение социального стресса и эффективной трудовой мотивации в формировании образа жизни и состояния здоровья населения России // Вестник РАМН. 2007. № 5. С. 41-48.
3. Кидалов В.Н., Хадарцев А.А., Якушина Г.Н. Саногенез и саногенные реакции эритрона. Проблемы медицины и общее представление о саногенезе // Вестник новых мед. технологий. 2005. Т. 12. № 3-4. С. 5-10.
4. Лебедева И.С. Сам себе доктор. Новые методы немедикаментозного лечения // Сумма технологий. 2002. № 1 (9). С. 18-19.
5. Shapiro D., Surwit R.S. Learned control of physiological function and disease // In: Mind/body integration. Essential readings in biofeedback. E.Paper, S.Ancoli, W.Quinn, eds. New-York, London: Plenum Press, 1979. P. 7-46.
6. Morse D.R. Brain wave synchronizers: a review of their stress reduction effects and clinical studies assessed by questionnaire, galvanic skin resistance, pulse rate, saliva, and electroencephalograph // Stress Medicine. 1993. V. 9. N 2. P. 111-126.
7. Siever D. Audio-visual entrainment: the neurobiology of affective disorders and clinical implications of audio-visual entrainment // Biofeedback Magazine. 2004. V. 32. N 4. P. 1-15.
8. Федотчев А.И., Бондарь А.Т., Ким Е.В. Адаптивное биоуправление с обратной связью и контроль функционального состояния человека // Успехи физиол.наук. 2002. Т. 33. № 3. С. 79-96.
9. Гурфинкель В.С., Малкин В.Б., Цетлин М.Л., Шнейдер А.Ю. Биоэлектрическое управление. М.: Наука, 1972. 244 стр.
10. Федотчев А.И., Бондарь А.Т., Матрусов С.Г., Семенов В.С., Соин А.Г. Использование сигналов обратной связи от эндогенных ритмов пациента для нелекарственной коррекции функциональных расстройств // Успехи физиол. наук. 2006. Т. 37. № 4. С. 82-92.
11. Федотчев А.И., Матрусов С.Г., Бондарь А.Т., Семенов В.С., Соин А.Г. Коррекция функциональных расстройств на основе обратной связи от собственных ритмов пациента // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2006. № 8-9. С. 27-33.
BIOELECTRIC CONTROL AND BIOFEEDBACK FROM PATIENT'S ENDOGENOUS RHYRHMS IN THE CORRECTION OF HUMAN FUNCTIONAL DISTURBANCES
Fedotchev A.I. 1, Bondar' A.T. 1, Semenov V.S. 1, Gradoboev V.N. 2, Evstigneev A.L. з i Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino; 2 Section of applied problems of Russian Academy of Sciences Presidium, Moscow; з M.M.Gromov flying-research Institute, Zhukovsky
E-mail: fedotchev@mail.ru
Methodology of non-drug correction of human functional disturbances is presented. It combines the advantages of previously unrelated approaches - biofeedback training, resonance stimulation and bioelectric control - into the unique technology of resonance biofeedback from patient's endogenous rhythms, such as respiratory rhythm, heart rate and electroencephalogram (EEG) rhythms. Scientific basis of the technology is provided, positive results of its experimental testing in two clinic-like studies are presented, and the most promising ways of further approach development are delineated.
