CC BY
18
УДК 612.886
ИСКЛЮЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОБУЧЕНИЯ В ДЛИТЕЛЬНОЙ СЕРИИ ПОСТУРАЛЬНЫХ ТЕСТОВ У ЗДОРОВЫХ ДОБРОВОЛЬЦЕВ
Бирюкова Е.А.1, Миронюк И.С.1, Кубряк О.В.2
1Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского Россия, 295007, Республика Крым, Симферополь, пр. Вернадского, 4 Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П. К. Анохина
Россия, 125315, Москва, ул. Балтийская, 8 biotema@rambler.ru
Реферат
Цель. Исследование наличия или отсутствия влияния обучения на результаты выполнения инструкции в постуральном зрительно-моторном тесте в месячной серии наблюдений у здоровых добровольцев для заданных условий.
Материалы и методы. Исследование проводилось в течение 27 дней в одной группе практически здоровых юношей-добровольцев (п=20). Выборка формировалась неслучайным образом, методом приближенного моделирования. Заданные инструкцией тесты проводились на силовой платформе с биологической обратной связью по опорной реакции.
Результаты. Установлено, что возможное обучение в повторяющихся постуральных тестах в заданных условиях, включающих предварительное обучение, малую длительность процедуры и принятую систему оценок, не влияло на результаты выполнения инструкции в серии для данной выборки.
Заключение. При условии предварительного обучения, малой длительности постурального теста с биологической обратной связью по опорной реакции, в заданной системе оценок, результаты выполнения инструкции в длительной серии тестов не связаны с возможным повышением тренированности испытуемых (в данной выборке). Выбор условий проведения и трактовки результатов повторяющихся двигательных процедур может иметь значение для тестирования или тренировочных воздействий.
Ключевые слова: функциональное состояние; регуляция позы; стабилометрия; биологическая обратная связь по опорной реакции; двигательно-когнитивный тест; зрительно-моторный тест; психофизиологическое обеспечение
ELIMINATION OF THE INFLUENCE OF LEARNING IN A LONG SERIES OF POSTURAL TESTS IN HEALTHY VOLUNTEERS
Birukova E.A.1, Mironyuk I.S.1, Kubryak O.V.2
1V. I. Vernadsky Crimean Federal University 4, Vernadsky av., Simferopol, 295007, Russia 2P. K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology 8, Baltiyskia str., Moscow, 125315, Russia biotema@rambler.ru
Abstract
Purpose. Study of the dynamics of the results of the motor-cognitive test (on a power platform with a visual feedback channel on the reference reaction) in a monthly series of observations in healthy volunteers.
Materials and methods. In a multi-day series of short daily tests on the power platform with a visual feedback channel for the reference reaction, 20 healthy volunteers have individual ranges of results. Specified conditions of testing can eliminate the possible influence of training that may be required for control of the human condition in different areas.
v4
Results. It was found that the effective actions of volunteers in a series of tests were associated with their individual characteristics, and did not show any trends (for example, growth or deterioration of indicators), and, we believe, were in these conditions associated only with individual characteristics, reflected the current state of the subject.
Conclusion. Use of motor-cognitive tests, which represent the targeted behavior given by the instruction in the system with biological feedback on the reference reaction, can be useful in assessing functional States, for example, for the purposes of pre-shift control of operators or control the effectiveness of treatment.
Keywords: functional state; posture regulation; stabilometry; support reaction biofeedback; motor cognitive test; psychophysiological support.
Введение
Оценка стабильности и регуляции вертикальной позы является одним из базовых направлений в диагностике функциональных состояний человека. Однако известно, что проведение даже простых постурологических тестов может быть связано с обучением [1], влияющим на результаты диагностики. Изменение внешних условий, какая-либо сенсорная стимуляция могут вызывать у испытуемых реакции на новизну, отражающиеся, например, в параметрах стабиломе-трии [2]. Иными словами, особенности организации системы моторного контроля человека требуют тщательного подхода к методологии, разработке адекватных содержания и условий проведения тестов для получения надёжных результатов применительно к цели конкретного исследования.
Одним из ключевых вопросов при проведении серии повторяющихся двигательных процедур, по нашему мнению, является изучение адаптации в широком смысле, и требующих сфокусированного внимания процессов нейропластичности [3]. Например, определение необходимого числа повторений какого-либо упражнения для формирования двигательного навыка является одной из важных проблем нейрореаби-литации [4]. При этом полученные в экспериментах на животных данные, режим двигательных процедур (например, [5]) не всегда возможно прямо переносить в клиническую практику, что актуализирует практический опыт и наблюдения на здоровых добровольцах. Наоборот, исключение, минимизация или учёт влияний обучения при повторяющихся двигательных тестах имеют важное значение для организации рутинного контроля состояний (например, у водителей [6]). В этой связи, для проверки наличия или отсутствия обучения в месячной серии кратких зрительно-моторных тестов (с биологической обратной связью по опорной реакции) в заданных условиях было проведено данное исследование.
Материалы и методы исследования
Исследование проводилось в течение 27 дней в одной группе практически здоровых добровольцев, состоящей из 20-ти человек юношеского возраста. Выборка формировалась неслучайным образом, методом приближенного моделирования по соответствию критериям включения, к которым были отнесены условия
по возрасту от 19 до 20 лет, праворукость, нормальное или скомпенсированное (очками, линзами) зрение, отсутствие заболеваний, препятствующих нормальному стоянию и прямохождению.
После ознакомления с содержанием и условиями исследования, предполагавшими ежедневное (за исключением выходных дней) участие испытуемого, воздержание от курения и приема психоактивирую-щих веществ, при условии добровольности, подписывался протокол информированного согласия. После этого проводили инструктаж и предварительное обучение выполнению двигательной процедуры с биологической обратной связью по опорной реакции (на стабилоплатформе) до субъективного ощущения испытуемым освоения упражнения и достижения устойчивого результата теста, каковым считалось достижение примерно равного результата в течение трех последовательных процедур.
При проведении исследования использовали тест «динамическая проба» из программы STPL [7] для сертифицированной силовой платформы ST-150 (свидетельство о регистрации средства измерений в РФ RU.C.39.004.A № 41201; регистрационное удостоверение МЗ РФ № ФСР 2010/07900) с организованным визуальным каналом обратной связи по опорной реакции (дисплей размером 27', расположенный на уровне глаз испытуемого, на расстоянии 2 метра).
Тест проводили ежедневно в утренние часы, в шу-моизолированном помещении при естественном освещении. Устная инструкция испытуемому перед началом теста включала: «после появления в любом месте экрана синего круга по периметру от центра, точно наведите метку на появившийся круг до его исчезновения и вернитесь в центр для появления следующей мишени». Далее по нажатию кнопки оператором подавалась автоматическая голосовая команда «встаньте на платформу» - испытуемый становился обеими стопами по нанесенной на поверхность стабилоплат-формы разметке. После автоматической задержки в 8 секунд от контакта стоп испытуемого с платформой, предназначенной для снижения вызванных подготовкой к тесту возможных нецелевых движений, начинался тест, что маркировалось текстом на экране - цифры обратного отсчёта от «3» до «1» и последующей надписи «старт». Тест длился 30 секунд, по его завершению подавалась голосовая команда «тест завершен». Условная схема использованного в исследовании теста представлена на рисунке 1.
!Ы#ф1£НЛ«нл> Q - UI4HIM
Рисунок 1. Условная схема организации биологической обратной связи по опорной реакции.
В общей сложности у 20 добровольцев в течение 27 дней проведено 540 измерений, по одному в день. Оценивали время наведения метки на одну появляющуюся на периферии экрана «мишень» и возвращения метки в центральную зону экрана с помощью целенаправленных перемещений центра давления - одно результативное действие - показатель «Тр» в секундах; а также показатель «А» - показатель оценки энергоёмкости статокинезиограммы в Джоулях [8]. Расчёты показателей производили в штатной программе STPL, с цифровой фильтрацией колебаний выше 10 Герц.
Для проведения математического анализа данных применялись непараметрические методы. С помощью критерия серий по медиане с точным расчетом р-значимости по методу Монте-Карло, исследова-
лось возможное наличие тренда в ряду измерении у каждого испытуемого. Для оценки значимости полученных в группе различии результатов в разные дни применялся критерии Фридмана (непараметрический аналог ANOVA). Корреляционный анализ проводился по Спирмену. Уровень значимости составлял а = 0.05. Статистическая обработка, визуализация осуществлялись в программах SPSS 13.0, Microsoft Excel 2010.
Результаты исследования
Результаты тестирования каждого из испытуемых в настоящих условиях проведения серии, как правило, соответствовали индивидуальным диапазонам, составившим в среднем от 1.9 до 3.7 секунд (рис. 2).
1.5 п
Î.5 ■
Î.5 ■
1.5
ч
jiiflWr*
t
Me
mv ¿ив luv set seij «ti sat um ma TQ ICIM SÜU TCS KKI DES OSK ins IGM USK
Рисунок 2. Медианы и квартили времени, затрачиваемого на одно результативное действие путём управления позой
по визуальной метке центра давления на опору.
На горизонтальной оси - испытуемые, обозначенные кодами из букв латинского алфавита; на вертикальной оси - время в секундах.
Проверка возможного наличия трендов, маркирующих изменение функции в результатах выполнения «динамической пробы», показала отсутствие таковых в каждом индивидуальном случае. Из этого можно сделать предположение, что результаты выполнения инструкции добровольцами данной выборки при заданных условиях указывают на отсутствие значимого влияния возможного обучения («роста мастерства» по мере повторения процедур) на показатель Тр. Таким образом, в данном случае были обеспечены условия, при которых сохранялась значимость теста на протяжении всей серии исследования.
Показатель энергоёмкости статокинезиограммы при выполнении испытуемыми тестов, интерпретируемый нами как условный маркер «стоимости» достижения внешнего результата, колебался в среднем от 17 до 55 Дж. На рисунке 3 приведены обобщённые за 27 измерений индивидуальные оценки.
Использование непараметрического критерия серий, основанного на медиане выборки, также демонстрирует отсутствие тренда в каждом индивидуальном случае для значений показателя А. То есть, диапазон необходимых усилий для достижения соответствующих индивидуальному уровню результатов, вероятно, был
75
■
16 ■
35
16
□ □ О
о
о о
¥
-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1
ТЫ 5би 5Ш От чмк кяи ш <351! 1ём Шу ийг 2Н& ЦЧУ ККТ би ОЙ ОШ
Рисунок 3. Медианы и квартили показателя оценки энергоёмкости статокинезиограммы за 30-секундный период выполнения динамической задачи с биологической обратной связью по опорной реакции путём управления позой.
На горизонтальной оси - испытуемые, обозначенные кодами из букв латинского алфавита; на вертикальной оси - показатель оценки энергоёмкости статокинезиограммы в Джоулях.
определен обстоятельствами, не связанными с возможным ростом тренированности испытуемых.
При этом значимых корреляций между индивидуальными значениями показателей внешнего результата (Тр) и требуемых «энергозатрат» (А) не наблюдалось. Из этого можно сделать резюме, что достижение испытуемыми результата в заданных условиях определялось системными причинами, а не только объёмом «усилий» испытуемого, или же было обусловлено принятой системой оценок внешнего результата.
Таким образом, при определенных условиях, включающих предварительное обучение, короткое время тестирования и выбранную систему оценок, результаты выполнения инструкции повторяющегося двигательного теста с биологической обратной связью по опорной реакции не подвержены значимому влиянию возможных процессов обучения на протяжении, как минимум, одного месяца.
Заключение
В исследованной выборке добровольцев при условии их предварительного обучения, малой длительности постурального теста с биологической обратной
связью по опорной реакции, в заданной системе оценок, внешние результаты длительной серии тестов не связаны с возможным повышением тренированности испытуемых. Мы полагаем, что обеспечение условий, при которых влияние возможного обучения для заданных инструкцией ежедневно повторяющихся двигательных действий может быть минимизировано или же учтено при оценке результатов, имеет важное значение в разработке и практическом проведении диагностических, реабилитационных и контрольных процедур. Выбор условий проведения серии и интерпретации результатов двигательных процедур может иметь здесь особое значение. Дальнейшего изучения требуют вопросы возможных процедурных ограничений или особых условий трактовки результатов в повторяющихся зрительно-моторных тестах, обусловленные адаптационными процессами.
Таким образом, в описываемом случае результативные действия добровольцев в серии тестов были связаны с их индивидуальными особенностями и не показывали каких-либо трендов (например, рост или ухудшение показателей), и, полагаем, были в данных условиях связаны только с индивидуальными особенностями отражая текущее состояние испытуемого.
2.
4.
ЛИТЕРАТУРА
Pagnacco G, Carrick FR, Pascolo PB, Rossi R, Oggero E. Learning effect of standing on foam during posturographic testing preliminary findings. Biomed Sci Instrum. 2012; 48: 332339.
Погабало И.В., Кубряк О.В., Гроховский С.С., Копецкий И.С. Стабилометрические параметры вертикальной устойчивости здоровых добровольцев при искусственном кратковременном изменении прикуса. Стоматология. 2014; 5: 65-68. Dimyan MA, Cohen LG. Neuroplasticity in the context of motor rehabilitation after stroke. Nat Rev Neurol. 2011 Feb; 7 (2): 7685. doi: 10.1038/nrneurol.2010.200.
Lohse KR, Lang CE, Boyd LA. Is more better? Using metadata to explore dose-response relationships in stroke rehabilitation. Stroke. 2014 Jul; 45 (7): 2053-8. doi: 10.1161/ STR0KEAHA.114.004695.
Darling WG, Morecraft RJ, Rotella DL, Pizzimenti MA, Ge J, Stilwell-Morecraft KS, et al. Recovery of precision grasping after motor cortex lesion does not require forced use of the impaired hand in Macaca mulatta. Exp Brain Res. 2014 Dec; 232 (12): 3929-3938. doi: 10.1007/s00221-014-4068-9. Rossi R, Pascolo PB. Long-term retention of a divided attention psycho-motor test combining choice reaction test and postural balance test: A preliminary study. Accid Anal Prev. 2015 Sep; 82: 126-133. doi: 10.1016/j.aap.2015.05.010. Кубряк О.В., Гроховский С.С., Доброродный А.В. Руководство по работе с программой STPL. М.: Мера-ТСП, 2016. URL: http://stpl.pro/STPL.pdf.
Гроховский С.С., Кубряк О.В. Метод интегральной оценки эффективности регуляции позы человека. Медицинская техника. 2018; 2: 49-52.
