CC BY
251
УДК 612+612.821+57.017.3
Е.В. Вербицкий1, В.Б. Войнов1,2, С.Н. Литвиненко3, К.В. Двадненко1, Ю.Ю. Сысоева1
К ПОНИМАНИЮ МЕХАНИЗМОВ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА К УСЛОВИЯМ ВЫСОКОГОРЬЯ
1Учреждение науки Институт Аридных зон ЮНЦ РАН Учреждение науки Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН 3Ростовский филиал Российской таможенной академии
Цель - описание феноменов групповой и индивидуальной адаптации человека к условиям высокогорья.
Материалы и методы: мониторинговые исследования участников экспедиции осуществлялись в процессе работы, в условиях отдыха, во время ночного сна.
Результаты: в условиях высокогорья показана смена ритмичного характера деятельности кардиореспираторной системы с широкими амплитудно-частотными модуляциями паттерна выраженной тахикардии со сглаженной дыхательной аритмией.
Выводы: выявлена деформация параметров гомеостаза цикла сон-бодрствование: нарушение фазности и усиление фрагментации стадий, низкая представленность парадоксального сна, активации, движения, и как следствие, усиление проявлений общей усталости и состояний тревоги в бодрствовании.
Ключевые слова: адаптация, гипоксия, высота, психофизиология, сомнология, электроэнцефалография, электрокардиография, индивидуальная стратегия адаптации, групповые особенности.
E.V. Verbitsky1, V.B.Voynov12, S.N. Litvinenko3, K.V. Dvadnenko1, Yu.Yu. Sysoeva1
TO UNDERSTANDING OF MECHANISMS OF THE HUMAN'S ADAPTATION TO THE HIGH-ALTITUDE CONDITION
1Institute of Arid Zones SSC RAS 2Murmansk Marine Biological Institute KSC RAS 3Rostov Branch of Russian Customs Academy
Purpose: Description of the group and individual phenomena of the human's adaptation to the high-altitude condition.
Materials and Methods: The monitoring measures of participants of expeditions were realized during working and rest hours and during night sleep.
Results: The rhythmic activity change of cardiorespiratory system with wide amplitude-frequency modulation of tachycardia and smooth respiratory arrhythmia was shown in high-altitude condition.
Summary: The deformations of parameters of homeostasis of sleep-wakefulness cycle were found: the disorders of phases of sleep, fragmentation of stages, the lot of arousal and movements and due to tiredness and anxiety increased during wakefulness.
Key words: Adaptation, hypoxia, high-altitude, psychophysiology, somnology, electroencephalography, electrocardiography, the individual strategy of adaptation, the group's characters.
Введение
Исследование процессов влияния условий высокогорья на человека сохраняет свою актуальность в течение длительного времени. Это определяется значительной востребованностью объективных данных о динамике адаптации человека к экстремальным факторам, о пределах его устойчивости, а также необходимостью разработки надежных процедур прогноза функционального состояния и оптимизации его деформации. Принципиальным является внимание к индивидуальным особенностям, стратегиям процесса адаптации, а отсюда и подход к оценкам тренированности и психофизиологических резервов человека [1].
Одной из центральных проблем исследований процесса адаптации человека к высокогорью является оценка влияния на организм сниженного парциального давления кислорода воздуха и описание значимости формирующихся эффектов гипоксии. Горную (гипоксическую) гипоксию определяет именно пониженное парциальное давление кислорода, а не изменение содержания кислорода в воздухе, которое вплоть до высоты 2000 м поддерживается на уровне 20,96 % [2].
Кроме достаточно известного и широко исследованного явления гипоксии в горах наблюдаются эффекты снижения в организме углекислого газа — гипокапнии. Гипокапния при подъеме в горы действительно развивается, однако вторично, главным образом из-за роста вентиляции легких, вызванного гипоксией [2]. К эффектам гипокапнии относят, в частности, нарушения функций центральной нервной системы, обусловленные ишемизацией мозга, которая, естественно, усугубляет неблагоприятное влияние гипоксии и, в конечном счете, может сказаться на общей работоспособности человека и его здоровье [3, 4, 5].
Исследования, проведенные еще в XIX веке (Stokes, Bert, Tyndall, 1860 — цит. по [5]), показали, что одним из признаков периода острой адаптации человека к высоте (не менее 4000 м над уровнем моря) является нарушение дыхания, для которого характерны частые поверхностные дыхательные движения, прерывающиеся непроизвольным продолжительным дыхательными паузами — апноэ. Позже было показано, что для условий высокогорья нарушение ритмичности дыхания — явление весьма характерное. У человека, спящего в горах, отмечается апериодическое удлинение дыхательного цикла за счет формирования продолжительных апноэ, что чрезвычайно опасно из-за следующей за апноэ тяжелой артериальной гипоксемией [5].
Вероятно, наиболее ожидаемым результатом исследований в области "высотной физиологии" является разработка критериев, позволяющих прогнозировать формирование у конкретного человека полноценной адаптации. В процессе адаптации к высокогорью, длящейся достаточно продолжительное время в условиях специально организованного сценария тренировочных восхождений, в функциях газотранспортной системы организма происходят обратимые изменения, направленные на энергетическую оптимизацию приспособитель-
ных механизмов наряду с увеличением мощности систем утилизации кислорода и ресинтеза АТФ в клетках [6 - 9 и др.]:
— снижаются уровни минутных объемов дыхания и кровообращения;
— уменьшается вентиляторная чувствительность к гипоксическому стимулу;
— увеличиваются жизненная емкость и функциональная остаточная емкость легких;
— увеличивается церебральный кровоток, происходит новообразование капилляров в большом и малом круге;
— нарастает кислородная емкость крови;
— повышается активность дыхательных ферментов, интенсифицируется гликолиз, снижается критическое значение тканевой концентрации кислорода.
Цель: описание психофизиологических и со-мнологических феноменов групповой и индивидуальной адаптации человека к условиям высокогорья.
Материалы и методы
В работе представлены результаты трех 1012 суточных экспедиций (июнь-июль, 2008-2010 г.) с целевой задачей — восхождение на западную вершину г. Эльбрус (5642 м, Центральный Кавказ). Руководитель экспедиций — С.Н.Литвиненко. Всего было обследовано 27 человек с разным уровнем высокогорной подготовки. В течение экспедиции проводился ежедневный опрос с целью определения уровня физического, психологического состояния, самочувствия и субъективной оценки качества ночного сна. В процессе акклиматизационной подготовки и восхождения на вершину Эльбруса регистрировались следующие параметры состояния человека: частота сердечных сокращений (ЧСС) в спокойном состоянии, в положении сидя, после выполнения 20 приседаний в быстром темпе; параметры вариационной кардиоинтервалометрии при помощи прибора «Психофизиолог» (Медиком МТД, г.Таганрог), положение сидя, в течение 3 минут; временные и амплитудные параметры ЭКГ (носимый программно-аппаратный комплекс — Холтеровский монитор ЭКГ; «Schiller», Швейцария); время задержки дыхания на выдохе (проба Генчи), суммарная биоэлектрическая активность мозга (ЭЭГ, носимый программно-аппаратный комплекс — электроэнцефалограф «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» модификация «Мини»; «Медиком МТД», г. Таганрог) в восьми отведениях от симметричных точек регионов поверхности головы — лобной, центральной, теменной и затылочной (F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2), в качестве компонента полиграммы, включающей, кроме того: электро-окулограмму, электромиограмму подъязычной мышцы в биполярном отведении, электрокардиограмму (второе стандартное отведение), периметрию грудной клетки в абдоминальном и торакальном отведениях, пульсоксиметрию (SpO2 уровень сатурации по данным пульсоксиметрии дистально-го отдела пальца руки) [10].
С целью получения интегрального описание уровня нагрузки, испытываемой человеком в усло-
виях экспедиции при выполнении работы по подъему в горы и спуску, нами был предложен коэффициенты N1 (1.1) и N2 (1.2). Динамика усредненной нагрузки представлена на рисунке 1.
N1 (условная нагрузка при подъеме в гору) = (Время в пути (часы) х Число шагов х Пере- (1 1) падВысот (м))/10000о0) х (ПерепадВысот от (.) 1800 (м))*(ПерепадВысот от 1800 (м)) N2 (условная нагрузка при спуске с горы) =
0,3*((Время в пути (часы) х Число шагов х ПерепадВысот (м))/1000000) х (ПерепадВысот от 1800 (м))*(ПерепадВысот от 1800 (м)))
(1.2)
Все исследования, как правило, проводились в вечернее время, после проведения необходимых работ по обустройству лагеря и приема пищи. В отдельных случаях обследования осуществлялись сразу после выполнения определенной работы.
Результаты и обсуждение
Все обследуемые в течение экспедиций, но особенно в первые 3-4 дня, отмечали высокую утомляемость, постоянное ощущение тревоги и напряжения. Субъективно, у 66,7% обследованных наиболее выраженные ухудшение самочувствия, снижение активности, физической и психологической работоспособности отмечали в день приезда в Баксанскую долину (высота 1800 м), после акклиматизационного подъема на высоту 2800 м (второй день пребывания в горах), у 11,1% — после подъема на высоту 4400 м (четвертый день), у 18,5% обследуемых — после работы на высоте 4670 м и спуска
до 1800 м (пятый день). Значительное ухудшение состояния отмечали все участники экспедиции, совершившие восхождение на Эльбрус, особенно остро вечером после спуска на высоту базового лагеря на высоте 4400 м (9 человек, десятый день).
В первый день приезда (высота 1800 м) 37,5% опрошенных отмечали низкую эффективность сна, нарушение засыпания (11,1%) и частые ночные пробуждения (50,0%). Наиболее выраженные изменения сна, связанные с нарушением засыпания, частыми ночными пробуждениями, со снами тревожного характера, с тяжелым утренним пробуждением, были выявлены на 3, 6, 8 дни, когда группа спускалась после значительной работы по подъему и спуску, а также после второго подъема на высоту 4400 м и последующего штурма Эльбруса (9, 10 дни). Как показано на рисунке 1 (15 июля 2009), по набору высоты, по обобщенной оценке совокупной физической работы (показатели №-N2), эти два дня намного превышали все остальные дни экспедиции [11]. 33,3% участников экспедиции во время ночного сна после акклиматизационных подъемов на высоту более 4000 м чувствовали неприятные ощущения, сердцебиения, нехватку воздуха. Особенно объективно тяжелым стал день штурма вершины Эльбруса. Тяжелые климатические условия (июнь, высота более 3780 м — температура -5-7°С, сильный ветер), ощущаемая «нехватка воздуха», сложный рельеф местности — лед и снег под ногами со скользкими ледяными и скальными фрагментами, формировали существенный уровень физической и эмоциональной нагрузки, определяли переживание тревоги всеми участниками экспедиции.
N (N1 и (или) N2. в зависимости от характера раооты в тот или иной день)
25ССССССС
2СССССССС
15ССССССС
1С ссссссс
5ССССССС
2078Э75500 4
10 11 12 13 14 15 16
Числа июля 2009
Рис. 1. Динамика усредненной по группе условной нагрузки, связанной с выполнением человеком работы
по подъему в горы и спуску.
Анализ результатов мониторинга пульса позволил отметить, что частота сердечных сокращений в условиях относительного покоя в базовом лагере (1800 м над уровнем моря) у большинства участников экспедиции соответствовала брадикардии при относительно высоком межиндивидуальном разнообразии. Однако при повышении нагрузки, в частности, после выполнения значительной работы по подъему на высоту 4400 м пешком от третьей станции кресельной дороги (3780 м), частота сердечных сокращений существенно возрастала (в среднем по группе на 48,17+12,1%; достоверно по критерию Вилкоксона — Z=2,67; Р=0,008) при выраженной тенденции к сглаживанию межиндивидуальных различий (уменьшение дисперсии на 52,0+8,12%). Проводилось сравнение параметров вариационной пульсометрии двух замеров — радиальный выход к ущелью Курмы (2400 м), спуск вниз на турбазу «Сакля» (1800 м) и восхождение на Эльбрус и спуск в базовый лагерь (4400 м). Следует отметить, что и в первом, и во втором случае исследования проводились через 30-90 минут после возвращение
на базу и завершения работы по преодолению пиковых нагрузок, т.е. регистрировались следовые процессы перестроек в системе. Полученные данные отражают существенный практически для всех обследованных участников экспедиции прирост напряжения регуляции сердечно-сосудистой системы, выраженную симпатикотонию. При анализе индивидуальных перестроек во всех парах сравнения основной механизм перестройки деятельности сердечно-сосудистой системы — выраженная тахикардия при значительном снижении вариабельности частоты сердечных сокращений (достоверно по критерию Вилкоксона — Z=2,20; Р=0,028; уменьшение дисперсии на 83,7+14,8%). Например, у обследуемого МН на этапе акклиматизации среднеквадратическое отклонение длительности кардиоинтервалов СКО=153, а после возвращения от скал Пастухова до уровня 4400 м СКО снизилось до 11 единиц, у испытуемого СЛ на высоте — СКО=55, а после спуска с вершины Эльбруса СКО=7.
Высота - 5642 м
Высота 5382 м
Рис. 2. Динамика параметров при ЭКГ-мониторинге восхождения на западную вершину Эльбруса. Обследуемый ДК. Отмечен фрагмент максимального напряжения - непосредственно возле вершины.
На этапе восхождения на вершину Эльбруса была использована методика Холтеровского мо-ниторирования электрокардиограммы в трех отведениях в течение 16 часов 38 минут (обследуемый ДК). В исходном состоянии (базовый лагерь — 1800
м, спокойное состояние, положение — сидя) частота сердечных сокращений составляла 52 уд./мин (рис. 2). На пике нагрузки, на подходе к вершине, ЧСС достигала максимальных значений — до 150 уд./мин при смещении ST-сегмента относительно
фонового состояния на 2,8 мВ; через 4 часа после возвращения в базовый лагерь, на фоне сна ЧСС снизилась до 50 уд./мин, ST=1,2 мВ. Кроме того, на фоне пиковой нагрузки регистрировалась депрессия амплитуды и R-, и Т-зубцов, что при учете значительного смещения ST-сегмента позволяет говорить о существенном снижении электрогенеза и процессов реполяризации в миокарде, что, вероятно, свидетельствует о снижении коронарного кровообращения и сердечного выброса.
В качестве обобщающего критерия, позволяющего оценить уровень произвольной регуляции системы кислородообеспечения, была использована проба Генчи (время задержки дыхания на выдохе). Проведенные исследования позволяют отметить, что дни с относительно большой физической нагрузкой характеризуются наименьшими значениями данного показателя. У всех обследованных время задержки дыхания снижалось на 11-60%, причем имела место практически линейная зависимость ухудшения показателя от суммарной работы, выполненной в течение соответствующего дня (коэффициент корреляции = 0,87). Очевидно, что ухуд-
шение показателя определяется и перегрузкой в регуляции системы кислородообеспечения человека, и формированием состояния снижения волевой регуляции на фоне накопившейся общей усталости. Особо выражены изменения в системе дыхания, которые проявляются в первые часы пребывания на высоте 4400 метров (и при первом подъеме, и при втором, выполненных в ходе экспедиции). У большинства членов экспедиции имел место прерывистый характер дыхания по типу Чейн-Стокса — поверхностные ритмичные вдохи-выдохи непроизвольно прерывались попыткой сделать глубокий вдох на фоне неприятного ощущения «нехватки кислорода». Отмеченный факт достаточно хорошо известен и описан в литературе [5, 12-14]. Следует предположить, что наблюдаемые реакции объясняются не только высотной гипоксией, но и снижением в крови участников восхождения концентрации углекислого газа при интенсивном поверхностном дыхании, и, как следствие, угнетением состояния центральных хеморецепторов и центральномозго-вых регуляторов.
120 РЗ
100
Е Е 6»
Ж = 40 20 ГГк, 1 1 1 Е, Г? гп
0.5-2.0ГЦ 4,0-8,01" ц 8,0-13,0Гц 13,0-25.0Гц
120 01
100
04 ЭЗ
= 1 60 3" = до 20 гтъ_ í гЧ
0,5£,0Гц 4,0-8.0Гц 8,0-13,0Гц 13,0-25,0Гц
120 100 02 [Ь □ высота 75 м □ высота 2300 м 0 высота 4400 м □ высота 5500 м
СМ ЭЗ
мощность, мк 6 8 1
20 1
0 П-и_П гг!
0.5-2.0ГЦ 4,0-8,0Гц 8,0-13,0Гц 13,0-25,0Гц
Рис. 3. Обобщенная динамика изменений спектра мощности ЭЭГ в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами на высоте 75 м, 2300 м, 2800 м, 4500 м, 5642 м. Усреднение спектров мощности трех обследуемых,
рассчитанных по восьми десятисекундным фрагментам ЭЭГ.
Выборочно у трех человек — участников экспедиции в привычных условиях постоянного проживания (г. Ростов-на-Дону, 75 м над уровнем моря) и на отдельных этапах экспедиции регистрировалась полиграмма, как на фоне ночного сна, так и в режиме мониторинга, на фоне выполнения экспедиционной работы.
Анализ перестроек биоэлектрической активности мозга в положении сидя при закрывании глаз на высотах 75 м, 2300 м, 2800 м, 4400 м, 5000 м показал увеличение мощности колебаний ЭЭГ в диапазоне 8,0-13,0 Гц, что и характерно для выполняемой функциональной нагрузки. Наблюдаемый феномен давно известен исследователям и отражает не только качественное изменение уровня активации неокортекса, но и позволяет количественно оценить тонус больших полушарий мозга [15-16]. На высоте 75 м перестройки ЭЭГ с наибольшей выраженностью отмечаются в теменно-затылочных регионах неокортекса, на высотах более 4000 м у всех обследованных фокус перестроек смещался преимущественно в центральные области (рис. 3). На высотах 4400 м и 5000 м снижение тонуса больших полушарий при закрывании глаз и при попытке расслабиться сопровождалось перестройками не только в выраженности альфа-ритма, но и в увеличении мощности более высокочастотной части спектра (13,0-25,0 Гц); на высоте 4400 м перестройки были выражены симметрично в обоих полушариях теменно-затылочной области.
Результат сопоставления индивидуальных электрографических параметров состояния спокойного бодрствования с закрытыми глазами, зарегистрированных в условиях привычного проживания и во
время отдыха на вершине г.Эльбрус (5642 м), представлен на рисунке 4. В целом электрографическая картина, полученная в высокогорье, характеризуется выраженными признаками повышенной активации неокортекса. Несмотря на то, что основной признак ЭЭГ при закрывании глаз (снижении сенсорного потока) — доминирование частот альфа-диапазона - сохраняется, повышается доля колебаний высокочастотной части спектра ЭЭГ, визуально отмечается представленность островершинных колебаний. Все это, в целом, позволяет говорить о чрезвычайно высоком уровне напряжения в системе регуляции центральной нервной системы.
В общем виде у всех обследованных, и в примере на рисунке 5, полиграфическая картина развития сна в привычных условиях проживания (75 м над уровнем моря) соответствовала известным литературным нормативам [10, 17]. Она проявлялась в увеличении выраженности колебаний тета-диа-пазона (4,0-8,0 Гц) в период засыпания, с последующим, при развитии дельта-сна, доминированием колебаний дельта-диапазона (0,5-4,0 Гц). Начало парадоксального сна характеризовалось снижением представленности и мощности колебаний в дельта-диапазона и увеличением — в тета- и альфа-диапазоне (от 4,0 до 13,0 Гц).
Анализ динамики спектральной плотности ЭЭГ первых трех циклов сна показал, что наибольшая изменчивость характерна для колебаний дельта-диапазона, которая снижается от первого к третьему циклу сна, тогда как изменения величины спектральной плотности колебаний более высокой части спектра ЭЭГ — в диапазоне 4,0-25,0 Гц, как правило, не достоверны (рис. 5).
йшш
Отдых на вершине 5642 м
•
• •
©
дА- ш
Рис. 4. Фрагменты ЭЭГ и результаты ее анализа при засыпании (Stat_1) и во время отдыха с закрытыми глазами
на вершине Эльбруса, высота 5642 м. Обследуемый ЛС.
Примечание. Рисунок слева — весь сон, рисунок справа — изменение средней величины спектральной плотности в частотных диапазонах 0,5-25,0 Гц в медленном сне (МФС) в первых трех циклах сна. ПФС — парадоксальная фаза сна.
Рис. 5. Спектральная плотность ЭЭГ ночного сна в привычных условиях постоянного проживания (высота над уровнем моря - 75 м, до высокогорной экспедиции). Обследуемый ЛС.
Если на высоте 2300 м структура сна еще имела сходство с традиционной, то на высоте более 4000 м можно было наблюдать чрезвычайно затянутую стадию дремоты с постепенным углублением сна, что электрографически проявляется, в первую очередь, в росте низкочастотных гармоник (рис.6). На высоте 2300 м в начале дремоты, которая была продолжительной и могла достигать 60 мин на ЭЭГ, доминировали колебания бета-диапазона, постепенно заменяющиеся колебаниями альфа-ритма. Парадоксальный сон был фрагментарен и характеризовался значительной долей ко-
лебаний тета-диапазон. Начало глубокого медлен-новолнового сон характеризовалось повышением индекса тета-ритма, с неустойчивыми фрагментами дельта-активности, однако амплитуда этих гармоник была сопоставима с амплитудой альфа-колебаний, характерных для сниженного бодрствования и дремоты. Таким образом, получается, что по формальным признакам следует выделять стадию медленноволнового сна (индекс дельта-ритма более 30%), при сниженной амплитуде основного ритма и значительной доли колебаний тета и альфа-диапазона.
Рис. 6. Спектральная плотность ЭЭГ ночного сна в условиях высокогорья (высота над уровнем моря - 4500 м).
Обследуемый ЛС.
В восстановительный период (седьмые сутки после спуска, в условиях постоянного проживания — 75 м над уровнем моря) регистрация ночного сна позволила установить, что так же, как и во время сна до подъема, развитие медленноволновой фазы связано с ростом спектральной плотности колебаний в дельта-диапазоне, в парадоксальную фазу сна отмечается снижение спектральной плотности основного ритма при увеличении выраженности колебаний тета-диапазона (4,0-8,0Гц) и более высокочастотных составляющих. Сохраняется общая тенденция — наибольшей мощностью в медленном сне характеризуются колебания дельта-диапазона, средняя величина которой снижается от первого к третьему циклу, также показано снижение спектральной плотности колебаний тета-альфа-диапа-зона (4,0-13,0 Гц) во втором цикле сна и ее увеличение в третьем цикле.
Для всех обследованных во время сна в высокогорье было характерно увеличение ЧСС: на высоте 75 м (до подъема) средняя ЧСС за ночь составляет 50,3+2,6 уд./мин (в глубоком сне 43,0+ 0,4 уд./мин), на высоте 2300 м — 56,2+3,1 уд./ мин (в глубоком сне 45,7+0,6 уд/мин), на высоте 2800 м — 65,5 +1,2 уд./мин (в глубоком сне 60,5 + 0,6 уд/мин), на высоте 4500 м — 89,1+4,3 уд/мин (в глубоком 70,2+3,4 уд./мин). Перед началом экспедиции средняя частота дыхания за весь сон составляла 11,4+0,2 дыхательных циклов в минуту (дых.цикл./мин), в высокогорье характер дыхания становился прерывистым, с тенденцией к росту частоты дыхания — 17,5+2,1 дых.цикл./мин.
На высоте у всех обследованных во время сна были выявлены нарушения дыхания по типу ап-ноэ/гипопноэ сна: отмечалось увеличение количества фрагментов гипопноэ и дыхательных пауз (апноэ) на высоте 2300 м — 10,4+0,1 фактов ги-попноэ (средняя продолжительность 12,8+2,0 сек) и 6,5+0,2 случаев апноэ (средней продолжительностью 7,9+0,6 сек), на высоте 2800 м — 18,5+0,8 гипопноэ (средняя продолжительность 12,5+0,4) и 4,5+0,01 апноэ (средняя продолжительность 10,7+1,1).
В высокогорье было зарегистрировано снижение насыщения крови кислородом во время сна. Если у обследуемого ВВ в фоновом состоянии (до начала экспедиции) в динамике ночного сна сатурация крови в среднем составляла 96,8+7,6%, индекс десатурации — 0,8 (количество десатураций в час, при минимальном Бр02=89%), на высоте 2300 м среднее насыщение крови было — 90,2+2,4%, индекс десатурации — 2,5 (минимальное Бр02=84%); на высоте 2800 м — Бр02 снижалась, достигая, в среднем, — 84,8+11,2%, индекс десатурации составил 3,6 (минимальное Бр02=72%).
Заключение
Высокогорная экспедиция спортивного характера в обязательном порядке включает периоды акклиматизации и решения целевых задач, в нашем случае — покорение западной вершины г.Эльбрус (Центральный Кавказ). Модель акклиматизации и ее продолжительность определяются руководите-
лем экспедиции и преследуют решение основной задачи — повысить адаптационные возможности человека по функционированию в условиях дефицита кислорода во вдыхаемом воздухе, определяемом высотой над уровнем моря, при необходимости выполнять физическую работу, связанную с подъемом в горы и со спуском с них, связанную с переносом определенного количества груза. Кроме того, ситуация усложняется некоторой оторванностью от цивилизации, сложными метеорологическими условиями, ощущением восторга от наблюдаемых пейзажей, сменяющимся острым ощущением опасности.
В исследовании было показано, что в течение 10-12 суток, даже в случае наличия опыта высокогорных экспедиций, субъективные ощущения тревоги и дискомфорта у большинства исследуемых не исчезают, проявляясь во время ночного сна в форме нарушений засыпания, повышенной сновид-ческой активности.
На всех этапах экспедиции имеют место признаки повышенного напряжения регуляции физиологических функций, проявляющиеся в форме активации, что особенно ярко отмечается в росте частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, в эффектах локальной десинхронизации суммарной биоэлектрической активности мозга. Кроме того, что на уровне различных систем имеют место повышение скорости различных процессов, рост частоты гармонических колебаний, изменяется «рисунок» ритмических процессов, включающий как общие признаки десинхронизации, так и формирование специфических паттернов. На уровне дыхания становится нередким паттерн Чейн-Стокса, на уровне полиграфии ночного сна — закономерный паттерн сна приобретает деформированный характер с нарушением гомеостатических признаков фазных переходов.
При высоких нагрузках в высокогорье физиологически оправданным становится смена ритмичного характера деятельности кардиореспираторной системы с широкими амплитудно-частотными модуляциями паттерном выраженной тахикардии со сглаженной дыхательной аритмией [18]. Однако при этом на фоне ночного сна отмечаются ранние предвестники нарушения адаптации. В первую очередь речь идет о деформации параметров гомео-стаза цикла сон-бодрствование [19], сон с большим количеством негативных феноменов (нарушение фазности и усиление фрагментации стадий, низкая представленность парадоксального сна, активации, движения) теряет свою эффективность, и, как следствие, усиливается общая усталость — неэффективным становится и бодрствование. Гипоксическая гипоксия, формируемая в высокогорье, является, по-видимому, ведущим фактором повышения во сне средней ЧСС, учащения и повышения неритмичности дыхания, учащения вероятности удлиненных дыхательных пауз (апноэ) и изменчивости глубины дыхательных движений (гипопноэ). Сходные результаты были получены ранее J. Zielinski с соавторами [12], Н. Wickramasinghe и J.D.Anholm [13], J.V. Weil и D.P. White [14], A. Salvaggio с соавторами [20]. В модельных исследованиях на живот-
ных было показано, что редукция парадоксального сна возникала на фоне острой гипоксии, усугубляющейся гипокапнией, формирующейся в следствие гипервентиляции легких (гиперпноэ) [21].
Важным признаком субэкстремального характера испытываемых нагрузок является типизация, снижение межиндивидуального разнообразия исследуемых параметров функционирования систем организма человека, в частности частоты сердечных сокращений [11]. Высокий уровень напряжения регуляции, формируемый комплексом факторов высокогорного восхождения, уменьшает естественные дрейфы параметров внутренней среды организма, включаются базовые механизмы гомеостатической регуляции.
Нами выявлены характерные особенности изменений в высокогорье глубокого медленноволнового сна (дельта-сна) — при достаточно высоком индексе дельта-ритма, отсутствует прирост амплитуды этих колебаний, которая остается соизмеримой с колебаниями тета- и альфа-диапазонов. Таким образом, дельта-сон в условиях высокогорной экспедиции электрографически ближе к дремотному состоянию, чем к дельта-сну в привычных условиях жизни. Очевидно, это дает основание для утверждения о взаимосвязи характерных для рассматриваемых условий электрографических феноменов с низкой эффективностью ночного сна (что субъективно отмечалось большинством участников экспедиции). Можно предположить, что в основе этих модельных представлений лежат механизмы
некомпенсированной гипоксии внутренней среды организма, а усиление этих феноменов в ночном сне человека может свидетельствовать о расходовании функциональных резервов и неоптимальном уровне компенсации [12].
Причиной общего снижения электрогенеза не-окортекса, отмечаемого в параметрах ЭЭГ не только на фоне ночного сна, но и в бодрствовании, по-видимому, является некомпенсированная поверхностная гипоксия мозга, и, вероятно, ише-мизация мозга, влияющие на синаптическую пластичность и поляризационные эффекты на мембранах нервных клеток [22, 23]. Исследование ЭЭГ бодрствования, в частности, при реализации функциональной пробы на закрывание глаз, т.е. при снижении уровня неспецифической активации неокортекса, позволяет отметить наряду с ростом мощности альфа-ритма, высокий уровень представленности низкоамплитудных высокочастотных гармоник, отражающих, нехарактерный для обычных условий, высокий уровень напряжения активирующих систем центральной нервной.
Представляется перспективным более глубокое исследование возможностей человека при росте продолжительности пребывания на высоте, при повышении интенсивности комплексной нагрузки восхождений с высоким уровнем сложности. Особое место в этих работах должно стать исследование феномена «достижения цели», эмоционального выгорания при реализации целевой функции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Айдаралиев А.А., Максимов А.Л. Адаптация человека к экстремальным условиям. — Л.: Наука, 1988. — 286 с.
2. Бреслав И.С., Иванов А.С. Дыхание и работоспособность человека в горных условиях. — Алма-Ата: Гылым, 1990. — 256 с.
3. Бернштейн А.Д. Человек в условиях среднегорья. — Алма-Ата: Казахстан, 1967. — 244 с.
4. Шик Л.Л., Канаев Н.Н. Руководство по клинической физиологии дыхания. — Л.: Наука, 1980. — 324 с.
5. West J.B., Milledge J.S., Schoene R.B. The High Altitude Medicine And Physiology / Fourth edition. — Great Britain: CPI Bath, 2007. — 499 p.
6. Алипов Д.А. О возможностях использования среднегорья в повышении эффективности спортивной тренировки: авто-реф. дис. докт. биол. наук. — Л., 1969. — 36 с.
7. Меерсон Ф.З. Общий механизм адаптации и профилактики. — М., 1973. — 258 с.
8. Миррахимов М.М., Мейманалиев Т.С. Высокогорная кардиология. Очерки. — Фрунзе, 1984. — 316 с.
9. Алипов Д.А., Омурзов Д.О. Среднегорье и спортивная тренировка. — М.: Наука, 1974. — 244 с.
10. Rechtschaffen A., Kales A. A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep stage of human subjects. — Bethesda: Maryland, 1968. — 364 p.
11. Литвиненко С.Н., Войнов В.Б., Двадненко К.В., Черногубо-ва Е.А. Групповые и индивидуальные стратегии адаптации человека к условиям высокогорного восхождения // Теория и практика экстремальных и прикладных видов спорта. — 2010. — №3(18). — С.68-70
12. Zielinfski J., Koziej M., Manrkowski M. et al. The quality of sleep and periodic breathing in healthy subjects at an altitude of 3200 metres: sleep at high altitude // High Alt. Med. Biol. — 2000. — №1. — Р.331-336.
13. Wickramasinghe H., Anholm J.D. Sleep and breating at high altitude //Sleep Breath. — 1999. — V. 3. — P. 89-102
14. Weil J.V., White D.P. Sleep in High Altitude // The High Altitude Medicine And Physiology / Third edition. — Great Britain: CPI Bath, 2000. — P. 707-763
15. Павлова Л.П., Романенко А.Ф. Системный подход к психофизиологическому исследованию мозга человека. — Л.: Наука, 1988. — 214 с.
16. Хомская Е.Д. Мозг и активация. — М.: Изд-во МГУ 1972. — 384 c.
17. Вейн А. М., Хехт Г. Сон человека: физиология и патология. — М.: Медицина, 1989. —272 с.
18. Алифанов В.Н. Специальная функциональная диагностика. — М.: М-во здравоохранения СССР, Центр. ин-т усовершенствования врачей, 1970. — 59 с.
19. Borbely A. A., Achermann P. Sleep homeostasis and models of sleep regulation // Principles and practice of sleep medicine / Eds. M.H. Kryger, T.Roth, W.C. Dement. / 4th ed. 2005. —Р. 405-417.
20. Salvaggio A., Insalaco G., Marrone O. Effects of high-altitude periodic breathing on sleep and arterial oxyhaemoglobin saturation // Eur. Respir. — 1998. — № 2. — P. 408-413.
21. Lovering A.T., Fraigne J.J., Dunin-Barkowski W.L., Vidruk E.H., Orem J.M. Hypocapnia decreases the amount of rapid eye movement sleep in cats // Sleep. — 2003. — V. 26. — P. 961-967.
22. Basnyat B., Sleggs J., Spinger M. Seizures and delirium in a trekker: the consequences of excessive water drinking? // Wild. Environ. Med. — 2000. — V 11. — P. 69-70.
23. Daleau P., Morgardo D.C., Iriartem C.A., Desbiens R. New epilepsy seizure at high altitude without signs of acute mountain sickness or high altitude cerebral edema // High Alt. Med. Biol. — 2006. — V.7. — P. 81-83.
