CC BY
20ежемесячный научно-практическии медицинским журнал
центральные регуляторные механизмы адаптации человека в горных условиях
Г.С. Джунусова
институт горной физиологии нан Кр, г. Бишкек, Кыргызская республика
резюме: Установлено, что высокогорная гипоксия вызывает существенные перестройки амплитудно-частотных параметров ЭЭГ и закономерностей временной организации ее волновых компонентов, выраженность которых зависит от индивидуальной пластичности и устойчивости механизмов саморегуляции головного мозга; изучены перестройки структуры внутриполушарных и межполушарных связей у коренных жителей высокогорья и выполнении профессиональной деятельности; получены новые данные в оценке ФС регулирующих функций мозга при адаптации к условиям среды; разработана система ЭЭГ-паспортизации высокогорных жителей для прогнозной оценки ФС ЦНС в различных условиях жизнедеятельности, оценке регуляторных функций мозга при воздействии факторов среды с целью развития стратегии эффективного вовлечения трудовых ресурсов для освоения высокогорных районов Кыргызстана.
тоо шартында адамдын конугуу борбор башкаруу механизмдери
Г.С. Джунусова
Корутунду: Бийик тоодогу кычкылтектин аздык шартында электроэнцфалографиялык амплитудасын жана жыштык параметрлерин, алардын толкундук компоненттери убактылуу кайра курууларын чакырат деп аныкталды. Тоо тургундарынын мээсиндеги ич ара байланыш структурасы изилденди. Тоо шартына ^y^Y учурдагы мээнин башкаруу функциялары боюнча жаны маалымат алынды. Тоо тургундарынын ЭЭГ-пасспорттук системасы иштетилип чыгып, адамдын борбор нерв системасынын функционалдык абалын прогноздук баалоо сунушталды. Кыргызстандын тоо аймактарында эмгек ресурстарын тура тандап жана эффективдуу колдонгонго прогноздук баалоо сунушталды.
Central regulatory mechanisms of adaptation of the human in mountain conditions
Dzhunusova G.S.
Abstract: It is established, that high-mountainous hypoxia causes essential reorganizations of peak-frequency parameters EEG and laws of the time organization of its wave components which expressiveness depends on individual plasticity and stability of mechanisms of self-control of a brain; reorganizations of structure intercentral interrelations of brain at aboriginals of high mountains and performance of professional work are studied; new data in estimation of functional condition of adjusting functions of a brain are obtained at adaptation to conditions of environment; the system of EEG-certification of high-mountainous inhabitants for prognoses estimations of functional conditions of CNS in various conditions of ability to live, an estimation regulatory functions of a brain is developed at influence of factors of environment with the purpose of development of strategy of effective involving a manpower for development of high-mountainous areas of Kyrgyzstan.
Способность человека адаптироваться к условиям среды является важнейшим биологическим свойством. Несмотря на многочисленные медико-физиологические исследования, выполненные в высокогорных регионах Кыргызстана [1-10; и др.] проблема отбора, оценки состояния и профилактики заболеваний, связанных с проживанием и работой в горах, до конца не решена. Требуется проведение углубленных исследований, направленных на изучение фундаментальных механизмов адаптации человека к комплексу факторов высокогорья, техногенным и социальным факторам и создание эффективных методов отбора наиболее устойчивых лиц, способных не только проживать в данном регионе и успешно осуществлять свою производственную деятельность. В условиях гипоксии нарушается анализаторная, интегративная деятельность головного мозга, а также и центральные механизмы регуляции различных органов и систем, что неизбежно приведет к дезинтеграции межсистемных отношений [11]. В связи с этим, изучение особенностей состояния механизмов саморегуляции мозга и их перестроек в процессе адаптации человека к воздействию
условий внешней среды (природной, техногенной, социальной) имеет важное теоретическое и практическое значение.
целью исследования являлось изучение нейрофизиологических механизмов индивидуальной чувствительности и устойчивости человека к воздействию природных, техногенных и социальных факторов внешней среды с целью разработки способов оптимизации и коррекции функциональных нарушений центральной нервной системы, а также системы ЭЭГ-паспортизации горных жителей. В задачи исследования входили: изучение состояния регулирующих функций мозга у горцев и у лиц, выполняющих профессиональную деятельность в горах, а также исследование напряжения центральных механизмов регуляции при длительном стрессогенном воздействии техногенной и социальной среды.
Методы исследования. Исследования выполнены в лаб. нейрофизиологии ИГФ НАН КР (г.Бишкек), в вахтенном поселке Кара-Булак золотодобывающей артели «Джеруй» (Тянь-Шань, 3100 м), с. Казыбек Атбашинского района Нарынской области (2800 м над ур.м.). Результаты получены
на 250 лицах в 1920 ЭЭГ-исследованиях. Регистрация ЭЭГ осуществлялась с помощью 8-каналь-ного электроэнцефалографа фирмы «Медикор» (Венгрия). Электроды накладывались по схеме «10-20», используя биполярный способ отведения от среднелобных (F3, F4), теменных (P3, P4), затылочных (O1, O2) и средневисочных (T3, T4) отделов коры мозга с соответствующими стороне отведения индифферентными ушными электродами (А1, А2). В отдельных сериях исследований использовался 21-канальный компьютерный энцефалограф-анализатор «Энцефалан-131-10» (МТД Медиком, Россия).
результаты и их обсуждение. С учетом разработанных типологических нормативов ЭЭГ-показателей для высокогорных жителей [12] нами проводилось ЭЭГ-картирование спектральной плотности мощности (СМ) у горцев с различными типами ЦМР мозга, которое показало, что у лиц с I типом центральных механизмов регуляции (ЦМР) в условиях высокогорья отмечается низкочастотный альфа-ритм, больше выраженный в правых областях коры мозга, с выраженной СМ до 100 мкВ2 в затылочных зонах коры. Более высокая частота альфа-ритма отмечается у лиц II типа ЦМР, но СМ, которого снижена до 70,5 мкВ2. И, наконец, у лиц с III типом ЦМР на ЭЭГ альфа-ритм слабо выражен, СМ которого не превышает 6 мкВ2.
У представителей I типологической группы горцев структура взаимодействия компонентов представлена хорошо выраженным альфа-функциональным ядром в теменно-затылочных областях коры больших полушарий, больше справа (Р=0,65-1,0); у II типологической группы выраженность альфа-функционального ядра несколько слабее (Р=0,65-0,4), наконец, III типологическая группа представлена равновероятностной структурой взаимодействия компонентов (Р=0,4-0,1).
Характер межцентральных взаимосвязей у горцев в зависимости от типов ЦМР мозга (рис. 1) свидетельствует, что все три типа формируют межцентральные взаимоотношения в каком-то определенном экономном режиме функционирования, наибольшая пластичность и устойчивость оказалась у лиц I и II групп. Что же касается лиц III группы, они характеризуются низкой пластичностью ЦМР мозга, у них же выявляется высокий процент функциональных нарушений ЦНС.
По показателям спектральной мощности (СМ) мы разделили горцев на 3 группы: с высокими значениями спектральной мощности (>90 мкВ2), средними значениями (от 20 до 90 мкВ2) и низкими значениями СМ (до 20 мкВ2). Оказалось, что у горцев с высокими значениями СМ доминирует частота альфа-ритма с 9 до 11 Гц. У лиц с высокими значениями спектральной мощности доминирует частота альфа-ритма (9,43+0,77 Гц). У части горцев (38%) отмечается функциональная асимметрия мозга, больше выраженная в правых зонах коры головного мозга, причем 21% из них
составили представители с высокой СМ альфа-ритма, 10% - горцы со средними значениями СМ и только 7% - представители с низкой СМ альфа-ритма (рис. 2, 3).
Полученные результаты, их теоретическое обобщение стали основой для создания системы ЭЭГ-паспортизации высокогорного населения Кыргызстана, то есть пространственной визуализации комплекса взаимосвязанных ЭЭГ-параметров, представляющих собой составляющие нейрофизиологического статуса, не выявляющихся при обычной регистрации ЭЭГ [13].
Отдельным блоком исследований явилась оценка функционального состояния ЦНС операторов, работающих в условиях высокогорья. Оказалось, что выраженность альфа-функционального ядра и высокая вероятность взаимосвязей альфа- с другими ритмами характеризуют устойчивую структуру взаимодействия компонентов ЭЭГ у лиц с высоким уровнем пластичности нейродинамичес-ких процессов. Отсутствие четко выраженного функционального ядра, вследствие выравнивания и ослабления связей между компонентами, характеризует неустойчивую структуру взаимодействия компонентов ЭЭГ у лиц с низким уровнем пластичности нейродинамических процессов.
На рис. 4 дана схема последовательного включения основных регуляторных механизмов человека при адаптации к различным условиям среды. Так, на человека воздействуют факторы внешней и внутренней среды, в ответ на это возникает неспецифическая активация ЦНС, наличие которой положительно влияет на прогнозную оценку результатов адаптации. Далее формируется специфическая реакция системы и компенсаторные механизмы, влияющие на уровень напряжения регуляторных механизмов. Если уровень напряжения регуляторных механизмов достаточен, формируется устойчивое адаптивное состояние. При повышении или понижении уровня напряжения регуляторных механизмов формируются состояния дезадаптации и незавершенной адаптации, которые могут пойти по пути формирования как функциональных нарушений в виде неврозов и дизрегуляторных состояний, так и по пути формирования органических патологических состояний типа неврастений и психозов.
Заключение.
Результаты проведенных исследований показали, что первичная фаза активации мозга имеет значение для выбора индивидуальной стратегии адаптации. Включение программ адаптационных перестроек организма к изменившимся условиям внешней среды требует в первый период повышения уровня тонической активации и усиления взаимодействия между всеми структурами мозга. Характер перестроек центральных механизмов регуляции при адаптации человека к условиям высокогорья определяется индивидуальными особенностями структурно-функциональной орга-
МЕДИЦИНА
ежемесячный научно-практическии медицинским журнал
Рис. 1 - Характер межцентральных взаимоотношений у коренных горцев высокогорья в зависимости от типов ЦМР мозга.
Цифрами обозначены зоны отведения ЭЭГ.
Рис. 2 - Представленность СМ альфа-ритма у горцев с различными типами ЦМР мозга.
О2-А2 - правая затылочная зона коры больших полушарий мозга, О1-А1 - левая затылочная зона КБП мозга, ЗДЧ - значения доминирующей частоты альфа-ритма. По оси абсцисс - горцы I, II, III групп; по оси ординат - значения СМ альфа-ритма в
Рис. 3 - Функциональная асимметрия мозга по СМ альфа-ритма.
А - спектрограмма основных ритмов мозга, Б - спектрограмма по группам 1 - с высокими значениями СМ, 2 - со средними значениями СМ, 3 - с низкими значениями СМ.
низации системной деятельности мозга, устойчивостью корково-подкорковых взаимоотношений и функциональным резервом (диапазоном) гомеос-татических механизмов:
а) у лиц с высоким уровнем пластичности и большим диапазоном устойчивости регуляционных процессов мозга адаптация к условиям
высокогорья может проходить без или при минимальных перестройках общего уровня тонической активации мозговых структур, модификации внутрицентральных взаимодействий и отсутствии дезадаптационных расстройств, способных дезорганизовать деятельность или перейти в патологию;
Рис. 4 - Схема включения основных адаптационных механизмов и формирования различных функциональных состояний.
б) у лиц со средним уровнем пластичности и устойчивости механизмов регуляции при адаптации в горах происходит формирование новой структуры межцентральных отношений, направленных на поддержание общего гомеостаза организма и сохранение анализаторной и интегративной деятельности мозга в более жестких условиях внешней среды;
в) у лиц с низким уровнем пластичности высокогорная гипоксия и стрессогенные условия внешней среды вызывают выраженную дестабилизацию межцентральных отношений, длительную неспецифическую активацию коры больших полушарий, приводящих к быстрому истощению основных нервных процессов и дезорганизации системной деятельности мозга с последующим развитием выраженных нервно-психических расстройств. Адаптация человека к условиям внешней среды осуществляется за счет компенсаторных механизмов и функциональных резервов, что вызывает постоянное напряжение центральных механизмов регуляции.
Список литературы.
1. Айдаралиев, А.А. Адаптация человека к экстремальным условиям /А.А. Айдаралиев, А.Л. Максимов - Л.: Наука, -1988. -170 с.
2. Алдашева, А.А. Индивидуальная стратегия поведения в межличностном взаимодействии /А.А. Алдашева //Физиология человека. - 1988. Т. 19, № 6. - С. 22-29.
3. Балыкин, М.В., Каркобатов Х.Дж. Системные и органные механизмы кислородного обеспечения организма в условиях высокогорья / М.В. Балыкин, Х.Дж. Каркобатов // Российский физиологический журнал. - 2012. - № 1. - С. 127-136.
4. Данияров, С.Б. Межполушарная асимметрия и адаптация к высокогорной гипоксии / С.Б. Данияров, Б.К. Тыналиева // Перспективы высокогорных исследований. - Б., 2003. - С. 5-10.
5. Медведев, В.И. Адаптация человека / В.И. Медведев. -СПб.: Институт мозга человека РАН, 2003. - 584 с.
6. Миррахимов, М.М. Горная медицина /М.М. Миррахимов, П.Н. Гольдберг. - Фрунзе, 1978. - 182 с.
7. Сороко, С.И. Нейрофизиологические и психофизиологичес-
кие основы адаптивного биоуправления /С.И. Сороко, В.В. Трубачев. - СПб.: Политехника-сервис, 2010. - 607 с.
8. Сороко, С.И. Индивидуальные особенности изменений
биоэлектрической активности и гемодинамики мозга человека при воздействии экспериментальной и высокогорной гипоксии /С.И. Сороко, Р.М. Димаров// Физиология человека. - 1994. - Т. 20, № 6. - С. 16-28.
9. Турусбеков, Б.Т. Медико-социальные аспекты здоровья
человека в горных условиях / Б.Т. Турусбеков. - Бишкек, 1998. - 127 с.
10. Тыналиева, Б.К. Межполушарная асимметрия головного мозга жителей горных районов Кыргызстана: автореф. дис. ... докт. мед. наук/Б.К. Тыналиева. - Бишкек, 2003.
- 40 с.
11. Сороко, С.И. Влияние экспериментальной и высокогорной гипоксии на биоэлектрические процессы различных структур головного мозга и межцентральные отношения /С.И. Сороко, Г.С. Джунусова // Физиология человека. - 1997.
- Т. 23, № 3. - С. 11-19.
12. Джунусова, Г.С. Нейрофизиологические состояния в горах: устойчивость, пластичность и оптимизация / Г.С.Джунусова; //Журнал Известия НАН КР, 2010, №4,
- С. 93-96.
13. Джунусова, Г.С. Горные жители Кыргызстана: особенности нейродинамических параметров мозга / Г.С.Джунусова; //Ульяновский медико-биологический журнал.- 2013 №1. - С.116-124.
Сведения об авторе:
Гульнар Султановна Джунусова - кандидат мед.наук, с.н.с., заведующая лабораторией нейрофизиологии Института горной физиологии НАН КР, 44-90-05, [email protected], г.Бишкек, Кыргызская Республика.
