CC BY
22
УДК 612.82
ВЛИЯНИЕ СПЕЛЕОКЛИМАТОТЕРАПИИ НА ФОНОВУЮ ЭЭГ АКТИВНОСТЬ
ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА
В.А. Семилетова, Е.В. Дорохов, М.С. Нечаева
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации, кафедра нормальной физиологии
Выявлено, что в состоянии функционального покоя с открытыми и закрытыми глазами у пациентов после воздействия электроотрицательных аэроионов снизилось напряжение в центральной нервной системе. При этом амплитуда тета-ритма в состоянии «открытые глаза» имела тенденцию к снижению как справа, так и слева в теменных, височных (Т5 и Т6), фронтальных (F8, F7) отведениях, однако в отведениях Т3 и Т4, F3 и F4 - к повышению; а в центральных и затылочных областях динамика амплитуды тета-ритма была разнонаправлена. Амплитуда тета-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела межполушарные отличия - тенденцию к повышению в отведениях О1, Р3, С3, F3, Т3. Амплитуда альфа-ритма в состоянии «открытые глаза» возрастала как справа, так и слева во всех исследуемых отведениях. Амплитуда альфа-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела тенденцию к повышению во всех исследуемых отведениях. Амплитуда бета-ритма в состоянии «открытые глаза» имела тенденцию к повышению в затылочных и височных (Т3, Т4) областях; в теменных отведениях Р3 и Р4 - имела тенденцию к снижению; а в центральных и фронтальных областях практически не менялась. Амплитуда бета-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела тенденцию к повышению практически во всех отведениях. Подобные изменения могли отражать эффективный отдых, готовность пациентов к активной деятельности, свидетельствовать о восстановлении работоспособности и ментальной активности головного мозга. А также могли быть связаны со снижением напряжения в регуляторных системах под воздействием сеанса спелеотерапии, при одновременной активной мыслительной деятельности, анализе ситуации и принятии решения.
Ключевые слова: спелеоклиматотерапия, электроэнцефалограмма, ритм, ЭЭГ.
DOI 10.19163/1994-9480-2021-1(77)-116-120
INFLUENCE OF SPELEOCLIMATOTHERAPY ON BACKGROUND EEC ACTIVITY
OF THE HUMAN BRAIN
V.A. Semiletova, E.V. Dorokhov, M.S. Nechaeva
FSBEI HE «N. N. Burdenko Voronezh State Medical University» of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation,
Department of normal physiology
It was revealed that in a state of functional rest with open and closed eyes in patients after exposure to electronegative air ions, the voltage in the central nervous system decreased. At the same time, the amplitude of theta rhythm with the state of «open eyes» tended to decrease both on the right and on the left in the parietal, temporal (T5 and T6), frontal (F8, F7) leads, but in leads T3 and T4, F3 and F4 - to increase; and in the central and occipital areas, the dynamics of the theta rhythm amplitude was multidirectional. The amplitude of theta rhythm with the «closed eyes» state had interhemispheric differences - a tendency to increase in leads O1, P3, C3, F3, T3. The amplitude of the alpha rhythm in the «open eyes» state increased both on the right and on the left in all the studied leads. The amplitude of the alpha rhythm with the «closed eyes» state had a tendency to increase in all the studied leads. The amplitude of the beta rhythm with the state of «open eyes» tended to increase in the occipital and temporal (T3, T4) areas; in the parietal leads P3 and P4 - had a tendency to decrease; and practically did not change in the central and frontal areas. The amplitude of the beta rhythm with the «closed eyes» state had a tendency to increase in almost all leads. Such changes could reflect effective rest, the readiness of patients for vigorous activity, testify to the restoration of the efficiency and mental activity of the brain. It could also be associated with a decrease in tension in the regulatory systems under the influence of a session of speleotherapy, with simultaneous active mental activity, analysis of the situation and decision-making.
Key words: speleoclimatotherapy, electroencephalogram, rhythm, EEG.
Спелеоклиматотерапия - моделирование микроклимата сильвинитовых пещер - в настоящее время является весьма популярным методом лечения и профилактики различных заболеваний в условиях санаториев, лечебниц, частных клиник. В домашних условиях сильвинитовая спелеокамера - неиссякаемый источник свежего воздуха, уголок здоровья, в котором дышится легко и свободно взрослым и детям. Положительный эффект от воздействия микроклимата спелеотерапии объясняют составом воздуха сильвинитовой камеры [4].
Согласно литературным данным, под влиянием спелеоклиматотерапии у пациентов наблюдалось улучшение ментальных показателей, уменьшение тревожности, улучшение самочувствия и повышение физического и психического компонента качества жизни. Показано положительное влияние спелеотерапии на параметры иммунного статуса человека, в частности, на деятельность лейкоцитарной системы [1, 3, 5].
Иммунокорригирующая способность спелеотера-пии проявляется также влиянием на систему медиаторов
аллергического воспаления, активность перекисного окисления липидов, уровень опиоидов. Анализ кардио-ритма и параметров дыхания выявил неоднозначные изменения в сердечно-сосудистой системе организма человека, и лишь 30 % этих изменений можно рассматривать как положительные, в частности - повышение активности парасимпатического отдела автономной нервной системы [5].
Исследований же мозговой активности после воздействия спелеоклиматотерапии, на наш взгляд, проведено недостаточно. Анализ средней мощности биоэлектрической активности мозга различных ритмических диапазонов показал, что мощность тета-ритма имела тенденцию к снижению после спелеосеанса как при закрытых, так и при открытых глазах испытуемых. В состоянии функционального покоя с открытыми и закрытыми глазами у пациентов после воздействия электроотрицательных аэроионов снижалось напряжение в ЦНС. Мощность ритма бета-1 при закрытых и открытых глазах и альфа-ритма при открытых глазах увеличивается после спелеосеанса. Изменения мощности ритма бета-2 неоднозначны. Мощность же тета-ритма в состоянии функционального покоя с открытыми глазами увеличилась во фронтальных и центральных и снизилась в затылочных, теменных и височных областях мозга. В функциональном состоянии покоя с закрытыми глазами проявилась межполушарная асимметрия возникающих изменений. Так, в состоянии функционального покоя до сеанса спелеоклиматорапии у испытуемых наблюдалась больше активность правого полушария, после спелеовоздействия активность правого полушария в большинстве областей снижалась [3].
В нашей работе мы сделали акцент на анализ амплитуды ритмов ЭЭГ, поскольку амплитудно-частотная характеристика является наиболее информативной и наиболее используемой в биологических и медицинских исследованиях, несмотря на критическое отношение ряда исследователей к изучению амплитудного спектра [2]. Мы постарались избежать обвинений в необоснованном усреднении, сделав акцент
Амплитуда тета-ритма до и
на сравнении амплитуды анализируемых ритмов ЭЭГ активности до и после спелеовоздействия.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследование влияния спелеоклиматотерапии на фоновую ЭЭГ активность мозга человека.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В исследовании приняли участие 14 студентов-добровольцев 18-20 лет. Регистрация ЭЭГ проведена до и после спелеовоздействия в состоянии функционального покоя, в малой спелеокамере на одного пациента, с помощью электроэнцефалографа «Энцефалан-ЭЭГР-19/26» фирмы «Медиком» (г. Таганрог) в 19 стандартных отведениях согласно международной схеме 10-20.
Пациент находился в спелеокамере в течение двух часов при температуре воздуха 17 °С, относительной влажности воздуха 73 %, подвижности воздуха порядка 0,02 м/с, содержании отрицательных аэроионов 1100 ед./см3, содержании положительных аэроионов 700 ед./см3. Статистический анализ проведен с использованием программных пакетов «Excel» и «GraphPad Prism 9.0.0».
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ амплитуды ЭЭГ проведен по следующим волновым диапазонам: тета, альфа, бета-1, бета-2 в двух функциональных состояниях - при открытых и закрытых глазах.
Выявлено, что амплитуда тета-ритма в состоянии «открытые глаза» имела тенденцию к снижению как справа, так и слева в теменных, височных (Т5 и Т6), фронтальных (F8, F7) отведениях, однако в отведениях Т3 и Т4, F3 и F4 - к повышению; а в центральных и затылочных областях динамика амплитуды тета-ритма была разнонаправлена (табл. 1).
Таблица 1
после спелеовоздействия
Тета-ритм ОГ до Ошибка среднего ЗГ Ошибка среднего ОГ после Ошибка среднего ЗГ после Ошибка среднего
O2-A2 10,635 0,317 9,768 0,474 10,116 0,127 9,504 0,177
O1-A1 9,018 0,233 8,304 0,351 9,241 0,158 9,496 0,143
P4-P2 10,111 0,573 9,978 0,791 9,609 0,328 9,538 0,322
P3-A1 12,823 1,358 8,978 0,795 8,337 0,354 9,351 0,376
C4-A2 11,92 0,334 11,919 0,579 11,534 0,219 11,506 0,199
C3-A1 10,364 0,251 11,387 0,538 10,771 0,127 12,031 0,187
F4-A2 11,478 0,267 12,317 0,583 11,979 0,261 12,031 0,208
F3-A1 11,145 0,224 10,953 0,481 11,276 0,127 11,841 0,173
T6-A2 8,459 0,536 8,691 0,732 8,298 0,273 8,223 0,279
T5-A1 8,074 0,481 7,88 0,653 7,085 0,262 7,228 0,277
T4-A2 8,094 0,312 8,837 0,636 8,255 0,141 8,732 0,211
T3-A1 7,431 0,289 7,674 0,425 7,568 0,116 8,459 0,153
Амплитуда тета-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела тенденцию к повышению в отведениях О1, Р3, С3, F3, Т3 - что отражало межполушарную разницу в изменении амплитуды тета-ритма после воздействия спелеоклимата (слева амплитуда тета-ритма возрастает, справа - снижается).
Известно, что в состоянии бодрствования тета-ритм является отражением стрессорного состояния человека либо выявляется в периоды «озарения», то есть решении сложной задачи. При этом левое полушарие перерабатывает информацию логически и последовательно, оно отвечает за анализ и принятие решений.
Таким образом, можно предположить, что снижение тета-активности в отдельных областях головного мозга могло быть связано со снижением напряжения в регуляторных системах под воздействием сеанса спелеотерапии. Увеличение же тета-ритма слева при закрытых глазах и в отдельных областях при открытых глазах могло свидетельствовать об активной мыслительной деятельности, анализе ситуации и принятии решения.
Отмечено, что амплитуда альфа-ритма имела тенденцию к более выраженному изменению амплитудного спектра ритмов ЭЭГ.
Амплитуда альфа-ритма до
В состоянии «открытые глаза» амплитуда альфа-ритма возрастала как справа, так и слева во всех исследуемых отведениях, в отведении О1-А1 (слева) увеличение амплитуды альфа ритма было достоверным (в состоянии покоя - (11,296 ± 0,625), после спе-леоклиматотерапевтического сеанса - (17,962 ± 0,692), р = 0,0419 (табл. 2).
Амплитуда альфа-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела тенденцию к повышению во всех исследуемых отведениях.
Как мы полагаем, увеличение амплитуды альфа-ритма было связано с отдыхом пациентов в спелео-камере в течение 2 часов.
Изменение амплитуды бета-1 и бета-2 поддиапазонов было однонаправлено.
Поэтому остановимся на динамике амплитуды бета-1 активности.
Амплитуда ритма бета-1 в состоянии «открытые глаза» имела тенденцию к повышению в затылочных и височных (Т3, Т4) областях; в теменных отведениях Р3 и Р4 - имела тенденцию к снижению; а в центральных и фронтальных областях практически не менялась (табл. 3).
Таблица 2
и после спелеовоздействия
Альфа-ритм ОГ до Ошибка среднего ОГ после Ошибка среднего ЗГ до Ошибка среднего ЗГ после Ошибка среднего
O2-A2 13,748 0,925 18,318 0,693 20,977 1,129 23,848 0,472
O1-A1 11,296 0,625 17,962 0,698 19,751 1,125 23,691 0,514
P4-P2 12,512 0,828 17,057 0,787 19,086 1,447 21,127 0,805
P3-A1 14,816 1,463 12,337 0,570 14,671 1,429 17,085 0,820
C4-A2 15,301 1,155 15,677 0,591 17,901 1,194 18,739 0,460
C3-A1 14,824 1,099 16,061 0,437 18,444 1,109 20,157 0,557
F4-A2 12,812 0,888 15,723 0,593 18,572 1,220 19,813 0,574
F3-A1 12,418 0,938 14,492 0,472 17,047 1,030 19,524 0,634
Fp2-A2 9,886 0,610 13,421 0,568 15,201 1,171 17,831 0,661
Fp1-A1 9,724 0,686 11,467 0,376 14,274 1,016 16,745 0,667
T6-A2 9,882 0,660 14,843 0,767 17,134 1,388 20,239 0,792
T5-A1 9,022 0,632 11,924 0,651 12,826 1,065 15,347 0,732
T4-A2 9,512 0,713 12,280 0,556 13,856 1,167 15,717 0,477
T3-A1 8,814 0,670 10,441 0,419 11,571 0,765 14,133 0,661
F8-A2 9,499 0,581 13,025 0,649 15,869 1,286 16,953 0,613
F7-A1 9,604 0,676 10,989 0,371 14,465 0,915 16,669 0,687
Таблица 3
Амплитуда ритма бета-1 до и после спелеовоздействия
Отведения ОГ до Ошибка среднего ОГ после Ошибка среднего ЗГ до Ошибка среднего ЗГ после Ошибка среднего
O2-A2 9,813 0,292 10,519 0,132 10,772 0,298 12,286 0,204
O1-A1 9,937 0,289 10,310 0,165 10,661 0,321 12,408 0,192
P4-P2 8,868 0,559 8,433 0,271 9,312 0,688 9,791 0,357
P3-A1 14,176 2,159 8,862 0,436 9,131 0,813 10,216 0,460
C4-A2 10,953 0,414 10,174 0,268 10,219 0,396 12,607 0,361
C3-A1 10,438 0,370 10,454 0,188 10,756 0,464 12,039 0,176
F4-A2 9,907 0,336 9,935 0,178 10,575 0,287 11,091 0,248
F3-A1 9,516 0,425 9,873 0,220 10,636 0,473 10,804 0,182
Fp2-A2 7,747 0,429 7,426 0,166 7,985 0,347 8,544 0,190
Fp1-A1 7,677 0,353 7,886 0,198 8,610 0,327 8,666 0,176
T6-A2 8,049 0,520 8,802 0,300 8,951 0,669 10,419 0,396
T5-A1 8,704 0,584 7,878 0,314 8,534 0,650 9,344 0,371
T4-A2 11,329 0,506 10,338 0,201 10,687 0,357 11,582 0,285
T3-A1 11,000 0,283 11,144 0,209 11,246 0,506 11,150 0,171
F8-A2 8,122 0,344 8,154 0,159 9,066 0,388 9,399 0,241
F7-A1 8,484 0,329 8,504 0,147 9,341 0,308 9,241 0,175
Амплитуда бета-ритма в состоянии «закрытые гла- готовность пациентов к активной деятельности, свиде-за» имела тенденцию к повышению практически во всех тельствовать о восстановлении работоспособности отведениях. Подобные изменения могли отражать и ментальной активности головного мозга (табл. 4).
Таблица 4
Амплитуда ритма бета-2 до и после спелеовоздействия
Отведения ОГ до Ошибка среднего ОГ после Ошибка среднего ЗГ до Ошибка среднего ЗГ после Ошибка среднего
O2-A2 7,470 0,335 8,226 0,212 7,454 0,313 8,499 0,191
O1-A1 9,381 0,380 8,589 0,180 8,817 0,341 9,373 0,143
P4-P2 6,029 0,442 6,053 0,285 5,473 0,393 6,399 0,388
P3-A1 10,947 1,526 6,542 0,321 6,547 0,605 6,866 0,309
C4-A2 6,975 0,296 6,971 0,228 7,149 0,363 7,634 0,275
C3-A1 7,562 0,301 7,156 0,143 7,571 0,366 7,780 0,129
F4-A2 6,645 0,241 6,869 0,186 7,426 0,330 6,662 0,158
F3-A1 7,090 0,380 6,571 0,148 7,647 0,391 6,746 0,081
Fp2-A2 5,617 0,329 5,795 0,196 5,987 0,406 5,749 0,174
Fp1-A1 6,317 0,303 5,995 0,144 6,703 0,326 6,409 0,139
T6-A2 6,237 0,412 7,280 0,325 5,834 0,420 6,751 0,291
T5-A1 8,084 0,504 7,662 0,318 8,456 0,812 8,036 0,286
T4-A2 9,376 0,406 9,385 0,262 8,894 0,352 9,024 0,214
T3-A1 10,632 0,550 10,417 0,306 10,407 0,684 10,040 0,235
F8-A2 6,548 0,257 7,108 0,233 6,956 0,344 7,129 0,169
F7-A1 7,311 0,307 7,531 0,228 7,544 0,228 7,181 0,128
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в состоянии функционального покоя с открытыми и закрытыми глазами у пациентов после воздействия электроотрицательных аэроионов снизилось напряжение в ЦНС.
При этом амплитуда тета-ритма в состоянии «открытые глаза» имела тенденцию к снижению как справа, так и слева в теменных, височных (Т5 и Т6), фронтальных (Р8, Р7) отведениях, однако в отведениях Т3 и Т4, Р3 и Р4 - к повышению; а в центральных
и затылочных областях динамика амплитуды тета-ритма была разнонаправлена.
Амплитуда тета-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела межполушарные отличия - тенденцию к повышению в отведениях О1, Р3, С3, F3, Т3. Амплитуда альфа-ритма в состоянии «открытые глаза» возрастала как справа, так и слева во всех исследуемых отведениях. Амплитуда альфа-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела тенденцию к повышению во всех исследуемых отведениях. Амплитуда бета-ритма в состоянии «открытые глаза» имела тенденцию к повышению в затылочных и височных (Т3, Т4) областях; в теменных отведениях Р3 и Р4 - имела тенденцию к снижению; а в центральных и фронтальных областях практически не менялась. Амплитуда бета-ритма в состоянии «закрытые глаза» имела тенденцию к повышению практически во всех отведениях.
Электроэнцефалографическая активность головного мозга является очень динамичной. Полученные нами изменения могли отражать эффективный отдых, готовность пациентов к активной деятельности, свидетельствовать о восстановлении работоспособности и ментальной активности головного мозга. Также это могло быть связано со снижением напряжения в регуля-торных системах под воздействием сеанса спелео-климатотерапии, при одновременной активной мыслительной деятельности, анализе ситуации и принятии решения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Горбатенко Н.П., Семилетова В.А., Дорохов Е.В. Влияние спелеоклиматотерапии на психоэмоциональное состояние и электрическую активность мозга здорового человека // Материалы XXIII съезда физиологического общества им. И.П. Павлова с международным участием. -2017. - С. 1145-1147.
2. Кулаичев А.П. Метрологическое исследование спектральных оценок амплитуды ЭЭГ // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. - 2016. -№ 11-1. - С. 55-66.
3. Семилетова В.А. Изменение мощностных характеристик биоэлектрической активности мозга человека под влиянием спелеоклиматотерапии // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. - 2021. - № 1. -С. 53-59.
4. Файнбург Г.З. О доказательности эффективности методов спелеотерапии в калийных рудниках и спелеоклиматотерапии в сильвинитовых спелеокамерах // Актуальные проблемы охраны труда и безопасности производства, добычи и использования калийно-магниевых солей Материа-
лы I Международной научно-практической конференции / под ред. Г.З. Файнбурга. - 2018. - С. 416-441.
5. Есауленко И.Э., Дорохов Е.В., Горбатенко Н.П. и др. Эффективность спелеоклиматотерапии у студентов в состоянии хрогического стресса // Экология человека. - 2015. -№ 7. - С. 50-57.
REFERENCES
1. Gorbatenko N.P., Semiletova V.A., Dorokhov E.V. Vliyaniye speleoklimatoterapii na psikhoemotsional'noye sostoyaniye i elektricheskuyu aktivnost' mozga zdorovogo cheloveka [The influence of speleoclimatotherapy on the psychoemotional state and electrical activity of the brain of a healthy person]. Materialy XXIII s'yezda fiziologicheskogo obshchestva im. I.P. Pavlova s mezhdunarodnym uchastiyem [Materials of the XXIII Congress of the Physiological Society named after I.P. Pavlova with international participation], 2017, pp. 1145-1147. (In Russ.; abstr. in Engl.).
2. Kulaichev A.P. Metrologicheskoye issledovaniye spektral'nykh otsenok amplitudy EEG [Metrological study of spectral estimates of the EEG amplitude]. Aktual'nyye problemy gumanitarnykh i yestestvennykh nauk [Actual problems of the humanities and natural sciences], 2016, no. 11-1, pp. 55-66. (In Russ.; abstr. in Engl.).
3. Semiletova V.A. Izmeneniye moshchnostnykh kha-rakteristik bioelektricheskoy aktivnosti mozga cheloveka pod vliyaniyem speleoklimatoterapii [Changes in the power characteristics of the bioelectrical activity of the human brain under the influence of speleoclimatotherapy]. Sovremennaya nauka: aktual'nyye problemy teorii i praktiki [Modern science: actual problems of theory and practice], 2021, no. 1, pp. 53-59. (In Russ.; abstr. in Engl.).
4. Fainburg G.Z. O dokazatel'nosti effektivnosti metodov speleoterapii v kaliynykh rudnikakh i speleoklimatoterapii v sil'vinitovykh speleokamerakh [On the evidence of the effectiveness of methods of speleotherapy in potash mines and speleoclimatotherapy in sylvinite speleo chambers]. Aktual'nyye problemy okhrany truda i bezopasnosti proizvodstva, dobychi i ispol'zovaniya kaliyno-magniyevykh soley Materialy I Mezhdu-narodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Actual problems of occupational health and safety of production, mining and use of potassium-magnesium salts Materials of the I International scientific-practical conference]. G.Z. Feinburg (ed.). 2018, pp. 416-441. (In Russ.; abstr. in Engl.).
5. Esaulenko I.E., Dorokhov E.V., Gorbatenko N.P., et al. Effektivnost' speleoklimatoterapii u studentov v sostoyanii khrogicheskogo stressa [The effectiveness of speleoclimato-therapy among students in a state of chronic stress]. Ekologiya cheloveka [Human Ecology], 2015, no. 7, pp. 50-57. (In Russ.; abstr. in Engl.).
Контактная информация
Семилетова Вера Алексеевна - к. б. н., доцент кафедры нормальной физиологии, Воронежский государственный медицинский университет, e-mail: [email protected]
