Прогнозирование успешности обучения управлению тонусом мозговых сосудов с помощью биологической обратной связи (диплом III степени)

© А.Н. Долецкий, 2008-2009

ДИПЛОМ III СТЕПЕНИ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСПЕШНОСТИ ОБУЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЮ ТОНУСОМ МОЗГОВЫХ СОСУДОВ С ПОМОЩЬЮ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

А.Н. Долецкий

Научный руководитель - д-р мед. наук, проф. С.В. Клаучек

В настоящее время огромное количество людей находится в состоянии сильного хронического стресса. При этом возникают так называемые функциональные нарушения регуляции со стороны центральной и периферической нервной системы, нейроэндокринной системы, иммунной системы и т. д. Часто эти состояния называют пограничными или пред-болезнью. Если действие хронического стресса продолжается, предболезнь перерастает в болезни, среди которых - диабет, гипертоническая болезнь, язва желудка, астма, инфаркт миокарда и много других. Развитие предболезни можно остановить. В решении этой проблемы, как и в случае появления клинически выраженной симптоматики, основную роль играют различные препараты. Лекарственные или пищевые, действующие на самочувствие или только на кошелек, в лучшем случае, они являются лишь кратковременной защитой и поддержкой для организма. Широко распространенный перевод подобной защиты из экстраординарного мероприятия в регулярное занятие дал одно из определений современного человека - «таблеткопитающе-еся животное».

В настоящее время можно сказать, что в какой-то мере человечество пресытилось химиотерапией и стало искать новые пути профилактики развития болезней. Именно этим в наше время определяется социальная потребность в методах, не связанных с фармакологическим воздействием.

Одним из наиболее перспективных методов при этом является обучение самоуправлению и способности к релаксации (расслаб-

лению) с помощью биологической обратной связи (БОС). Специфичность метода состоит в том, что пациент из объекта врачебного воздействия превращается в заинтересованного субъекта. Метод используется для повышения адаптации и коррекции регуляторных дисфункций. Как и любой другой метод, БОС имеет свои показания и противопоказания, а также выраженные индивидуальные различия эффективности. Однако большинство работ, посвященных возможностям применения методики БОС для регуляции различных физиологических показателей, не приводят рекомендаций в отношении прогнозирования успешности данного способа саморегуляции. Учитывая, что БОС-тренинг требует больших временных затрат, неэффективное использование может увеличивать сроки освоения саморегуляции, снижать ее практическую ценность и в итоге привести к дискредитации метода.

Цель работы заключалась в поиске критериев прогнозирования успешности обучения произвольного управления тонусом мозговых сосудов с использованием БОС.

Методика исследования

Успешность произвольной регуляции тонуса церебральных сосудов определялась у 42 испытуемых. Данный критерий был выбран для обучения саморегуляции, поскольку литературные данные свидетельствуют о высокой значимости тонуса мозговых сосудов для оценки устойчивости организма к стрессовым воздействиям. Ди-

зайн исследования разрабатывался, исходя из общих рекомендаций по проведению тренингов с БОС. С каждым обследуемым проводилось 9 еженедельных сеансов биоуправления. Сеанс состоял из 5-10 трехминутных сессий с отдыхом в течение одной минуты после сессии. Перед началом сеансов БОС все обследуемые получали стандартную инструкцию, в которой ставилась задача найти и закрепить такое состояние, при котором происходит уменьшение величины интегрального показателя мозгового кровотока (ИПК), что свидетельствовало о гипотензивной реакции резистивных артерий головного мозга.

Для объективной характеристики обследуемых предварительно проводился комплекс исследований, которые можно разделить на 3 группы: 1) регистрация характеристик биоэлектрической активности мозга; 2) определение параметров психоэмоциональной сферы; 3) выявление особенностей вегетативного реагирования.

Исследование биоэлектрической активности проводилось с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и метода когнитивных вызванных потенциалов (ВП), используемого в качестве объективной оценки кратковременной памяти, способности к обработке информации, уровня внимания. Регистрация осуществлялась с помощью полиграфа «Энцефалан-131» («Медиком МТД», г. Таганрог) в состоянии покоя при наложении электродов по международной системе «10-20». Проводился анализ топографических карт, рассчитывались усредненные амплитудно-частотные характеристики в пределах основных частотных диапазонов. Запись ВП осуществлялась при подаче звуковых стимулов, анализировались амплитудные и временные характеристики ответа в центральном отведении (Pz). Достоверность различий проверялась с помощью непараметрического и-критерия Манна-Уитни для несвязанных выборок.

Для определения параметров психоэмоциональной сферы нами использовались личностный опросник Айзенка, методика многостороннего исследования личности (ММР1), цветовой тест Люшера, опросник для определения уровня внушаемости. На основании всех перечисленных методик

представлялось возможным создать развернутую характеристику личности исследуемого, описывающую не только психоэмоциональное состояние в данный момент, но и позволяющую судить о врожденных характерологических особенностях.

Оценка вегетативной реактивности проводилась с помощью проведения вариационной пульсометрии.

Для получения групп обследуемых, максимально различающихся между собой по способности к саморегуляции тонуса церебральных сосудов, был использован кластерный анализ методом К-средних. В качестве кластеризующих факторов были выбраны значения продолжительности изменений интегрального показателя мозгового кровотока на всех этапах БОС-тренинга.

Для выявления различий между кластерами использовался метод попарного сравнения несвязанных выборок, позволяющий свести к минимуму влияние на анализируемую связь остальных показателей.

Полученные результаты свидетельствуют о возможности разделения всех лиц по способности к обучению регуляции тонуса церебральных сосудов на 3 группы: 1) «высокообучаемых», 2) «среднеобучаемых» и 3) «низкообучаемых» (см. табл. 1).

Группы с различной успешностью БОС не отличались по подавляющему большинству психологических параметров. Значимыми оказались только более высокие результаты по шкале гипертимности (Ма) ММР1 у «высокообучаемых» лиц по сравнению с лицами, показавшими среднюю обучаемость управлению тонусом мозговых сосудов с биологической обратной связью. У лиц первой группы отмечается также тенденция к преобладанию более высоких значений Ма (нижний квартиль (НК), медиана (Ме) и верхний квартиль (ВК) составили 66,5; 71,5 и 75,5 баллов соответственно) по сравнению с группой «низкообучаемых» (НК = 55,0; Ме = 68,0; ВК = 75,0 баллов), не достигающая, однако, уровня значимости. Повышенные значения по шкале Ма в первой группе свидетельствуют о том, что для лиц этого типа характерны эмоциональная яркость, реалистическое, образное мышление и отсутствие приверженности к жесткой схеме.

Полученные в результате амплитудночастотного анализа ЭЭГ данные, представленные в таблице 1, свидетельствовуют о наличии достоверных различий характера суммарной биоэлектрической активности мозга в группах с различной успешностью обучения управлению тонусом мозговых сосудов в процессе БОС-тренингов. Наибольшие межгруп-повые различия наблюдались по амплитуде активности в дельта-диапазоне. При этом первая группа (состоящая из лиц, наиболее успешно освоивших управление церебральным сосудистым тонусом с БОС) характеризовалась наименьшей амплитудой дельта-волн (НК = 40; Ме = 40; ВК = 45 мкВ), а наибольшая выраженность активности в данном частотном диапазоне отмечалась в группе исследуемых, имевших умеренную успешность освоения навыков саморегуляции с БОС (НК = 110; Ме = 145; ВК = 165 мкВ). Подобные межгрупповые различия были отмечены и в отношении индекса мощности дельта-волн, отражающего вклад ритмов в данном частотном диапазоне в формирование биоэлектрической активности. Альфа-активность, наоборот, преобладала по мощности в первой группе (НК = 28,4; Ме = 46,2; ВК = 62,0 % соответственно). Наименьшая выраженность мощности альфа-активности отмечалась во второй

группе (НК = 10,4; Ме = 11,3; ВК = 15,0 %). Лица, относящиеся к третьей группе («низкообучаемых»), по выраженности всех перечисленных характеристик биоэлектрической активности занимали промежуточное положение (см. табл. 1), что свидетельствует о нелинейном характере связи успешности обучения управлению тонусом церебральных сосудов с БОС и особенностями биоэлектрической активности мозга.

Проведенное исследование когнитивных вызванных потенциалов показало недостоверное превышение латентности пика Р3 в группе «низкообучаемых» по сравнению с остальными группами. Также отмечалось достоверное различие амплитуды волны Р3 в «низкообучаемой» группе по сравнению с исследуемыми, имевшими средний уровень успешности освоения навыков саморегуляции с БОС (р=0,027). Лица, относящиеся к первой группе («высокообучаемых»), по выраженности амплитуды компонента Р3 занимали промежуточное положение (см. табл. 1). Одновременное увеличение латентности и амплитуды Р3 свидетельствует об относительном затруднении процессов дифференцировки и опознания сигналов, снижении уровня внимания в группе «неуспешных».

Таблица 1

Показатели выраженности основных личностных характеристик у лиц с различной успешностью обучения БОС по параметрам церебральной гемодинамики *

Показатель Г руппа ^-уровень

высокообучаемые

НК Ме ВК НК Ме ВК НК Ме ВК

ИПК до тренинга, усл. ед. 110,7 132,6 146,4 141,7 152,4 176,9 132,5 148,9 165,6 -

длительность изменения ИПК, % 7,9 25,1 38,4 5,0 7,9 8,3 1,0 0,4 2,4 р1-3 = 0,0005 р2-з = 0,0005

ММРІ

Ма 66,5 71,5 75,5 58,0 63,0 68,0 55,0 68,0 75,0 р1-2 = 0,04

ЭЭГ

Амплитуда дельта-ритма, мкВ 40,0 40,0 45,0 110,0 145,0 165,0 70,0 80,0 110,0 1 6 20 О, О, о" о" = = С-1 СП Й, Й.

Мощность дельтаритма, % 19,1 29,1 42,3 62,0 63,4 65,4 30,4 50,1 66,4 р1-2 = 0,021

Мощность альфа-ритма, % 28,4 46,2 62,0 10,4 11,3 15,0 17,4 30,2 42,4 4 3 33 О, о, о* о* = = С-1 СП 1- 2-

Когнитивные вызванные потенциалы

Латентность Р3, мс 300,0 309,5 322,0 288,0 306,0 306,0 300,0 347,0 400,0 -

Амплитуда Р3, мкВ 4,3 5,3 9,7 3,9 3,9 4,7 5,5 8,0 12,5 Р2-3 = 0,027

* НК - нижний квартиль, Ме - медиана, ВК - верхний квартиль.

Результаты анализа вариационной пуль-сометрии свидетельствуют о наличии недостоверной тенденции к повышению таких показателей вариабельности сердечного ритма, как индекс вегетативной регуляции (ИВР), индекс напряжения (ИН) в группах лиц с умеренной и низкой успешностью освоения навыками управления параметрами церебральной гемодинамики с БОС. Следовательно, использование показателей активности вегетативной нервной системы для индивидуального прогнозирования успешности обучения управлению тонусом церебральных сосудов с БОС представляется нецелесообразным.

Построение прогностической модели

Как показали проведенные исследования межгрупповых различий психологических, нейрофизиологических параметров и изучение вегетативного реагирования, различия между группами лиц с неодинаковой успешностью обучения БОС по параметрам церебральной гемодинамики имеют нелинейный характер и представлены в основном особенностями биоэлектрической активности мозга. Выявленные помимо этого различия в значениях шкал теста ММР1 и характеристиках когнитивных вызванных потенциалов наиболее вероятно носят неслучайный характер, поскольку описаны рядом авторов.

С учетом приведенных результатов для решения задачи прогнозирования успешности обучения БОС по параметрам церебральной гемодинамики целесообразно применение дискриминантного анализа (ДА).

В целях классификации нами был использован пошаговый ДА. При использовании

в качестве аргументов ДА всех параметров, имевших достоверные межгрупповые различия, были получены результаты, приведенные в таблице 2.

Многомерный F-критерий, определяющий различия между группами (с учетом всех включенных в ДА переменных), был значим прир = 0,011, а апостериорная классификация приводила к правильным значениям в 93,3 % случаев.

Весовые коэффициенты для каждой переменной дискриминантной функции могут быть проинтерпретированы следующим образом: чем больше коэффициент, тем больше вклад соответствующей переменной в дискриминацию групп.

Обсуждение

Таким образом, анализ информативности нейрофизиологических характеристик, параметров психоэмоциональной сферы и особенностей вегетативного реагирования позволил рекомендовать для прогнозирования успешности обучения управлению тонусом церебральных сосудов с БОС лишь часть из них. В целом отмечается ограниченная значимость личностных психологических характеристик (за исключением гипертимности) и параметров вегетативной реактивности для прогнозирования степени успешности БОС-тренингов у здоровых лиц. Проведенное исследование показало наличие межгрупповых различий по выраженности гипертимности, амплитуды дельта-активности и индекса мощности дельта- и альфа-ритмов, а также по амплитуде волны Р3 когнитивных вызванных потенциалов.

Таблица 2

Весовые коэффициенты параметров при вычислении показателя классификации для групп с различной успешностью обучения БОС

Исследование Параметр Г руппа

1 2 3

ММРІ Ма 2,38 2,87 2,45

ЭЭГ Мощность дельта-ритма 5,01 5,28 4,99

ЭЭГ Амплитуда дельта-ритма 0,33 0,69 0,44

ЭЭГ Мощность альфа-ритма 4,38 4,51 4,30

ВП Амплитуда волны Р3 -2,38 -2,38 -2,04

Константа -260,80 -346,10 -270,10

Преобладание в спектре ЭЭГ обследуемых первой группы активности в альфа- и бета-диапазонах и слабая выраженность пространственной синхронизация биопотенциалов характерны для формирования более адекватных условий протекания информационных процессов. Данные изменения могут свидетельствовать об активации таламических пейсмейкерных клеток. Наличие сходных изменений биоэлектрической активности мозга, отмечаемых при БОС по параметрам ЭЭГ, позволяет предположить общность механизмов реализации данных видов биоуправления с обратной связью, заключающихся в изменении уровня функционирования лимбических структур.

Выводы

Таким образом, учет индивидуальных нейрофизиологических особенностей человека открывает более широкие перспективы для прогнозирования и возможности целенаправленного использования метода биологической обратной связи по параметрам мозговой гемодинамики. При определении способности к обучению произвольному управлению параметрами церебральной гемодинамики прогностически значимыми являются амплитуда дельта-активности и индекс мощности дельта- и альфа-ритмов электроэнцефалограммы, амплитуда когнитивных вызванных потенциалов. Полученные результаты позволят более эффективно обучаться самоуправлению с помощью БОС путем использования индивидуальных особенностей.