СПОСОБ ОКАЗАНИЯ АКТИВИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА СВЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ОТ СВЕТОДИОДНОГО ИСТОЧНИКА
METHOD FOR ACTIVATING EFFECT OF OPTICAL EMISSION GENERATED BY LIGHT-EMITTING-DIODE SOURCE ON HUMAN FUNCTIONAL STATUS

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника.
В настоящее время отмечается широкое распространение новых источников освещения на основе полупроводниковых светодиодов. Такие полупроводниковые источники света обладают не только чрезвычайно высокой эффективностью, но (если они построены по принципу RGB-смешения) и способностью варьировать качественные (цвет, спектр), количественные (интенсивность) и модуляционные (частота вспышек) параметры света по заданному алгоритму. Это качество получило название «интеллектуальный свет».
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения воздействия на функциональное состояние человека светового излучения (RU, патент №2217182. кл. A61N 5/06, 2001.)
Недостатками известного способа является невозможность оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в возможности оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека светового излучения от светодиодного источника.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника, согласно изобретению, воздействие белым светом, варьируемого по цветовой температуре в диапазоне 1700К - 10000К осуществляют на открытые глаза человека, регистрируют электроэнцефалограмму, проводят ее спектральный анализ и по снижению спектральной мощности альфа- и тета-ритмов более чем на 25% от фоновых значений оценивают воздействие как активирующее.
Проводили исследование особенностей воздействия на функциональное состояние головного мозга человека динамически управляемого («интеллектуального») света от полупроводникового источника с цветовой температурой, варьируемой в диапазоне от теплого 1700К до холодного 10000К оттенков белого света.
Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.
В ходе проведения исследования апробировался опытный образец светодиодного источника интеллектуального света, управляемого с помощью специального программного обеспечения. Световой поток источника света в зависимости от цветовой температуры составлял 1000-4000 лм. Цветовая температура белого света изменялась и устанавливалась в диапазоне 1700К - 10000К. Индекс цветопередачи для этих цветовых температур лежал в диапазоне 80-90.
Во время экспозиции белого света с различными цветовыми температурами регистрировалась электрическая активность головного мозга обследуемых. В исследовании принимали участие 20 человек в возрасте от 17 до 47 лет (9 женщин, 11 мужчин) со средним возрастом 28.55±3.23 лет (здесь и далее после среднего значения приводится его стандартная ошибка).
Запись ЭЭГ проводилась с помощью электроэнцефалографа «Телепат-104Д» (г. Санкт-Петербург) монополярным методом по международной системе «10-20» в точках Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T3, T4, T5 и T6 с индифферентными электродами, расположенными на мочках ушей. Частота оцифровки сигналов составляла 250 Гц, полоса пропускания по высоким частотам - 35 Гц, постоянная времени - 0.3 с.
В качестве контрольного состояния использовалась ЭЭГ при открытых глазах. Далее обследуемые, оставаясь с открытыми глазами, подвергались последовательному воздействию 5-ти вариантов освещения, различающихся предустановленной цветовой температурой светодиодного источника. Длительность фоновой записи и проб с различной освещенностью соответствовала 2 мин в каждом случае, интервалы между экспозициями света также имели продолжительность в 2 мин.
Изучение полученных данных проводилось визуально и с помощью спектрального анализа. Определялись значения спектральной мощности альфа-, тета-, дельта- и бета-ритмов во всех регистрируемых областях коры головного мозга на всех упомянутых этапах регистрации мозговой активности. Спектральный анализ осуществлялся с помощью электроэнцефалографической программы «WinEEG Версия 1.3». Эпоха анализа при расчете спектров составляла 4 с. Усредненные спектральные показатели вычислялись по всей продолжительности фоновой записи и ЭЭГ во время воздействия световых проб.
При статистической обработке полученных результатов рассчитывались средние значения анализируемых характеристик, их стандартные отклонения, стандартные ошибки среднего значения. Определение степени достоверности различий усредненных показателей проводилось в статистическом пакете программ «Statistica 6» по уровню p<0.05 с использованием критерия Вилкоксона.
Визуальный анализ динамики ЭЭГ во время экспозиций белого света с варьируемой цветовой температурой показал наличие неоднозначных реакций в группе обследуемых на освещение от светодиодного источника. В ряде случаев наблюдалось видимое снижение выраженности альфа-ритма с тенденцией к переходу от постоянной активности к эпизодическим вспышкам и нерегулярным волнам. Исходя из описанного типа реакции была выделена группа из 10 человек (26.30±3.26 лет, 6 женщин и 4 мужчин) с преимущественным ослаблением альфа-ритма.
В группе определяется тенденция к снижению мощности альфа-ритма по всем пробам, кроме экспозиции света с 4800 К. При освещенности с 10000К ослабление спектральной мощности альфа-ритма становится наиболее заметным и достоверным в ряде областей (p<0.05 в C3 и T5), при этом происходит еще и умеренное уменьшение мощности тета-ритма (p<0.05 в Fp1, C4, P3, P4, O1, O2, F7 и T5). Какого-либо существенного влияния предъявляемого света на мощность дельта- и бета-ритмов в рассматриваемой группе не прослеживается.
Общий характер изменений ЭЭГ у обследуемых свидетельствует об активирующем воздействии на них света. Известно, что подавление, угнетение, снижение мощности альфа-активности без замещения медленными волнами связывают с возрастанием уровня активации центральной нервной системы, повышением уровня бодрствования. Не только не увеличение, а ослабление тета-ритма подтверждает активирующее действие света на обследуемых в группе.
Способ оказания активирующего воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника поясняется примерами.
Пример 1.
Испытуемый Я-ев, 20 лет.
Проводилась регистрация ЭЭГ при открытых глазах как в состоянии пассивного бодрствования, так и при воздействии белым светом от светодиодного источника с цветовой температурой 1700К. Длительность экспозиции 120 секунд. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.
Уровень изменений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно исходного состояния приведен в Табл. 1. Во всех отведениях уровень спектральной мощности альфа-ритма снизился более чем на 39%. Спектральная мощность тета-ритма также уменьшилась во всех областях более чем на 27%.
Таким образом, световое воздействие с цветовой температурой 1700 К понижает спектральную мощность альфа- и тета-ритмов более чем на 25%, что свидетельствует о повышении уровня активации коры головного мозга. В целом, для обследуемого Я-ва белый свет с 1700К является активирующим.
Таблица 1
Изменения спектральной мощности альфа и тета-ритма испытуемого Я-ва при воздействии света с цветовой температурой 1700К
Отведения
α-ритм
θ-ритм
% изменений
Фон
Свет
Фон
Свет
α-ритм
θ-ритм
Fp1
48,80
13,65
7,80
4,07
-72,03
-47,82
Fp2
44,50
13,21
6,90
3,69
-70,31
-46,52
F3
48,80
17,55
7,80
4,21
-64,04
-46,03
F4
46,30
15,47
7,30
3,96
-66,59
-45,75
C3
48,70
18,55
7,70
4,16
-61,91
-45,97
C4
46,50
16,21
7,00
3,86
-65,14
-44,86
P3
50,20
30,37
10,80
6,03
-39,50
-44,17
P4
53,50
30,83
6,90
4,52
-42,37
-34,49
O1
76,70
38,70
6,20
4,02
-49,54
-35,16
O2
130,60
66,23
7,40
4,41
-49,29
-40,41
F7
29,40
6,98
3,70
2,69
-76,26
-27,30
F8
34,40
9,06
5,80
3,48
-73,66
-40,00
T3
22,50
8,84
4,00
2,20
-60,71
-45,00
T4
23,30
9,90
5,20
2,39
-57,51
-54,04
T5
18,20
10,93
4,20
2,30
-39,95
-45,24
T6
31,30
14,84
3,60
2,39
-52,59
-33,61
Пример 2.
Испытуемая Т-ва, 21 год.
Проводилась регистрация ЭЭГ при открытых глазах как в состоянии пассивного бодрствования, так и при воздействии белым светом от светодиодного источника с цветовой температурой 10000К. Длительность экспозиции 120 с. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.
Уровень изменений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно фонового состояния при открытых глазах приведен в Табл. 2. Во всех отведениях спектральная мощность альфа-ритма снизилась более чем на 64%. В отведениях C3, C4, P3, O1, F7, T3, T5 спектральная мощность тета-ритма также уменьшилась более чем на 29%.
Исходя из того, что снижение спектральной мощности альфа-ритма произошло более чем на 25% во всех областях, а спектральной мощности тета-ритма - в части отведений, можно говорить о повышении уровня активации коры головного мозга в ответ на световое воздействие с цветовой температурой 10000 К, больше выраженное по левому полушарию. В целом, для обследуемой Т-ой белый свет с 10000К является активирующим.
Таблица 2
Изменения спектральной мощности альфа и тета-ритма испытуемой Т-вой при воздействии света с цветовой температурой 10000К
Отведения
α-ритм
θ-ритм
% изменений
Фон
Свет
Фон
Свет
α-ритм
θ-ритм
Fp1
9,96
2,92
9,12
10,37
-70,68
13,71
Fp2
10,15
3,12
9,13
8,78
-69,26
-3,83
F3
13,27
3,1
9,72
7,59
-76,64
-21,91
F4
12,32
3,51
8,88
8,09
-71,51
-8,90
C3
20,08
3,15
10,81
6,69
-84,31
-38,11
C4
25,02
4,6
11,04
7,83
-81,61
-29,08
P3
39,25
3,9
12,03
7,04
-90,06
-41,48
P4
36,18
5,12
10,28
8,93
-85,85
-13,13
O1
47,82
5,1
11,32
7,52
-89,34
-33,57
O2
59,5
7,66
14,24
11,35
-87,13
-20,29
F7
7,31
2,56
6,8
4,47
-64,98
-34,26
F8
5,55
1,74
4,81
5,10
-68,65
6,03
T3
8,05
2,06
6,26
3,56
-74,41
-43,13
T4
5,56
1,49
4,27
4,16
-73,20
-2,58
T5
14,91
2,86
6,86
4,58
-80,82
-33,24
T6
21,19
3,29
4,59
5,73
-84,47
24,84
Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.
Исходя из полученных данных можно сделать заключение, что при экспозиции белого света с цветовой температурой в диапазоне 1700К - 10000К спектральный анализ электроэнцефалограммы показал, что по снижению спектральной мощности альфа- и тета-ритмов более чем на 25% от фоновых значений делают вывод о том, что световое воздействие повышает уровень активации коры головного мозга и является активирующим.
Предложенный способ позволяет осуществить индивидуальный подбор цветовой температуры в диапазоне 1700К - 10000К, оказывающей активирующее воздействие на функциональное состояние человека, при воздействии на него светового излучения от светодиодного источника.