Психофизиологический анализ роли латерального профиля организации человека в регуляции его функционального состояния в экстремальных условиях

ВОПРОСЫ ПСИХОЛОГИИ

© 2005 г. В.В. Колышкин

ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РОЛИ ЛАТЕРАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЧЕЛОВЕКА В РЕГУЛЯЦИИ ЕГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

Введение

Множество современных научных публикаций доказывает необходимость поиска все новых и новых подходов к оценке и прогнозированию функционального состояния (ФС) организма человека в различных условиях жизнедеятельности, в том числе экстремальных [1-3 и др.]. Несмотря на большое количество публикаций, посвященных поиску и разработке методов оценки ФС организма, значительная их часть относится к рассмотрению в основном изменений, происходящих лишь в отдельных системах и органах человека, и не отражает состояние организма в целом. Одним из интегративных подходов к изучению ФС организма человека является рассмотрение этой проблемы с позиций оценки и роли функциональной асимметрии (ФА) головного мозга в их реализации [4]. Одной из причин такого подхода является то, что функциональная межполушарная асимметрия мозга основана на специфике функционирования полушарий (ПШ) мозга при разных состояниях и разной деятельности организма.

К моменту постановки задач практически не было исследований по выявлению закономерностей протекания нервных процессов (различных в каждом ПШ мозга) при смене привычных условий существования. До сих пор так и не предложен возможный механизм выработки новых программ реагирования при изменении условий окружающей среды и не показаны условия, в которых наступает срыв работы этого механизма. Не показаны также механизмы детерминирующей роли латерального профиля организации (ЛПО) при формировании устойчивого адаптивного состояния в экстремальных условиях среды, не показана активная роль баланса меж-полушарных взаимосоотношений как регуляторного механизма ФС организма человека, а также возможность использования феномена ФА мозга в качестве диагностической меры.

Исходя из этого наша работа имела своей целью выявление роли меж-полушарных взаимосоотношений в регуляции ФС человека в экстремальных условиях среды. Конечной целью было исследование возможности использования феномена ФА мозга в качестве интегрального показателя при оценке и прогнозировании ФС организма человека, включая и крайние его варианты (пограничные и патологические состояния).

Указанные цели можно достичь, если обратиться к проблеме адаптации человека, так как переход от здоровья к болезни, от нормы к патологии справедливо рассматривается как ряд последовательных стадий процесса адаптации, одним из возможных исходов которого может быть «полом» адаптационного механизма и развитие заболевания. Анализ литературы показывает, что связь между спецификой межполушарной организации мозга и состоянием здоровья, оцененным через процессы адаптации, до сих пор изучена сравнительно мало.

Методика исследования

Поставленные цели достигались путем решения, в основном четырех блоков задач:

1) анализ роли полушарий головного мозга в психофизиологических механизмах краткосрочной адаптации человека;

2) исследование феномена межполушарной дезинтеграции при нарушении адаптивного процесса;

3) изучение роли латерального профиля организации в динамике формирования устойчивого состояния при долговременном действии экстремальных факторов среды;

4) разработка интегрального метода оценки и прогнозирования функционального состояния организма человека.

Для решения поставленных задач необходимо было провести целый комплекс исследований, охватывающий достаточно широкий спектр экспериментов: начиная с исследований в естественных, экспедиционных условиях и кончая всесторонним моделированием этих условий в стационаре (лаборатории).

В связи с этим были обследованы различные контингенты испытуемых, подвергающихся воздействию самых разных факторов среды. Всего в исследованиях приняли участие 1036 человек, проведено 6194 комплексных эксперимента.

В работе применялись различные методики в зависимости от конкретно стоящей цели: психологические, психофизиологические, физиологические, электрофизиологические, биохимические и др. При этом использовались либо наши модификации известных классических методов, либо наши собственные методы психологического и психофизиологического исследования [4].

Основными исследованиями были экспедиционные. В каждой экспедиции обследовалась новая группа клинически здоровых испытуемых-правшей. Во всех случаях контрольное обследование проводилось до экспедиции в местах постоянного проживания испытуемых. Экспедиции различались как по комплексу воздействующих климато-географических факторов, так и по шкале субэкстремальность-экстремальность. Исходя из анализа условий, в которых проходили исследования, а также из данных литературы, условия Камчатки и Западной Украины в сочетании с

трансмеридиональным перелетом рассматривались как субэкстремальные, а высокогорья Памира (3600 м над ур.м.) - как экстремальные условия. Особо выделялись 2 специальные группы, которые находились в экстремальных условиях с чрезвычайными физическими нагрузками и психоэмоциональным напряжением.

В 1-ю из них входили альпинисты, совершавшие длительные восхождения на высоты до 5200 м над ур. м.

Во 2-ю группу включены нефтяники, совершившие перелет на вахту на месторождение Северный Варьеган.

Эксперимент в экспедиции состоял из двух частей. В 1-й части испытуемый выполнял модифицированный дихотический тест, т. е. производилась количественная оценка памяти раздельно по ПШ. Выполнение этого психологического теста сопровождалось записью ряда физиологических функций: ЭЭГ с двух ПШ, КГР с двух рук, ЭКГ. При физиологическом сопровождении теста оценивалась реакция активации в ЭЭГ, фазные изменения КГР и тахикардическая реакция.

Во 2-й части эксперимента проводилась 20-минутная фоновая запись этих же показателей плюс сейсмоактограммы для детального анализа изменений ФС ЦНС и двигательной активности организма. Кроме того, проведено исследование интерференции как одного из механизмов памяти также в сопровождении электрофизиологической регистрации.

Помимо этого проводилась целая серия исследований в стационаре с моделированием субэкстремальных и экстремальных условий среды. При этом использовались самые различные природные и производственные факторы, в том числе и экстремальные.

Результаты исследования и их обсуждение

Как известно [5], у большинства людей доминантным является левое ПШ мозга (примерно у 82-91 %). Поэтому в процессе эволюции за левым ПШ закрепилась функция воспроизведения (использования) уже имеющихся программ реагирования (как генетически закрепленных, так и вновь приобретенных). Это вполне понятно, так как в основном условия окружающей среды меняются редко; и задача заключается лишь в том, чтобы поддерживать гомеостаз и не вывести биосистему из равновесия.

Понятно, что надо иметь наготове и структурно-функциональные образования, которые бы включались в работу в случае внезапного изменения окружающих условий.

Анализ литературы и наши собственные результаты дают все основания считать, что при изменении условий окружающей среды правое ПШ связано именно с организацией сенсорно-перцептивной деятельности. По крайней мере, все зарегистрированные нами психофизиологические функции демонстрируют активационные сдвиги в правом ПШ в ходе адаптации. Более того, правое ПШ в ходе адаптации участвует не просто в перцептивной деятельности, но и в переработке воспринятой информа-

ции, которая заключается преимущественно в определении информационной ее ценности, т.е. биологической (эмоциональной) значимости для организма, вследствие более тесной функциональной связи этого ПШ с аппаратом эмоций. Другими словами, селекция вновь поступающей информации осуществляется сразу на входе, т. е. при прямом и непосредственном участии правого ПШ.

Нами [4, 6] выявлены и исследованы психофизиологические механизмы выработки и воспроизведения новых адаптивных программ, в частности активная роль интерференции в этом процессе.

Известно, что существуют 2 вида интерференции [4, 6]: проактивная и ретроактивная.

Наши психофизиологические и электрофизиологические исследования [4, 6] выявили физиологические корреляты этих двух видов интерференции и позволили предположить следующую психофизиологическую ее модель.

Интерференция - это взаимодействие в мозге следов памяти. В случае ПАИ след ранее поступившей информации влияет на формирование следа поступающей позднее информации. В случае же РАИ текущая информация воздействует на ранее сформированный след памяти, т.е., по-видимому, может влиять только на воспроизведение уже сформированного следа.

Но поток информации не однороден по своей эмоциональной значимости. Очевидно, что различные по своей эмоциональности элементы неодинаково действуют друг на друга: а именно эмоционально значимая информация всегда подавляет индифферентную. Поэтому, помимо двух вышеописанных видов интерференции, мы в наших исследованиях выделили еще и 2 типа интерференции, природа которых заключается в следующем.

1-й тип (в случае гомогенной индифферентной информации) является общей схемой, характеризующей принцип (механизм) взаимодействия информации вообще.

2-й тип является частным случаем взаимодействия эмоциональной и индифферентной информаций и выявляет возможный механизм выделения эмоционально значимой для организма информации.

Раздельный по ПШ анализ интерференций показал, что ПАИ эмоциональных стимулов на индифферентные представлена в основном в правом ПШ, а РАИ - в левом.

Обнаруженные нами закономерности выявляют, по-видимому, возможный механизм селекции информации, который состоит в том, что ПАИ в правом ПШ подавляет индифферентную информацию в ранние сроки адаптации, а РАИ в левом ПШ способствует воспроизведению вновь созданных адаптивных программ в более поздние сроки адаптации.

Таким образом, интерференцию следует рассматривать как механизм, уменьшающий избыточность информации на уровне ее восприятия и последующего воспроизведения.

Итак, при создании новой адаптивной программы ведущим оказывается правое ПШ головного мозга, которое и осуществляет селекцию эмоционально значимой для организма информации. Эта селекция происходит только на 3-й день после начала действия новых факторов среды.

Естественно предполагать, что нарушения процесса адаптации, которые встречаются, зависят от нарушения работы этого механизма селекции информации. Чтобы проверить это предположение, было решено провести дополнительный анализ полученных результатов. В частности, в экспедиционных условиях проведен раздельный по эмоциональной значимости анализ воспроизведения эмоциональной информации. Такой анализ выявил следующее.

В контрольных обследованиях, проведенных в Новосибирске, обнаружено постепенное повышение уровня воспроизведения информации по шкале эмоциональности (индифферентная, слабо-, средне- и сильноэмоциональная) по правому ПШ.

Перемещение организма из одних условий в другие (субэкстремальные) приводит к понижению оптимума функционирования правого ПШ мозга, отвечающего за успешность селекции поступающей информации: максимальное воспроизведение наблюдается уже в группе среднеэмоцио-нальной информации.

В экстремальных же условиях (Памир, 3600 м над ур.м.) по правому ПШ достоверно улучшается воспроизведение уже только слабоэмоциональной информации.

У альпинистов после восхождений также наблюдается улучшение воспроизведения по правому ПШ только слабоэмоциональной информации, а вот среднеэмоциональная информация воспроизводится даже хуже, чем в контроле (особенно после 2-го восхождения).

Другими словами, оптимальной (максимальной) является зона информации пониженной эмоциональности. Такое смещение оптимума в сторону уменьшения эмоциональности позволяет говорить о механизмах «психической защиты». Но за такую защиту организм расплачивается тем, что происходит выработка и функционирование компромиссных программ, которые созданы не на основе действительно эмоционально значимой для него информации, а на основе только усваиваемой по возможности. Эти программы нужно рассматривать как вынужденную меру и, вероятно, как временное явление. Но в любом случае это, несомненно, неадекватные программы поведения в изменившихся условиях существования.

Действительно, у альпинистов выявлен целый ряд параклинических признаков: высокое АД, в ЭКГ - частые экстрасистолии, дизритмия, иногда внезапная брадикардия, а в состоянии бодрствования в ЭЭГ регистрировались дельта- и тета-волны, наблюдались заостренные альфа-волны, параксизмальная активность.

Наши исследования [4] выявили еще один защитный механизм: в ответ на снижение эффективности функционирования правого ПШ увеличива-

ется длительность его активации, что приводит к своеобразным застойным явлениям.

В качестве иллюстрации этого можно привести данные по обследованию обслуживающего персонала электрической подстанции.

Это исследование выявило интересную ситуацию уже в контрольном обследовании (т.е. до действия электрического поля - ЭП): а именно, многократное попадание в ЭП вызывает стойкую активацию правого ПШ, что приводит к повышению исходного уровня активности этого ПШ во 23-4-й группах по сравнению с 1-й, ни разу не подвергавшейся действию ЭП.

Чтобы выявить закономерности в формировании накопительных процессов, приводящих к такой стойкой активации субдоминантного (правого) ПШ, проводилась целая серия исследований, суть которых сводилась к моделированию условий, приводящих к хронизации стрессового состояния, неизбежно возникающего в процессе адаптации.

Вначале обследовались абитуриенты во время вступительной экзаменационной сессии в вуз. Анализ полученных результатов показал, что все эти испытуемые находятся в состоянии эмоционального стресса. Дифференцированный анализ позволил разделить их на 3 группы, существенно различающихся по своему ФС. В 3-й группе отмечено состояние крайнего психоэмоционального напряжения.

Дальнейший анализ позволил установить постепенное нарастание доли правополушарных индивидуумов по мере нарастания степени психоэмоционального напряжения. Следовательно, правое ПШ мозга является более эмоционально устойчивым.

Эта тенденция была отмечена далее при обследовании двух различных групп авиадиспетчеров. Выяснилось, что нарастание частоты возникновения стрессовых состояний от 1-й группы ко 2-й приводит к некоторому накоплению правополушарных индивидуумов и, одновременно, к увеличению степени выраженности правополушарного ЛПО (степени активности правого ПШ).

Как показали наши исследования [4], авиадиспетчеры находятся в состоянии только острого (т.е. кратковременного) стресса, поскольку по тесту ММР1 наблюдается сочетание низких значений по шкале К с довольно высокими значениями по шкалам Р1 и 8с.

Но мере нарастания частоты стрессовых состояний заболеваемость (особенно ее частота) среди левополушарных растет, а среди правополу-шарных - уменьшается.

Если судить по значению коэффициента В, то у левополушарных испытуемых наблюдаются нарушения явно психотического плана, а у пра-вополушарных - явно невротического.

Таким образом, наши исследования показали [4], что левополушарные индивидуумы могут хорошо переносить лишь острый эмоциональный стресс, а при его хронизации правополушарные получают преимущество

перед левополушарными, поскольку правое ПШ мозга является более эмоционально устойчивым. По этой причине при перерастании острого стресса в хронический происходит уменьшение доли левополушарных индивидуумов и увеличивается доля правополушарных.

Другими словами, обнаружены закономерности детерминирующего влияния ЛПО человека на его способность противостоять действию экстремальных факторов среды.

Люди с исходным левополушарным ЛПО, составляющие большинство в популяции, не обладают способностью выдерживать длительно воздействующие экстремальные факторы среды. Они приспосабливаются к изменившимся условиям существования за счет временной активации «субдоминантного» правого ПШ. Длительное существование двух активных систем приводит к их конкуренции, результатом которой может быть срыв адаптивного процесса.

Индивидуумы с исходным правополушарным ЛПО обладают несравненным преимуществом для существования в экстремальных условиях среды, но при условии дополнительной (или, по крайней мере, сохранении исходной) активации левого ПШ (притом не такой уж и кратковременной). В этом случае более длительное существование двух появившихся конкурирующих систем опять может привести к срыву адаптации. Но механизмы и итоги возникновения патологических состояний различны.

Поскольку индивидуумы с исходным правополушарным ЛПО обладают несравненным преимуществом для существования в экстремальных условиях среды, встает вопрос о правильном выборе методик для оценки ЛПО человека. Проведя анализ всех имевшихся в нашем распоряжении показателей для определения ЛПО, мы разделили их на 2 группы и условно назвали «статические» и «динамические».

В результате проведенных исследований было установлено [4], что при выборе методики разделения людей по типу латеральности надо всегда исходить из поставленной цели. Если надо оценить способность быстро отреагировать на новые условия среды, выдержать пусть даже сильные по амплитуде, но кратковременные нагрузки, необходимо применять опросники, содержащие «динамические» показатели. Наоборот, если надо оценить способность человека на реагирование в стабильных условиях, необходимо применять опросники, содержащие «статические» показатели. Другими словами, «статические» показатели определяют латеральный профиль организации человека, а «динамические» - его тип реагирования на необычные условия среды (правополушарный либо левополушарный).

Таким образом, ЛПО определяет исходный уровень активности того или иного ПШ. Тип реагирования определяет возможности дополнительной активации каждого ПШ. Тип полушарности человека в конечном итоге является интегративным показателем из двух составляющих: статической (самого ЛПО) и динамической (полушарного типа реагирования). При определении типа полушарности человека (т.е. доминантного его

ПШ) необходимо об этом всегда помнить: выбирая тот или иной набор методик, можно определить ту или иную его составляющую либо обе из них. Тип реагирования человека не всегда может совпадать с его ЛПО. Например, в ряде случаев при достижении предельных возможностей левого ПШ наблюдается правополушарный тип реагирования индивидуума с левополушарным ЛПО (поскольку правое ПШ более устойчиво).

Обнаруженную нами разную устойчивость ПШ к действию факторов среды оказалось возможным использовать не только в качестве интегрального показателя нервно-эмоционального напряжения при оценке ФС организма человека, но и при прогнозировании переносимости им экстремальных воздействий. Суть нашего метода [4, 7] заключается в следующем.

Проводится анализ деятельности сразу обоих ПШ головного мозга по специальным тестирующим сигналам или по сдвигам психофизиологических функций, которые могут быть обозначены как сигналы ФС организма. Прогноз вероятности того или иного ФС заключается в том, чтобы определить момент снижения уровня функционирования каждого ПШ в отдельности. Снижение этого уровня по левому ПШ может свидетельствовать о наступлении утомления, а по правому ПШ является признаком наступившей усталости. Появление «отказа» по правому ПШ, т.е. невозможность выполнения задания, позволяет прогнозировать вероятность появления патологических состояний вплоть до срыва работы регулятор-ных механизмов.

Эта идея была положена в основу при разработке нами программно-аппаратного комплекса, позволяющего оценивать текущее ФС организма и прогнозировать его развитие (т. е. определять вероятность риска появления того или иного заболевания).

Применение этого комплекса при обследовании пациентов Центра психотерапии позволило предложить схему развития (психо)патологичес-ких (или иначе нервно-психических) нарушений.

Как оказалось, на развитие тех или иных пограничных и патологических состояний оказывает влияние ЛПО (или, точнее, тип полушарности) человека. Наши исследования [4, 7] показали, что в длительно действующей стрессовой ситуации у лиц с разным ЛПО появляются качественно отличающиеся пограничные состояния, имеющие, по-видимому, и разную этиологию. Предложенный нами метод позволяет достаточно четко диагностировать пограничные и патологические состояния с точной дифференциацией каждого из них, а кроме того, еще и прогнозировать вероятность появления каждого из них конкретно.

Таким образом, ЛПО (или, точнее, тип полушарности) человека является определяющим при формировании ФС организма, а также при выборе стратегии и тактики адаптивного процесса в условиях, различающихся по степени своей экстремальности. Текущее ФС организма человека зависит от установившегося суммарного баланса межполушарных активностей.

Выводы

1. Разработан новый психофизиологический подход, позволяющий проанализировать активную роль памяти и ФА мозга в формировании нового устойчивого адаптивного состояния, качественно различную в разные сроки адаптации.

2. Выявлена функциональная неравнозначность ПШ головного мозга при адаптации в процессе экстренного создания новых программ реагирования в изменившихся условиях существования. При этом левополушар-ные механизмы направлены на воспроизведение уже имеющихся в наличии программ реагирования, а правополушарные - на восприятие и переработку вновь поступающей информации.

3. Предложена и изучена модель интерференции информации как одного из механизмов ЦНС, уменьшающих избыточность информации на сенсорно-перцептивном уровне, и, тем самым, представляющая собой механизм селекции поступающей информации, который приводит к созданию новых адаптивных программ и позволяет оптимизировать их дальнейшую реализацию.

4. Нарастание экстремальности действующих факторов ведет лишь к некоторому увеличению длительности активации правого ПШ, но не ее эффективности, что указывает на существование определенных границ активации этого ПШ и неизбежность срыва регуляции при длительном нахождении человека в экстремальных условиях. В таких условиях (пси-хо)физиологические процессы становятся неустойчивыми, их изменения происходят асинхронно в динамике адаптации.

5. В чрезвычайно экстремальных условиях воспроизведение эмоциональной информации по правому ПШ не улучшается, как в субэкстремальных, а даже ухудшается. Это происходит за счет смещения оптимума селекции в сторону уменьшения степени эмоциональности поступающей информации. Такое парадоксальное реагирование мозга на информацию приводит к извращению эталонов оценки эмоциональной ее значимости и, как результат, приводит к закреплению в памяти неадекватных программ, приводящих к дезорганизации поведения.

6. Длительное (многократное) действие необычных факторов среды вызывает стойкую активацию правого ПШ, что приводит к насыщению и истощению центральных регуляторных механизмов, а следовательно, и резервных их возможностей. В этом случае диагностируется состояние срыва адаптивных механизмов.

7. Левополушарные механизмы лучше переносят сильные, но только кратковременные стрессирующие воздействия. Правополушарные механизмы более устойчивы к хроническому воздействию стрессирующих факторов. По этой причине при переходе острого стресса в хронический наблюдается появление несвойственной для условий нормы доминирующей системы и в правом ПШ. В этом случае длительное существование

двух появившихся активных конкурирующих систем может привести к срыву адаптации.

8. Существует 2 вида показателей для определения ЛПО: «статические» - для оценки исходного уровня межполушарных взаимосоотношений (собственно ЛПО) и «динамические» - для определения функциональных возможностей организма человека (типа реагирования). Тип реагирования человека (право- или левополушарный) не всегда может совпадать с его ЛПО.

9. Феномен ФА головного мозга человека является диагностирующей мерой при оценке и прогнозировании ФС организма человека, находящегося в различных по степени экстремальности условиях окружающей среды.

Литература

1. Данилова Н.Н. Психофизиологическая диагностика функциональных состояний. М., 1992.

2. Кирой В.Н. Механизмы формирования функционального состояния мозга человека. Ростов н/Д, 1991.

3. Леонова А.Б. Психодиагностика функциональных состояний. М., 1984.

4. Колышкин В.В. Межполушарные взаимодействия и функциональные состояния человека. Новосибирск, 2002.

5. Доброхотова Т.А., Брагина Н.Н. Левши. М., 1994.

6. Колышкин В.В. Изучение роли интерференционных механизмов памяти в процессе адаптации // Вопросы психологии. 1982. № 6. С. 106-110.

7. Колышкин В.В. Особенности влияния латерального фенотипа человека на процесс формирования пограничных состояний // Труды НГАСУ. Новосибирск, 1998. Т. 1. № 1(1). С. 140-145.

Новосибирский государственный университет

экономики и управления 28 марта 2005 г.