2.4.8.3. Электрографические корреляты состояния психоэмоционального напряжения

Сведения о ЭЭГ-коррелятах эмоциональных состоянии человека многочисленны, но весьма противоречивы. Это касается как спектральных характеристик ЭЭГ, так и ее пространственно временной организации.

Разные авторы демонстрируют различную динамику тета ритма при возникновении эмоций у человека. При мысленном представлении предварительно показанных положительно эмоциональных фильмов отмечалось относительное снижение мощности тета-частот в ЭЭГ височных отделов правого полушария. При эмоциональном напряжении, связанном i возможностью наказания током, в группах обследуемы.ч, различающихся по качеству деятельности, реализуемой в этом состоянии, наблюдалось снижение мощности частот тета-ритма в ЭЭГ затылочных областей и ее повышение - в ЭЭГ левом лобной области. Было показано снижение мощности частот 7- ^ч Гц при предъявлении обследуемым эмоционально-значимых слои по сравнению с нейтральными. Все это позволил" сформулировать мнение о том, что этот частотный диапазон отражает активность системы, обуславливающей состояни « тревоги, напряженности, эмоционального дискомфорта.

При переживании тревоги и печали мощность альфа частот снижается, что свидетельствует о повышении уровни активации ЦНС, в то время как при агрессии и радости они напротив, возрастает. В случае положительных эмоциональных переживаний преобладает активация височных, центральных и теменных областей левого полушария. В случае предъявления отрицательно-эмоциональных слов достоверных изменений не обнаружено.

В последние годы аффективные реакции . каждой валентности (положительные и отрицательные) разделяют на две группы: approach/ nonapproach. В случае approach-формы положительного знака выявлено усиление активности левой лобной области, тогда как при nonapproach фронтальная асимметрия не отличалась от фоновой.

Значительно меньше работ посвящено изучению диапазона бета-частот. Показано, в частности, что в состоянии тревоги в ЭЭГ лобно-теменных отделов коры отмечается усиление колебаний с частотой 20-30 Гц.

Повышение мощности частот бета-ритма описано при нарастании состояния стресса, при мысленном воспроизведении положительно-эмоциональных событий по сравнению с отрицательно-эмоциональными. Вместе с тем, показано, что характер изменений связан с уровнем эмоционального напряжения и индивидуальными особенностями обследуемых. У лиц, качество деятельности которых улучшается на фоне страха перед наказанием, выявлено увеличение мощности бета-колебаний в ЭЭГ лобных областей и ее снижение - в затылочных. У лиц с ухудшением качества деятельности в тех же условиях бета-диапазон оказался нереактивен при смене состояний.

Как полагают, одной из причин расхождения результатов оценки ЭЭГ-коррелятов эмоциональных состояний является различное влияние информационного компонента

эмоционального напряжения. Показано, что для эмоциональных реакций, связанных с восприятием внешних событий, характерна интенсивная активация коры, которая выражается депрессией альфа-частот. Эмоции, возникающие на базе воспоминаний, когда внимание направлено на переработку хранящейся в памяти информации, могут не сопровождаться активацией анализаторных систем, а усиление эмоционального возбуждения приводит к учащению исходной ритмики лишь в ряде регионов. Во всех случаях конечный паттерн ЭЭГ представляет собой результирующую информационной и эмоциональной компонент активации.

В ряде работ в состоянии эмоционального напряжения в неокортикальных структурах наблюдалось изменение пространственной синхронизации биопотенциалов. При мысленном воспроизведении эмоциональных состояний радости, гнева, страха, горя было показано достоверное увеличение КК ЭЭГ симметричных височных отведений. Достоверным было также повышение КК ЭЭГ симметричных лобных областей при воспроизведении состояния радости. Максимальное эмоциональное напряжение, определяемое по наименьшему R-R интервалу, совпадало с максимальными значениями положительных КК.

В случае пассивно-оборонительного состояния (например, в ситуации ожидания удара током) страх может являться фактором, снижающим уровень ПСБП. Сравнительный анализ, проведенный Н.Е.Свидерской (1987), также позволил ей прийти к выводу о том, что скорее ослабление, а не повышение ПСБП является наиболее типичной реакцией на отрицательные эмоциональные воздействия. Однако при воображаемом страхе, агрессии, радости, сексуальном возбуждении было показано увеличение когерентности ЭЭГ, тогда как при тревоге, печали и реальном переживании страха - ее снижение.

В целом, таким образом, показано, что эмоции могут играть роль как усилителя, так и дезорганизатора пространственной синхронизации биопотенциалов неокортекса.

2.4.9. ЭЭГ-корреляты состояния умственного утомления

У операторов различных профессий и в условиях лабораторных обследований были описаны изменения ЭЭГ при развитии состояния умственного утомления. В частности, при этом отмечалось периодическое появление медленных (дельта и тета) волн, причем они были тем более выражены, чем сильнее было утомление. Поскольку выраженность медленных частот в ЭЭГ коррелирует также с уровнем интеллектуального напряжения, высказывалось предположение о том, что медленноволновая активность отражает адаптивные перестройки функционирования рабочих механизмов мозга, направленные на обеспечение деятельности в экстремальных условиях, в частности, в условиях ухудшающегося функционального состояния.

Наряду с повышением мощности медленных частот, в условиях умственного утомления А.Б.Коганом и Б.М.Владимирским (1988) была описана квазипериодическая модуляция мгновенных спектральных плотностей ЭЭГ с частотой дельта-волн. Эта периодичность, по мнению авторов, качественно отлична от собственно дельта-волн и может отражать функционирование контура, занимающего в иерархии систем регуляции функционального состояния более высокий уровень.

При анализе ЭЭГ водителей тепловозов и поездных диспетчеров было показано, что после утомительной семичасовой работы происходит снижение амплитуды альфа-волн, уменьшается выраженность и повторяемость альфа-ритма. Длительная умственная работа диспетчеров аэропортов, телефонистов приводит к смене альфа-активности более быстрыми или, напротив, более медленными колебаниями.

В исследованиях ЭЭГ летчиков после длительных перелетов, напротив, не было выявлено каких-либо изменений выраженности, количества и периодичности альфа-волн, а отмечалось лишь снижение их амплитуды. Снижение амплитуды (мощности) альфа-волн, уменьшение альфа-индекса при развитии утомления было отмечено и в условиях лабораторных обследований. Однако в ряде случаев после утомляющей работы оно отчетливо проявлялось лишь в состоянии покоя с закрытыми глазами, тогда как в покое с открытыми глазами альфа-индекс увеличивался. Эти изменения трактуются как отражение развития тормозных процессов в центральных структурах, которые выполняют охранительную роль, предотвращая систему от перенапряжения.

В ряде случаев отмечалось, что в динамике развития умственного утомления отчетливый рост мощности альфа-частот наблюдается лишь в некоторых отведениях. Одновременно имеет место перемещение области максимального снижения их мощности из левой темпоральной и правой центральной зон в левую затылочную и центральные.

В целом, характер изменений альфа-частот в условиях утомляющих нагрузок зависит от их интенсивности и длительности. Повышение их мощности отмечается, как правило, после 3-5 часов непрерывного выполнения напряженной деятельности. Ее пролонгация (до 8-10 и даже 24-36 часов) сопряжена со снижение спектральной мощности альфа-частот, усилением поличастотности альфа-диапазона. Полагают, что в первом случае изменения отражают снижение уровня активности ЦНС при функционировании традиционных для бодрствования систем регуляции, тогда как во втором свидетельствуют о нарушении характерных для нормы взаимоотношений между функциональными системами мозга, повышении уровня активации, необходимом для формирования новых адаптационных систем.

Более однородные результаты получены при анализе средней частоты альфа-колебаний: как правило, указывается на замедление их частоты к концу рабочего дня у лиц, занимающихся умственной работой.

При наступлении утомления нарушаются фронто-окципитальная и билатеральная асимметрии мозга. Если в неутомленном состоянии альфа-ритм более выражен, как правило, в отведениях правого полушария и в задних областях коры, то при умственном утомлении наблюдается доминирование альфа-частот в отведениях левого полушария, а в ЭЭ1 зрительных областей альфа-ритм может быть сильно модулирован по амплитуде. Подобная картина ЭЭГ характерна для послерабочего состояния и лучше проявляется при закрытых глазах. Если в норме предъявление вербальной информации приводит к активации левого полушария, а невербальной -правого, то при утомлении наблюдается активация правого полушария и отсутствует переключение активации с одного полушария на другое при вербальных и невербальных пробах.

Наряду с ростом медленных частот, при развитии умственного утомления в ЭЭГ человека отмечается усиление бета-активности. Рост мощности бета-частот начинается на начальных этапах утомления параллельно с усилением в ЭЭГ выраженности тета-частот. На стадии декомпенсированного утомления в спектрах доминируют дельта- и бета-частоты, причем, мощность последних в 2-3 раза выше. Низкие частоты преобладают в ЭЭГ передних областей, а высокие - задних.

Учитывая, что при развитии умственного утомления изменения охватывают все частотные диапазоны ЭЭГ, предпринимаются попытки их интегральной оценки. Нами (V.N.Kiroy и др., 1996) показано, что в состоянии умственного утомления имеет место глобальный рост спектральной мощности всех частот, представленных в ЭЭГ. Наиболее существенно возрастает мощность тета-частот в ЭЭГ лобных областей.

Эффект глобального увеличения суммарной спектральной мощности ЭЭГ-частот сохранялся и после окончания работы, что указывает на устойчивое изменение функционального состояния ЦНС.

Сведения относительно изменения пространственно-временной организации биоэлектрической активности мозга человека в динамике умственного утомления достаточно немногочисленны. В одних случаях указывается на снижение в этих условиях КК ЭЭГ, регистрируемой от передних и задних отделов коры. В других случаях отмечалось избирательное повышение уровня скоррелированности биопотенциалов центральных и височных отведений, с одной стороны, и затылочными - с другой. В покое после окончания работы отмечался рост (по сравнению с аналогичным состоянием до работы) КК ЭЭГ симметричных пар отведений и снижение -центрально-затылочных внутриполушарных отведений.

Одновременно были показаны "реципрокные" изменения когерентности низко- и высокочастотных составляющих спектра ЭЭГ в состоянии покоя: увеличение когерентности имело место на дельта-частотах, тогда как в других частотных диапазонах она снижалась.

Приводятся сведения о том, что при развитии так называемой "стрессовой" формы утомления отмечается рост внутриполушарной когерентности ЭЭГ лобных и затылочных отведений во всех частотных диапазонах, а теменных и затылочных — на дельта- и бета-частотах. При развитии "тормозной" формы утомления когерентность ЭЭГ симметричных теменных, а также теменных и затылочных отведений на дельта- и тета-частотах повышалась, тогда как в других случаях - снижалась.

Сравнительный анализ позволил прийти к выводу о том, что при существенных изменениях спектральных характеристик ЭЭГ в условиях умственного утомления ее пространственно-временная организация не претерпевает столь существенных изменений, поскольку, как полагают, именно она ответственна за поддержание высокого качества работы.

2.4.10. ЭЭГ-корреляты состояния монотонии

Деятельность человека-оператора сопряжена с развитием не только состояния умственного утомления. В целом ряде случаев она состоит в длительным ожидании события или контроле медленно изменяющихся параметров, что приводит к развитию специфического функционального состояния, а именно, монотонии. По сравнению с утомлением, это значительно менее изученное состояние, различным аспектам которого посвящены лишь отдельные исследования.

Экспериментально показано, что при развитии состояния монотонии в спектре ЭЭГ имеет место рост мощности низких (дельта и тета) частот. Эти изменения наиболее выражены на этапах временного снижения работоспособности. Наряду с ростом низких имеет место повышение мощности альфа-частот (рост альфа-индекса), сглаживание межполушарной и фронто-окципитальной асимметрий, хотя эти изменения и не всегда достоверны.

В монотонных условиях деятельности у человека иногда имеет место развитие сноподобного состояния, сопровождающегося гиперсинхронизацией ЭЭГ. В целом, стадии синхронизации и десинхронизации, как правило, чередуются, сменяя друг друга. В связи с этим, для количественной оценки развития монотонии был предложен показатель активации, представляющий собой отношение мощности (или средней амплитуды) альфа- и бета-частот.

Нами в условиях лабораторного обследования на модели операторской деятельности было показано, что изменения качества деятельности в условиях действия факторов монотонии носят индивидуальный характер. В соответствии с критерием эффективности, все операторы могут быть разделены на 3 группы, а именно, способные длительно поддерживать высокое качество деятельности (монотоноустойчивые), постепенно снижающие качество деятельности и операторы, характеризующиеся наличием этапов тотального пропуска информации, связанной с реализуемой деятельностью (монотононеустойчивые).

Состояние монотонии в целом характеризовалось увеличением суммарной спектральной мощности ЭЭГ-частот, прежде всего, в отведениях левого полушария. Однако если у лиц с преобладанием альфа-активности в покое наблюдалось смещение доминирующей частоты в более низкочастотную область, особенно в электрограммах центральных, теменных и затылочных областей, то у лиц с десинхронизированным типом ЭЭГ она сдвигалась в более высокочастотную область (наиболее выражено - в электрограммах передних областей). При этом, у лиц первой группы в ЭЭГ отмечался отчетливый рост мощности дельта-, тета- и альфа-1-частот. Мощность альфа-2-частот снижалась, а бета-1 — возрастала. Мощность бета-2-частот не изменялась. Наряду с этим, имело место повышение когерентности дельта-, тета- и бета-2-частот. У лиц второй группы перестройки были менее выражены и носили несколько иной характер. В состоянии монотонии у них отмечалось снижение в ЭЭГ мощности дельта и рост остальных частот. Исключение составили височные отведения, в ЭЭГ которых наблюдалось снижение мощности практически всех (кроме тета) частот. Когерентность дельта-, тета-, альфа-2- и бета-2-частот снижалась, тогда как альфа-1-частот - повышалась.

Таким образом, в целом, при наличии существенных межгрупповых различий в состоянии монотонии в ЭЭГ отмечается рост мощности медленных (особенно тета и альфа-1) частот, а повышение мощности бета-2-частот наблюдается только у лиц с десинхронизированным типом ЭЭГ. У лиц с выраженной альфа-активностью в ЭЭГ покоя имеет место повышение уровня когерентности медленных (дельта и тета) и бета-2-частот, мощности альфа-1- и медленных частот, что свидетельствует о снижении уровня активности неокортикальных структур и усилении в них тормозных процессов. У обследуемых с десинхронизированным типом ЭЭГ в условиях монотонии в неокортексе развиваются две противоположные тенденции. С одной стороны, имеет место повышение мощности тета- и альфа-частот и рост когерентности ЭЭГ задних областей, свидетельствующие о снижение уровня активации ЦНС, а, с другой, снижение когерентности ЭЭГ передних областей и повышение мощности быстрых частот, что может рассматриваться как отражение функционирования компенсаторных механизмов, обеспечивающих эффективную реализацию деятельности на фоне снижения функционального состояния мозга.