2 курс / Нормальная физиология / Физиологические_основы_жизнедеятельности_человека_в_экстремальных

Рис. 83. Изменение структуры взаимодействия основных компонентов ЭЭГ у испытуемых с высоким (I), средним (II) и низким (III) уровнем пластичности нейродинамических процессов при смене условий пустыни (А) на высокогорье (Б). На графах: β, α, θ, D – вершины графа, стрелками показано направление переходов от одной компоненты ЭЭГ к другой, толщиной стрелок обозначена величина вероятности переходов, цифрами внизу

показаны значения вероятностей.

волн внутри диапазона α-ритма снижается с 0,7–0,8 до 0,5–0,6, а вероятность взаимосвязи β-компонентов возрастает с 0,3–0,4 до 0,5–0,6). У лиц со средним уровнем пластичности (рис. 84, II), кроме указанных выше перестроек, несколько ослабевает взаимосвязь θ- и D-компонентов

сα-компонентами.

Улиц с низким уровнем пластичности нейродинамических процессов, наряду со значительной депрессией α-ритма и увеличением выраженности θ-ритма, существенно меняется сама структура временной организации паттерна ЭЭГ. Взаимосвязь отдельных компонентов внутри диапазона θ-ритма возрастает с 0,11–0,2 до 0,5–0,6, появляется выраженная связь между θ-и β-компонентами (р = 0,51–0,6). Такие изменения в структуре взаимодействия компонентов ЭЭГ свидетельствуют о повышенном уровне напряжения центральных механизмов регуляции и реорганизации межцентральных взаимоотношений (Сороко С. И., Бекишев С. С., Сидоров Ю. А., 1990), наступивших в результате смены климатогеографических условий.

Снижение выраженности θ- и D-активности в ЭЭГ лиц с высоким и средним уровнем пластичности при подъеме в горы на высоту 2700 м

после предварительной адаптации к условиям пустыни свидетельствует об отсутствии у них выраженных признаков гипоксии мозга. Некоторое увеличение β-ритма, с одной стороны, может явиться признаком первой стадии гипоксических проявлений (Малкин В. Б., 1978), с другой – результатом дополнительной неспецифической активации мозга. У лиц с низким уровнем пластичности нервной системы, судя по изменениям в ЭЭГ, гипоксия мозга более выражена.

Однако следует обратить внимание, что даже умеренная гипоксия отрицательно сказывается на результатах операторской деятельности, особенно при зрительно-моторном слежении. Незначительные изменения латентного периода простых сенсомоторных реакций, и существенная задержка управляющих действий операторов при отслеживании случайного сигнала (Зингерман А. М., 1972; Сороко С. И., 1984; Хрунов Е.В., Хачатуръянц Л. С., Попов В. А., 1984) свидетельствует о нарушении центральных звеньев операторских функций (стадии принятия решения, действия).

Из табл. 36 видно, что лица, обладающие более выраженной пластичностью нервной системы, имеют и более высокие показатели при выполнении операторской деятельности. Достоверны различия между групповыми средними значениями ошибок двухкоординатного слежения за случайной кривой между I и II (р < 0,01), а также I и III группами (р < 0,001). В условиях натурного эксперимента лица I группы с большей вероятностью обнаруживали маскированные объекты как при обнаружении с места, так и при обнаружении в процессе движения. Для I и III группы эти различия достоверны, уровни достоверности равны соответственно 99% (при t = 2,81) и 98% (при t = 3,31). Лица, отнесенные ко II группе, по перечисленным показателям имели средние значения.

Таблица 36

Параметры операторской деятельности у лиц с различным уровнем пластичности нейродинамических процессов в условиях пустыни

Примечание: обозначения см. в табл. 35.

По таким параметрам операторской деятельности как время простой сенсомоторной реакции на свет и устойчивость зрительно-моторного слежения испытуемые I группы также показали лучшие результаты, но различия групповых средних для этих параметров при учете дисперсии оказались не достоверными.

Многие показатели операторской деятельности обладали значительной индивидуальной вариабельностью. При подъеме в горы разброс индивидуальных значений этих показателей еще более увеличивался. По этой причине метод оценки достоверности межгрупповых различий по критерию Стьюдента становится неприемлемым. Для того, чтобы иметь возможность сравнивать между собой группы испытуемых по эффективности операторской деятельности, мы применили параметрические критерии, на основе которых по каждому виду операторской деятельности делили всю группу испытуемых на две группы – «хороших» и «плохих». Далее вычислялись вероятности принадлежности «хороших» операторов, успешно выполнивших работу по определенному виду операторской деятельности, к ранее выбранным группам, различающихся по свойствам пластичности нейродинамических процессов. Затем вычисленные вероятности сравнивались между собой по t-критерию Стьюдента (табл. 37).

Кроме указанных выше межгрупповых различий по точности слежения и вероятности обнаружения замаскированных целей с хода и с места в условиях пустыни, выявлено, что операторы I группы с выраженными свойствами пластичности нейродинамических процессов под влиянием умеренной степени гипоксии сохраняют по сравнению с

Таблица 37

Значения вероятностей совпадения групп «хороших» операторов с уровнем пластичности нейродинамических процессов

остальными группами большую точность слежения, поскольку ошибки слежения имеют положительную асимметрию. Иначе говоря, при двухкоординатном слежении за случайным сигналом у операторов I группы превалируют ошибки с малыми значениями с вероятностью 0,95, а у операторов III группы – с вероятностью 0,64 (р < 0,05).

При смене местности на высокогорье устойчивость слежения, как указывалось выше, возрастает, но увеличение устойчивости слежения более 40% у операторов I группы отмечается с вероятностью 0,57, в то время как у операторов II и III с вероятностью соответственно 0,29 и 0,18. Эта разница достоверна (p < 0,01). Зависимость параметров операторской деятельности от уровня пластичности нейродинамических процессов при смене условий пустыни на высокогорье представлена в табл. 38.

Результаты исследований показали, что прогностическая ценность критерия пластичности нейродинамических процессов, определяемая по индивидуальной структуре взаимодействия компонент ЭЭГ, для отбора операторов имеет существенные преимущества по сравнению с методиками, предложенными ранее (Зимкина А. М., Меницкий Д. Н., Антомонов Ю. Г., 1977; Малкин В. Б., 1978; Лобзин В. С., Зинченко Е. А., 1981).

Оценка пластичности нейродинамических процессов, и классификация испытуемых по этому признаку позволяет не только с большой вероятностью выявить лиц, хорошо выполняющих операторскую деятельность, как в условиях эксперимента, так и в реальных условиях, но также обладающих большей гибкостью адаптационных механизмов, что дает им возможность сохранить более высокий уровень эффективности работы в качестве операторов при смене климатогеографических факторов по сравнению с другими испытуемыми.

Таблица 38

Параметры операторской деятельности у лиц с различным уровнем пластичности нейродинамических процессов в условиях гор (2700 м)

Примечание: М – среднее значение, δ – стандартное отклонение

Важнейшей методологической основой исследований механизмов адаптивной деятельности организма при изменении внешних условий среды является теория функциональных систем П. К. Анохина (1968). В нашем случае пластичность функциональных систем в достижении конечного результата при смене условий проявляется в следующем. Некоторое воздействие на организм функциональная система может скомпенсировать различными сочетаниями составляющих ее функциональных элементов. При этом функциональная система эффективна лишь в определенных пределах колебаний внешних факторов. В тех случаях, когда функциональная система в прежнем составе становится неэффективной, она, вследствие ведущей роли результата приспособления, включает в себя новые функциональные элементы (Анохин П. К., 1968). Кроме того, более адаптоспособной при прочих равных условиях будет являться, видимо, та физиологическая система, которая имеет более широкий диапазон функционирования (Сороко С. И., Бекишев С. С., Сидоров Ю. А., 1990; Василевский Н. Н., 1979; Моисеева Н. Н., 1978). Ранее (Сороко С. И., Бекишев С. С., Сидоров Ю. А., 1990) было показано, что диапазон возможных перестроек биоритмики ЭЭГ, при котором операторская деятельность остается высокой, оказывается наибольшим у лиц I группы.

Таким образом, результаты наших исследований показали, что смена контрастных климатических условий пустыни на условия умеренной высокогорной гипоксии (высота 2700 м) вызывает неодинаковые по выраженности нарушения операторской деятельности. Характер изменения биоэлектрической активности мозга и качества операторской деятельности оказываются тесно связанными с индивидуальным уровнем пластичности нейродинамических процессов, которая может явиться одним из важных прогностических критериев при отборе операторов для работы в условиях пустыни и высокогорья.

7.6. Оценка и прогнозирование функциональных

состояний человека в условиях Антарктиды

Организм человека реагирует на комплекс экстремальных факторов индивидуально, в зависимости от его характерологических особенностей, индивидуальной устойчивости к стрессовым воздействиям, от пластичности гомеостатических и управляющих систем (Зингерман А. М., Волкова В. Д., Меницкий Д. Н., 1974; Казначеев В. П., Баевский Р. М.,

1974; Василевский Н. Н., 1975, и др.). Адаптационные механизмы включают в себя не только сдвиги собственных физиологических параметров, но изменяют и внешнее поведение организма (Слоним А. Д., 1980). В связи с этим важнейшей предпосылкой успешного решения проблемы адаптации человека является комплексный подход, включающий необходимость конкретной оценки качества раздражителей и реакций организма с учетом индивидуальных особенностей (Бирюков Д. А., 1960).

Были проведены исследования функционального состояния полярников четырех Советских антарктических экспедиций (17-й, 21-й, 24-й, 30-й САЭ) на различных стадиях зимовки с разработкой информативных критериев прогноза и профессионального отбора.

Метод комплексного эколого-физиологического обследования включал в себя:

–изучение динамики экологических факторов Антарктиды (природных и антропогенных);

–исследование индивидуальных особенностей адаптивной пластичности центральных и вегетативных механизмов регуляции при воздействии природных и социальных факторов полярной зимовки;

–изучение динамики анализаторных систем;

–исследование физической и умственной работоспособности полярников;

–оценку нервно-психического статуса на различных уровнях адаптации.

При оценке адаптационных перестроек функциональных систем на различных стадиях адаптации было необходимо учитывать выраженность природных и профессиональных факторов. Наиболее неблагоприятный комплекс метеорологических и гелиогеофизических факторов складывается в период полярной ночи. Кроме того, высокий уровень технической оснащенности современных полярных станций приводит к тому, что отдельные категории полярников подвергаются воздействию профессиональных факторов (ВЧ, СВЧ, шум, вибрация) (Сороко С. И., 1976).

С помощью специально разработанных тестов на адаптивную пластичность нейродинамических процессов оказалось возможным разделить всех исследованных полярников на лиц с высоким, средним и низким уровнем адаптивности. Исследования показали, что в основе пластичности лежит индивидуальный характер функциональной организации внутри- и межсистемных взаимоотношений, которые находят свое отражение в структуре ритмики биоэлектрических процессов. Все

адаптационные перестройки, которые происходят у полярников во время зимовки, зависят от указанных свойств, что позволило впоследствии использовать их в качестве прогностического критерия.

Считается, что основой обеспечения оптимального уровня жизнедеятельности организма в адекватных и неадекватных условиях является постоянная реорганизация и поддержание самой структуры биоритмики той или иной функциональной системы в ее временной динамике. Устойчивое нарушение временной структуры биоритмов на любом из уровней организации системы (молекулярном, клеточном, системном, организменном) ведет к появлению функциональных расстройств, которые впоследствии могут перейти в патологию (Агаджанян Н. А., 1967; Парин В. В., Баевский Р. М., 1970; Бехтерева Н. П., 1971, и др.).

В связи с этим существенное значение при оценке адаптивных свойств организма представляет исследование особенностей индивидуальной структуры временной организации самой биоритмики мозга и ее устойчивости при внешних воздействиях. С этой целью был разработан специальный метод анализа статистической структуры взаимодействия ритмов ЭЭГ (Сороко С. И., Суворов Н. Б., Бекшаев С. С., 1977). Оказалось, что индивидуальные особенности структуры взаимодействия между ритмами ЭЭГ выявляются в неодинаковом распределении вероятностей переходов между отдельными ритмами, в разной вероятности непрерывной смены волн одного и того же ритма, в скорости перестроек и устойчивости данного организованного паттерна при смене состояний. Установлено, что у лиц с высокими адаптивными свойствами обязательным является наличие в ЭЭГ выраженного доминирующего ритма, играющего роль «функционального ядра» в организации и поддержании определенного паттерна биоэлектрической активности мозга. У лиц с выраженными адаптивными свойствами (I группа) в исходной структуре статистического взаимодействия ритмов ЭЭГ роль «функционального ядра» играет альфа-ритм (рис. 84, I).

Уиспытуемых II группы, со средним уровнем адаптивной пластичности нейродинамических процессов, в исходной структуре взаимодействия ритмов ЭЭГ ведущую роль во всех перестройках играют два ритма – альфа- и тета-ритм, т. е. имеется два «функциональных ядра». Однако и в данном случае ведущим является «функциональное ядро» альфа-ритма (рис. 84, II).

Улиц с низкой адаптивной пластичностью (III группа) в структуре взаимодействия ритмов исходной ЭЭГ доминирующего ритма, играющего роль «функционального ядра», не существует. Взаимодействие

Рис. 84. Индивидуальные особенности статистической структуры взаимодействия компонент ЭЭГ у лиц с высокой (I), средней (II) и низкой (III) адаптивностью. Стрелками показано направление переходов от одной волны ЭЭГ к другой: толщина стрелок соответствует величине вероятности переходов, а — глаза открыты; б — глаза закрыты.

отдельных ритмов между собой носит равновероятный характер, с несколько большей вероятностью взаимосвязи с тетаритмом (рис. 84, III).

Характерной особенностью лиц с высокой адаптивностью нейродинамических процессов является наличие большого разнообразия высоковероятных связей между отдельными ритмами, в то время как у лиц с низкой адаптивностью их число ограничено.

Адаптация человека в Антарктиде сопровождается разрушением прежнего и формированием нового паттерна взаимодействия ритмов ЭЭГ только у лиц с высоким и средним уровнями адаптивности. У лиц с низким уровнем адаптивной пластичности формирования нового паттерна взаимодействия биоритмики мозга не происходит.

При исследовании пространственной организации во всех областях мозга отмечались различные варианты взаимосвязей основных компонент (волн) ЭЭГ. Однако неслучайные связи имели определенную топографию у лиц с высокой, средней и низкой пластичностью нейродинамических процессов.

Так, у лиц I группы (рис. 85, I, А) зоны, в которых обнаруживались неслучайные связи бета-компонент с другими диапазонами, были относительно невелики, располагались симметрично, преимущественно

Волны тета-диапазона у лиц I группы обнаруживали неслучайные связи преимущественно в задних отделах мозга: в затылочных областях это были связи с тета-компонентами, в правой теменной – с альфа-ком- понентами, в правой височной – с тета- и бета-компонентами (рис. 85, I, В).

Улиц II группы зоны неслучайных связей тета-компонент ЭЭГ смещались в передние отделы с девиацией вправо (рис. 85, II, В). Так, в правой лобно-височной области тета-компоненты имеют неслучайные связи с бета-волнами, а в центрально-теменных областях – с тета- и аль- фа-волнами ЭЭГ.

Улиц III группы межполушарная асимметрия распределения зон неслучайных связей волн тета-диапазона была еще более отчетливой. Наряду с этим наблюдалось расширение зон связей тета-компонент с волнами бета-диапазона в центральные и даже в задневисочные области (рис. 85, III, В).

Детальный анализ полученных результатов выявил определенную связь между индивидуальными характеристиками нейродинамических процессов и вегетативным статусом испытуемых различных групп. В I

иII группах имеется тенденция к повышению минимального уровня артериального давления (АД) и сохранение максимального давления на исходном уровне, в то время как у III группы наблюдается четкое снижение всех видов АД (максимального, бокового, среднего и минимального) к концу зимовки.

Отчасти сходные результаты были получены в 10-й САЭ, где отмечена нормотония по максимальному АД и определена группа обследованных с гипотонией по минимальному АД с увеличением числа этих лиц к концу зимовки до 20% от всего числа испытуемых (Деряпа Н. Р., Рябинин И. Ф., 1977). Анализ динамики изменений уровня среднего динамического давления показал, что к концу зимовки в I группе имеется повышение, в III – понижение и во II – незначительные колебания около исходного уровня.

Таким образом, можно сказать, что к окончанию пребывания полярников в Антарктиде у лиц I группы отмечается некоторое повышение сосудистого тонуса, у лиц III группы – понижение и у лиц II группы – колебания вблизи исходных значений. Следует отметить, что величины АД, их колебаний у всех полярников были в пределах физиологической нормы, хотя между I и III группами как в исходном состоянии, так и особенно в конце зимовки имелись статистически значимые различия по всем параметрам АД.