4. Пульс.
«Пульс (лат. pulsus - удар, толчок) - периодические колебания объема сосудов, связанные с динамикой их кровенаполнения и давления в них в течение одного сердечного цикла» (Б.М.Э. т. 21, стр. 393).
Для упрощения понимания в дальнейшем, чтобы сделать излагаемый материал более доступным для специалистов, не имеющих медицинского или биологического образования, мы объединяем понятия «частота пульса» и «частота сердечных сокращений», хотя с позиций научной медицины это не совсем верно. Пульс несет значительную информацию не только о работе системы кровоснабжения, но и в целом о состоянии всего организма. По пульсу врачи древнего Китая, Греции, Индии пытались ставить диагнозы различных заболеваний. Гален, во II веке до нашей эры различал 27 видов пульса. О деятельности сердца, великий физиолог XX столетия Иван Петрович Павлов писал: «Различных сердечных состояний столько, что они могут с избытком покрыть все поэтические описания деятельности сердца».
С помощью кровообращения осуществляется обмен веществ между тканями организма и внешней средой. Кровь переносит различные вещества от одних органов к другим. Общая длина кровеносных сосудов у человека составляет около ста тысяч километров. Через них в сутки в среднем перекачивается около десяти тысяч литров крови. Четыре процента из общего объема перекачиваемой сердцем крови идет на его обслуживание.
Увеличение эмоционального напряжения человека ведет к росту энергозатрат его организма, что, в свою очередь, увеличивает интенсивность работы систем, поддерживающих необходимый энергетический уровень. Следует отметить, что увеличение активности регуляторных процессов, обеспечивающих деятельность организма в условиях стресса, идет с некоторым опережением. Например, возникающее нервно-эмоциональное напряжение привело к увеличению потребления энергии на 10 к/калорий. В ответ на это организм перестроится с «запасом», могущим обеспечить 11 к/калорий, как бы защищаясь в обеспечении энергией от всяких «случайностей».
Кроме того, системе кровообращения человека свойственна определенная инертность. Внезапно возникшее эмоциональное напряжение может не сразу привести к изменению в организме. Вообще, «инертность» – время задержки с включением изменений физиологических реакций является свойством любой биологической системы регулирования. Изменение частоты пульса происходит не мгновенно, а через какое-то время, определяемое индивидуальными особенностями человека.
Инерционность (запаздывание) реакций слагается из двух компонентов:
первый – время, затраченное на получение команды для изменения уровня реакции, ее оценка и принятие решения.
второй – время на перестройку (изменение) и доведение ее до оптимального уровня. В комплексе это достаточно сложная задача.
В организме объем циркулирующей крови может быть увеличен как за счет частоты сокращений сердца, так и количества крови, нагнетаемой в кровяное русло при каждом сердечном сокращении. Организму человека далеко не безразлично, благодаря чему в конечном итоге это произойдет.
Система регулирования кровообращения, в которую входит и сердце, в каждом конкретном случае вынуждена решать, что лучше, увеличить объем крови, выталкиваемой сердцем или при том же объеме увеличить частоту. В реальных условиях, как правило, эти два механизма включаются практически одновременно, но степень их влияния на определенных этапах эмоционального напряжения не одинакова. Чтобы на треть увеличить минутный объем крови, выброс ее должен возрасти на 30% при той же частоте сердечных сокращений. Можно эту задачу решить и за счет увеличения частоты сердечных сокращений при том же объеме крови, изгоняемой из сердца. В норме эти изменения, как правило, проходят параллельно.
Эти процессы жизнедеятельности человека не могут проходить в отрыве от функционирования сердечнососудистой системы. Связь между различными функциональными системами сложилась в процессе эволюции человека. Например, в норме не бывает изменения частоты (глубины) дыхания без изменений в сердечнососудистой системе. Причем, реакция сердца и сосудов более динамична и наступает раньше изменения дыхания. Если в крови увеличилось содержание С02, то в дыхательный центр и в структуры, регулирующие сердечно-сосудистую систему, поступают соответствующие команды. Это связано с тем, что деятельность сердца надежно защищена системой регуляции от случайных и не случайных изменений в организме.
Что же послужило толчком для использования показателей частоты пульса в полиграфных системах? Исследованиями многих ученых было установлено, что чем сильней эмоциональное напряжение, тем интенсивнее должны протекать обменные процессы между клеткой и кровью, тем больший объем крови необходим для устранения последствий стресса в организме.
Эмоциональное напряжение может быть оценено частотой сердечных сокращений. Возрастание эмоционального напряжения увеличивает частоту пульса, а снижение – уменьшает. Казалось бы, есть решение и данный показатель должен максимально облегчить задачу повышения точности полиграфных проверок. К сожалению, эта закономерность проявляется не всегда. В середине 20-го столетия было открыто явление, вошедшее в науку как «отрицательная фаза» пульса. Суть ее заключается в том, что у обследуемых, имеющих хорошую физическую подготовку, на кратковременную эмоциональную нагрузку (в нашем случае на вопрос теста) может наблюдаться двухфазное изменение частоты пульса. Сначала происходит увеличение частоты пульса, а затем она возвращается к исходному уровню, а иногда становится даже ниже его (рис.23).
Например, во время тестирования частота пульса подозреваемого составляла 87 ударов в минуту. После предъявления значимого вопроса она возросла до 95 ударов, с последующим снижением до 79 ударов. В результате «суммарный пульс» во время тестирования практически не меняется. Причем, это «качание» пульса может продолжаться до 3-5 минут. Так как полиграф не проводит мгновенный подсчет средней частоты пульса, то возможны случаи, когда реакция на «значимый» вопрос попадает на отрицательную фазу пульса, и тогда зафиксированные изменения становятся близкими к результатам, полученным при предъявлении «нейтральных вопросов».
Ряд исследований был проведен по уточнению причин еще одной «нестандартной» реакции частоты сердечных сокращений. В стрессовой ситуации, если человек ограничен в возможностях противодействия, возможны случаи, когда на предъявление сильного эмоционального раздражителя частота пульса замедляется. Это связано с тем, что влияние отрицательных эмоций на организм человека носит двухфазный характер. Сначала при незначительных отрицательных эмоциях она возрастает. При неожиданных резких эмоциональных нагрузках частота может снижаться. При очень сильном воздействии на организм отрицательных эмоций возможно не только замедление, но и полная кратковременная остановка сердца (В.В. Фролькс, 1954). Как же это возможно, если усиление эмоционального напряжения введет к возрастанию объема продуктов обмена, и в этой ситуации должен увеличиваться кровоток? Эта проблема организмом человека решается нестандартно. На фоне некоторого снижения частоты пульса резко увеличивается объем крови, выбрасываемой при каждом сердечном сокращении. Проявления такого типа реагирования сердечнососудистой системы очень трудно прогнозировать.
Для повышения точности оценки эмоционального напряжения часто используют не частоту пульса, а его стабильность. Если у человека средняя частота пульса составляет 60 ударов в минуту, то это не значит, что каждую секунду наблюдается один сердечный цикл. На практике периоды между сокращениями сердца не стабильны. Допустим, в нашем примере при частоте 60 за минуту период между отдельными сокращениями может колебаться от 1,5 сек. до 0,8 сек. Обычно, чем больше частота пульса, тем стабильнее его ритм. Для расчета этого показателя берется время между зубцами «R» или вершинами пульсограмм (рис.24). Например, время между R1 и R2 составляет 1,2 сек., R2 и R3 - 1,1 сек. и т.д.
В литературе эта методика называется периодометрией (от слова период). Все интервалы обычно обозначаются как RR. Ритмичность сокращения сердца во многом определяется точностью «работы» нервных структур, обеспечивающих регуляцию частоты сердечных сокращений. Ведущим в этом сложнейшем биокибернетическом процессе является, так называемый, «центр сличения», в который поступает информация о реальном пульсе, и необходимом. На основании этих данных проводится соответствующая коррекция. Допустим, в какой-то момент был задан «значимый» вопрос. Это привело к увеличению эмоционального напряжения. Включились дополнительные биологические структуры, возросло потребление кислорода тканями и выделение СО2. Для поддержания необходимого уровня жизнеобеспечения поступает «команда» увеличить частоту пульса с 70 до 80. Время прохождения команды занимает около 0,1 секунды. Когда частота пульса достигнет запланированной, поступит команда прекратить увеличение частоты сердечных сокращений. Причем, она опять поступит с отставанием на 0,1 сек. За этот период пульс может возрасти до 81-82 за счет ее «запаздывания» Следовательно, необходимая для организма частота пульса будет все время отличатся от реальной частоты. Эта «нестабильность» (так называемый индекс напряженности Баевского) был использован в полиграфах типа «ЭПОС» для оценки предтестового состояния подозреваемого.
К сожалению, не всегда с ростом эмоционального напряжения увеличивается стабильность сердечного ритма. В книге «Космическая кардиология» приводятся данные космонавта В. Николаевой-Терешковой, полученные на различных этапах перед стартом и непосредственно в полете. При нахождении в макете космического корабля «Восток» частота пульса у нее составляла 72, а нестабильность сердечного ритма равнялась 0,35 секундам. Незадолго перед стартом пульс увеличился до 85 в сек., а нестабильность его вопреки теории P.M. Баевского также выросла до 0,40. Хотя по всем утверждениям увеличение частоты сердечных сокращений должно быть всегда связано с уменьшением разброса сердечного ритма. Следовательно, показатели частоты пульса и его стабильности могут в ответ на эмоциональную нагрузку проявлять тенденцию, как к увеличению, так и к уменьшению. Отсутствие однозначности этих параметров значительно снижает надежность оценки функционального состояния подозреваемого при проведении полиграфных проверок.
Особенно это касается утверждения, о якобы большой информативности так, называемого «индекса напряженности», в расчет которого входят параметры RR интервалов (таблица 10. На первом этапе, с ростом эмоционального напряжения, «индекс» увеличивается, на втором этапе не изменяется, а на третьем наблюдается его снижение.
Так как при проведении полиграфных проверок нам неизвестно, в каком состоянии находится обследуемый, верить «индексу напряжения» опасно.
В выборе информативных признаков для оценки эмоционального напряжения по характеристикам показателей пульса в период с 1730 по 1950 годы прослеживается некоторая стабильность в используемых критериях (таблица 2).
При оценке уровня эмоциональной напряженности по характеристикам пульса информативными признаками могут выступать также изменения таких параметров, как: амплитуда, изменение базовой линии, площадь под кривой, динамика, длина огибающей кривой пульса. Информативным признаком может быть также появление или исчезновение каких-либо «искажений кривой», если они не являются следствием противодействия обследованию