Концептуальная модель универсальных механизмов адаптации, основанная на структурной организации эндогенных биоритмов
К содержанию номера журнала: Вестник КАСУ №1 - 2010
Автор: Асылбекова Лейла Умурзаковна
В настоящее время исследование адаптации, от
клеточного до поведенческого уровня, сопряжено с исследованиями перестроек
структуры взаимодействия эндогенных биоритмов. Биоритмы физиологических функций
тесно связаны с внутренними механизмами гомеостаза. В биоритмах отражаются
процессы управления по принципу непрерывной коррекции, что рассматривается как
существенная часть механизмов саморегуляции [1].
Всем функциональным системам организма присущи
медленные и сверхмедленные процессы, соизмеримо взаимодействующие во времени с
циклическим изменением психологических и поведенческих эквивалентов
оперативного покоя, активационных, эмоциональных и других адаптивных состояний
человека [2, 3]. Взаимодействие высоко- и низкочастотных биоритмов определяется
той ролью, которую выполняет быстродействующий и медленный аппарат в механизмах
адаптивного регулирования. Специфические виды деятельности осуществляются
быстродействующим аппаратом по выработанной программе взаимодействия. Перед
медленным аппаратом стоит задача адаптивной оптимизации всей системы и
выработка программ для быстродействующего аппарата. Именно медленная часть
осуществляет регуляцию, адаптацию, обучение и совершенствование [1].
Особенности взаимодействия быстрых и медленных
процессов позволяют судить об индивидуальных путях перестройки механизмов
регуляции при воздействии факторов среды на организм. Закономерности этого
взаимодействия обнаружены в ритмической структуре ЭЭГ и определены как
индивидуально-типологические свойства [4, 5]. На основании этой структуры в
условиях биоуправления с обратной связью по критерию пластичности нейродинамических
процессов выделены лица с I, II и III типом адаптивности [6, 7]. В качестве определяющего
показателя используется сумма нормированных условных вероятностей взаимного
следования альфа-волн в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) правого и левого полушария.
Затем все значения вероятностей группируются в 7 классов с шагом 0,1 от 0,7 до
1,6. По нормированной условной вероятности взаимного следования альфа-волн в
ЭЭГ правого полушария определяется тип адаптивной пластичности мозга. Выявлено,
что высоким уровнем пластичности, лучшими адаптационными возможностями,
устойчивой профессиональной деятельностью обладают лица, в структуре
взаимодействия компонентов ЭЭГ которых имеется большое число устойчивых
взаимосвязей отдельных компонентов с альфа-ритмом [8], [13].
Целью настоящего исследования явилось
определение нейрофизиологических и вегетативных механизмов адаптации здоровых
лиц, основанных на структурной организации эндогенных биоритмов.
Материал и методы исследования
Всего было обследовано
356 здоровых лиц, занимающихся, в основном, логическим умственным трудом со
стандартной деятельностью, сопряженным с переработкой большого объема
информации. Из них: 125 учащихся учебных заведений Республики Казахстан в
возрасте 17-22 лет, получающих информацию знакосимвольным и вербальным путем;
133 сотрудника различных государственных структур в возрасте 21-29 лет; 98 лиц
старшей возрастной группы, также занятых на государственной службе.
Исследования нейрофизиологических процессов
проводились различными модификациями методов адаптивного биоуправления (далее –
АБУ) с обратными связями по электроэнцефалограмме (далее - ЭЭГ) и
функциональных систем организма – по кардиоинтервалограмме (далее – КИГ) с
использованием разработанного нами совместно с Институтом Эргономики
Национального научно-технического Центра Республики Казахстан РК биокомпьютерного
комплекса «РИТМ-6», относящегося к категории высоких медицинских технологий
[9]. Полученные данные по стандартным и специальным программам были обработаны
методами комбинаторного, факторного, спектрального и энтропийного анализа.
Результаты исследования и их обсуждения
Исследования показали, что тип организации, отражающий
уровень интрацеребрального гомеостаза (корковый – I тип,
корково-лимбический – II тип или лимбико-стволовой – III тип),
проявляется и в уровне интракортикального взаимодействия основных зон коры
больших полушарий. Полученные результаты отчетливо показали ведущее значение
отличий организации ЭЭГ в развертывании адаптивных реакций на изменение
информационного состава внешней среды.
При иерархически организованной ЭЭГ, когда высоко- и
низкочастотные ритмы сопряжены друг с другом при ведущей роли альфа-ритма (I
тип), интрацеребральное взаимодействие зон мозга наиболее развито и экономично.
При появлении в структуре ЭЭГ двух доминирующих ритмов (альфа- и тета- (II
тип)) организация интрацеребрального взаимодействия характеризуется
неравномерностью участия зон в восприятии и переработке информации. В третьем
же случае, когда взаимодействие нейроритмов равновероятно (III
тип), наблюдается обеднение и разобщенность пространственно-временного взаимодействия
мозговых зон.
Закономерности, обнаруженные в структуре
нейродинамической пластичности мозга и сопряженные с альфа-активностью,
оказались взаимосвязаны с организацией управления в центральной и вегетативной
нервной системах, соматических и психических функций. При этом, наивысшая
сопряженность с альфа-активностью обусловливает уровень цикличности в
организации управления всеми функциями организма и межфункционального
взаимодействия. Устойчивость циклического взаимодействия определяется исходным
уровнем его организации, обусловливает индивидуально-типологические особенности
развития всех форм профессиональной адаптации, течение, глубину и
продолжительность ее фаз. Эти формы являются универсальными, и с полным основанием
могут рассматриваться как мера адаптивности организма и ее резервных
возможностей [10].
Циклические формы внутри- и межсистемного
взаимодействия связаны с непрерывным развитием мнестических функций,
обеспеченных механизмами непрерывного развития нервного аппарата индивидуальной
памяти в виде функционального детерминированного ее субстрата [6]. Непрерывно и
последовательно развивающиеся на протяжении жизни совокупности нейронов,
дискретно фиксирующие микропорции информации, являются матрицами индивидуальной
памяти [11].
Под воздействием адаптогенных факторов среды,
независимо от их сочетания и интенсивности, в памяти формируется стереотип
адаптивного поведения, в основе которого лежит совокупность матриц памяти,
команды которых регулируют достигнутое состояние равновесия между организмом и
средой.
Было показано, что паттерны ЭЭГ избирательно связаны с
восприятием информации и формированием памяти, а наиболее успешным является это
формирование во время альфа-активности [12-14]. Прочность удержания элемента
памяти зависит от количества матриц, так как, согласно кривой Эббингауза [15],
забывание происходит очень быстро – через 40 минут после фиксации в памяти
сохраняется около 50% информации.
Текущая информация, поступающая из сенсорных регистров
в оперативную память, а оттуда – в долгосрочную, также значима для организма,
как долгосрочная, которая при активации может быть перенесена в оперативную
[16]. Циклические процессы являются субстратом воспроизведения и повторной
фиксации информации. Функциональная организация ЭЭГ исследуемых групп лиц
оказалась тесно связанной с уровнем регуляции ритма сердца и кровоснабжении зон
мозга, участвующих в формировании исследуемого паттерна ЭЭГ.
У лиц I типа, с ярко выраженным дыхательным компонентом в
спектрограмме огибающей ритмограммы сердца управление функциональным состоянием
регуляторных систем осуществляется преимущественно за счет автономного контура
регуляции (парасимпатической нервной системы). Однако при этом сохраняется
развитое межуровневое взаимодействие и высокий тонус центральных звеньев
управления ритмом сердца.
У лиц же II и III типов
меньшая выраженность в спектральном составе кардиоинтервалограммы дыхательных
волн сопровождается минимизацией участия высших уровней регуляции в управлении
ритмом сердца. Различия в путях адаптивного регулирования проявляются в уровнях
активации высших нервных центров. У лиц I типа в
управлении преобладают кардиостимуляционные части высших центров регуляции, у
лиц II типа выражены конкурентные влияния на ритм сердца на
фоне усиленного межсистемного взаимодействия. У лиц III типа
ослаблены как кардиостимуляционные, так и кардиоингибиторные влияния на ритм
сердца.
В области формирования психологических программ
поведения обнаружено, что высокоадаптивные лица (I тип), обладая
исходно оптимально развитым взаимоотношением психологических параметров,
реализуют программы за счет социального интеллекта, эмоциональной устойчивости
и экономичности реагирования. Среднеадаптивная группа лиц обладает более интенсивным
взаимодействием параметров, чем у высокоадаптивной группы, и формирует
адаптивные программы поведения за счет значительных перестроек структуры взаимоотношений,
отражающих расширение индивидуальных программ, включение всего
психофизиологического резерва в процесс адаптации на ранних ее стадиях.
Низкоадаптивные лица (III тип), обладая исходно неразвитым взаимоотношением
психологических свойств, формируют адаптивные программы за счет сужения
диапазона реагирования и сохранением компенсаторных возможностей поведения. С ростом
стажа у всех испытуемых формируется фактор самочувствия. Интенсивность
взаимоотношения параметров выше у лиц с более сложными и интенсивными формами
умственного труда (аналитические работники, сотрудники информационно-технических
установок).
Таким образом, у высокоадаптивных лиц, обладающих
высокой альфа-активностью и развитыми циклическими формами внутри- и
межсистемного взаимодействия, информация об изменениях внешней среды
считывается и фиксируется мозгом наиболее полно. Данное обстоятельство позволяет
постоянно обновлять матрицы долговременной памяти и обогащать субстрат
управления процессами адаптации, что неизбежно повышает ее эффективность.
Меньшая альфа-активность и неравномерность
циклического внутри- и межсистемного взаимодействия у среднеадаптивных лиц
позволяет считывать и фиксировать информацию лишь частично, что на первой фазе
адаптации увеличивает неопределенность среды, и максимально активизирует
процессы внутри- и межсистемного взаимодействия, формируя как бы «рывок» к
достижению положительного адаптивного процесса. В дальнейшем отставание в
формировании матриц долговременной памяти усиливается, и организм оказывается
неспособным к формированию адаптивных программ.
У низкоадаптивных лиц, обладающих низкой
альфа-активностью и слаборазвитым внутри- и межсистемным взаимодействием,
информация об изменениях внешней среды оказывается, по-видимому, недостаточной
для формирования управляющих матриц долговременной памяти. На первых этапах
адаптации это воспринимается как «экономичность», а в более поздние сроки,
когда несоответствие между гомеостазом и внешней средой углубляется, приводит к
разрушению программ адаптивного поведения.
В результате исследований выявлено, что постоянное
обновление матриц долговременной информации препятствует забыванию, повышает
эффективность использования уже имеющейся информации. Механизмы саморегуляции и
управления, базой которых являются циклические формы внутри- и межсистемного
взаимодействия, тесно сопряжены между собой и являются мерой резервных
возможностей в оценке глубины адаптивных и дизадаптивных процессов при
повышенном информационном потоке.
Авторегуляторные процессы, характерные для всех
нервных и соматических систем, при циклической сопряженности у высокоадаптивных
лиц имеют согласованные пороги возбуждения, что позволяет при всех видах
адаптивного биоуправления добиваться быстрого обучения соматических и нервных
функций, повышать и без того высокие адаптивные возможности и функциональные
резервы.
Несимметричность циклического взаимодействия функций
обусловливает несогласованность порогов возбуждения авторегуряторных процессов
различных функциональных систем у среднеадаптивных лиц. Успех адаптивного
биоуправления, в этом случае, зависит от правильности выбора «вход». Наибольшая
эффективность будет наблюдаться в том случае, когда исходно повышается
альфа-активность, что дает более согласованное взаимодействие порогов
возбуждения авторегуляторных процессов.
Ослабленность циклического внутри– и межсистемного
взаимодействия у низкоадаптивных лиц обусловливает неразвитость
авторегуляторных процессов в организме, незначительное их влияние на программы
адаптивного поведения, в результате чего тренируемость и обучаемость у них
низка, но при длительном применении разработанных методов адаптивность также
может быть повышена.
Генотипическая обусловленность структуры ЭЭГ связана,
по-видимому, с представительством в популяции лиц, рассчитанных на постоянное
обновление среды, но сохраняющих устойчивость гомеостаза (I
тип). Гиперреакции на первой фазе адаптации у лиц II типа
эволюционно могут служить для создания новых форм управления. Стереотип
организации у лиц III типа рассчитан на постоянство внешней среды.
Следует подчеркнуть, что управление
нервно-психическими процессами, являясь методом управления мозга, является ключевой
проблемой профессиональной адаптации. С возрастом в организме человека
происходит подключение все более высших центров регуляции функционального
состояния и поиска адаптивного ответа на информационный, психоэмоциональный и
стрессовый факторы внешней среды. Данное обстоятельство является необходимым в
прогностическом профессиональном отборе лиц, деятельность которых сопряжена с
вышеперечисленными производственными факторами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аладжалова Н.А. Медленные электрические
процессы в головном мозге. – М., 1962. - С. 240.
2. Аладжалова Н.А. О генезе сверхмедленных
ритмических колебаний головного мозга. - М.: «Наука», 1974. - С. 91-101.
3. Илюхина В.А. Проблема функциональных
состояний человека с позиций диалектического единства волновых процессов головного
мозга, организма и среды обитании // Физиол.журн., СССР. 1990. T. 76.
- №12. - С. 1720-1729.
4. Бекшаев С.С., Сороко С.И.,
Василевский Н.Н. Закономерности, лежащие в основе поддержания динамической
устойчивости диапазонов частот ЭЭГ человека // Физиология человека. 1988. Т.
14. № 4.
5. Василевский Н.Н., Сороко С.И.,
Зингерман А.М. Психофизиологические основы индивидуально-типологических особенностей
человека // Механизмы деятельности мозга человека. - Л.: «Наука», 1988. - С.
426-454.
6. Василевский Н.Н. Современные тенденции
и развитие экологической физиологии человека // Физиология человека. - 1984. -
Т.10, N 6. - С. 883-893.
7. Суворов Н.В., Василевский Н.Н. Особенности
циклического взаимодействия структур мозга при различных состояниях и формах
деятельности // Физиол. журн. СССР. 1981. Т.9. - С. 456-461
8. Бекшаев С.С., Василевский Н.Н., Суворов
Н.Б. и др. Комбинаторный подход взаимной
статистической зависимости ритмов
электроэнцефалограмм / В сб: Адаптивные реакции мозга и их прогнозирование. -
Л.: «Наука», 1978. - С. 117-123.
9.
Регистрационное удостоверение на изделие медицинского назначения «Биоэлектронный
компьютерный комплекс «РИТМ-6» РК– МТ – 3 – № 00545 от 13.01.2000.
10. Василевский Н.Н.
Биоритмологические механизмы адаптивной саморегуляции функций: связанность и
цикличность межкомпонентных и межсистемных взаимодействий // Физиол. журн. СССР.
1989. Т.75. №9. - С. 1177-1183.
11. Бехтерева Н.П. Здоровый и больной
мозг человека. – Л.: «Наука», 1980. - 208 с.
12. Аминов Г.А. Вероятностная организация
центральных механизмов речи. – Казань, 1972. - 159 с.
13. Бундзен П.В. Психологический и социальный
статус микроколлектива в экстремальных условиях Антарктиды / Инф.бюл. Советской
антарктической экспедиции. – 1989. №75. - С. 21-30.
14. Осовец С.М., Гинзбург Д.А., Гурфинкель
В.С. Электрическая активность мозга: механизмы и интерпретация. // Успехи
физиологических наук. – 1983. – Т. 14. - №1. – С.103-150.
15. Клацки Р.Л. Память человека:
Структура и процессы. – М., 1978. - 246 с.
16. Аткинсон Р.К. Человеческая память
и процесс обучения. – М., 1980. - 185 с.
К содержанию номера журнала: Вестник КАСУ №1 - 2010
|