Физиологические методы исследования

 

Электроэнцефалография

 

Социальная обусловленность биологической адаптации позволяет рассмотреть изменения, возникшие под действием стрессоров, как колебание гомеостатических процессов.

При оценке состояния напряженности большое значение имеют электроэнцефалографические (ЭЭГ) показатели.

Электроэнцефалография – метод регистрации и анализа электроэнцефалограммы (ЭЭГ), т.е. суммарной биоэлектрической активности, отводимой как со скальпа, так и из глубоких структур мозга. Последнее у человека возможно лишь в клинических условиях. Еще в 1929 г. австрийский психиатр Х. Бюргер обнаружил, что с поверхности черепа можно регистрировать «мозговые волны». Он установил, что электрические характеристики этих сигналов зависят от состояния испытуемого (Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю.,1998). С этим утверждением согласуется мнение Н.Н.Даниловой (1992 г.) о том, что в условиях стресса выражением индивидуального уровня активации может служить ЭЭГ (электроэнцефалограмма). В своих работах она подчеркивает сильную генетическую детерминацию паттернов ЭЭГ, характерных для конкретного человека и дающих представление об его индивидуальном уровне активации.

При изучении электроэнцефалографических показателей Душковым Б. А., Королёвым А. В., Смирновым Б. А (2002) обнаружена активация в этом состоянии медленных ритмов (тета-ритма или ритма напряжения) в сочетании с увеличением высокочастотной активности ЭЭГ (бета-ритма). Именно их одновременная активация является наиболее характерным ЭЭГ показателем стресса.

Представляют интерес результаты исследований Г. Г. Аракелова и Е. К.Шотта (1998), которые отражают подавление высокочастотной активности и повышение мощности медленных ритмов (дельта-, тета-) преимущественно во фронтальных отведениях практически у всех испытуемых, оказавшихся в стрессовой ситуации. Отмечено, что по всем ритмам в условиях стресса преобладает активность левого полушария. Исследователи отмечают, что чем выше показатели функциональной асимметрии мозга, тем меньше стрессоустойчивость индивида (М. Е. Сандомирский, 2002). С более высокой «специфической» уязвимостью правого полушария, организующего реакцию тревоги, связывает неспецифичность стресса (Мыслободский М. С. (1973). По мнению В. В. Аршавского и др. у лиц «левополушарного типа» преобладает повышенный уровнем ситуативной и личностной тревожности и склонностью к возникновению психосоматических заболеваний. Противоречивые результаты получены Л. И. Афтанас (2000), доказывающие корреляцию высокой тревожности с эффектами правополушарной активации. А. М. Вейн с коллегами (1973) считают, что в ходе стресса возможно изменение механизма межполушарной асимметрии в виде сдвига в индексе церебрального доминирования.

 

Электрокожный метод измерения вегетативных показателей

Нервной системы

 

Вегетативная регуляция, обеспечивающая координацию и адаптацию деятельности органов в связи с изменениями условий среды, является одним из главных механизмов обеспечения адаптации. Этими свойствами обусловлено использование значений показателей вегетативной нервной системы для диагностики и прогноза различных состояний организма. Вегетативные сдвиги часто наблюдаются не только во время действия экстремальных факторов, но и в период ожидания критических событий, при возникновении чувства тревоги, повышенном внимании и т.п. Чаще всего для диагностики состояния ВНС используются кожно-гальваническая реакция (КГР) и кожная температура.

Изучение кожно-гальванической реакции (КГР) имеет уже более чем столетнюю историю. Как известно, Фере в 1888 году и Тарханов в 1890 году (см. Вудвартс, 1950) открыли два различных феномена, относящихся к электрической активности кожи. Явление, открытое Фере, состояло в изменении сопротивления (проводимости) участков кожи при пропускании через него электрического тока от источника напряжения в 1-3 вольта в то время, когда человек подвергается воздействиям сенсорных и эмоциональных раздражителей. Два года спустя русским психологом И.Р.Тархановым, было открыто явление, получившее название «эффект Тарханова» – при приложении к участкам кожи электродов, соединенных проводниками через гальванометр, последний показывал наличие потенциала между соответствующими точками участка кожи, который также изменялся при подаче сенсорных стимулов и наличии внутренних эмоциональных переживаний. Естественно, основным показателем величины реакции были в первом случае степень изменения сопротивления кожи, а во втором - ее потенциала. Позднее эти формы электрической активности кожи получили название кожно-гальванической реакции (КГР), которое используется для настоящего времени.

Поскольку обе формы ЭАК были связаны со многими формами психических явлений, они стали также называться психогальванической реакцией (эффект Фере). КГР в форме изменения сопротивления кожи с самого начала стала использоваться большинством исследователей как основная в силу ряда преимуществ технического характера, связанных с условиями регистрации этой формы КГР в отличие от КГР как появления и изменения собственного электрического потенциала кожи (эффект Тарханова). Возникновение и усиление биопотенциалов кожи при воздействии факторов внешней среды, а также при некоторых видах психической деятельности человека, в частности, при эмоциональных реакциях. В основе – тонкий вегетативный механизм, отражающий функциональное состояние симпатической нервной системы. Основная дуга описанного И.Р. Тархановым кожно-гальванического рефлекса, по современным представлениям, замыкается в премоторной зоне коры большого мозга и в лимбической системе, а также в гипоталамусе и ретикулярной формации ствола мозга.

Кожно-гальваническая реакция является проявлением вегетативных сдвигов, вызванных состоянием напряженности, особенно эмоциональной). Она представляет отличительный показатель состояния ВНД, так или иначе связанный с процессами внимания, настороженности и высокой активности любого происхождения. В этих ситуациях наблюдается увеличение числа спонтанных колебаний и уменьшение электрического сопротивления кожи. Фоновые фазические колебания КГР и их интегративные показатели – количество, амплитуда и площадь – отражают уровень тревожности и могут быть использованы для выявления индивидуально-психологических особенностей (Аракелов Г. Г., Шотт Е. К. 1998).

Широко применяемый метод электрокожного измерения стрессовой реакции основан на явлении кожного сопротивления, сокращенно обозначаемого как КГС. Метод измерения КГС основан на использовании слабого электрического тока между двумя электродами на поверхности кожи, функционирующей в этой системе как электрическое сопротивление. Во время стрессовой реакции у большинства индивидов через потовые каналы кожи выделяется различное количество содержащего соль пота, что изменяет сопротивление кожи. Было обнаружено, однако, что метод измерения КГС подвержен ошибкам различного происхождения. В результате многие специалисты начали искать другие методы измерения электрокожного феномена.

Одной из альтернатив КГС в измерении электрической активности кожи является измерение кожного потенциала (КП), основанный на измерении естественной биоэлектрической активности кожи.

Одно из преимуществ КП по сравнению с КГС состоит в том, что КП характеризуется более коротким временным интервалом между предъявлением стимула и ответной электрической реакцией кожи. Средний интервал для КГС составляет 2 – 3 с. При использовании КП этот интервал в большинстве случаев сокращается вдвое.

Robert Edelberg (1972), Biro V. (1983), Lader M.H., Motagu J.D. (1989) наряду с другой ценной информацией обсуждают в своих работах также проблему измерения электродермальных феноменов.

Исследования связи КГР с напряженными эмоциональными и тревожно-стрессовыми состояниями имеют давнюю традицию и начались сразу после открытия Фере (1888) и Тархановым (1890) электрической активности кожи. Дальнейшие исследования продолжили: Кэннон, 1927; Дэрроу,1937; Уэллс и Форбс, 1936; Векслер и Сейз, 1937; Дезингер, 1931; Абель, 1930; Ландис и Хант, 1935; Линдсли, 1962 (ист. Шишкова Н. Р.,2004); Симонов П.В. (1964), Стреляу (1964), Тихомиров O.K. и Виноградов Ю.Е. (1968), Немчин Т.А. и Вассерман Л.И. (1975), Наенко Н.И. (1976), Хэссет (1981) Соколов Е.Н. (1960, 1981), Аракелов ГГ., 1998, Соколов А.Н. (1963). На современном этапе установлен ряд характеристик КГР, имеющих надежные корреляции с характеристиками тревожно-стрессовых состояний, выявляемых с помощью других независимых субъективных и объективных показателей.

Ряд развернутых исследований связи тревожно-стрессовых состояний и КГР проведен в последние годы под руководством Г.Г. Аракелова. Было выявлено, что фоновые фазические колебания КГР, их интегративные показатели – количество колебаний в единицу времени, амплитуда колебаний и площадь под кривыми колебаний – отражают уровень стрессовой тревожности и являются её количественными, более тонкими объективными индикаторами (Аракелов Г.Г., 1998; Аракелов Г. Г., Шотт Е. К.,2001; Лысенко, Шотт Е.Л., 1996). Вместе с тем открытыми остаются вопросы об определении критериев характеристик КГР для ранней оценки тревожности человека в донозологической стадии и определении уровня его стрессового напряжения в пограничном состоянии.

Основными направлениями в изучении КГР были и до сих пор остаются с одной стороны связи этой реакции с различными физиологическими и психическими процессами, как ответами на разные воздействия, а с другой – основные характеристики КГР, в которых эти связи выражаются в той или иной степени.

Что касается связи КГР с физиологическими и психическими процессами, то здесь, прежде всего, исследовались так называемая «местная» кожная физиология и ее нейрофизиология. Относительно «местной» кожной физиологии была установлена обусловленность КГР активностью клеток потовых желез. Поскольку потовые железы иннервируются симпатической частью вегетативной нервной системы, то естественно, возможно предположение, что КГР есть показатель активации симпатической НС и притом достаточно тонкий.

Путем раздражения различных участков головного мозга было установлено, что общий центр вегетативной нервной системы находится в области промежуточного мозга, в гипоталамусе. Его стимуляция вызывала широко развитый симпатический ответ, включая расширение зрачков, повышение кровяного давления, появление КГР и др. Последнее возникало также при раздражении двигательной зоны коры. На основании этих данных считается, что КГР связана как с таламической, так и с кортикальной областями мозга. По более современным представлениям активность неокортекса регулируется активирующей системой ретикулярной формации, а гипоталамус обеспечивает поддержание вегетативного тонуса, общего уровня бодрствования и деятельность лимбической системы. У некоторых индивидов КГР вызывается также раздражением передних отделов гипоталамуса, относящихся к трофотропной системе. Этот факт подтвердил выдвинутое ранее предположение о том, что центральное осуществление феноменов ЭАК находится частично под контролем парасимпатической системы.

Отмечается также, что симпатическая нервная система действует диффузно и полинаправленно. Ее активация проявляется одновременно в нескольких показателях (давлении, пульсе, сосудах, зрачковых изменениях, КГР и др.), так что имеется корреляция соответствующих показателей, хотя чувствительность на воздействие у них разная.

Многочисленные исследования, проведенные различными авторами, показали, что КГР отражает общую активацию человека, а также его напряженность. При повышении уровня активации или увеличении напряженности кожное сопротивление падает, в то время как при расслаблении и релаксации уровень кожного сопротивления возрастает. Исследования Al'Absi (1997) показали, что при стрессе, создаваемом арифметическим счетом, наблюдался рост спонтанных колебаний кожной проводимости (Костандов Э.А., Черемушкин Е.А., Козлов М.К., 2008). При установлении динамики кожно-гальванической реакции в процессе решения мыслительной (шахматной) задачи О.К.Тихомиров (1984) установил резкое падение сопротивления кожи является показателем эмоциональной активации.

Тем не менее, долгие годы справедливо считалось, что результаты проведенных исследований связи стрессовых реакций с КГР позволяют лишь оценить наличие или отсутствие стрессового напряжения в организме. Учитывая этот факт, в последние годы отечественными учеными созданы приборы, позволяющие регистрировать стрессовые реакции, которые происходят в организме и оценивать их интенсивность в виде количественных показателей.

Так, на определенном этапе наших исследований мы очень активно использовали прибор для системной диагностики человека «Активациометр АЦ-6», разработанный казанским ученым, профессором Ю.А.Цагарелли. Его действие основано двух главных механизмах психофизиологических процессов, формирующих КГР: периферическом (свойства самой кожи, в том числе активность потовых желез ладоней рук) и передаточном, связанный с активирующим и пусковым действием центральных структур. Целью наших исследований было формирование у будущих психологов знаний об особенностях психофизиологических процессов, происходящих в организме человека. Было проведено установление спонтанной (развивающейся при отсутствии внешнего воздействия) и вызванной КГР (отражающей реакцию организма на внешний стимул) для доказательства лабильности симпатической части нервной системы, отвечающей за запуск «стрессового» механизма, регуляцию состояния психофизического возбуждения при активности, движении. При определении спонтанной КГР студенты по значениям показателей были условно разделены на две группы. У 60% студентов средний показатель КГР находился в рамках 51-56μА, у остальных 33-31 μА. В качестве внешнего стимула, вызывающего ответную реакцию организма, студентам были предложены видеоролики с раздражающей сенсорной информацией. Повторное определение уровня КГР выявило увеличение ее значений в пределах 20-40%. При повторных измерениях показателей спонтанной реакции на следующий день у 70% студентов показатели КГР находились в рамках 50-58 μА, у 8 студентов значения колебались от 30 до 32 μА. Внешнее воздействие было оказано чтением вслух информацией о природных катастрофах, происшедших в 2004 году. Это повлекло увеличение показателей реакции в среднем на 10-34%. Все студенты при опросе указали на возникшие при негативной информации волнение, тревогу разной интенсивности, что характеризует достоверность негативных воздействий на показатели спонтанной и вызванной реакции благодаря лабильности нервной системы.

Прибор применялся нами также для установления уровня физической работоспособности в конце 3-го триместра. Исследования показали, что у 76% у студентов 1, 2, 5 курсов было отмечено снижение физической работоспособности. Основными признаками утомления как результата умственного труда 68% студентов назвали: чувство слабости, расстройство внимания, ухудшение памяти и мышления, ослабление воли, сонливость, моторные нарушения. При продолжении занятий на фоне развивающегося умственного утомления с помощью прибора «Активациометр-АЦ-6» было установлено усиление эмоциональной напряженности, сопутствующее стрессу. Показатели психоэмоционального состояния (ПС) у студентов 1-го и 2-го курсов по истечению 6-часового учебного дня были значительно выше, чем у старшекурсников. Измерение показателей (ПС) на следующий день перед занятиями показало стабильность показателей, что свидетельствует о способности адаптации к умственным нагрузкам. Только у 6% испытуемых исчезли признаки процесса утомления, что позволило предположить возможность перехода острого утомления в хроническое, вызывающее патологические сдвиги не только в психической сфере, но и в вегетативных органах. Проведенные исследования наглядно показали лабильность нервной системы в зависимости от нагрузок, важность соблюдения гигиены умственного труда (Топчий.М.В. Здоровье студентов и утомление при умственном труде).

Следует обратить внимание также на то, что характеристики дыхания человека и показатели сопротивления кожи традиционно используют в полиграфах («детекторах лжи») для выявления эмоциональных переживаний людей, подозреваемых в совершенных преступлениях и соответственно находящихся в состоянии острого или хронического стресса (Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю.,1998).