Анализ динамики вср при когнитивных пробах

 

Результаты наших исследований в данной серии детально описаны в публикациях [290; 242].

В данной серии экспериментов исследовалась связь между динамикой решения когнитивных задач и структурой вегетативных реакций, обеспечивающих оптимальное выполнение предъявляемых заданий. Функциональные пробы, обеспечивающие актуализацию первичных когнитивных функций и измерение ошибок моторного отображения элементарных сенсорных сигналов, формировались в программно-аппаратной среде Hand-Tracker. Схема эксперимента с перечислением использованных когнитивных компьютерных тестов представлена на рисунке 31. Выборку составили студенты - 25 чел. (70 реализаций). Возраст: 17-24 лет.

Рис. 31. Схема эксперимента синхронизированного измерения когнитивных и вегетативных функций (СМР – измерение времени сенсомоторных реакций; тест «УУНО» - тест «Управление углом наклона отрезка»).

Принципиально важным является то, что математический инструментарий обработки динамики RR-интервалов включал метод динамического спектрального анализа, что позволило непрерывно оценивать динамику вегетативной регуляции в масштабе, по времени согласованном с динамикой внешних событий.

В результате были детально проанализированы последовательности RR-интервалов, соответствующие прохождению теста компьютерной кампиметрии. Человеку предлагалось решать последовательность элементарных однотипных задач по обнаружению и обратному восстановлению - уничтожению целевого информационного образа в интерактивном режиме. Каждая задача включала два этапа. На первом этапе на экране монитора появлялся однотонный цветовой квадрат (фон); задавалась цель - выделить на фоне пятно (стимул), идентифицировать его форму и выбрать из предложенного набора пиктограмму с изображением соответствующей формы; если пиктограмма была выбрана правильно, то контрастирование пятна автоматически повышалось. На втором этапе задавалась цель - уничтожить пятно и вернуть цветовой квадрат в исходное однотонное состояние. Изменения контраста между фоном и пятном были строго монотонны, предсказуемы и осуществлялись только по команде человека: для увеличения контраста нажималась виртуальная стрелка «вверх» столько раз, сколько необходимо для обнаружения информационного образа – проявления пятна на фоне; аналогично на втором этапе для уменьшения контраста нажималась стрелка «вниз». Каждое нажатие изменяло оттенок стимула относительно оттенка фона в рамках цветовой модели HLS. Задачи предъявлялись автоматически в случайном порядке, и человек оперировал информационными образами без регламентации временного режима. Такой контекст обеспечивает периодическую когнитивную нагрузку. Каждый период состоял из двух фаз: движение из неопределенности к информационному образу и движения в условиях полной определенности. Всего предлагалось решить последовательность из 25 задач, отличающихся только исходным оттенком фона.

В данном контексте обнаружена прямая связь между уровнем неопределенности информационного образа и уровнем дезорганизации сердечного ритма (dRR=maxR-R-minR-R) (Рисунок 32). На фазе движения от полной неопределенности к целевому информационному образу при поиске пятна уровень дезорганизации сердечного ритма был достоверно выше (р<0,05, критерий Стьюдента), чем при решении обратной задачи по уничтожению пятна в ситуации полной определенности. Принимая во внимание, что полный период «обнаружение-уничтожение» составлял от 2 с до 15 с, встает вопрос о механизмах такой стремительной перенастройки сердечного ритма. Традиционные вегетативные и гуморальные механизмы регуляции имеют характерные периоды в диапазоне от 2,5 с до 60 с. Обнаруженные эффекты можно связать с активностью систем оперативного управления ритмом сердца (корковый контур регуляции), согласованной с уровнем неопределенности информационного образа.

Таким образом, в ситуации неопределённости уровень дезорганизации сердечного ритма (dR-R) достоверно выше по сравнению с ситуациями определенности, что указывает на согласование оперативного управления сердечным ритмом с уровнем неопределенности информационного образа.

А.

Б.

Рис. 32. Связь динамики R-R-интервалов и динамики информационных образов в среде компьютерной кампиметрии. А – R-R-дифференциал (dRR=maxR-R-minR-R) на фазах поиска и уничтожения информационного образа в каждой пробе; Б – средний R-R-дифференциал на фазах поиска и уничтожения информационного образа. Везде р<0,05, t-критерий Стьюдента.

Анализ динамики спектральных показателей ВСР при смене когнитивных проб показал высокую степень пластичности их у здоровых испытуемых при изменении информационного контекста. Так, в результате дисперсионного анализа (линейные модели с повторными измерениями) были выявлены значимые различия дисперсии (р<0,05) параметров ВСР в контекстах разных проб (Рисунок 33, Таблица 5).

А. Б.

Рис. 33. Динамика параметров ВСР (А – TP (мс²); LF (мс²); HF (мс²), Б – LF/HF) в 6-ти пробах (0 – лежа; 1– компьютерная латерометрия; 2 - компьютерная кампиметрия; 3 - тест Струпа; 4 - тест «Часы с поворотом»; 5 – тест «Управление углом наклона отрезка»; 6 - измерение времени сенсомоторной реакции).

Таблица 5. Средние значения и ошибки средних спектральных показателей ВСР здоровых испытуемых при когнитивных пробах (ККН – контекст когнитивной нагрузки: 0. – лежа; 1– компьютерная латерометрия; 2 - компьютерная кампиметрия; 3 - тест Струпа; 4 - тест «Часы»; 5 – тест «Управление углом наклона отрезка»; 6 - измерение времени сенсомоторной реакции).

ККН	N	LF Ср. ±LF Ст.Ош.	HF Ср. ±HF Ст.Ош.	TP Ср. ±TP Ст.Ош.	LF/HF Ср. ±LF/HF Ст.Ош.
0	55	447,37±53,78	700,94±99,06	1592,34±178,15	0,98±0,10
1	55	578,56±58,32	379,87±55,84	1523,63±170,35	2,66±0,24
2	55	749,50±76,92	457,14±77,59	1645,81±190,79	2,69±0,22
3	55	1141,63±140,11	518,50±84,11	2538,52±283,91	3,22±0,27
4	55	1146,22±105,63	562,92±66,75	2432,60±325,11	2,85±0,23
5	55	726,45±62,42	434,62±54,23	1663,13±147,16	2,50±0,22
6	55	921,04±92,14	540,86±79,12	2205,04±232,14	2,74±0,28

 

Как видно из рисунка 33 и таблицы 5, режим вегетативной регуляции кардиоритма (если рассматривать его как сиcтему показателей TP, LF, HF, LF/HF) меняется при смене когнитивной пробы, то есть при смене целевой задачи испытуемого. Принципиально, что значимые отличия наблюдаются не только между контекстами покоя и когнитивной нагрузки, но и между отдельными когнитивными пробами, которые не отличаются между собой по уровню сложности (все пробы актуализируют первичные когнитивные функции), а отличаются только по характеру целевой задачи. Вероятно, это результат тонких функциональных перестроек системы.

Таким образом, вегетативная регуляция сердечного ритма подстраивается в короткие сроки под изменения внешнего информационного контекста независимо от моторной активности человека. На основании этого можно предположить, что вегетативное обеспечение когнитивных функций обладает свойством адаптивности: режимы ВСР специфичны для характера когнитивной нагрузки.