Ээг-корреляты состояния монотонии - электроэнцефалограмма и функциональные состояния человека

Несмотря на наличие целого ряда экспериментальных исследований, посвященных изучению различных (в том числе, электрографических) проявлений монотонии, следует констатировать, что и до настоящего времени они окончательно не установлены. Поиск адекватных показателей этого состояния, разработка критериев его объективного контроля и прогнозирования, изучение механизмов формирования - актуальные прикладные и фундаментальные задачи.
В ряде экспериментальных исследований показано, что при развитии у человека состояния монотонии в спектре ЭЭГ имеет место рост мощности низких (дельта и тета) частот (И.Ф.Сараев, 1979). С другой стороны, В.А.Алексеев с соавторами (1982) показали, что мощность низкочастотных составляющих спектра ЭЭГ достоверно снижаются на этапах временного снижения работоспособности, в периоды умственных &ldquo-блоков&rdquo-.
Значительное число работ посвящено исследованию изменений в области альфа- ритма ЭЭГ. Показано, что даже при отсутствии четких изменений в частоте сердечных сокращений и в параметрах кожно-гальванической реакции при развитии состояния монотонии в ЭЭГ человека имеет место достоверное увеличение альфа-индекса, сглаживание межполушарной и фронто-окципитальной асимметрии (Т.Е.Сазонова и др., 1977- А.Ж.Юревиц и др., 1978- А.А.Крауклис и др., 1979- М.В.Славуцкая, А.Б. Киренский, 1981). Однако C.Nishimura и J.Nagumo (1985) показано, что более надежными индикаторами состояния монотонии являются характеристики психической сферы (в частности, кратковременная память), тогда как параметры альфа-ритма зачастую изменяются недостоверно.
В работе И.С.Шендеровой (1988) для количественной оценки развития монотонии был предложен показатель отношения мощности альфа- и бета-частот. Для тех же целей Л.П.Павлова и А.Ф.Романенко (1988) широко используют коэффициент активации, представляющий собой отношение суммарной амплитуды бета-частот к амплитуде частот альфа-ритма.
Анализ результатов, полученных в исследованиях, проведенных на лабораторной модели монотонной деятельности (В.Б.Войнов, 1992), показал, что в монотонных условиях у человека имело место развитие сноподобного состояния, условно названного &ldquo-гиперсинхронизация&rdquo-. Оно характеризовалось значительным снижением качества деятельности вплоть до ее прекращения, доминированием в спектре мощности низкочастотной активности (дельта- и тета-диапазонов), ростом мощности частот бета-ритма. Стадии &ldquo-синхронизации&rdquo- и &ldquo-десинхронизации&rdquo- чередовались, сменяя друг друга.
По данным Г.Н.Болдыревой и Л.А.Жаворонкова (1989), состояние дремоты у человека характеризуется значительным снижением межполушарной асимметрии (характерной для ЭЭГ активного бодрствования человека) главным образом в диапазоне низких частот - дельта и тета.
В экспериментальных исследованиях, выполненных нами, принимали участие 17 здоровых испытуемых - мужчины в возрасте от 20 до 30 лет (средний возраст 22,5 лет). В течение 3 часов без перерыва они выполняли деятельность операторского типа, которая заключалась в распознавании сенсорных (зрительных и слуховых) сигналов. Сигналы подавались в случайной последовательности (как по модальности, так и по их характеристикам). Интервал между стимулами варьировал случайным образом в диапазоне от 7 до 18 сек с модальным временем 12 сек. В начале эксперимента и по его окончании проводилось психологическое тестирование с использованием шкал личностной и реактивной тревожности опросника Спилбергера-Ханина и семибальной шкалы субъективной оценки чувства усталости, в которой 1 соответствовала максимально бодрому, активному состоянию, а 7 - состоянию максимальной усталости, полному истощению, оценивалось время сложной сенсомоторной реации испытуемых. В течение всего эксперимента непрерывно регистрировалась ЭЭГ от симметричных лобных (F3, F4), височных (ТЗ, Т4), центральных (С3, С4), теменных (РЗ, Р4) и затылочных (О1, О2) отведений (система 10-20). Как активные, так и референтные электроды, расположенные на мастоидальных костях черепа слева и справа (референт объединенный), приклеивались с помощью медицинского коллодия. Для контроля качества записи регистрировалась электроокулограмма.
Анализ показателей качества деятельности испытуемых позволил идентифицировать этап &ldquo-врабатывания&rdquo-, который длился в среднем около 15 - 20 минут и в дальнейшем не анализировался. На основе анализа времени и адекватности реакций испытуемых на предъявляемые стимулы были выделены этапы высокой (ВР) и низкой (HP) работоспособности, на которых анализировались ЭЭГ-эпохи, предшествующие только правильным ответам испытуемых. На этапе HP для анализа выделялись также эпохи, предшествующие ошибочным (ОШ) ответам. ЭЭГ-эпохи, предшествующие предъявлению зрительных и слуховых стимулов, анализировались отдельно. Все выбираемые для последующего анализа 1,28 с участки записи ЭЭГ находились в 10секундном интервале, непосредственно предшествующем подаче стимула и отстоящем от ответа на предыдущий стимул не менее, чем на 1 с. 30,5 Гц) частотных полосах. При сравнении показателей психологического и психометрического тестирования испытуемых использовался t-критерий Стьюдента, модифицированный для зависимых выборок (Б.М.Владимирский, 1983).
В целом было показано, что динамика показателей работоспособности испытуемых соответствует данным, приводимым в литературе для моделей монотонной деятельности. Так, среднегрупповые оценки снижения скорости реагирования составили около 10%, что соответствует данным, приводимым в работах Т.К.Кашкина (1978), Ю.В. Мойкина, В.И.Тхоревского и др. (1978), Н.П.Фетискина (1978).
Судя по индивидуальной динамике показателей качества деятельности, состояние монотонии формировалось у 11 испытуемых. Последние были разделены на 2 группы - с выраженным альфа-ритмом в ЭЭГ спокойного бодрствования с закрытыми глазами (7 человек), и с полиморфной активностью с некоторым преобладанием медленных (особенно дельта) частот (4 человека). Средний уровень личностной тревожности и субъективная оценка уровня активности в исходном состоянии у испытуемых, условно отнесенных нами к 1 группе, были несколько ниже, чем у представителей 2 группы (43,5 и 47,0, 2,8 и 3,4, соответственно). Ситуативная тревожность по группе обследуемых перед началом работы составляла 63,88 ± 2,45 у.е. и не претерпевала значительных изменений после трех часов работы (64,38 ± 2,45 у.е.). Однако если в конце эксперимента у испытуемых 1 группы средний уровень ситуативной тревожности несколько снижался ( с 68,3 у.е. до 63,3 у.е.), то у испытуемых 2 группы он, напротив, повышался (с 55.8                у.е. до 64,0 у.е.), в целом оставаясь высоким у всех испытуемых.
В целом по группе имела место тенденция к увеличению времени сложной сенсомоторной реакции на стимулы обоих модальностей на этапе HP по сравнению с ВР (с 451 до 637 мс на зрительные стимулы и с 528 до 741 мс - на слуховые). Субъективно дифференциация слуховых стимулов представлялась более сложной для испытуемых, о чем свидетельствовало и время реакции. При этом у испытуемых 1 группы среднее время реакций на зрительные (444 мс) и слуховые (506 мс) стимулы как в состоянии ВР, так и в состоянии HP (609 и 728 мс, соответственно) было несколько короче, чем у представителей 2 группы (466 и 567 мс, и 686 и 741 мс, соответственно). Состояние HP характеризовалось увеличением суммарной спектральной мощности ЭЭГ-частот, прежде всего, в отведениях левого полушария у испытуемых обоих групп. Однако если у испытуемых 1 -ой группы в состоянии HP наблюдалось смещение доминирующей частоты в более низкочастотную область, особенно в электрограммах центральных, теменных и затылочных областей, то у испытуемых 2 группы наблюдался ее сдвиг в более высокочастотную область (особенно в F3, F4 и С3). Анализ изменений спектральной мощности ЭЭГ позволил внутри диапазона 7,8 - 13,3 Гц выделить два поддиапазона: медленный (альфа-1: 7,8 - 9,4 Гц) и быстрый (альфа-2: 10,9 - 13,3 Гц).
Формирование состояния монотонии у испытуемых 1 группы сопровождалось (по сравнению с ВР) ростом мощности дельта-, тета- и альфа-1 -частот. Мощность поддиапазона альфа-2 не только не увеличивалась, но даже снижалась, достоверно, однако, лишь в отведении РЗ. Менее существенные изменения наблюдались и в области частот бета-1 -ритма. Их мощность возрастала только в центральных (СЗ, С4) и левой затылочной (01) областях. Мощность бета-2-частот вообще не претерпела достоверных изменений.
У испытуемых второй группы наблюдаемые перестройки были менее выражены и носили несколько иной характер. Переход от состояния ВР к HP у испытуемых этой группы сопровождался снижением в ЭЭГ мощности дельта-частот (особенно в Т3, С3). Наряду с этим, практически во всех отведениях отмечался рост мощности частот тета- (особенно справа), альфа-1-, альфа-2-, бета-1- и бета-2-ритмов. Исключение составили височные области, в ЭЭГ которых наблюдалось снижение мощности практически всех (кроме тета) частотных диапазонов.

Таким образом, длительная деятельность в условиях монотонии у испытуемых обеих групп приводила к усилению в ЭЭГ мощности медленных (особенно тета и альфа-1) частот. Повышение мощности бета-2-частот наблюдалось только у испытуемых 2 группы. В условиях монотонии в тех случаях, когда испытуемые допускали ошибки (по сравнению с правильными ответами) мощность тета-час- тот в ЭЭГ лобной и височной областей левого полушария была еще выше.
Проведенный анализ показал различия между выделенными группами и по среднему уровню когерентности ЭЭГ-частот. Формирование состояния монотонии у испытуемых 1 группы было сопряжено с увеличением среднего уровня когерентности, тогда как у испытуемых 2 группы наблюдалось лишь незначительное усиление взаимосвязей в задних отделах мозга при небольшом их снижении в передних. Наряду с общими закономерностями, связанными с усилением в ЭЭГ в состоянии монотонии мощности тета- и низких альфа-частот, нами были показаны известные различия в электрографических проявлениях этого состояния у людей с разным типом ЭЭГ.
Несмотря на наличие экспериментальных исследований, вопрос о специфических пространственно-временных паттернах мозговой активности, характерных для состояния монотонии, и до настоящего времени остается открытым. Как и в случае с умственным утомлением, его решение имеет принципиальное значение, поскольку, как показали исследования A.Gevins с соавторами (1981), Н.Н.Даниловой (1985),
Н.Е.Свидерской (1987) и других авторов, мозаика неокортикальных структур, задействованных в реализации деятельности, претерпевает частичную или полную трансформацию при смене функционального состояния мозга.