Материалы медицинских конференций

Главная / Материалы медицинских конференций / 2003 / VII Междисциплинарная конференция по биологической психиатрии «Cтресс и поведение»

Психомоторный тест для исследования нарушения деятельности при засыпании

В настоящее время под утомлением понимают процесс временного снижения работоспособности, являющийся результатом деятельности, а усталость - в большей степени связывают с субъективным восприятием уровня своего утомления. На начальных этапах исследования состояние утомления/усталости рассматривалось, как генерализованная реакция на стресс, вызываемая длительной непрерывной работой. По современным представлениям, адаптивная сущность усталости заключается в сигнализации организма о необходимости прекратить или снизить интенсивность работы для того, чтобы избежать нарушений функций нервных клеток. В последние четверть века стало понятно, что физиологической основой развития состояния утомления/усталости являются функционирование регуляторных механизмов цикла сна и бодрствования. Показано, что психофизиологические изменения, вызываемые усталостью при монотонной операторской деятельности во многом сходны с изменениями, наблюдаемыми при депривации сна. Недостаток сна вызывает сонливость, а сон уменьшает выраженность этого состояния, вплоть до полного его исчезновения. Интенсивность сонливости, аналогично голоду или жажде, определяется тем, как быстро она наступает, насколько легко разрушается, и как долго длится. Сонливость является базовой потребностью, подобно голоду или жажде. Известно, что при дневной сонливости способность выполнять сложные движения нарушается в меньшей степени по сравнению со способностью к обучению или концентрации внимания. Особенно сильно нарушаются функции связанные с сознанием - способность к предвидению и ситуационная уверенность. Сложность исследования изменения субъективных процессов, вызываемых сонливостью, заключается в отсутствие параллелизма между уровнем бодрствованием и уровнями сознания. Известные физиологические критерии бодрствования недостаточно полно описывают критические изменения уровня сознания, которые вызываются переходными процессами от бодрствования ко сну и являются причиной многочисленных инцидентов на транспорте и производстве.

Методика. Для исследования психофизиологических механизмов нарушений деятельности при засыпании нами разработан психомоторный тест, который довольно быстро (5-15 мин.) вызывает дремотное состояние, а при его углублении - «микросон». Такой быстрое снижение уровня бодрствования определяется несколькими причинами: 1) монотонным характером теста, 2) снижением афферентного притока, как от внешней среды (закрывание глаз и выполнение теста в заглушенной камере), так и от интерорецепторов (положение лежа или сидя). Монотонный характер теста достигался непрерывным повторением двух серий счета «про себя»: 1) в первый серии счет от 1 до 10 сопровождался одновременным нажатием кнопки большим и указательным пальцами, 2) во второй серии испытуемый считал от 1 до 5 без нажатий на кнопку. Выбор «количества отсчетов 10 и 5», определяющих длительность последовательных серий теста объясняется особо значимым характером этих чисел для субъекта (количество пальцев), облегчающим запоминание и оперирование этими числами при засыпании. Тест имеет несколько модификаций, позволяющий исследовать разные аспекты нарушения деятельности при переходе от бодрствования ко сну. Например, нажатия на кнопки одновременно или попеременно обеими рук дает возможность исследования взаимодействия полушарий мозга при засыпании и т.д. Для объективного определения связи появления ошибок в деятельности с развитием дремотного состояния на компьютерном полиграфе проводили регистрацию физиологических (ЭЭГ, ЭОГ, ЭКГ, КГР) и поведенческих показателей (1). Выполнение теста с закрытыми глазами и минимумом двигательной активности позволяет безартефактно регистрировать электрофизиологические показатели, что особенно существенно при регистрации ЭЭГ и ВП.

Нами было предложено два принципиально различных варианта теста: 1) счет «про себя» без внешнего стимула, 2) отсчет внешних стимулов (щелчков). В ряде работ показано, что эти два типа деятельности (self-paced and externally-paced tasks) отличаются, как на когнитивном, так и на структурно-функциональном уровнях. Наличие стимула облегчает количественный анализ деятельности, на чем основана широко используемая парадигма «стимул-реакция», но очевидно, что реальная деятельность в эту парадигму полностью не укладывается. Именно поэтому нами был разработан первый вариант теста (счет «про себя» без внешнего стимула).

Результаты. В качестве примера эффективности развиваемого подхода ниже приведены некоторые результаты наших исследований (2.3), полученные при анализе 1-ого варианта теста: счет «про себя» без внешнего стимула. Дискретный характер этого теста - с заданным количеством отсчетов через определенные интервалы времени (субъективная секунда) и повторяющиеся серии с нажатием на кнопку (1-10) и без нажатия на кнопку (1-5), дают возможность идентифицировать появление ошибок в деятельности с точностью до одного отсчета в обеих сериях. Применение кнопки, чувствительной к силе нажатия позволило регистрировать предвестники нарушения деятельности, вызываемые кратковременным снижением уровня бодрствования. Это дало возможность характеризовать нарушения эффективности выполнения теста по двум компонентам: моторному и психическому. Моторный компонент деятельности оценивался по наличию и силе нажатия на кнопку, и характеризовал тонус мышц пальцев руки. При снижении уровня бодрствования, на ранних стадиях дремоты наблюдалось снижение силы нажатия на кнопку, вплоть до отсутствия нажатия. Сохранность психического компонента (правильного выполнения задания и способности к счету) оценивали по количеству нажатий и общей длительности серии из десяти отсчетов. Если нажатие отсутствовало, но общая длительность серии нажатий, соответствовала 10 отсчетам, мы считали, что психический компонент деятельности не нарушен. Аналогичным образом оценивалось наличие ошибки в той части теста, когда испытуемый считал «про себя» от 1 до 5 без нажатия на кнопку - ошибочным считался интервала, если его длительность отличалась на 10% от длительности стандартного интервала.

Используя в качестве критерия выраженность обоих описываемых компонентов, мы выделили 4 уровня нарушений эффективности выполнения теста: 1-й уровень характеризуется сохранностью обоих компонентов деятельности; 2-й уровень - нарушен моторный компонент деятельности, психический компонент сохранен; 3-й уровень - нарушены моторный и психический компоненты деятельности; 4-й уровень - характерны грубые нарушения деятельности или ее полная остановка. Сопоставление 2-4 уровней эффективности выполнения теста с классификацией дремотного состояния по показателям ЭЭГ и ЭОГ, показало, что они соответствуют легкой, средней и глубокой стадиям дремоты по существующим классификациям. Для 2-го уровня (с небольшим снижениями силы нажатий) было характерно наличие хорошо выраженного альфа ритма и низкоамплитудных горизонтальных движений глаз, что соответствует легкой дремоте. Более сильное снижение силы нажатия на кнопку при 2-м уровне происходило на фоне снижения амплитуды альфа ритма, появления тета волн и горизонтальных движений глаз, что соответствует среднему уровню дремоты. И, наконец, 3-му и 4-му уровням, когда наблюдаются существенные нарушения моторной и психической компонентов деятельности, соответствует глубокая стадия дремоты по ЭЭГ показателям сходная с первой и второй стадиями сна: наличие тета/дельта активности, перемежаемой острыми волнами, сонными веретенами и К-комплексами.

Спонтанное восстановление деятельности. Нам удалось показать, что после кратковременных эпизодов прекращения деятельности, вызываемой развитием эпизодов «микросна», спонтанное (без внешнего стимула) восстановление нарушенной деятельности во всех случаях сопровождалось характерными изменениями в ЭЭГ, которые мы обозначили, как фазические активационные паттерны ЭЭГ (ФАП). В зависимости от характера нарушения деятельности и глубины дремотного состояния ФАП имели разную структуру, но их необходимой составляющей было наличие альфа-ритма. Мы выделили два основных типа ФАП. Первый тип (ФАП-1) наблюдался на ранних стадиях дремоты и выглядел, как фазическое увеличение амплитуды альфа ритма, то есть как альфа веретено, предшествующее или совпадающее с началом новой серии нажатий или увеличением силы нажатия на кнопку. Второй тип (ФАП-2) состоял из альфа веретен с включением высокочастотных составляющих ЭЭГ (ФАП первого типа), наложенных на более медленные колебания ЭЭГ, которые являлись компонентами К-комплекса. ФАП-1 наблюдались при выполнении теста, как в положении сидя, таки лежа. ФАП-2 наблюдались при спонтанном восстановлении деятельности, только в положении лежа после значительных нарушений деятельности, сопровождаемых микроэпизодами сна по ЭЭГ показателям. При опросе испытуемых сразу же после восстановление деятельности, оказалось, что осознание ошибки сопровождалось появление фазической кожно-гальванической реакцией (КГР), которая возникала с небольшой задержкой относительно альфа-веретена, в случаях отсутствии КГР - ясного осознания ошибки не наблюдалось. На основании полученных результатов был сделано предположение, что при пониженном уровне бодрствования ЭЭГ коррелятом «binding process», который обеспечивает синхронизацию процессов в разных структурах мозга, необходимую для возникновения субъективного образа внешней среды и организации адекватной деятельности является альфа-ритм. Спонтанное восстановление нажатий на кнопку, по-видимому, запускается эндогенными механизмами, связанными с фазической генерацией альфа ритма, восстановление которого создает условия для доступа моторной команды из оперативной памяти к исполнительным моторным структурам.