Влияние сеансов биоуправления параметрами ритма сердца на динамику спектральной мощности ЭЭГ в условиях экспериментальной гипотермии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение: Определение индивидуальных реакций нервной системы при саморегуляции в экспериментальных условиях холода позволит более точно оценить «физиологическую плату» за адаптацию человека к климатическим факторам Арктики. Цель: Изучение динамики спектральной мощности электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при кардиобиоуправлении (КБУ) в условиях экспериментального воздушного общего охлаждения. Методы: Обследованы 30 здоровых мужчин-добровольцев в возрасте 18-20 лет. Испытуемые были разделены на две группы: проходившие сеанс биоуправления, повышающего резервы парасимпатической регуляции ритма сердца (n = 15) и контроль (n = 15). Эксперимент включал пять этапов: I - пребывание в состоянии покоя при температуре +20 °С; II - сеанс биоуправления параметрами вариабельности сердечного ритма для группы КБУ (для контрольной - пребывание в состоянии покоя); III - нахождение в условиях холодовой камеры при температуре -20 °С в течение 10 мин; IV и V после охлаждения - аналогичны I и II соответственно. ЭЭГ регистрировали во время каждого этапа исследования на портативном электроэнцефалографе «Нейрон-Спектр-СМ». Результаты: Показано, что за время охлаждения температура тела испытуемых значимо снижалась в среднем на 2,2-2,7 °С (р < 0,001). Выявлено повышение мощности тета- и альфа-активности ЭЭГ у испытуемых в ходе сеансов КБУ, наибольшие изменения достигнуты в динамике сеанса, проведенного после охлаждения (V). У испытуемых группы контроля ко II этапу наблюдалась десинхронизация альфа-ритма с наибольшим снижением в правых лобно-центральных отделах (р < 0,05), на этапе согревания (V) значимых изменений тета- и альфа-активности не выявлено. Значимые приросты тета-активности при выполнении КБУ после охлаждения отмечены у испытуемых в левых лобно-центрально-височных отделах (р < 0,05-0,01), что вызвано усилением активности подкорковых регуляторных механизмов и усилением парасимпатической активности в ходе сеанса. Повышение мощности альфа-активности, отражающее сочетанное усиленное влияние таламических и стволовых структур, выявлено над всеми участками коры мозга, наиболее значимые приросты отмечены также в левых лобно-центрально-височных отделах (p < 0,05-0,01). Вывод: Проведение предварительного обучающего сеанса КБУ стимулирует центральные структуры вегетативной регуляции и парасимпатическую активность при воздействии холода, обеспечивая более успешную адаптацию к дискомфортным условиям Арктики.

Об авторах

Денис Борисович Дёмин

ФГБУН Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н. П. Лавёрова Уральского отделения Российской академии наук

Email: denisdemin@mail.ru
доктор медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории биоритмологии г. Архангельск

Список литературы

  1. Новиков В. С., Сороко С. И. Физиологические основы жизнедеятельности человека в экстремальных условиях. СПб.: Политехника-принт, 2017. 476 с
  2. Поскотинова Л. В., Демин Д. Б., Кривоногова Е. В., Диева М. Н., Хасанова Н. М. Успешность биоуправления параметрами вариабельности сердечного ритма у лиц с различным уровнем артериального давления // Вестник Российской академии медицинских наук. 2013. Т. 68, № 7. С. 20-23
  3. Салтыкова М. М. Физиологические механизмы адаптации к холоду // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50, № 4. С. 5-13
  4. Способ коррекции вегетативных дисбалансов с помощью комплекса для обработки кардиоинтервалограмм и анализа вариабельности сердечного ритма «Варикард 2.51», работающего под управлением компьютерной программы ISCIM 6.1 (BUILD 2.8), с использованием биологической обратной связи: пат. 2317771 Рос. Федерация / Л. В. Поскотинова, Ю. Н. Семенов; Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН; опубл. 27.02.2008. Бюл. № 6
  5. Chang P. F., Arendt-Nielsen L., Chen A. C. N. Dynamic changes and spatial correlation of EEG activities during cold pressor test in man. Brain Research Bulletin. 2002, 57 (5), рр. 667-675.
  6. Critchley H. D., Taggart P., Sutton P. M. Mental stress and sudden cardiac death: asymmetric midbrain activity as a linking mechanism. Brain. 2005, 128 (1), рр. 75-85.
  7. Dhaka A., Murray A. N., Mathur J., Earley T. J., Petrus M. J., Patapoutian A. TRPM8 is required for cold sensation in mice. Neuron. 2007, 54, рр. 371-378.
  8. Guijt A. M., Sluiter J. K., Frings-Dresen M. H. Test-retest reliability of heart rate variability and respiration rate at rest and during light physical activity in normal subjects. Arch. Med. Res. 2007, 38 (1), рр. 113-120.
  9. Kimmerly D. S., O’Leary D. D., Menon R. S. Cortical regions associated with autonomic cardiovascular regulation during lower body negative pressure in humans. The Journal of Physiology. 2005, 569 (1), рр. 331-345.
  10. Klimesch W. EEG alpha and theta oscillations reflect cognitive and memory performance: a review and analysis. Brain Res. Rev. 1999, 29 (2-3), рр. 169-195.
  11. Krivonogova O. V., Krivonogova E. V., Poskotinova L. V. Sustained Attention and Types of Dynamics of Cardiovascular Reactivity during a Short-Term, Human Whole-Body Exposure to Cold Air. International Journal of Biomedicine. 2020, 10 (4), рр. 407-41 1.
  12. Lehrer P. M., Gevirtz R. Heart rate variability biofeedback: how and why does it work? Front Psychol. 2014, 5, рр. 756-765.
  13. Louie J. P. Hypothermia and Cold-Related Injuries. Comprehensive Pediatric Hospital Medicine. Ed. by Zaoutis L. B., Chiang V. W. Philadelphia, Elsevier Inc., 2007, рр. 1153-1 157.
  14. Maier S. F., Watkins L. R. Role of the medial prefrontal cortex in coping and resilience. Brain Research. 2010, 1355, рр. 52-60.
  15. McGrady A. The effects of biofeedback in diabetes and essential hypertension. Cleveland Clinic Journal of Medicine. 2010, 77 (3), рр. 68-71.
  16. Moravec C. S. Biofeedback therapy in cardiovascular disease: Rationale and research overview. Cleveland Clinic Journal of Medicine. 2008, 75 (2), рр. 35-38.
  17. Morrison S. F., Nakamura K. Central neural pathways for thermoregulation. Frontiers in Bioscience. 2011, 16 (1), рр. 74-104.
  18. Niven D. J., Gaudet J. E., Laupland K. B., Mrklas K. J., Roberts D. J., Stelfox H. T. Accuracy of peripheral thermometers for estimating temperature: a systematic review and meta-analysis. Ann. Intern. Med. 2015, 163 (10), рр. 768-777.
  19. Oppenheimer S. M., Gelb A., Girvin J. P., Hachinski V. C. Cardiovascular effects of human insular cortex stimulation. Neurology. 1992, 42, рр. 1727-1732.
  20. Takahashi T., Murata T., Yamada T. Changes in EEG and autonomic neurons activity during meditation and their association with personality traits. Int. J. Psychophysiol. 2005, 55 (2), рр. 199-207.
  21. Thayer J. F., Lane R. D. Claude Bernard and the Heart-Brain Connection: Further Elaboration of a Model of Neurovisceral Integration. Neurosci. Biobehav. Rev. 2009, 33 (1), рр. 81-88.
  22. Tyler C. J., Reeve T., Cheung S. S. Cold-induced vasodilation during single digit immersion in 0 °C and 8 °C water in men and women. PLoS One. 2015, 10 (4), e0122592.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Дёмин Д.Б., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».