Influence of psychoemotional stress on postural stability on the parameters of the statokinesiogram spectrum and heart rate variability

Full Text

Внедрение сложной техники и осна- щение летательных аппаратов современными системами управления существенно увеличивают у летного состава интенсивность умственной нагрузки и психоэмоционального напряжения, связанных с необходимостью восприятия и переработки большого количества информации в условиях дефицита времени [1]. Использование нашлемных дисплеев взамен приборного оборудования, на которые выводится пилотажно-навигационная и тактическая информация с принципом сенсорного и речевого управления, аудиосистемы, сложные методы кодирования сигналов являются причиной поступления огромного объема информации [10]. В результате постоянного увеличения умственной нагрузки летного состава, в особенности истребительно-бомбардировочной авиации, в условиях комплексного воздействия факторов полета происходит изменение функционального состояния организма и связанное с ним снижение качества профессиональной деятельности летчика. Это обусловливает необходимость постоянного поиска и применения новых методик и способов оценки функционального состояния организма авиационных специалистов, в частности, в качестве его неспецифического индикатора в настоящее время находит применение стабилометрия [12]. Чувствительность стабилометрического метода и качество получаемой информации позволяют использовать его для определения текущего функционального состояния при умственной нагрузке [6]. Метод стабилометрии доказал высокую информативность и достоверность в оценке функционального состояния организма при воздействиях различных факторов летного труда [5]. Одной из наименее изученных областей метода стабилометрии остается анализ спектра стабилограммы, представляющей сумму колебаний различных частот и амплитуд при воздействии внешних факторов [4]. Цель исследования Выявить информативность показателей спектра стабилограммы в оценке изменений функционального состояния организма при умственной нагрузке на фоне психоэмоционального напряжения. Материал и методы Проведено комплексное исследование функционального состояния организма 34 мужчин возрастом от 19 до 22 лет. Умственная нагрузка моделировалась путем выполнения тестового задания закрытого типа, когда на поставленный вопрос из ряда предлагаемых ответов выбирался один или несколько правильных вариантов. Тестовые задания выполнялись в процессе психологического и психофизиологического обследования продолжительностью около 5 часов в условиях дефицита времени. Испытуемые исходно находились в состоянии выраженного психоэмоционального напряжения. Функциональное состояние организма до и после умственной нагрузки оценивалось по данным артериального давления (АД), частоты сердечных сокращений (ЧСС), вариабельности сердечного ритма (ВСР) и компьютерной стабилографии. ВСР оценивалась с помощью спектрального анализа и вариационной пульсометрии по Р.М.Баевскому с помощью аппаратно-программного комплекса «ВНС-Спектр» фирмы «Нейрософт» (Иваново) [2, 3]. Компьютерная стабилография проводилась с использованием компьютерного стабилоанализатора «Стабилан-01-2» фирмы «ОКБ Ритм» (Таганрог). Анализировались амплитуды колебаний диапазона частот спектра стабилограммы во фронтальных и сагиттальных плоскостях, площадь статокинезиограммы (S), радиус отклонения тела (R), скорость перемещения центра давления (V) и качество функции равновесия (КФР). Полученные количественные данные обрабатывали с использованием методов статистики [11], уровень значимости различий средних величин оценивали на основании рангового критерия Вилкоксона для уровня достоверности 95% (p<0,05). Результаты и обсуждение Установлено, что после воздействия умственной нагрузки у 18 (51,5%) испытуемых наблюдалось статистически значимое (p<0,05) снижение значения качества функции равновесия на 7% при открытых глазах (ОГ) и на 19% при закрытых глазах (ЗГ) по данным статокинезиограммы. У 17 (48,5%) человек имелось увеличение (p<0,001) данного показателя на 18% при ЗГ. Таким образом, для последующего анализа были выделены две группы: 1-я - с ухудшением функции равновесия и 2-я - с ее улучшением. В 1-й группе ухудшение постуральной устойчивости подтверждалось статистически значимым (p<0,05) увеличением S при ОГ на 47%, R - на 33% при ЗГ, V - на 51% и на 39% - при ЗГ (табл. 1). Во 2-й группе улучшение постуральной устойчивости подтверждалось статистически значимым (p<0,01) уменьшением показателей S на 42%, R - на 23%, V - на 22% только при ЗГ (табл. 2). Изменения при ОГ в этой группе не достигли статистической значимости. Данные ВСР перед воздействием умственной нагрузки свидетельствуют о некоторой интенсификации функций системы кровообращения в обеих группах, отражающейся в довольно высоких показателях спектрального анализа ВСР (табл. 3, табл. 4). Такое изменение функционального состояния организма испытуемых, вероятно, обусловлено сильной эмоциональной реакцией, связанной с выраженной субъективной значимостью для индивида выполняемой работы и неопределенности ее исходов. Таким образом, исходное функциональное состояние испытуемых определялось как состояние выраженного психоэмоционального напряжения. Однако в исходном состоянии в обеих группах отмечались принципиальные отличия в показателях ВСР. Так, во 2-й группе показатели зоны очень низкой частоты, отражающей активность надсегментарных вегетативных центров [1], были статистически значимо выше (VLF%, p<0,05), чем в 1-й группе. Также во 2-й группе наблюдались более высокие показатели зоны низкой частоты спектра ВСР, которая характеризует активность симпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС). Таким образом, в 1-й группе психоэмоциональное напряжение было ниже, что проявлялось менее выраженной активностью симпатического центра регуляции сосудистого тонуса. Во 2-й группе активность симпатического отдела ВНС и надсегментарных вегетативных центров была значительно выше, следовательно, психоэмоциональное напряжение более выражено. После умственной нагрузки полученные данные характеризуют стадию восстановления. В этот период после завершения умственной нагрузки происходит восстановление спектральной мощности, что является отражением степени предшествующего напряжения регуляторных механизмов. Следует отметить, что, по мнению ряда авторов, умственная нагрузка не вызывает существенных изменений физиологических показателей, и вегетативные изменения возникают лишь при значительном психоэмоциональном напряжении [7, 13]. В период восстановления, согласно изменениям показателей статокинезиограммы, происходит ухудшение постуральной устойчивости в 1-й группе, что сопровождается статистически достоверным увеличением амплитуды колебаний в зоне низкой частоты стабилограммы (рис. 1, рис. 2). При этом на фоне статистически достоверного (p<0,01) роста LF (мощности зоны низкой частоты ВСР) показатель LF% (процент мощности зоны низкой частоты спектра ВСР), характеризующий относительный уровень симпатической активности, не изменился и остался на уровне высоких значений. Таким образом, увеличение мощности зоны низкой частоты ВСР после умственной нагрузки, при сохранении LF% на уровне исходных значений, характеризуется ухудшением постуральной устойчивости и увеличением амплитуды колебаний в зоне низкой частоты стабилограммы. Во 2-й группе, где происходит улучшение постуральной устойчивости после умственной нагрузки, наблюдается незначительное увеличение активности симпатического отдела ВНС (LF, p<0,05) с уменьшением его вклада в общую мощность ВСР. При этом VLF% (процент мощности зоны очень низкой частоты спектра ВСР), характеризующий активность надсегментарных вегетативных центров, остается на достаточно высоком уровне. Полученные данные соотносятся с результатами ряда исследований, согласно которым показатели мощности и относительного вклада VLF увеличивались в условиях острого [8] и хронического стресса [15]. Следовательно, снижение амплитуды колебаний в зоне высокой и низкой частоты стабилограммы в группе с улучшением постуральной устойчивости в период восстановления (рис. 3, рис. 4) сопровождается снижением вклада в общую мощность ВСР активности симпатического отдела ВНС при высокой активности надсегментарных вегетативных центров организма. Особого внимания заслуживает корреляция частот стабилограммы с индексом централизации ВСР, характеризующим степень преобладания активности центрального конура регуляции над автономным. Следует отметить, что при увеличении амплитуды колебаний частот стабилограммы данный показатель образует прямые корреляционные связи с показателями частот в диапазоне 0,4-0,5 Гц в 1-й группе (p<0,05). Это подтверждает предположение, что увеличение амплитуды в диапазоне низких частот стабилограммы сопровождается ростом активности центрального контура регуляции, приводящим к ухудшению постуральной устойчивости испытуемого. Таким образом, можно предположить, что в обеих группах в период восстановления происходит увеличение общей мощности спектра стабилограммы. Это свидетельствует о состоянии повышенного функционального напряжения механизмов адаптации, когда оптимальные адаптационные возможности организма обеспечиваются более высоким, чем в норме, напряжением регуляторных систем, что приводит к повышенному расходованию функциональных резервов организма. При этом в 1-й группе напряжение механизмов адаптации менее выражено при психоэмоциональном напряжении в исходном состоянии и более выражено в период восстановления, что приводит к ухудшению постуральной устойчивости. Во 2-й группе наблюдается высокое напряжение механизмов адаптации в исходном состоянии, но дальнейшее снижение вклада симпатической активности на фоне незначительного увеличения мощности зоны низкой частоты спектра ВСР после умственной нагрузки в период восстановления приводит к улучшению постуральной устойчивости. Высокая активность надсегментарных вегетативных центров, вероятно, сопровождается незначительными изменениями постуральной устойчивости испытуемого. Заключение В результате проведенного исследования выявлено, что увеличение активности симпатического отдела вегетативной нервной системы сопровождается ухудшением постуральной устойчивости, выраженным в виде снижения КФР и увеличения частот преимущественно в зоне низкой частоты стабилограммы. Снижение вклада в общую мощность ВСР симпатического отдела ВНС и, возможно, увеличение активности автономного контура регуляции сопровождается противоположными изменениями постуральной устойчивости. Обнаружено, что при увеличении общей мощности спектра ВСР после умственной нагрузки изменения постуральной устойчивости происходят в зависимости от относительного вклада симпатического отдела ВНС. Также, возможно, высокая активность надсегментарных вегетативных центров сопровождается незначительным влиянием на постуральную устойчивость испытуемого. Однако физиологическая сущность показателя VLF ВСР пока недостаточно изучена [9]. Таким образом, у испытуемых вегетативный тонус в основном формируется сегментарными симпатико-парасимпатическими механизмами саморегуляции [14], что, вероятно, является одним из факторов, влияющих на постуральную устойчивость. Изменения показателей спектра компьютерной стабилографии при умственной нагрузке в состоянии выраженного психоэмоционального напряжения имеют высокую информативность и чувствительность. Спектральный анализ стабилограммы, как и анализ спектра вариабельности сердечного ритма, дает возможность индивидуальной оценки функционального состояния организма при воздействии умственной нагрузки. Полученные данные показывают перспективность дальнейших исследований возможностей компьютерной стабилографии для ее использования при разработке объективных способов определения устойчивости авиационных специалистов к неблагоприятным факторам летного труда.

About the authors

I. I Zhiltsova

Email: i.i.zhiltsova@mail.ru

N. V Alzhev

O. A Annenkov

T. A Lapshina

References