EEG dynamics in the elimination of stress reactions by inhalation of xenon

Full Text

Введение. Экстремальные, критические события, которые обладают мощным негативным воздействием на психику человека, относят к травматическим ситуациям. Для таких ситуаций характерен стресс смертельно опасных ситуаций, характеризующийся быстрой динамикой со значительной утратой функциональных резервов организма и длительным следом в отдаленном периоде [1]. Наиболее уязвимы в этом плане работники силовых структур, в особенности сотрудники МЧС, инкассаторы, летчики гражданской авиации, водители перевозящие грузы на дальние расстояния и др., у которых после перенесенного острого стресса зачастую развивается пост-травматическое стрессовое расстройство (ПТСР). Медицинская реабилитация, как в стационарных, так и амбулаторных условиях, позволит снизить общий уровень заболеваемости и инвалидности в стране, особенно среди трудоспособного населения [2]. В течение последнего десятилетия в клиническом санатории "Барвиха" наблюдали значительный рост количества лиц с невротическими расстройствами. Известно, что коррекция подобных состояний требует достаточно продолжительного времени, а сроки пребывания пациента в санатории невелики. В связи с этим, возникла потребность в динамичной, краткосрочной, сочетающейся с курортными факторами, терапии, которая способствовала бы облегчению психического состояния пациентов, купированию патологических реакций на болезнь, созданию мотивации к адекватному поведению, необходимому для качественного образа жизни. Метод ингаляции ксенон-кислородной смеси в терапевтических дозах является видом терапии, позволяющим решать указанные выше задачи. Методика. Исследование проводилось на базе ФГБУ «Клинический санаторий «Барвиха» УДП РФ, все испытуемые подписали информированное согласие согласно международным требованиям, принятым Хельсинской декларацией. В исследовании принимали участие специалисты, подвергшиеся острому психическому стрессу более 1-2 года назад и которые продолжают периодически сталкиваться с давлением обстоятельств, связанных с опасностью для жизни. Было обследовано 40 человек мужского пола, которых поделили на 2 группы - контрольную и экспериментальную по 20 человек в каждой; возраст составил от 28 до 40 лет (контрольная группа - 36,3±0,79; экспериментальная - 35,7±0,82). Медикаментозная терапия всем пациентам назначалась по показаниям. Во всех случаях проводилась психотерапия и физиотерапевтическое лечение. Кроме вышеназванных мероприятий в экспериментальной группе пациентам назначали курс процедур ингаляции ксенонокислородной смеси [3, 4]. В качестве объективного контроля эффективности лечения до и после курса терапии применяли регистрацию электроэнцефалограммы (ЭЭГ) от 14 стандартных отведений при помощи электроэнцефалографа-анализатора "ЭНЦЕФАЛАН-ЭЭГА-19/26" в течение 20 минут при закрытых глазах. Рассчитывали относительные значения плотности мощности (ОЗМ) ЭЭГ- спектра основных ЭЭГ-ритмов суммарно для всех отведений и корреляционную размерность восстановленного аттрактора (D2) ЭЭГ. Полученные данные подвергались вторичной обработке по стандартным статистическим методикам (Statistica, 8). Результаты. Пациенты, участвовавшие в исследовании, были соматически здоровы (по результатам диспансеризации в учреждении), к психиатру никогда не обращались, однако, предъявляемые ими при поступлении жалобы соответствовали депрессивным (по Beck Depression Inventory, BDI), тревожным (The Hamilton Anxiety Rating Scale, HARS) и соматовегетативным (Giesener Beschwerdebogen, GBB) симптомокомплексам невротических расстройств, при этом наиболее выраженным являлся тревожный радикал. Использование врачом диагностических шкал - опросников представляет собой один из возможных путей решения неотложных диагностических задач [5]. После лечения в обеих группах, как с традиционным санаторным лечением, так и с сочетанной с ингаляциями 116 Диссертационная орбита Вестник восстановительной медицины № 1^2017 ксенона терапией, наблюдалась статистически достоверное уменьшение проявления всех трех симптомо-комплексов. При сравнении эффективности их редукции, выявили, что статистически достоверно и наиболее выражено снижается тревожность, а также уровень "давления соматических жалоб" в группе с комбинированным с ингаляциями ксенона лечении, при этом статистических различий в уменьшении уровня депрессии при различных видах терапии не обнаружено [3, 4]. Качественные и количественные ЭЭГ-характери-стики контрольной и экспериментальной групп на момент поступления в санаторий статистически не различались. У пациентов, получавших традиционное санаторное лечение (контрольная группа), спустя две недели лечения статистически достоверных изменений в динамике количественных показателей ОЗМ основных ЭЭГ-диапазонов также выявлено не было, поскольку наблюдались разнонаправленные изменения этих показателей. По окончании терапии в экспериментальной группе статистически достоверно снизилось ОЗМ дельта- и тета- при одновременном увеличении ОЗМ альфа-диапазона, изменений в бета-диапазоне не выявлено. На рисунке 1 представлено положение центра данных (медианы) нижний и верхний квартили, минимальное и максимальное значения ОЗМ измеренных ЭЭГ-диапазонов до и после лечения у пациентов экспериментальной группы. Медиана ОЗМ альфа-активности увеличилась с 46,7 до 62,1; межквартильный диапазон от 37,4-61,1 возрос до 49,7-64,5, показатели min от 29,7 до 34,7, а max снизились от 73,1 до 71,0. Все это свидетельствует об увеличении представленности альфа-активности в ЭЭГ пациентов этой группы. Содержание медленноволновой активности в спектре ЭЭГ изменялось следующим образом: до терапии 50% параметров дельта/тета диапазонов находилось в пределах от 12,1/13.4 до 19,5/21,6 с медианой равной 18,0/19,3; значением min 8,6/8,3 и max 29,2/27,7; а после лечения в пределах от 10,6/10,4 до 17,0/15,1 с медианой - 12,0/12,5; min 9,5/8,6 и max 26,0/21,6 процентов. Достоверных различий в ОЗМ бета-диапазона после относительно до лечения обнаружено не было, и их соотношение выглядело следующим образом: 50% данных до терапии находилось в пределах от 12,3 до 18,0 с медианой равной 16,0; значением min 8,2 и max 20,9; а после лечения в пределах от 11,7 до 17,1 с медианой - 13,6; min 9,4 и max в 19,6 процентов от спектральной плотности мощности ЭЭГ Еще одним важным показателем функциональных изменений биопотенциалов коры головного мозга, отражающихся на ЭЭГ, является индекс альфа-ритма. В норме он составляет 65-95%, а ниже 50% расценивается как патология. Снижение альфа-индекса свидетельствует об отрицательной динамике ЭЭГ, что связано с повышением индексов тета- и дельта-индексов. В контрольной группе в динамике альфа-индекса после проведенной терапии статистически достоверных отличий не выявлено. В экспериментальной группе после терапии параметры альфа-индекса достоверно (р< 0,01 по критерию Вилкоксона) отличалась от показателей до лечения. Медиана увеличилась с 55,5 до 69%, нижний квартиль возрос от 50 до 58,5%, верхний от 67,5% до 75%, минимальное значение с 48 до 49%, а максимальное значение осталось снизилось с 88 до 82% (рис.2-а). Одной из альтернатив традиционного подхода к рассмотрению ЭЭГ является применение основанных на формальном аппарате теории динамических систем методов анализа ЭЭГ, с расчетом корреляционной размерности D2 ЭЭГ. В контрольной группе статистически достоверных различий параметра D2 обнаружено не было, а в экспериментальной - наблюдали статистически достоверное (р<0,01) увеличение показателя глобальной корреляционной размерности ЭЭГ после проведенной терапии по сравнению с параметрами, полученными при поступлении в санаторий (рис. 2-б). Медиана D2 возросла с 3,61 до 3,83; нижний квартиль от 3,54 до 3,74, верхний квартиль от 3,68 до 3,90; min с 3,26 до 3,45 и max от 3,8 до 4,7, что свидетельствует об увеличении вариативности процесса работы мозга. При анализе нейрофизиологических показателей пациентов обеих групп после лечения относительно момента поступления в санаторий, были выявлены статистически достоверные (по критерию Манна-Уитни) различия в динамике параметра D2, ОЗМ тета- и альфа-активности (рис. 3). На рисунке можно видеть, что после терапии у пациентов контрольной группы ОЗМ альфа-диапазона возрастает на 5,8%, а в экспериментальной группе - на 22,6%, ОЗМ тета-диапазона повышается на 3,8% и снижается на 24,1% соответственно. Альфа-индекс в среднем увеличивается в контрольной группе на 5,3% и на 14% в экспериментальной, а D2 на 0,5% и 6% соответственно. Обсуждение. Представление о неврозах как о функциональных психогенных заболеваниях, при которых в мозговых структурах отсутствуют какие-либо морфологические изменения подверглось пересмотру еще в Рис. 1. Динамика показателей ОЗМ исследуемых диапазонов ЭЭГ у пациентов экспериментальной до и после лечения Примечание: ** - р<0,01 группы Диссертационная орбита 117 Вестник восстановительной медицины № 1 ^2017 Рис. 2. Динамика альфа-индекса и D2 у испытуемых экспериментальной группы до и после лечения Примечание: ** - р<0,01 Рис. 3. Относительный показатель динамики ОЗМ тета- и альфа-диапазона, а также D2 ЭЭГ пациентов обеих групп Примечание: контрольной группа - сплошная заливка; экспериментальная - градиентная заливка; * - р<0,05; ** - р<0,01 восьмидесятых годах прошлого века. При невротических расстройствах было выявлено увеличение массы ядерного аппарата, гиперплазия митохондрий и мембранных структур, интенсивное нарастание числа рибосом [6]. Что касается ПТСР, то изучение ультратонких морфофункциональных изменений методами нейровизуализации показало, что при этом заболевании наиболее часто выявляемой патологией является уменьшение объема гиппокампа, которое может быть приобретенным феноменом, обратимой аномалией мозговой ткани. Исследования последних лет показали у лиц с ПТСР наличие измененной активности не только в гиппокампе, но и в амигдале, вентромедиальной префронтальной, дорсальной передне-сингулярной и инсулярной коре. Снижение ГАМК-эргических рецепторов по всей коре, в гиппокампе и таламусе у ветеранов с ПТСР по сравнению с ветеранами без этого заболевания, позволило предположить, что под воздействием травмы или страха происходит глобальное снижение тормозной функции мозга при одновременной гиперфункции амигдалы [7]. Морфофункциональные изменения структур головного мозга отражаются на электроэнцефалограмме: у больных с пограничными невротическими состояниями отмечается большая, чем в популяции здоровых лиц, частота краевых вариантов ЭЭГ - десинхронизированной, дезорганизованной, гиперсинхронной. [6]. В данной работе у пациентов обеих групп на момент поступления в санаторий были обнаружены различные типы ЭЭГ-паттернов: десинхронизированный, дезорганизованный с преобладанием a-активности, организованный во времени и пространстве и, реже, гиперсинхронный. У всех обследованных в ЭЭГ наблюдалась нелокализованная тета-активность длительностью до 0,3 с, на фоне альфа-активности, которая, при этом, имела нечеткую модуляцию по амплитуде и несколько сглаженные зональные различия. По окончании лечения, наблюдалось восстановление пространственно-временной организации альфа-ритма, преимущественно у пациентов экспериментальной группы. Примерно у трети обследованных (с самыми высокими совокупными баллами по всем трем шкалам анкет-опросников на момент поступления в санаторий) после проведенной терапии, несмотря на улучшение клинической картины, не произошло изменения типа ЭЭГ-паттерна, который остался десинхронным - низкоамплитудным со сниженным альфа-индексом. Полученные нами данные соответствовали результатам клинико-физиологического обследования у лиц экстремальных профессий в периоде реабилитации, у большинства из которых было обнаружены ЭЭГ-пат-терны с синхронизированной альфа-активностью, при этом, регистрировалось большое количество медленных волн, отмечались вспышки пароксизмальной активности диапазона альфа-тета билатерально-синхронного характера. Примерно у трети пациентов (с наиболее выраженной клинической симптоматикой, яркой и многообразной по своим проявлениям) фиксировали обедненный паттерн ЭЭГ с низкой амплитудой всех волн, дезорганизованную активность с нерегулярным, замедленным по частоте альфа-ритмом, на фоне которого определялись высокоамплитудные пароксизмальные разряды тета-волн. По представлению авторов, все указанные паттерны отражали различной степени выраженность дисфункции диэнцефальной области мозга, предполагаемым механизмом которой явилось образование в лимбико-ретикулярной системе генератора патологически усиленного возбуждения, формирование которого реа 118 Диссертационная орбита Вестник восстановительной медицины № 1^2017 лизует универсальный патогенетический механизм развития патологического процесса в нервной системе [8]. Динамике качественных показателей соответствовали количественные изменения параметров ЭЭГ. Примерно у половины пациентов на момент поступления в санаторий суммарный показатель ОЗМ дельта/тета-диапазона составлял 40-60%, а ОЗМ альфа-диапазона, при этом составлял 30-50% спектральной плотности мощности ЭЭГ (рис. 1). Согласно литературным данным, для невротических состояний характерно усиление тета-активности, что является признаком нарушения функционального состояния ЦНС [9]. Было показано, что общей электрофизиологической характеристикой больных с генерализованным тревожным расстройством и пациентов с неврастенией явилось увеличение, по сравнению со здоровыми, мощности тета- и бета-активности, при этом, при неврастении увеличение мощности бета-активности было выражено незначительно [10]. ЭЭГ-показатели пациентов экспериментальной группы после лечения свидетельствовали об улучшении электроэнцефалогической картины: увеличилась мощность альфа- и одновременно сократилась мощность дельта- и тета-диапазонов в спектре ЭЭГ (рис. 1), возрос альфа-индекс и показатель хаотической размерности D2 (рис.2). Сходные изменения количественных параметров ЭЭГ-спектра были получены при медикаментозной коррекции психовегетативного синдрома с наличием тревожного и депрессивного компонентов (по шкале HADS) у лиц экстремальной профессии. У обследуемых с выраженным снижением уровня эмоционального напряжения, тревоги и беспокойства было обнаружено статистически достоверное повышение амплитуды альфа-ритма, при этом, общемозговые ЭЭГ-показатели, указывающие, по мнению авторов, на дисфункцию неспецифических структур мозга, подверглись регрессу после лечения примерно у трети пациентов [11]. Одной из альтернатив традиционному подходу к рассмотрению ЭЭГ является применение методов анализа ЭЭГ, основанных формальном аппарате теории динамических систем и, в частности, детерминированного хаоса. Вычисляемая при помощи данного метода корреляционная размерность восстановленного аттрактора (D2) ЭЭГ позволяет судить, насколько генерализованно протекают процессы в головном мозге, или насколько вариативна его деятельность в зависимости от состояния здоровья, функционального состояния ЦНС, возраста, когнитивной нагрузки и др. [12, 13]. Наиболее разработан метод расчета корреляционной размерности D2 ЭЭГ при исследовании эпилепсии [14, 15]. По данным литературы у пациентов c ПТСР в сравнении со здоровыми, были получены более низкие значения D2 в большинстве ЭЭГ-отведений, что свидетельствовало о том, что у пациентов c ПТСР снижен уровень сложности ЭЭГ и подтверждало гипотезу о нарушении у них обработки корковой информации [16]. Таким образом, можно предположить, что в экспериментальной группе увеличение показателя глобальной хаотической размерности D2 свидетельствовало об увеличении вариативности процессов в головном мозге - о разрушении старых (патологических) и об образовании новых взаимосвязей между констелляциями нейронов, что могло быть связано с механизмами действия ксенона. Так, при моделировании посттравматического стрессового расстройства на животных было показано, что при 25% концентрации Xe, введенного в пределах реконсолидационного окна реактивации памяти о страхе, последующая экспрессия памяти об этом страхе существенно снижается. По мнению авторов исследования [17] полученный подобный анксиолитическому эффект в модели на животных может быть перенесен в современные клинические исследования, направленные на модулирование процессов в памяти при терапии страхов и тревожных расстройств. У людей с опытом ПТСР, навязчивых, упорных травматических воспоминаний, воспоминания о пережитом страхе могут быть заблокированы в момент реконсолидации таких следов памяти, поскольку ксенон, уменьшая NMDA-опосредованные синаптические токи, влияет на нейронную пластичность базолатеральной миндалины и гиппокампа [18, 19], т.е. тех областей мозга, которые, как известно, играют роль в обусловливании страха и вовлечены в патофизиологию посттравматического стрессового расстройства. Кроме того, гиппокамп является одним из важных центров среди церебральных структур, принимающих участие в системных механизмах поведения и интегративных функциях эмоций и мотиваций [20]. Следует упомянуть тот факт, что ксенон оказывает более выраженное действие на кору головного мозга, нежели на подкорку из-за разницы в васкуляризации и плотности рецепторов NMDA в двух различных отделах головного мозга [21]. Суммируя вышесказанное, можно предположить, что ксенон, воздействуя на NMDA и АМРА рецепторы коры и неспецифических структур (лимбической системы и промежуточного мозга) способствует разрушению старых патологических и созданию новых сбалансированных взаимосвязей коры и подкорковых структур. Поскольку, из литературных данных известно воздействие ксенона на церебральные структуры, принимающие участие в интегративных функциях эмоций, в частности, отвечающие за память о пережитом страхе, то, это объясняет первоочередность редукции тревожного радикала невротических расстройств у пациентов. получавших процедуры ингаляции ксенона. Заключение. Санаторно-курортная медицина имеет большое практическое значение в поддержании высокой работоспособности и восстановлении функциональных резервов, а также сохранении профессионального здоровья и продлении профессионального долголетия специалистов, чья деятельность связана с постоянными высокими операторскими нагрузками, а также с опасностью для жизни и здоровья. Корригирующие технологии восстановительной медицины включают обширный арсенал традиционных и современных лечебно-оздоровительных методов, среди которых широкое применение находят природные и преформированные физические факторы, лечебно-оздоровительные рационы, рефлексо-, психотерапевтические воздействия. Санаторная медицинская помощь может быть использована эффективно не только для традиционного лечения хронических болезней и реабилитации, но также для профилактики ранних нарушений состояния здоровья, активного проведения коррекционных программ для продления профессионального долголетия специалистов в условиях значительного роста аффективных расстройств, как результата высокого уровня стрессогенности жизни. Работа поддержана темой РАН № 63.2 «Исследование интегративных процессов в центральной нервной системе, закономерности поведения и деятельности человека в условиях автономности и под влиянием других экстремальных факторов среды».

About the authors

T. V Igoshina

SSC RF - Institute of Biomedical Problems of the RASMoscow; FGUE “Clinical sanatorium “Barvikha” AP RF

Moscow Region

D. V Schastlivtseva

SSC RF - Institute of Biomedical Problems of the RASMoscow

T. I Kotrovskaya

SSC RF - Institute of Biomedical Problems of the RASMoscow

Email: kotrovska@imbp.ru

Y. A Bubeev

SSC RF - Institute of Biomedical Problems of the RASMoscow

References

Supplementary files