Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА И ВЕГЕТАТИВНОГО СТАТУСА У ЛИЦ С РАЗНЫМ ХРОНОТИПОМ

Научная статья
Будников М.Ю.
Плотникова А.В.
Кудрин Р.А.
Хвастунова И.В.
DOI:
https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.47.200
Выпуск: № 5 (47), 2016
Опубликована:
2016/05/20
PDF

Плотникова А.В.1, Кудрин Р.А.2, Хвастунова И.В.3, Будников М.Ю.4

1 ORCID:  0000-0002-5352-3863, Аспирант; 2 ORCID:  0000-0002-0022-6742 Доктор медицинских наук, Профессор; 3 Кандидат медицинских наук, Доцент, 4 Кандидат психологических наук, Доцент, Волгоградский государственный медицинский университет

ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА И ВЕГЕТАТИВНОГО СТАТУСА У ЛИЦ С РАЗНЫМ ХРОНОТИПОМ

Аннотация

Влияние биоритмологических особенностей человека на его физиологический статус представляет собой большой интерес не только для хронофизиологии, но и для многих разделов клинической и фундаментальной медицины. На сегодняшний день данный вопрос является недостаточно изученным и оставляет обширное поле для научных изысканий. Цель данного исследования – установить закономерности влияния биоритмологических особенностей на биоэлектрическую активность головного мозга и вегетативный статус человека.

По результатам электроэнцефалографии выявлено, что у лиц, принадлежащих к чётко выраженному вечернему хронотипу, отмечается на 47,7 % большая выраженность высокочастотного бета-ритма в центральных отведениях, чем у лиц со слабо выраженным вечерним хронотипом. По данным кардиоинтервалографии со спектральным анализом сердечного ритма обнаружено, что общая мощность спектра сердечного ритма, а также мощность спектра в сверхнизкочастотном диапазоне в группе аритмичного хронотипа выше, чем в группе слабо выраженного вечернего хронотипа на 54,6 % и 54,95 %, соответственно.

Основываясь на физиологической интерпретации результатов электроэнцефалографии и кардиоинтервалографии можно сделать выводы о стрессоустойчивости и состоянии регуляторных систем у лиц, принадлежащих к тому или иному хронотипу. Полученные данные предполагается использовать в практике профессионального отбора лиц в профессии, которые предполагают посменный график работы, а также наличие психоэмоционального стресса, учитывая принадлежность кандидатов к тому или иному хронотипу.

Ключевые слова: хронотип, биоэлектрическая активность головного мозга, вегетативный статус.

Plotnikova A. V.1, Kudrin R. A.2, Khvastunova I. V.3, Budnikov M. Y.4

1 ORCID:  0000-0002-5352-3863, Postgraduate student; 2 ORCID:  0000-0002-0022-6742, MD, Professor; 3 MD, Associate professor, 4 MD, Associate professor, Volgograd State Medical University

TYPOLOGICAL FEATURES OF BIOELECTRICAL ACTIVITY OF THE BRAIN AND VEGETATIVE STATUS IN THE PERSONS WITH DIFFERENT CHRONOTYPES

Abstract

The influence of the individual biorhythmic features on the physiologic state causes a great interest at the different fields of medicine. Nowadays such subject is insufficiently studied and represents a great field for researches. Research purpose is to determine the influence of biorhythmic features on the bioelectrical activity of the brain and vegetative status.

By the results of electroencephalography in the group of accurately expressed evening chronotype it has been revealed in 47,7 % greater severity of  high-frequency beta-rhythm in the central leads in comparison with group with the poorly expressed evening chronotype. By the results of сardiointervalography with spectral analysis of heart rate the group with the arrhythmic chronotype is characterized by the presence by 54,6 % higher level of all components of spectrum, and by 54,95 % higher level of power of very low-frequency waves in comparison with group of the accurately expressed evening chronotype.

By the results of the electroencephalography and сardiointervalography we can draw a conclusions about stress-resistance and about condition of regulatory systems in the groups with different chronotypes. We can use such results in the professional selection practice, concidering the chronotype, in the professions with stressful work, and work on turns.

Key words: chronotype, bioelectrical activity of the brain, vegetative state.

 

Проблема влияния биоритмологических особенностей на физиологические параметры человека актуальна для многих разделов современной медицины, а также для психологии, эргономики и организации труда. Изучение индивидуального биоритмологического статуса позволяет определить, в какое время суток человек, принадлежащий к тому или иному хронотипу, максимально активен и способен выполнять свою профессиональную деятельность наиболее эффективно и с наименьшим количеством ошибок, а также выявить лиц, наиболее приспособленных к посменной организации труда [1, 2]. Это имеет важное значение для профессий, связанных с риском и ответственностью за жизни людей, где малейшая ошибка может стать фатальной. Таким образом, появляется возможность пересмотреть и дополнить существующие критерии профотбора, учитывая биоритмологические особенности человека.

Интенсивные интеллектуальные, информационные и сенсорные нагрузки требуют значительного напряжения функциональных резервов организма, что проявляется в дисфункции и физиологических сдвигах ведущих сопряжённых систем [3]. Как известно, система кровообращения является чувствительным индикатором адаптационных реакций целостного организма, поэтому вариабельность синусового ритма хорошо отражает степень напряжения регуляторных систем [4]. Изучение вегетативного статуса позволяет оценить вклад того или иного отдела вегетативной нервной системы в регуляцию сердечного ритма, что, в свою очередь, позволяет делать выводы о состоянии механизмов адаптации [5], а также косвенно прогнозировать стрессоустойчивость данного человека. Эти факты могут  иметь колоссальное значение при профессиональном отборе лиц на целый ряд профессий, предполагающих наличие психоэмоционального стресса и внештатных ситуаций [6].

Цель. Установить закономерности влияния биоритмологических особенностей на биоэлектрическую активность головного мозга и вегетативный статус человека.

Методика исследования. В исследовании принимали участие 47 человек. На момент обследования все участники исследования были в возрасте от 18 до 25 лет. По данным предварительного медицинского осмотра все обследованные были признаны относительно здоровыми.

Для определения хронотипа использовалась анкета Остберга в модификации С. И. Степановой (1989) [7].

Биоэлектрическая активность головного мозга оценивалась по данным электроэнцефалографии с использованием международной схемы установки электродов «10-20 %» [8]. Для регистрации ЭЭГ использовался 8-канальный электроэнцефалограф «Нейрон-Спектр-1» производства ООО «Нейрософт» (Россия, Иваново) с программным обеспечением «Нейрон-Спектр». Запись фоновой ЭЭГ проводилась в затемнённом помещении в состоянии релаксации, в положении сидя, с закрытыми глазами. В каждом отведении оценивалась частота, амплитуда и индекс ЭЭГ-ритмов.

Исходные особенности вегетативного статуса определялись методом кардиоинтервалографии (КИГ) по данным спектрального анализа сердечного ритма [3, 9]. По параметрам синусового ритма оценивалось состояние адаптационно-приспособительных механизмов организма.

Результаты исследования и обсуждение.

Все участники исследования по результатам теста Остберга были разделены на четыре группы: 1) слабо выраженный утренний хронотип; 2) аритмичный хронотип; 3) слабо выраженный вечерний хронотип; 4) чётко выраженный вечерний хронотип.

Наибольшее количество обследуемых составили лица с аритмичным хронотипом – 72,3 %. 19,14 % обследуемых составили лица со слабо выраженным вечерним хронотипом. По 4,25 % пришлось на лиц со слабо выраженным утренним и с чётко выраженным вечерним хронотипом.

Распределение в выделенных группах отличалось от нормального на основании значений эксцесса и асимметрии, которые значительно отклонялись от нуля. В связи с этим, а также на основании небольшого количества обследованных лиц для выявления достоверности различий между группами был использован U-критерий Манна-Уитни. Данный показатель, являясь непараметрическим критерием, предназначен для оценки различий между малыми выборками по уровню количественного признака, когда n1, n2≥3 или n1=2, n2≥5.

В табл. 1 представлены результаты теста Остберга на выявление принадлежности обследуемых к тому или иному хронотипу.

Таблица 1. Различия по результату теста Остберга в группах с разным хронотипом (U-критерий Манна-Уитни)

Хронотип     Показатели теста Остберга Слабо выраженный утренний хронотип M±m (n=2) Аритмичный хронотип M±m (n=34) Слабо выраженный вечерний хронотип M±m (n=9) Чётко выраженный вечерний хронотип M±m (n=2)
Итоговый результат теста, баллы 84,0±1,00* 67,0±0,95** 51,6±1,42*** 33,0±6,00

* Достоверные различия с группой аритмичного хронотипа (p≤0,05).

** Достоверные различия с группой слабо выраженного вечернего хронотипа (p≤0,05).

*** Достоверные различия с группой чётко выраженного вечернего хронотипа (p≤0,05).

Как следует из табл. 1, итоговый результат теста Остберга в группе слабо выраженного утреннего хронотипа оказался на 20,24 % достоверно больше, чем в группе аритмичного хронотипа (p≤0,05). В группе аритмичного хронотипа соответствующий результат на 22,98 % достоверно больше, чем в группе слабо выраженного вечернего хронотипа, а в группе чётко выраженного вечернего хронотипа – на 36 % достоверно меньше, чем в группе слабо выраженного вечернего хронотипа (p≤0,05).

Таким образом, результат теста Остберга на определение принадлежности к тому или иному хронотипу значительно снижается при переходе от группы слабо выраженного вечернего хронотипа к группе чётко выраженного вечернего хронотипа, менее значительно снижается при переходе от группы аритмичного хронотипа к группе слабо выраженного вечернего хронотипа. Наименее существенное снижение итогового результата теста Остберга наблюдалось при переходе от группы слабо выраженного утреннего хронотипа к группе аритмичного хронотипа. Обнаруженные достоверные различия между хронотипами позволили использовать выделенные группы при дальнейшем анализе.

На следующем этапе исследования нами проводился спектральный анализ сердечного ритма у лиц с разным хронотипом (табл. 2).

Таблица 2. Различия показателей кардиоинтервалографии в группах обследованных с разным хронотипом (U-критерий Манна-Уитни)

Хронотип     Параметры КИГ Слабо выраженный утренний хронотип M±m (n=2) Аритмичный хронотип M±m (n=34) Слабо выраженный вечерний хронотип M±m (n=9) Чётко выраженный вечерний хронотип M±m (n=2)
Total Power (TP), мс2 8569,0±4468,00 11873,0±2235,90** 5387,9±1749,18 11979,0±527,00
Very Low Frequency (VLF), мс2 1535,0±98,00 3182,2±406,76** 1433,6±294,80 5066,5±2762,50
Low Frequency (LF), мс2 2164,5±1374,50 3507,1±570,63 1661,1±557,88 2926,5±730,50
High Frequency (HF), мс2 4870,0±2995,00 5183,8±1476,17 2336,7±1092,57 3986,5±2559,50
Low Frequency normalized (LF norm), n.u.   30,3±0,70   46,4±2,71   51,5±4,76   48,2±12,40
High Frequen-cy normalized (HF norm), n.u.   69,7±0,70   53,5±2,71   48,4±4,76   51,8±12,40
LF/HF 0,4±0,01 1,1±0,16 1,2±0,24 1,0±0,49
%VLF 23,7±11,25 31,3±2,01 36,7±5,97 43,4±25,00
%LF 23,2±3,90 31,6±1,85 31,4±2,93 24,2±5,00
%HF 53,0±7,30 36,5±2,40 31,8±5,13 32,4±19,90
Cardio-respiratory synchroniza-tion (KRS)   4,3±0,89   5,8±0,43   7,6±1,09   5,1±1,99

** Достоверные различия с группой слабо выраженного вечернего хронотипа (p≤0,05).

Как следует из табл. 2, в группе аритмичного хронотипа суммарная мощность всех компонентов спектра (TP) на 54,6 % выше, а показатель, характеризующий медленные волны 2-го порядка (VLF), на 54,95 % выше соответствующих показателей в группе слабо выраженного вечернего хронотипа (p≤0,05).

По нашему мнению, увеличение мощности всех компонентов спектра, и, в частности, мощности сверхнизкочастотных волн (VLF), может указывать на то, что в группе аритмичного хронотипа наибольший вклад в регуляцию сердечного ритма вносит симпатический отдел вегетативной нервной системы, что, в свою очередь, может говорить о напряжённом состоянии регуляторных систем и меньшей устойчивости к психоэмоциональному стрессу в сравнении с группой слабо выраженного вечернего хронотипа.

На следующем этапе исследования нами оценивалась биоэлектрическая активность головного мозга у лиц с разным хронотипом (табл. 3).

Таблица 3. Показатели биоэлектрической активности головного мозга в группах обследованных с разным хронотипом (U-критерий Манна-Уитни)

Хронотипы Слабо выраженный утренний хронотип M±m (n=2) Аритмичный хронотип M±m (n=34) Слабо выраженный вечерний хронотип M±m (n=9) Чётко выраженный вечерний хронотип M±m (n=2)
Ритмы ЭЭГ Отведения Показатели ЭЭГ
Бета-ритм (ВЧ) Централь-ные частота, Гц 23,5±2,45 22,2±0,61 22,6±0,68 25,1±4,05
амплитуда, мкВ 0,4±0,09 0,4±0,02 0,4±0,03 0,6±0,07
индекс, % 3,5±0,50 3,5±0,37 3,4±0,44*** 6,5±0,50

*** Достоверные различия с группой чётко выраженного вечернего хронотипа (p≤0,05).

Как следует из табл. 3, среднее значение индекса высокочастотного бета-ритма в центральных отведениях в группе чётко выраженного вечернего хронотипа на 47,7 % достоверно больше, чем в группе слабо выраженного вечернего хронотипа (p≤0,05).

Как известно, выраженность бета-ритма возрастает при предъявлении нового неожиданного стимула, в ситуации внимания, при умственном напряжении, эмоциональном возбуждении, что может косвенно указывать на напряженное состояние механизмов адаптации у представителей группы чётко выраженного вечернего хронотипа. Также, по данным некоторых авторов [10, 11, 12], бета-ритм может опосредованно отражать состояние вегетативной нервной системы. В исследованиях указанных авторов неоднократно отмечалось, что при возрастании активности симпатического отдела, вызванного острым или хроническим стрессом, наряду с характерными изменениями показателей вариабельности сердечного ритма возрастает и выраженность бета-ритмов. Таким образом, можно предположить, что лица, принадлежащие к группе чётко выраженного вечернего хронотипа, обладают наименьшей устойчивостью к воздействию стрессовых факторов.

Заключение. В данном исследовании было выявлено, что лица, принадлежащие к аритмичному хронотипу, составляют максимальный процент среди обследованных (72,3 %). В то время как лица со слабо выраженным вечерним хронотипом составили 19,14 % обследуемых, а лица со слабо выраженным утренним и с чётко выраженным вечерним хронотипом — по 4,25 %, соответственно.

По результатам спектрального анализа сердечного ритма в группах лиц с разным хронотипом, было выявлено, что в группе аритмичного хронотипа суммарная мощность всех компонентов спектра (TP) на 54,6 % достоверно выше, а показатель, характеризующий мощность спектра в очень низкочастотном диапазоне (VLF), на 54,95 % достоверно выше соответствующих показателей в группе слабо выраженного вечернего хронотипа.

У лиц, принадлежащих к чётко выраженному вечернему хронотипу, отмечается на 47,7 % большая выраженность высокочастотного бета-ритма в центральных отведениях, чем у лиц со слабо выраженным вечерним хронотипом.

Литература

  1. Бодров В. А. Актуальные проблемы психологии труда, инженерной психологии и эргономики. Выпуск 3. – М.: Институт психологии РАН, 2012. – 400 с.
  2. Волчек О. Д. Геокосмос и человек: монография. – СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2006. – 332 с.
  3. Тебенова К. С., Ильясова Б. И., Заркенова Ж. Т., Заркенова Л. С. Функциональное состояние системы кровообращения у работников видеодисплейных терминалов в динамике смены / К. С. Тебенова, Б. И. Ильясова, Ж. Т. Заркенова, Л. С. Заркенова // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 1-3. – С. 382.
  4. Баевский Р. М., Иванов Г. Г., Чирейкин Л. В. и др. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (часть 1) / Р. М. Баевский, Г. Г. Иванов, Л. В. Чирейкин и др. // Вестник аритмологии. — 2002. — № 24. — С. 9.
  5. Кирячков Ю. Ю., Хмелевский Я. М., Воронцова Е. В. Компьютерный анализ вариабельности сердечного ритма: методики, интерпретация, клиническое применение / Ю. Ю. Кирячков, Я. М. Хмелевский, Е. В. Воронцова // Анестезиология и реаниматология. – 2000. – № 2. – С. 56.
  6. Фугелова Т. А. Инженерная психология. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. – 304 с.
  7. Степанова С. И. Биоритмологические аспекты проблемы адаптации. – М.: Наука, 1989. – 239 с.
  8. Зенков Л. Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). Руководство для врачей. – М.: МЕДпрессинформ, 2012. –356 с.
  9. Березный Е. А., Рубин А. М., Утехина Г. А. Практическая ритмография. – СПб.: НПП «Нео», 2005. – 139 с.
  10. Украинцева Ю. В. Психофизиологическая характеристика лиц с различной стрессоустойчивостью / Ю. В. Украинцева, М. Н. Русалова // Успехи физиологических наук. – 2006. – № 2 (Т. 37). – С. 19.
  11. Ходырев Г. Н., Циркин В. И. Параметры основных ритмов ЭЭГ в фолликулярную и лютеиновую фазы менструального цикла / Г. Н. Ходырев, В. И. Циркин // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. – 2012. – № 6 (1). – С. 76.
  12. Seo S.-H., Lee J.-T. Stress and EEG // Marius Crisan. Convergence and Hybrid Information Technologies / Croatia: INTECH. – 2010. – P. 413.

References

  1. Bodrov V. A. Aktual'nye problemy psihologii truda, inzhenernoj psihologii i jergonomiki. Vypusk 3. – : Institut psihologii RAN, 2012. – 400 s.
  2. Volchek O. D. Geokosmos i chelovek: monografija. – SPb.: Izd-vo RGPU im. A. I. Gercena, 2006. – 332 s.
  3. Tebenova K. S., Il'jasova B. I., Zarkenova Zh. T., Zarkenova L. S. Funkcional'noe sostojanie sistemy krovoobrashhenija u rabotnikov videodisplejnyh terminalov v dinamike smeny / K. S. Tebenova, B. I. Il'jasova, Zh. T. Zarkenova, L. S. Zarkenova // Uspehi sovremennogo estestvoznanija. – 2015. – № 1-3. – S. 382.
  4. Baevskij R. M., Ivanov G. G., Chirejkin L. V. i dr. Analiz variabel'nosti serdechnogo ritma pri ispol'zovanii razlichnyh jelektrokardiograficheskih sistem (chast' 1) / R. M. Baevskij, G. G. Ivanov, L. V. Chirejkin i dr. // Vestnik aritmologii. — 2002. — № 24. — S. 9.
  5. Kirjachkov Ju. Ju., Hmelevskij Ja. M, Voroncova E. V. Komp'juternyj analiz variabel'nosti serdechnogo ritma: metodiki, interpretacija, klinicheskoe primenenie / Ju. Ju. Kirjachkov, Ja. M Hmelevskij, E. V Voroncova // Anesteziologija i reanimatologija. – 2000. – № 2. – S. 56.
  6. Fugelova T. A. Inzhenernaja psihologija. – Tjumen': TjumGNGU, 2010. – 304 s.
  7. Stepanova S. I. Bioritmologicheskie aspekty problemy adaptacii. – M.: Nauka, 1989. – 239 s.
  8. Zenkov L. R. Klinicheskaja jelektrojencefalografija (s jelementami jepileptologii). Rukovodstvo dlja vrachej. – M.: MEDpressinform, 2012. – 5-e izd. – 356 s.
  9. Bereznyj E. A., Rubin A. M., Utehina G. A. Prakticheskaja ritmografija. – SPb.: NPP «Neo», 2005. — 139 s.
  10. Ukrainceva Ju. V. Psihofiziologicheskaja harakteristika lic s razlichnoj stressoustojchivost'ju / Ju. V. Ukrainceva, M. N. Rusalova // Uspehi fiziologicheskih nauk. – 2006. – № 2 (T. 37). – S. 19.
  11. Hodyrev G. N., Cirkin V. I. Parametry osnovnyh ritmov JeJeG v follikuljarnuju i ljuteinovuju fazy menstrual'nogo cikla / G. N. Hodyrev, V. I. Cirkin // Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N. I. Lobachevskogo. – 2012. – № 6 (1). – S. 76.
  12. Seo S.-H., Lee J.-T. Stress and EEG // Marius Crisan. Convergence and Hybrid Information Technologies / Croatia: INTECH. – 2010. – P. 413.