Динамика вегетативной регуляции кардиоритма при когнитивных эмоциональных и

Динамика вегетативной регуляции кардиоритма при когнитивных, эмоциональных и физических нагрузках Бахчина А. В. , Парин С. Б. , Шишалов И. С. , Некрасова М. М. , Полевая С. А. ННГУ им. Н. И. Лобачевского кафедра психофизиологии Ниж. ГМА 2013

? Механизмы формирования физиологических реакций на информационные образы Вегетативная Эмоциональная Моторная Когнитивная связь между структурой активности человека в естественной сенсорной среде и структурой физиологических состояний и реакций при взаимодействии с информационными образами ?

СТРЕСС сигнал о чрезмерном рассогласовании двух образов: текущего и необходимого физиологическая реакция Парин С. Б. Голанов Е. В.

Принятие решений за короткое время, 1. Информационный стрессмногозадачность (переключаемость), фактор; принятие решений в новой ситуации 2. Физический стресс. Высокая физическая нагрузка, физическая фактор; нагрузка в условиях недостатка ресурсов 3. Аффективный стресс. Ситуации повышенной субъективной значимости фактор

ВСР Ритм сердца - интегративное отображение динамики энергообеспечения организма + • застойная недостаточность кровообращения, • хроническая митральная регургитация, • желудочковые/наджелудочковые аритмии, • дисфункция миокарда • И т. д. • утомление, • перенапряжение, • экзаменационный, рабочий стресс • И т. д. • • • депрессивные расстройства, постинсультные больные, черепно-мозговые травмы, диабет И т. д. _ стационарные лабораторные контексты игнорирование хронологических закономерностей развития процессов динамика – срезы во времени (до-после) средневыборочные результаты неспецифичность изменений ВСР

= = = ПРОБЛЕМЫ Динамический режим работы биологической системы Контекст естественной деятельности контроль

Исследование вегетативных компонентов функциональной системы, обеспечивающей целенаправленное поведение человека в стрессогенных контекстах 1. Разработка технологии дистанционной диагностики функционального состояния человека, обеспечивающей минимизацию рисков нарушения целостности функциональной системы; 2. Адаптация математического инструментария для анализа нестационарных фрагментов ритмограмм с высоким разрешением по времени; 3. Исследование динамики кардиоритма при когнитивных, аффективных и физических нагрузках; 4. Поиск вегетативных динамических маркеров для экстремальных нагрузок разного рода.

Персонифицированный мониторинг функционального состояния человека Bluetooth ИНТЕРНЕТ СЕРВЕР

Фиксация внешнего аудиовизуального контекста • Временное протоколирование. Протоколирование событий деятельности осуществляется через заполнение бланка протокола (протокол деятельности разрабатывается для временной записи событий, сопровождающих процесс деятельности и отражающих уровень напряжённости деятельности). • Маркирование записей кардиоритма. Регистрация начала и окончания события в конкретных контекстах производится через маркирование записи ритмограммы по средствам кнопок (A, B, C, D, E, F) в программе регистрации сигнала «HR-Reader» . Нажатие кнопки ставит соответствующий буквенный маркер напротив RR-интервала, во время которого произошло событие, сохраняя маркер в файле данных. События контекста заранее кодируются в представленных буквах. • Видеомониторинг контента виртуальной реальности. Динамика информационных образов в виртуальной компьютерной среде регистрировалась через видеозапись монитора посредствам программы Debut. Video. Captureoft. Ware 1. 50. Фиксация сомато-мимических реакций человека, действующего в виртуальной реальности, производилась через видеозапись лица испытуемого веб-камерой.

Математический инструментарий Фурье преобразование со скользящим окном TP (мс^2) LF (мс^2) 0, 04 -0, 15 Гц HF(мс^2) 0, 15 -0, 6 Гц LF/HF

Математический инструментарий Высокочастотная область спектра (0, 6 -4 Гц) E. Toledo, I. Pinhas, D. Aravot, S. Akselrod Med. Biol. Eng. Comput. , 2003, 41, 432 -438 ПЧ – частота с максимальной амплитудой; МПЧ- мощность пиковой частоты; ПЧ мин, ПЧ макс – размах пиковой частоты; N-количество частот с высокой амплитудой

Структура выборки 1) Спортсмены в контексте тренировки. (67 человек: 47 муж. , 20 жен. Возраст 14 -24 лет. ) 2) Сотрудники экстремального профиля в контексте тренировки в газово-дымовой камере. (48 человек: 48 муж. , 0 жен. Возраст 19 -42 года. ) 3) Водители общественного транспорта в процессе рабочей смены. (11 человек: 10 муж. , 1 жен. Возраст 45 -56 лет. ) 4) Инженеры в течение рабочей смены. (49 человек: 33 муж. , 16 жен. Возраст 24 -38 лет. ) 5) Студенты в контексте публичного выступления на конференции. (37 человек: 13 муж. , 24 жен. Возраст 16 -24 лет. ) 6) Студенты в контексте деятельности в виртуальной реальности (60 человек: 25 муж. , 35 жен. Возраст 18 -27 лет. ) 7) Наркозависимые больные в контексте деятельности в виртуальной реальности. (54 человека: 21 муж. , 28 жен. Возраст 20 -35 лет. )

Динамика вегетативных реакций в активной информационной среде Элементарный информационный контекст неопределённость целевой информационный образ Компьютерная кампиметрия

Связь между уровнем неопределённости информационного образа и структурой последовательности RR-интервалов

Сложный динамический информационный контекст • Информационные образы, обладающие собственной динамикой • Управление информационными образами в соответствии с целевой функцией • Ошибки управления – рассогласование операции и целевой функции • Реакция блока управление на возникновение рассогласования

Динамика вегетативных реакций в активной информационной среде

Экспериментальное моделирование элементарных когнитивных нагрузок HAND-TRECKER УПРАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫМИ ОБРАЗАМИ В ЧЕЛОВЕКО-КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЕ Тест Струпа Управление углом наклона отрезка Измерение времени сенсомоторных реакций Часы с поворотом Компьютерная кампиметрия Компьютерная латерометрия

Значимое изменение дисперсии показателей ВСР в контекстах разных когнитивных проб 0 – здоровые, 1 – наркозависимые. Параметр1 – LF (мс2); Параметр2 – HF (мс2); Параметр3 – TP (мс2); Параметр4 – LF/HF; Параметр5 – МПЧ; Параметр6 – ПЧ (Гц) ; Параметр7 – сумма мощностей частот в высокочастотном диапазоне

0 – здоровые, 1 – наркозависимые. Параметр1 – LF (мс2); Параметр2 – HF (мс2); Параметр3 – TP (мс2); Параметр4 – LF/HF; Параметр5 – МПЧ; Параметр6 – ПЧ (Гц) ; Параметр7 – сумма мощностей частот в высокочастотном диапазоне

Информационный стресс-фактор 1. Вегетативное обеспечение когнитивных функций обладает свойством адаптивности: диапазоны параметров ВСР специфичны для характера когнитивной нагрузки. Подавление регуляторной функции ЭОС снижает адаптивность вегетативной регуляции; 2. Уровень неопределенности информационного образа отражается в уровне дезорганизации сердечного ритма

Аффективный стресс-фактор Публичное выступление

уровень предсказуемости события Водители общественного транспорта 1. Рейсовые остановки 2. Светофоры 3. Пробки 4. Внезапные маневры Информационный стресс-фактор

Физический стресс-фактор Специалисты экстремального профиля Тренировка в газово-дымовой камере

Спортивная тренировка

r =-0, 6 r =0, 7

1. 2. 3. Информационный стресс-фактор; Физический стресс-фактор; Аффективный стресс-фактор 1. Динамическим маркером запуска стрессреакции является структура совместного уменьшения общей мощности спектра ВСР и возрастания ИВБ, данная структура воспроизводится при чрезмерных эмоциональных, информационных и физических нагрузках

Возможное объяснение

Диапазоны параметров ВСР в контексте стресса Кластер 1 - стресс, Кластер 2 - покой

Чувствительность-84% Надежность – 72%

Высокочастотный диапазон спектра ВСР

Выводы: • Технология беспроводной регистрации кардиоритма на основе миниатюрных сенсорных платформ минимизирует риски нарушения целостности функциональной системы человека при измерении в контексте целевой функции; • Фурье-преобразование со скользящим окном позволяет дать оценку быстрых изменений режима вегетативной регуляции, согласованных по временному масштабу с динамикой информационных образов и событий контекста деятельности; • Параметры сверхвысокочастной области спектра ВСР (0, 6 -4 Гц) отражают краткосрочные регуляторные воздействия, в том числе экстракардиальные, на сердечный ритм. Спектральные характеристики данного диапазона специфичны для стресс-реакции; • Оперативное управление сердечным ритмом согласовано с уровнем неопределенности информационного образа; • Сравнительный анализ контекстнозависимой динамики сердечного ритма указывает на общие механизмы вегетативного обеспечения при чрезмерных информационных, физических и эмоциональных нагрузках.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!