Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Эколого-эволюционные особенности восприятия акустических сигналов человеком. 9
1.2. Слуховая ориентация в пространстве 16
1.3. Нарушение слуха у человека 22
1.4. Характеристика акустической среды обитания человека в урбанизированных пространствах 24
1.5. Роль акустических композиций в экологической адаптации человека 33
1.6. Методические подходы к оценке влияния акустического окружения на человека 44
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Методика проведения сеансов с использованием специальных звуковых среди бинауральнойстимуляции 47
2.2. Методика компьютерной стабилографии 49
2.3. Методика психологического тестирования Люшера 52
2.4. Методика анализа акустических характеристик музыкальных композиций 55
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Оценка влияния «эколого-реабилитирующих» звуковых сред на человека методом регистрация вегетативных показателей 57
3.2. Оценка влияния «эколого-реабилитирующих» звуковых сред на состояние зрительного анализатора 64
3.3. Использование методики анализа акустических характеристик музыкальных композиций в «эколого-реабшпггируюцщх» звуковых средах 66
3.4. Разработка методических условий использования компьютерной стабилографии для оценки функционального состояния человека в норме, при стрессе и агрессивном воздействии акустического окружения 70
3.4.1. Половые различия 71
3.4.2. Оценка стрессового и агрессивного акустического воздействия на состояние человека 74
3.5. Оценка влияния бинауральной стимуляции на функциональное состояние человека методом стабилографии 76
3.5.1. Половые различия 79
3.5.2. Зависимость бинауральных эффектов от степени утомления 83
3.5.3. Оценка влияния стрессорной нагрузки на стабилографические и психологические параметры у студентов во время экзаменационной сессии 85
3.5.4. Оценка влияния бинаурального воздействия на психоэмоциональное состояние методом Люшера 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 192
ВЫВОДЫ 98
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 99
ПРИЛОЖЕНИЯ 112
- Эколого-эволюционные особенности восприятия акустических сигналов человеком.
- Методика проведения сеансов с использованием специальных звуковых среди бинауральнойстимуляции
- Оценка влияния «эколого-реабилитирующих» звуковых сред на человека методом регистрация вегетативных показателей
Введение к работе
Актуальность темы. Звуковая среда современного крупного города состоит преимущественно из техногенных шумов - транспортных, производственных и бытовых. Природные звуки в урбанизированном окружении человека почти полностью отсутствуют. Известно, что природные звуки представляют собой естественную звуковую среду, эволюционно закрепленную в генетической памяти человека, и необходимы для создания благоприятного акустического окружения. Техногенные шумы выступают в качестве стресс-факторов, а также создают агрессивную акустическую среду, оказьшающую негативное воздействие на человека и вызывающую' изменения реактивности центральной нервной^ системы, расстройство-регуляторных функций органов и систем организма.
В соответствии с принципами сенсорной экологии важно изучение* особенностей* влияния^ специальных звуковых композиций на организм* человека для повышения его адаптационных возможностей.
В настоящее время в этой области'разработан'ряд методики программ, основанных как на естественных для человека природных звуках и музыке, так и на эволюционно и физиологически обусловленных способностях слуховой системы. Среди таких методик - применение специальных звуковых сред и использование бинауральных технологий. В большинстве исследований эффективность этих приемов оценивают по субъективным критериям. Актуальным является привлечение эколого-физиологических методов, позволяющих объективно оценить интегративные механизмы, адаптации на акустические воздействия.
Цель" работы > - экспериментальными эколого-физиологическими методами изучить влияние природных звуков и модельных бинауральных акустических композиций на адаптацию человека.
Задачи исследования: изучение влияния специальных природных акустических композиций (разработанных биоакустиками) на вегето-сосудистые и сенсорные адаптации человека, оценка акустических характеристик музыкальных композиций, * разработка методических особенностей использования* компьютерной стабилографии для оценки функционального состояния человека в норме, при стрессе и агрессивном акустическом окружении; оценка влияния компьютерной программы бинауральной стимуляции на стабиллографические показатели человека, оценка влияния компьютерной программы бинауральной стимуляции на психофизиологические адаптации человека методом цветовых выборов Люшера.
Научная новизна исследования. Впервые разработаны методические приемы использования компьютерной стабилографии для оценки функционального состояния человека в норме, при стрессе и агрессивном акустическом окружении. Обнаружены половые различия в характере стабилографических реакций. Методом компьютерной стабилографии и цветовых выборов Люшера показано положительное влияние бинауральной стимуляции на адаптацию человека. Обнаружена важная роль бинауральной стимуляции в нормализации функции равновесия и снижении психоэмоционального напряжения в условиях адаптации к стрессовым нагрузкам. Использованные нами специальные музыкальные композиции с фрагментами природных акустических сигналов способствуют нормализации вегето-сосудистых реакций, повышению функциональной активности зрительного анализатора, наиболее эффективны после стрессорных воздействий. Впервые показана возможность применения биоакустических программ для частотного анализа некоторых музыкальных композиций.
Практическая значимость исследования. Разработка эколого- физиологических методов позволяет объективно оценить эффективность специальных акустических композиций. Стабилографическая оценка воздействия- на соматическую и психоэмоциональную адаптацию человека важна для создания бинауральных композиций, способствующих повьппению работоспособности и социальной коммуникабельности; а также снятию стресса и улучшению качества жизни. Положения, выносимые на защиту: использование метода регистрации вегето-сосудистых реакций-позволяет объективно оценить адаптивные эффекты природных акустических композиций, адаптивные эффекты природных акустических композиций; проявляются в нормализации артериального давления, улучшении' функционального состояния сенсорных систем, анализ частотных характеристик акустических сигналов может быть использоват для оценки музыкальных композиций в специальных звуковых средах, применение метода компьютерной стабилографии как высокочувствительного теста дает возможность охарактеризовать психофизиологическое состояние человека при акустических воздействиях; бинауральные композиции, основанные на эколого-физиологических принципах функционирования слухового анализатора, являются мощным фактором влияния на соматическое и психологическое состояние организма, модельные бинауральные композиции могут быть использованы для повышения работоспособности, повышения социальной коммуникабельности и снятия стресса.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на заседаниях кафедры экологии человека экологического факультета РУДН, в лаборатории экологической реабилитации на базе ЦКБ РАН, на Всероссийских конференциях «Актуальные проблемы экологии и природопользования» (Москва, РУДН, 2005-2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы, в т.ч. 1 - в научном журнале («Вестник РУДН»), входящего в перечень научных изданий, рекомендованных ВАК для публикации материалов по защитам диссертационных работ.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 125 страницах компьютерного текста, содержит 25 рисунков, 16 таблиц, 1 схему, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, библиографического списка литературы из 155 источников (в т.ч. 26 - на иностранных языках), 5 приложений.
Эколого-эволюционные особенности восприятия акустических сигналов человеком
Подход к оценке функции слуховой системы должен учитывать свойства и взаимодействие трех компонентов слухового восприятия: звук как физическое явление и начальный элемент акустической связи; среда, в которой распространяется данный звук, состоящая из многих звуков различного происхождения; слух, являющийся результатом совместной деятельности слуховой воспринимающей и мозговой анализирующей и интегрирующей систем. Слух, как конечное звено линии акустической связи, обусловленное им специфическое поведение и, в частности, звукопродукция (голос), управляется и координируется многими сложными механизмами; мозга [2,24,27,28].
Важнейшая тенденция эволюции биологических систем состоит не только в развитии способности обнаруживать и дифференцировать различные свойства внешних раздражителей; осуществлять адекватную оценку действующего сигнала. В процессе эволюции развивается и способность соотнесения элементов прошлого и настоящего СОСТОЯНИЯ; центральной нервной системы, что ведет к совершенствованию нервной модели воспринимаемого явления и к выработке будущего действия, соответствующего внешнему воздействию [29,38,81,82].
Речевой и музыкальный опыт приобретается человеком на протяжении всей жизни — - это многократно услышанная, повторенная и закрепленная в памяти последовательность звуков. Благодаря использованию накопленных в памяти моделей человек конструирует речь. Применяя заученные музыкальные фразы, он может воссоздавать те известные ему части музыкального произведения, которые по каким-либо отвлекающим обстоятельствам не были услышаны в определенном музыкальном контексте. Известно, что концентрация внимания способствует усвоению и воспроизведению любого звукового материала. Чем важнее для человека то, что он слушает, тем эффективнее он выделяет необходимый ему сигнал на фоне шума. Даже смысл звукового сообщения в значительной мере предопределяется тем, что человек хочет или предполагает услышать. Интерпретация усльппанного речевого и, в, особенности, музыкального материала нередко зависит от настроения слушателя [30,65].
Необходимость восприятия-акустических сигналов как обязательного условия выживания обусловила возникновение даже у самых примитивных представителей животного мира появление специальных органов, способных реагировать на механические колебания. Развитие и совершенствование этих органов привело к возникновению специализированного приемника акустических сигналов. Благодаря расширению возможностей восприятия сигналов, сигнализирующих об опасности, существенно увеличились шансы на выживание. Постепенно звуки стали оцениваться не только как сигналы об опасности, несущие прежде всего сведения об отношениях хищник— жертва, но и как сигналы общения между особями одного биологического вида [33,34,52,59].
Но только человек смог в полной мере воспользоваться свойствами звукового окружения как источником информации о внешнем мире и создать уникальную в природе систему звукового общения — мощное средство коммуникации [72].
Г. Гельмгольц разделил все звуки, с учетом спектральных характеристик, на два больших класса — тоны и шумы. В своем капитальном-труде «Учение о слуховых ощущениях как физиологическая основа для теории музыки» он писал: «Чтобы постигнуть сущность различия между звуками и шумами, достаточно, в большей части случаев, внимательного наблюдения одним лишь ухом, без всякой нужды в помощи посторонних искусственных средств». Сопоставление частотных и периодических компонентов этих двух классов звуков со слуховыми ощущениями, вызываемыми ими у человека, приводит к заключению, что «ощущение звука получается посредством быстрых периодических колебаний звучащих тел, а ощущение шума происходит от движений непериодических» [41].
Понятие «звуковая среда» объединяет собственные свойства среды, в которой распространяется звук, и акустические колебания, исходящие от разных источников, как биологического происхождения (биоакустические сигналы), так и абиогенной; природы (технические и транспортные шумы, инструментальные и природные звуки).
Акустические сигналы человека Речь как средство знакового выражения предметов и явлений окружающего мира с использованием разных уровней обобщения равно как и музыкальное творчество являются уникальными способностями человека. И хотя достаточно широко распространено мнение о том что большая часть поступающей из внешнего мира информации воспринимается при помощи органа зрения; с точки зрения возможностей; социального выражения и; познания гораздо больше ограниченным оказывается человек, лишенный слуха щ соответственно, речи, чем человек, лишенный; зрения [13,71,125]: Основоположник учения о первой и второй сигнальной системах И. П. Павлов писал: «Человек прежде всего воспринимает действительность через первую сигнальную систему, затем он становится хозяином действительности, — через вторую сигнальную систему (слово, речь, научное мышление)».
Методика проведения сеансов с использованием специальных звуковых среди бинауральнойстимуляции
Работа выполнена на базе экологического факультета РУДН и ЦКБ РАН в лаборатории акустической реабилитации (филиал лаборатории экологии и управления поведением птиц ИПЭЭ им. А.Н. Северцева).
Для- проведения сеансов экологической реабилитации сотрудниками лаборатории экологии и управления поведением птиц ИПЭЭ РАН д.б.н. Силаевой О. Л. и д.б.н., проф. Ильичевым- В. Д. были разработаны, специальные звуковые композиции. Сеанс длился около 45 минут.
В акустическую композицию включены звуки природы (голоса птиц, шумы моря и водных потоков), классическая, церковная музыка. Голос человека используется на первой фазе расслабления (3-4 мин.) и в конце на-фазе активизации. Композиции состоят из чередующихся в определенном порядке звуковых фрагментов. Каждая композиция состоит из 15-19 фрагментов, каждый из которых длится примерно от 2 до 5 минут. Таким образом, характер звука меняется каждые 2-5 минут. Прослушивание происходит сидя. Слушателям рекомендуется вести себя свободно.
Было обследовано 138 человек (мужчин и женщин) в основном среднего и полотого возраста. Для оценки психофизиологических и вегетативных показателей до и после сеанса у пациентов измерялось артериальное давление и частота сердечных сокращений. Для удобства оценки результатов пациенты были поделены на гипотоников, нормотоников и гипертоников. Также с помощью прибора по измерению критической частоты слияния мельканий, разработанного в ЖШИ РАН, оценивалось утомление зрения. Под критической частотой слияния мельканий (КЧСМ) понимается минимальная частота прерывистого светового излучения, при которой глаз начинает воспринимать излучение как непрерывное. При малой частоте мельканий пациент видит серию вспышек, с увеличением частоты вспышек появляется ощущение мерцания, вначале грубое, затем тонкое и, наконец, наступает ощущение полной слитности предъявляемого стимула. Определение КЧСМ проводили с помощью прибора "КЧСМ", разработанного Голубцовым К. В: В ИППИ РАН. В ходе исследования на испытуемого последовательно воздействовали импульсами, зеленого и красного света, частоту постепенно увеличивали от 15 Гц до 60 Гц. Пациента просили- отметить момент полного слияния мельканий. КЧЄМ-тест повторяли три раза и учитывали только те данные, которые совпадали при повторном тестировании.
Для оценки бинауральных эффектов нами было обследовано 152 студента экологического факультета РУДН (мужчины и женщины). Возраст испытуемых составлял 20-21 год.
У испытуемых перед, сеансами акустического воздействия, проверялся уровень слуховой чувствительности. Испытуемый сидел на стуле спиной к наблюдателю. Наблюдатель стоял на расстоянии 5 м и держал в руке секундомер. Включив секундомер, наблюдатель постепенно приближался к испытуемому и отмечал расстояние, на котором испытуемый начинает слышать тиканье секундомера. Затем таким же образом проверяли последовательно уровень чувствительности каждого уха, поочередно затыкая ватой одно из них (табл. 1. в приложении 1).
В качестве источника бинауральных ритмов нами была использована программа BrainWave Generator.
В базе данных программы содержится набор предустановленных частот, на которых генерируются бинауральные ритмы.- Нами была использована запись Ten Point Relaxation из реабилитирующей программы Hemi-Sync Focus 10, разработанной в Институте Монро.
Частота сигнала, поступающего в левое ухо составляла 98 Гц, В правое -102 Гц. Частота бинаурального ритма была соответственно 4 Гц. Перед началом проведения эксперимента пациенту объясняли порядок проведения исследования. Испытуемые прослушивали бинауральный ритм в течение десяти минут через стереонаушники. Громкость настраивалась индивидуально на уровень, комфортный для слушающего. Во время сеанса воздействия слушающий сидел на стуле, не напрягаясь.
Оценка влияния «эколого-реабилитирующих» звуковых сред на человека методом регистрация вегетативных показателей
Регистрация вегетативных показателей производилась до и после сеанса. Измерялось артериальное давление (АД, мм рт.ст.) и пульс (ЧСС, уд/мин). На основании этих данных дополнительно рассчитывалось пульсовое давление (ПД, мм рт.ст.).
Для. оценки функционального состояния сердечно-сосудистой4 системы все испытуемые были условно разделены на три группы: гипотоники - люди с систолическим артериальным давлением (АДс) меньше 110 мм рт.ст.; нормотоники - с АДс от 111 до 130 мм рт.ст.; гипертоники - АДс больше 131 мм рт.ст. До сеанса гипотоники составляли 13% от общего числа испытуемых, нормотоники - 33%, гипертоники - 54%. После сеанса гипотоники составляли 20% от общего числа испытуемых, нормотоники -40%, гипертоники - 40%. Во всех группах наблюдалась как положительная так и отрицательная динамика изменения систолического и диастолического давления.
В группе гипертоников АДс понизилось у 83% испытуемых. У нормотоников в 35% случаев наблюдался рост АДс, у 65% давление снизилось. При этом колебания, давления находились в пределах нормы. У гипотоников также наблюдалось изменение величины АДс, у 61% оно повысилось (рис. 1,2,3, табл.2а в приложении. 1).
Измерение диастолического артериального давления до и после сеанса (АДд) также показало, что данный параметр у большинства испытуемых изменялся в сторону нормы. Так у 56% гипотоников отмечен рост АДд с 61 до 69 мм.рт.ст., у 79% гипертоников наблюдалось снижение АДд с 84 до 77 мм.рт.ст.. У нормотоников, как и в случае с АДс, колебания АДд находились в пределах нормы (рис. 4,5,6, табл. 26 в приложении 1). Частота сердечных сокращений изменялась после сеанса у испытуемых во всех группах. Снижение частоты пульса наблюдалось у 75% гипотоников с 71 до 64 уд/мин, у 80% нормотоников с 78 до 70 уд/мин, у 82% гипертоников с 77 до 70 уд/ мин (рис. 7, табл.3 в приложении 1).
Пульсовое давление (ПД) составляет разницу между систолическим и диастолическим давлением. Динамика ПД дает представление об изменении-ударного объема крови.
Расчет пульсового давления (ПД) показал, что до сеанса у гипотоников ПД составляло в среднем 38 мм рт.ст., у нормотоников - 47 мм рт.ст, у гипертоников - 67 мм рт.ст. Норма составляет 40-50 мм рт.ст. После сеанса произошло изменение ПД. У 50% гипотоников произошло увеличение ПД до 50 мм рт.ст., у 72% гипертоников ПД уменьшилось до 54 мм рт.ст. У нормотоников также отмечались колебания ПД, но они не выходили за пределынормальныхзначений (рис. 8,9,10, табл.4 в приложении !).
Таким образом, направленность изменений вегето-сосудистых реакций позволяет говорить о нормализующем- воздействии эколого-реабилитирующих звуковых сред на физиологическое состояние человека. Снижение артериального давления, частоты сердечных сокращений является признаком снижения симпатического тонуса и повышения парасимпатических влияний со стороны вегетативной нервной системы. Особенно выражены положительные изменения у гипотоников и гипертоников. Изменение пульсового давления также носит положительный характер. Поскольку пульсовое давление пропорционально объему крови, выбрасываемой сердцем при систоле, то его повышение, в случае гипотоников, означает увеличение ударного объема крови и соответственно увеличивает скорость движения крови по мелким сосудам и улучшает питание тканей. Поскольку повышенное пульсовое давление является признаком повышенной жесткости проводящих кровеносных сосудов, то его снижение уменьшает риск развития сердечно-сосудистых осложнений.
