Содержание к диссертации
Введение
Глава I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1. Основные .климато-географические факторы, влияющие на физиологические функции человека 10
1.2. Факторы, влияющие на физиологические функции человека при трансмеридианальных перелётах 12
1.3. Факторы, влияющие на физиологические функции человека при адаптации к условиям гор 16
1.4. Роль центральных регуляторних систем, эмоций и памяти при адаптации..;.. 19
1.5. Функциональная асимметрия полушарий головного мозга и методы её исследования 24
1.6. Интерференция в механизмах памяти .37
Глава II ОБЪЕКТ, МЕТОДИКИ И ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 46
Глава III АДАПТАЦИЯ К СУБЖСТРЕЖПЬНШ УШВИЯМ 72
3.1. Адаптация к муссонному климату Камчатки после трансмеридианального перелёта 72
3.2. Адаптация к условиям умеренного климата Западной Украины после трансмеридианального перелёта .82
Глава ІV АДАПТАЦИЯ К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ 88
Глава V АДАПТАЦИЯ К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ ФАКТОРАМ В УСЛОВИЯХ ФИЗИЧЕСКОГО И НЕЕВНО-ЭШЩЮНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 95
Глава VІ ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 109
6.1. Анализ роли функциональной асимметрии мозга и интерференции в процессе формирования новых адаптивных программ 109
6.2. Сравнительный анализ изменений активации полушарий мозга в процессе адаптации в зависимости от
экстремальности воздействующих факторов 123
ВЫВОД Ы 139
СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..141
- Основные .климато-географические факторы, влияющие на физиологические функции человека
- Адаптация к муссонному климату Камчатки после трансмеридианального перелёта
- АДАПТАЦИЯ К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ
- АДАПТАЦИЯ К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ ФАКТОРАМ В УСЛОВИЯХ ФИЗИЧЕСКОГО И НЕЕВНО-ЭШЩЮНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
- Анализ роли функциональной асимметрии мозга и интерференции в процессе формирования новых адаптивных программ
Введение к работе
Актуальность исследования. Изучение механизмов адаптации человека к окружающей среде приобретает возрастающую актуальность в связи с расширением сфер его деятельности в новых кли-мато-географических условиях различной экстремальности.
В настоящее время физиологические механизмы адаптации рассматриваются как выражающие функцию эффективности работы центральных регуляторних систем и памяти /Василевский,1972; Ильючё-нок,1972; Меерсон,1973; Бехтерева,1976; Василевский,Трубачёв, 1977/; разработаны методологические подходы анализа изменений психофизиологического статуса человека в процессе индивидуальной адаптации; показано, что после исчезновения нервно-эмоционального напряжения, сопровождающего адаптацию, остаётся короткий период напряжения регуляторних систем и что процесс регулирования адаптации в последующем достигается благодаря накоплению и сохранению следов действующих раздражителей /Ильючёнок,1979/. Определяющую роль в экстренном создании оптимизирующих программ адаптации к новым факторам среды играет улучшение процессов формирования следов памяти на эмоционально значимые для организма раздражители /Ильючёнок и др.,1981; Николаева,1981/. Эта селекция информации предполагает существование интимных механизмов формирования следов памяти и реализации программ их воспроизведения, среди которых определённую и важную роль играют про- и ретроактивные эффекты. Проблема роли процессов интерференции как механизма памяти при выработке новых программ реагирования и физиологический смысл /физиологическая модель/ этих процессов до сих пор не решена /Ильючёнок,1979; Константиновская,1979/.
В последние годы механизмы адаптации человека к среде оби- - 5 -тания рассматриваются с позиций оценки и роли функциональной асимметрии головного мозга в их реализации. Одной из причин такого подхода является то, что функциональная межполушарная асимметрия мозга основана на специфике функционирования полушарий мозга при разных состояниях и разной деятельности организма. К настоящему времени накоплены убедительные данные в пользу неравенства полушарий мозга в формировании эмоционального поведения /Балонов,Деглин,197б; Доброхотова,Брагина,1977 и др./. Выявлено также, что феномен межполушарной дезинтеграции играет важную роль в возникновении необычайно распространённых сейчас "пограничных" расстройств ЦНС /Вейн и др.,1976/. Предполагается, что само появление функциональной дифференциации полушарий головного мозга в эволюции оказывается одним из важных условий приспособления человека к постоянно усложняющимся условиям /факторам/ внешней среды /Мосидзе и др.,1972; Казначеев,Чуприков,197б/. Однако, роль функциональной дифференциации полушарий в организации различных форм поведения, в том числе и приспособительного, остаётся ещё далеко не выясненной.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы было исследование значения функциональной межполушарной асимметрии мозга в адаптации человека к изменившимся условиям /факторам/ среды - субэкстремальным и экстремальным - без наложения патологических синдромов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Изучить взаимоотношения полушарий мозга при адаптации человека к субэкстремальным и экстремальным условиям среды.
Проанализировать особенности формирования следов памяти на эмоциональные и индифферентные стимулы в левом и правом полушариях мозга в разные сроки адаптации. - б -
Выявить физиологические корреляты интерференции информации при адаптации человека к новым факторам среды.
Изучить изменения процессов интерференции в разные фазы выработки новых адаптивных програші и роль интерференции в этом процессе.
Разработать психофизиологические тесты, позволяющие количественно выразить изменения межполушарных отношений мозга.
Научная новизна полученных результатов. Ряд вопросов, касающихся исследования процессов межполушарных отношений головного мозга при адаптации человека в разных условиях среды, поставлены в работе впервые. В работе показано: -что в процессе адаптации к новым факторам среды активируется правое полушарие мозга; -что начальный этап селекции информации осуществляется преимущественно правым полушарием; -что нарастание экстремальности действующих факторов ведёт к увеличению длительности активации правого полушария, но не её . интенсивности.
В работе впервые показаны закономерности протекания нервных процессов раздельно по полушариям мозга при смене привычных условий существования. Предложен возможный механизм выработки новых адаптивных программ и показаны условия, в которых наступает срыв работы этого механизма. Последнее обстоятельство /неоднозначная роль полушарий мозга при нервно-эмоциональном напряжении/ позволяет вести направленный поиск путей управления приспособительным процессом с помощью создания условий /в том числе и путём фармакологического воздействия/, оптимизирующих функционирование обоих полушарий головного мозга.
Разработан приборно-методический комплекс для одновременной - 7 -полиграфической регистрации психофизиологических показателей, отражающих изменения функционального состояния организма человека и функциональной асимметрии головного мозга при действии различных факторов среды.
Теоретическая и прикладная значимость работы. Совокупность полученных фактов позволила показать особенности полушарной организации при реализации механизма адаптации человека к новым факторам среды. Обнаруженные различия функциональной организации левого и правого полушарий головного мозга позволяют по-новому подойти к пониманию регуляторних механизмов адаптации к субэкстремальным и экстремальным факторам среды. Результаты работы могут быть использованы: а/ при разработке рекомендаций коррелирующих воздействий на человека для оптимизации его адаптационных возможностей к условиям среды; б/ при определении оптимальных сенсорных и эмоционально значимых нагрузок на полушария; в/ при создании методов управления функциональным состоянием человека.
Количественный анализ эффективности формирования следов информации разной степени значимости по каждому полушарию, описанный в диссертации, использовался для диагностики глубины изменений физиологических показателей и оценки функционального состояния организма нефтяников за время проведения ими буровых работ на месторождении Северный Варьёган и обслуживающего персонала электрической подстанции 750 кВ "Винницкая" при действии на него электрического поля высокой интенсивности. Имеющиеся к настоящему времени результаты применения разработанного нами методического подхода позволяют считать, что эти методики имеют непосредственный практический выход и могут быть применены в комплексе с другими способами оценки функционального состояния организма для диагностики его различных состояний. Результаты диссертации ис- - 8 -пользованы при выполнении НИР по теме ГК КЮ74080203 Д1,Д2: "Раз-работать нормативную документацию по защите человека при выполнении работ в электрическом поле на подстанциях и вблизи высоковольтных линий сверх- и ультравысокого напряжения 500 и 1150 кВ".
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на: УІ Всесоюзной конференции по экологической физиологии /Сыктывкар, 1982/; I Всесоюзной конференции "Физиология экстремальных состояний и индивидуальная защита человека" /Москва,1982/; УІІ Всесоюзной конференции по космической биологии и авиакосмической медицине /Калуга,1982/; УІІІ Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физиологии труда" /Алма-Ата,1982/; X Всесоюзном симпозиуме "Биологические проблемы Севера" /Магадан,1983/; Всесоюзной конференции "Комплексные гигиенические исследования в районах интенсивного промышленного освоения" /Новокузнецк,1982/; Всесоюзной конференции "Проблемы здоровья в Западно-Сибирском территориально-промышленном комплексе" /Тюмень,1982/; Всесоюзном симпозиуме "Сосудистые дистонии в экологических условиях Крайнего Севера и Сибири среди коренного и пришлого населения и их предупреждение" /Красноярск,1982/; Всесоюзной конференции "Медико-биологические проблемы экспедиционно-вахтовой организации труда" /Тюмень,I960/; Всесоюзной конференции "Научно-технический прогресс и методы исследования мозга" /Омск,1982/; Областной медико-биологической конференции "Новые методы научно-исследовательских работ, диагностики, профилактики и лечения" /Новосибирск,1981/; Всесоюзном семинаре "Экологические проблемы электропередач сверхвысокого напряжения" /Новосибирск,1983/; конференциях научной молодёжи Института физиологии Сибирского Отделения АМН СССР /1979,1980/.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ. Находится в печати 2 статьи.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, б-ти глав /обзор литературы, описание методов исследования, результаты собственных исследований и их обсуждение/, выводов и списка цитируемой литературы. Материал изложен на 169-ти страницах машинописного текста, иллюстрирован 6-ю таблицами и 28-ю рисунками. Список цитируемой литературы включает 295 работ, в том числе 129 - иностранных авторов.
Данное исследование проводилось в Институте физиологии Сибирского Отделения АМН СССР и в Сибирском научно-исследовательском институте энергетики Министерстваэнергетики и электрификации СССР. Автор выражает благодарность руководителю лаборатории прикладной физиологии Института физиологии 00 АМН СССР кандидату биологических наук Ю.В.Торнуеву, заведующему отделом Экологии Сибирского НИИ энергетики кандидату технических наук Э.П.Каскевичу, а также всем сотрудникам указанных подразделений за предоставленную возможность осуществить это исследование.
Основные .климато-географические факторы, влияющие на физиологические функции человека
Проблема адаптации особо актуальна в нашей стране с её большой протяжённостью и разнообразием природных условий, варьирующих широко: от благоприятных /комфортных/ до неблагоприятных /дискомфортных/, находящихся на грани переносимости организмом или несовместимых с его существованием без использования средств жизнеобеспечения. Эти условия обозначены теперь уже общепризнанным термином "экстремальные условия" как крайние, предельные для человека. Наблюдается, однако, широкое употребление этого термина для обозначения порой далеко не экстремальных условий. Причиной такого употребления этого термина является, возможно, двойственность его толкования: с одной стороны, имеются в виду крайние естественные условия на земном шаре; с другой стороны - любые воздействия, ставящие организм на грань переносимости или выживания. В основе толкования этого понятия мы придерживаемся определения Авцына /1966/, рассматривающего экстремальные зоны как чрезвычайно тяжёлые территории обитания /или предполагаемого обитания/ людей в смысле возможного неблагоприятного влияния на их организм. На нашей планете существуют абсолютные экстремальные зоны, где жизнь людей без специальных систем жизнеобеспечения невозможна, и относительно экстремальные зоны, где жизнь человека возможна, но в значительной степени затруднена. Экстремальность той или иной зоны может определяться каким-либо одним фактором или комбинацией ряда компонентов. Но вопрос о том, каковы критерии экстремальности условий, да - II леко ещё не решён в отношении как природных комплексов в целом, так и для отдельных компонентов природной среды, важнейшими из которых являются климато-географические условия /включая рельеф местности/.
Воздействия климатических условий на состояние здоровья человека многообразно. Разработанные методики оценки влияния климатических условий на функциональное состояние человека основаны на учёте совместного влияния четырёх факторов: температуры, относительной влажности воздуха, скорости ветра и солнечной радиации /Русанов,1973; Кандрор и др.,1974/. Сложнее определение экстремальных для человека параметров собственно рельефа территории. Они тесно взаимосвязаны с климатическими условиями и преимущественно через них оказывают своё влияние, с чем, видимо, отчасти и связано неравномерное расселение обитателей земного шара, издавно предпочитающих равнины горным территориям. В регионах с отметками, превышающими 500 м над ур.м. в настоящее время проживает всего 20% населения Земли, а выше 2000 м - 1,5 /staszewski,I957/.
Обозначение "экстремальность окружающей среды" применимо к различным типам сред: не только к естественным, природным, но и к антропогенным /антропургическим/ - возникшим в результате деятельности человека. Экстремальными могут быть и условия труда, требующего порой значительных физических и психоэмоциональных напряжений. Специалисты таких научных дисциплин, как космическая и авиационная медицина, физиология труда, спортивная физиология, социальная психология, патофизиология экстремальных состояний постоянно сталкиваются с проблемой стрессовых состояний, возникающих, казалось бы, в благоприятных климато-географических условиях, но при действии других неадекватных факторов. Следует добавить, что быстрая смена привычных связей человека с окружающей средой новыми может иметь экст - 12 -ремальное действие на организм человека, если даже новые условия окружающей среды благоприятнее прежних. Так, развитие искусственного орошения и строительство крупных водохранилищ в некоторых странах Африки потребовали переселения на новые территории огромных масс населения. И хотя вновь построенные пункты были не хуже старых, состояние стресса, вызванное вынужденным переселением и приспособлением к новым условиям жизни, в ряде случаев приводило к росту заболеваемости и смертности /fecudder, 1975/.
Адаптация к муссонному климату Камчатки после трансмеридианального перелёта
Целью данной экспедиции было выявить и проанализировать возможные изменения функциональной асимметрии мозга при адаптации к климато-географическим факторам Камчатки, при адаптации, которая представляет собой сложный процесс: преодоление десин-хроноза, вызванного трансмеридианальным перемещением, и выбор оптимального режима функционирования в условиях муссонного климата.
Перед перелётом в Новосибирске проводилось контрольное обследование испытуемых, которое заключалось в измерении КГР, частоты сердечных сокращений, двигательной активности, артериального давления и времени спокойного бодрствования /табл.1/, а также КГР и ЭЭГ при выполнении психологических тестов /табл.2/.
Как следует из таблицы I, за 20 минут записи фона испытуемые находились в состоянии спокойного бодрствования в среднем по группе 15,7 минут. В это время у испытуемых, как правило, регистрировался в ЭЭГ выраженный альфа-ритм. Произвольная двигательная активность, судя по средней частоте постукивания по сейсмодатчи-ку, в состоянии бодрствования составляла в среднем по группе 78,5 уд/мин. Наступление дремоты приводило к урежению двигательных реакций вплоть до полного их исчезновения, а в ЭЭГ при этом, как правило, регистрировались колебания, характерные для В-ста-дии сна /Davis et al.,I938/. Средняя ЧСС по группе составляла 72 сокращения в минуту с небольшим индивидуальным разбросом. Выявле-на незначительная асимметрия в спонтанной КГР за счёт её преобладания на левой руке /ЛР/.
Как показал анализ выполнения психологических тестов /табл. 2/, во всех экспериментах большая часть испытуемых начинала воспроизведение с последних слов в списке, предъявляемых в то и другое ухо, от теста к тесту, и лишь позднее припоминались слова из начала и середины списков. Отмечалось относительно небольшое колебание в уровне воспроизведения слов, предъявленных в каждое ухо.
Дихотический тест выявил "эффект правого уха" /левого ПШ/: лучшее воспроизведение слов, предъявленных в правое ухо, по сравнению со словами, предъявленными в левое ухо. Слова, предъявленные справа, и воспроизводились в первую очередь /с меньшей латен-тностью/, чем слова, предъявленные слева.
При выполнении психологических тестов появляется реакция активации в ЭЭГ и фазные изменения КГР. Реакция активации в ЭЭГ длилась дольше в левом ПШ; амплитудный показатель КГР - больше на ЛР, т.е. обусловлен правым ПШ мозга. Такое же соотношение сохранялось и для латентных периодов этих реакций /табл.2/.
Таким образом, контрольные исследования, проведённые в Новосибирске, выявили не только исходное функциональное состояние испытуемых, но и определённую неравнозначность ПШ мозга: более активным по исследуемым показателям оказалось левое ПШ, что ещё раз подтверждает корректность процедуры предварительного подбора группы испытуемых по принципу правшества.
После перелёта на Камчатку. Перемещение испытуемых в условия муссонного климата Камчатки приводило к резкому изменению фоновых физиологических показателей. Физиологические и психофизиологические изменения состояния человека наиболее ярко были выражены в первые дни после перелёта. Отмечалось статистически значимое воз - 76 -растание времени спокойного бодрствования /2-й и 3-й дни/. Затем в 4-й день происходит его восстановление до нормы, в П-й день отмечено некоторое его возрастание, а в 19-й день - опять возвращение к норме /рис.5Б/. Наряду с этим отмечено снижение двигательной активности и фоновой ЧСС в течение всего обследуемого периода /рис.5В,Г/. В первые дни отмечается возрастание спонтанных КГР при записи фона, при этом увеличивается межполушарная асимметрия за счёт большей активации правого ПШ /особенно в 3-й день/ - рис.5А.
Адаптация к экстремальным условиям
Целью данной экспедиции было изучить зависимость характера изменений ФА головного мозга от степени экстремальности факторов окружающей среды, поэтому были выбраны условия среды высокогорья Памира с резко отличающимися от Новосибирска климато-географи-ческими факторами. Для решения поставленной задачи проводилось обследование испытуемых, аналогичное в экспедиции на Камчатке, но без полиграфической регистрации физиологических функций; основной методикой во всех экспедициях являлся дихотический тест.
Данная, третья группа испытуемых трижды обследовалась в Новосибирске и 5 раз на Памире, где они находились постоянно в базовом лагере альпинистов на высоте 3600 м над ур.м.
Контрольное обследование в Новосибирске позволило установить фоновые показатели испытуемых /табл.4/. Следует отметить, что изученные параметры зависели от индивидуальных особенностей испытуемых. Например, время бодрствования испытуемых в фоне составляло 17,3 мин., а двигательная активность в состоянии бодрствования - 88 уд/мин. Средняя ЧСС по группе была 68 сокращений в минуту. Поскольку ранее нами выявлена лишь незначительная асимметрия в спонтанных КГР при записи фона, и изменения именно на этой руке наиболее выражены в процессе адаптации, приводим изменения этой функции только на ЛР /рис.12/.
Применение дихотического теста дало результаты, сходные с первыми двумя группами. В контроле выявлен "эффект правого уха": слова, предъявляемые справа, воспроизводятся лучше, чем слова, предъявляемые слева. Латентное время воспроизведения слов меньше при предъявлении их справа, чем слева /рис.13/.
Адаптация к экстремальным факторам в условиях физического и неевно-эшщюнального напряжения
В качестве модели сочетания экстремальных факторов /природных и производственных/ со значительным физическим и нервно-эмоциональным напряжением выбраны длительные восхождения альпинистов на высоту 5200 м над ур.м., вахтовый труд нефтяников после их трансмеридианального перелёта из Западной Украины в Западную Сибирь и деятельность обслуживающего персонала электрической подстанции 750 кВ при действии на него интенсивного электрического поля.
Альпинисты обследовались в Новосибирске, а затем на 2-й и 3-й дни после каждого восхождения. Следует обратить внимание на то, что исследование в горах проводили в базовом лагере на высоте 3600 м над ур.м. после восхождений, т.е. изучался процесс адаптации к этой высоте, отягощенный продолжительным действием больших высот. Результаты исследований приведены в таблице 5.
Контрольные обследования в Новосибирске не выявили значимых различий от фоновых показателей 3-х предыдущих, групп. Исключение составляют физиологические функции, имеющие отношение к транспорту крови: ЧСС и АД. На фоне повышенного АД отмечена тенденция к брадикардии: среднее по 2-м дням обследования - 60 сокращений в минуту /табл.5/.
При выполнении дихотического теста также выявлен "эффект правого уха". Латентное время воспроизведения слов также меньше справа, чем слева /рис.15/.
Анализ роли функциональной асимметрии мозга и интерференции в процессе формирования новых адаптивных программ
В литературе известно, что выполнение любой психической деятельности связано, по крайней мере, с 2-мя видами активации: общей генерализованной неспецифической активацией и локальными, пространственно-ограниченными изменениями уровня активности, специфическими для разных видов и отдельных фаз деятельности /Eysenck, 1976/. Внешним поведенческим проявлением генерализованной активации является уровень бодрствования /Линдели,I960; Блок,1970/. В наших исследованиях в новых условиях среды выявлено резкое повышение общего уровня активации организма, особенно в первые дни адаптивного процесса. Наряду с этим, имелись полушарные различия активности.
Результаты исследований б-ти групп испытуемых свидетельствуют об изменениях взаимоотношений ПШ головного мозга в ходе адаптации, особенно в начальный, наиболее острый её период. Обнаружены порой даже разнонаправленные по ПШ изменения психологических и физиологических функций. В камчатской экспедиции установлен факт однонаправленных сопряжённых изменений всех показателей по правому ПШ: I/ воспроизведения слов, подаваемых на левое ухо; 2/ изменения КГР на ЛР; 3/ длительности реакции активации в ЭЭГ по правому ПШ во время прослушивания и воспроизведения этих слов, а также латентных периодов всех этих показателей /обратно перевёрнутые кривые/ - рис.7, что может быть рассмотрено как выражение большей активации правого ПШ мозга. По-видимому, все б выше названные кривые отражают однонаправленные активационные процессы в правом ПШ в процессе адаптации. В пользу активации правого ПШ в процессе адаптации говорят и изменения АД во всех экспедициях /рис.б, 9, 14, 17, 18/.
Интересным представляется и другой, выступивший в наших исследованиях факт отсутствия однонаправленности изменений тех же показателей по левому ПШ. Значительно меньшая его активация проявлялась по ЭЭГ, по динамике изменений КГР и дихотического теста. Латентное время этих показателей повышалось, хотя кривые несколько различались по форме /рис.7/.
Согласно данным литературы /Сергеев и др.,1968/, реакция активации свидетельствует о повышении возбудимости мозга, и по её силе и скорости появления в разных отделах мозга можно судить о фокусе возбуждения.
Преобладание КГР на ЛР при обследовании в Новосибирске и во все дни адаптации и ускоренное на один день достижение экстремума указывает, по-видимому, на доминирование правого ПШ в отношении вегетативной сферы при восприятии сенсорных стимулов. Это предположение согласуется с данными литературы о функциональном преобладании регуляторних механизмов вегетативных функций правого ПШ /Каменская и др.,1976/..
Результаты наших исследований заставляют задуматься над тем, что более выраженная реакция со стороны правого ПШ определяется, возможно, характером адаптации к новым факторам среды и свидетельствует о том, что включение регуляторных механизмов вегетативных функций является дополнительным механизмом адаптации. Большую роль в этом процессе играют механизмы памяти в самом широком её понимании /Илыочёнок,1979/.
