Введение к работе
Актуальность проблемы. В процессе трудовой деятельности, у человека возникают различные функциональные состояния, обусловленные, ' главным образом ее спецификой. Одни состояния (утомление, монотония, стресс и др.), изменяя психофизиологические характеристики субъекта, могут привести к резкому падению работоспособности. С возникновением других состояний (сон, потеря сознания и т.п ) вообще прекращается деятельность. В обоих случаях для обеспечения надежности человеческого (рактора недостаточно правильно определить тип состояния. Более важно своевременно обнаружить те его сдвиги, которые могут иметь нежелательные последствия (Баевский, 1970).
С целью получения информации о текущем состоянии исследуют физиологические показатели, отражающие изменения дыхательной, сердечно-сосудистой, двигательной и других систем организма, психологические показатели, характеризующие динамику протекания процессов высшей нервной деятельности, а также поведенческие показатели, например, время реакции и ошибочные действия (Баевский, 1979, 1983; Симонов, 19816, 1983; Симонов, Фролов, 1984; Дубровинская, 1985, 1995; Медведев, 1993).
Несмотря на многообразие существующих методов, проблема адекватной оценки состояния остается по-прежнему актуальной. Поиски путей ее решения привели к предположению, что текущее состояние человека необходимо рассматривать как комплексную функцию, включающую профессионально значимые компоненты. Созданные нами методы, имитируя различные виды слежения, позволяют изучать работу функциональных систем, обеспечивающих внимание, восприятие сигнала, прогнозирование и т.п. в условиях, максимально приближающихся к реальным жизненным ситуациям. Основанные на совместном исследовании качества сенсомоторной деятельности и работы структур центральной нервной системы, несущих наибольшую нагрузку при ее осуществлении, они оказались информативными при оценке состояния оператора, эффективность которого во многом определяется надежностью глазодвигательного аппарата и многих анализаторов, в первую очередь двигательного. Последний выполняет роль интегратора, в котором импульсация со зрительного, слухового и других анализаторов координируется с импульсацией интерорецепторов (Анохин,
1968; Батуев, 1970). Трансформированное и интегрированное возбуждение реализуется в виде ответной двигательной реакции, задеиствующеи самые различные отделы коры и подкорки, центральные и периферические механизмы единой функциональной системы. Имея хорошие связи с основными системами жизнеобеспечения, двигательный анализатор играет важную роль в процессах адаптации организма. Так, при дефиците сенсорного притока от проприорецепторов в условиях термокамеры и космического полета наблюдается снижение общего тонуса коры головного мозга, нарушение некоторых психофизиологических функций и нейрогуморальной регуляции (Хачатурьянц, Гримак, Хрунов, 1976). Об информативности параметров работы двигательного анализатора свидетельствуют результаты психофизиологических исследований, использующих методики, основанные преимущественно на изучении времени простой двигательной реакции (Бойко, 1964; Пейсахов, 1976 и др.).
Особое место среди разработанных нами методов занимает метод активной окулографии, представляющий собой сочетание теста на зрительное слежение с исследованием моторики глаз, которая, как известно, управляется иным составом афферентных импульсов, чем другие движения. В отличие, например, от мануальных реакций, где большое значение имеют различные виды проприоцепции, глазодвигательная активность регулируется преимущественно зрительной импульсацией. Воздействуя на нее и видоизменяя ее характеристики, можно изменять параметры моторики глаз, что превращает "активную окулографию" в комплекс методов, позволяющих изучать не только операторские функции, но и механизмы управления движениями, формы окуломоторной активности, а также межполушарную асимметрию. Непосредственное участие моторики глаз в осуществлении процессов высшей нервной деятельности, широкое представительство окуломоторных центров в коре головного мозга и других его отделах, связь их со всеми нервными центрами обеспечивает информативность метода при анализе состояния человека как в норме, так и при патологии центральной нервной системы.
Цель и основные задачи исследования. Цель работы - поиск простых и надежных коррелятов функционального состояния человека-оператора, сигнализирующих о наличии функциональных и органических расстройств его
центральной нервной системы. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Разработать простые и эффективные методы оценки функционального состояния человека по показателям окуло- и сенсомоторной активности.
-
Выявить изменения окуло- и сенсомоторной активности у оператора, находящегося под воздействием неблагоприятных факторов (утомление, монотония, стресс и др.).
-
Раскрыть особенности характеристик окуло- и сенсомоторной активности больных с различными видами патологии ЦНС (нарушение кровоснабжения головного мозга, наркомании, алкоголизм),
-
Изучить изменения окуло- и сенсомоторной активности больных в процессе лечения.
-
Провести сравнение показателей окуло- и сенсомоторной активности операторов, находящихся под влиянием неблагоприятных факторов и больных с поражением ЦНС.
Научная новизна работы. Предложены простые адекватные методы оценки функционального состояния человека, способные помочь в диагностике функциональных и органических изменений структур ЦНС, а также в определении ранних признаков утомления и нарушения работы головного мозга. Установлена зависимость характера исследуемых показателей от состояния операторов и больных с поражением ЦНС. Найдены не известные ранее информативные сигналы состояния человека - рассогласования скачков правого и левого глаз (асимметрии саккад).
Выявлено, что общим симптомом ухудшения состояния человека как в норме, так и при патологии является увеличение асимметрии показателен зрительно-двигательной координации, глазодвигательной и корковой активности. Впервые предложена классификация изменений моторики глаз, возникающих у человека-оператора, находящегося под длительным воздействием неблагоприятных факторов, и больного с поражением ЦНС. Обнаружено сходство горизонтальных движений глаз у оператора в условиях напряженной продолжительной работы и больного с сосудистой патологией в области средней мозговой артерии,
позволяющее предположить, что причиной утомления человека, включенного в систему управления, может служить нарушение кровоснабжения головного мозга.
Показано, что нарушение кровоснабжения головного мозга приводит к асимметрии горизонтальных саккад правого и левого глаз по фазе, форме, длительности и амплитуде. Хроническая наркотическая интоксикация вызывает специфические изменения моргательных и саккадических движений глаз (асинхронность, появление дополнительных выбросов перед скачками и их одностороннее уплощение, пилообразное дробление и др), множественный нистагм, а также нарушение корковых функций. Аналогичные изменения происходят и при продолжительной алкогольной болезни, что свидетельствует об одинаковом действии на ЦНС этанола и наркотиков.
Установлено, что опийная наркомания приводит к левостороннему поражению коры головного мозга, преимущественно его передних отделов. При длительной лекарственной интоксикации на фоне опийной наркомании и хроническом алкоголизме возникает диффузное поражение корковых структур, затрагивающее в первую очередь передние-отделы левого полушария. Прием препаратов из эфедрина вызывает быстрое двустороннее поражение как передних, так и задних отделов.
Высказывается предположение, ' что флуктуация межполушарной
асимметрии является компенсаторно-адаптационным механизмом, обеспечивающим
оптимальную работу мозговых структур в условиях различных воздействий.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Эффективность предложенных методов подтверждается результатами исследований, проведенных совместно с ВНИИ Железнодорожной гигиены МПС, ВНИИ Безопасности движения, в/ч 64688, Медицинским научно-производственным комплексом "БИОТИКИ", со Вторым Московским государственным Медицинским институтом им. Н.И.Пирогова (кафедра нервных болезней). На основании полученных материалов был разработан комплекс показателей окуло- и сенсомоторной активности, позволяющих оценивать функциональное состояние и уровень работоспособности человека-оператора, в том числе в условиях воздействия неблагоприятных факторов. Было установлено, что двустороннее дробление глазных скачков и фазовая асимметрия саккад являются
признаками начальной стадии утомления. Одностороннее дробление и левосторонние паретические движения служат сигналами крайнего утомления.
Выявлена информативность методов при определении физиологической стоимости труда, при профотборе, при разработке оптимальных режимов деятельности и средств стимуляции работоспособности, а также при решении других важных вопросов, связанных с повышением надежности человеиа в системах управления. Обнаруженные нами специфика изменений асимметрии саккад при развитии утомления, а также сходство этих изменений с окуломоторнымн нарушениями, отмечаемыми у больных с ишемическим инсультом в бассейне средней мозговой артерии, не только помогают продвинуться в понимании механизма утомления, но и указывают направление поиска адекватных критериев при определении пограничных и патологических состояний на рабочих местах. Результаты использования методов в клинике свидетельствуют, что изучение характеристик окуло- и сенсомоторной активности расширяет диагностические возможности при поражении ЦП С, выявляя даже начальные его формы.
1. Разработаны простые информативные методы контроля за
функциональным состоянием человека (использующие показатели зрительного и
преследующего слежения), основанные на анализе комплекса физиологических,
психологических и поведенческих компонентов состояния. Методы позволяют
производить экспресс-оценку состояния, выявлять начальные стадии утомления
человека-оператора (когда оно еще не отражается на рабочих результатах) и
первые признаки нарушения функционирования ЦНС.
2. Нарушение кровоснабжения головного мозга приводит к специфической
асимметрии горизонтальных саккад правого и левого глаз по фазе, форме,
длительности и амплитуде. Сходство показателей окуломоторной активности,
обнаруженное у операторов в условиях длительной напряженной деятельности и
больных с ишемическим инсультом в бассейне правой средней мозговой артерии,
позволяет предположить сосудистую этиологию утомления.
3. Утомление и некоторые другие негативные состояния человека-оператора
в системе управления диагностируются по дву- или односторонним двувершинным
саккадам, "функциональному косоглазию", левостороннему снижению амплитуды
глазных скачков, а также по увеличению ошибок и времени глазодвигательной
реакции на стимулы, адресованные правому полушарию.
При органическом поражении ЦНС появляется асинхрошюсть движений глаз, одностороннее уплощение вершин глазных скачков, пилообразные саккады, спайки высокоамплитудных островершинных скачков, грубый спонтанный нистагм, асимметрия горизонтальной и вертикальной составляющих следящих движений, а также многие другие окуло- и сенсомоторные нарушения.
-
Хроническая интоксикация алкоголем и наркотиками приводит к левостороннему поражению передних отделов коры головного мозга. Наибольший вред для организма человека представляют препараты из эфедрина, вызывающие быстрое вовлечение в патологический процесс передних и задних отделов головного мозга.
-
Флуктуация межполушарной асимметрии является компенсаторно-адаптационным механизмом, обеспечивающим оптимальную работу головного
мозга при воздействии различных внешних и внутренних факторов.
Материалы диссертации доложены на Всесоюзном симпозиуме "Стресс, адаптация и функциональные нарушения" (Кишинев, 1984); Всесоюзной конференции "Проблемы оценки функциональных возможностей человека и прогнозирование здоровья" (Москва, 1985); XII и XIV Гагаринских чтениях (Москва, 1982, 1985); Всесоюзной конференции "Физиология, патофизиология и фармакология мозгового кровообращения" (Тбилиси, 1988); III Всесоюзном симпозиуме "Проблемы оценки и прогнозирования функциональных состояний в прикладной физиологии" (Фрунзе, 1988); XVI Международном семинаре "Эргономика и эффективность систем человек-машина" (Литва, Игналина, 1990); Всероссийской научной конференции "Психофизиологические аспекты целенаправленной деятельности" (Суздаль, 1992); на конференциях Института
высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва, 1993, 1994, 1995. 1997); X конференции по Космической биологии и апиакосмической медицине (Москва, 1994); Международном симпозиуме "Физиологические и биохимические основы активности мозга" (Санкт-Петербург, 1994); секции Физиологического общества им. И.П.Павлова (Москва, 1996).
По теме диссертации опубликовано 45 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, 4-х экспериментальных глав, обсуждения результатов, выводов, заключения и списка литературы. Работа
изложена на страницах машинописного текста, иллюстрирована 96
рисунками, 4 таблицами. Библиография содержит источников на русском и
на иностранных языках.