Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общие принципы и особенности построения психофизиологической аппаратуры 17
1.1. Системные вопросы проектирования приборов и комплексов для психофизиологических обследований 17
1.2. Экспериментальная модель пространственно-временного прогнозирования 26
1.3. Параметризация тестовых сред с применением математических моделей 40
1.4. Применение идеи обратной связи в инструментальных средствах исследования центральной нервной системы человека в норме и патологии 53
1.5. Гармонизация медико-технических требований и пути
стандартизации психофизиологических приборов и комплексов 63
Глава 2. Приборы и комплексы для психофизиологических исследований 72
2.1. Особенности технической и программной реализации приборов и комплексов для психофизиологических исследований 72
2.2. Компьютерный психофизиологический комплекс «Психомат» 77
2.3. Семейство приборов для исследования ритмомоторики, зрительного восприятия и памяти, адаптации и принятия решений «Ритмотест», «Мнемотест», «Бинатест» 86
2.4. Комплекс для контроля и реабилитации двигательных нарушений «Стабилотест» 100
Глава 3. Клиническое применение психофизиологических приборов и комплексов 112
3.1. Оценка высших психических функций у детей и подростков при психоневрологических заболеваниях 113
3.2. Исследование возможностей диагностики и восстановления двигательных функций при неврологических заболеваниях 138
3.3. Исследования двигательных функций у детей дошкольного возраста 150
3.4. Возможности исследования возрастных особенностей нарушения высших психических функций 171
Глава 4. Математическая модель формирования поведения при усвоении детерминированных паттернов стимулов 182
4.1. Основные принципы построения модели 182
4.2. Экспериментальные исследования стратегий формирования поведения 186
4.3. Модель формирования и выбора стратегий поведения 197
4.3.1. Модели случайного выбора 198
4.3.2. Модель обучения последовательностям двигательных реакций в условиях двоичного выбора 199
4.3.3 Анализ и интерпретация изменения формирования стратегий поведения при нарушениях психической деятельности 210
Заключение и выводы 219
Литература
- Экспериментальная модель пространственно-временного прогнозирования
- Компьютерный психофизиологический комплекс «Психомат»
- Исследование возможностей диагностики и восстановления двигательных функций при неврологических заболеваниях
- Экспериментальные исследования стратегий формирования поведения
Введение к работе
Повышение интереса к научным и практическим проблемам получения количественных характеристик высшей нервной деятельности (ВИД) человека обусловлено рядом объективных обстоятельств. Последний век (особенно его вторая половина) существенно изменил условия обитания человека. Резкое изменение (ухудшение) среды обитания, изменение образа жизни (превалирование городского населения), прогрессивное увеличение темпа жизни, существенное увеличение психических, эмоциональных, интеллектуальных нагрузок одновременно со снижением физических нагрузок на организм человека позволяют говорить о тенденции смещения научного и прикладного внимания с физического на психическое здоровье человека.
Из этого следует, что особую актуальность приобретает разработка и применение новых технологий и обеспечивающих их инженерных средств для объективного контроля психической сферы человека.
Таким образом, актуальность оценки и коррекции психического здоровья определяется следующими основными факторами: ростом числа психических заболеваний, увеличением числа врожденных неврологических заболеваний, увеличением темпа жизни, увеличением эмоциональных и интеллектуальных нагрузок по сравнению с физическими, появлением профессий с повышенными требованиями к скорости и точности реакций, усилением воздействия неблагоприятных факторов среды обитания, высокой ролью нарушений работы центральной нервной системы (ЦНС) в генезе других групп заболеваний (сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и др.), необходимостью контроля развития детей и подростков и регулирования образовательного процесса, постарением населения, социальной напряженностью, относительно низкой технической оснащенностью психоневрологии (по сравнению с другими областями медицины). На последнее обстоятельство следует обратить особое внимание - в этой области разрыв между теоретическими медико-физиологическими достижениями и удовлетворением практических потребностей отрасли наиболее разительна.
Одним из объяснений этого процесса является недостаточное развитие теории психофизиологического приборостроения, которая должна быт мостом между новыми достижениями медико-биологических концепций и их реализацией.
Естественно, что эта задача не возникла вдруг в конце двадцатого века. Во все времена, и особенно со времени возникновения научной медицины, изучение психической сферы человека привлекало внимание ученых. Но только возникновение практических потребностей контроля и коррекции проявления психических функций привело к возникновению направленных экспериментальных исследований, нацеленных на ответы на вопросы о количественных характеристиках памяти, внимания, мышления и других функций психической деятельности.
Появление первых устройств для инструментальных исследований высших психических функций (ВПФ) относится ко времени возникновения экспериментальной психологии. Основные задачи, которые необходимо было решить - это задачи стандартного предъявления стимульного материала и задачи измерения скорости и интенсивности реакций испытуемого, и лишь потом появились задачи построения эффективных правил (алгоритмов) предъявления и анализа этих паттернов. С инженерной точки зрения важно отметить, что развитие психофизиологической аппаратуры (ПФА) естественным образом связано с общетехническим прогрессом в механике, электротехнике и электронике - механические, электромеханические, электровакуумные, полупроводниковые устройства, и далее следует применение интегральных микросхем, микропроцессоров и персональных компьютеров. Имеется многочисленная литература (Гуртовой Е.С., Боксер О.Я. [34]) освещающая историю развития психофизиологической аппаратуры (ПФА), поэтому мы кратко перечислим лишь узловые моменты их развития.
Современный этап развития психофизиологической аппаратуры (ПФА) характеризуется созданием широкого спектра моделей психофизиологической аппаратуры, основанного на научном и практическом вкладе в психофизиологическое приборостроение ученых ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» - НИИ медицинского приборостроения РАМН (до 1992 года -Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения - ВНИИМП) (Викторов В.А., Гундаров В.П., Умрюхин
Е.А., Смирнов И.П., Вишняков А.И., Надеждин Д.С., |3уев Л.Н.) и др.), и специалистов других организаций страны (Ахутин В.М. [121], Боксер О.Я. [14], Зубов Н.Н., рКигульский Б.Щ, Попов Ю.Б., Попечителев Е.П. [51, 88, 89], Аксюта Е.Ф. и др. [83]), что позволяет говорить о формировании нового научно-технического направления - психофизиологического приборостроения или психоинжиниринга (Матвеев Е.В., 1986 [65]) - в отрасли медицинского приборостроения в целом. Упомянем лишь ряд наиболее представительных приборов и комплексов последнего десятилетия. Это хронорефлексометры КХР-01, комплекс КПФР-02, разработанные в Минпромсвязи, комплекс Тонус-НЦ, разработанный Минэлектронпроме и др.
За рубежом наибольшие успехи были достигнуты в американской школе экспериментальной и математической психологии в исследовании и моделировании различных форм принятия решения (Аткинсон Р., Буш Р., и др. [7]), а основное прикладное значение получили психодиагностические методы - опросники, реализуемые в виде программного обеспечения для персональных компьютеров, и методы электрофизиологического исследования (электроэнцефалография, полиграфы и т.п. - фирмы «Лафайет», «Когницентр» - США, «Др. Шуфрид» - Австрия, «Такей» -Япония). [150, 154, 160, 161, 163, 165, 166, 168, 177, 185, 186, 187, 191, 192])
Необходимо отметить приоритет отечественных разработок, особенно в методологии обследований. Это одна из немногих сфер, где нет превалирующего превосходства зарубежной методологии и аппаратуры. Это можно объяснить прежде всего высокой отечественной научной школой (Сеченов И.М., Павлов И.П., Бехтерев В.М., Лурия А.Р. и др.) и ее современным развитием.
Целью работы: является разработка теоретических принципов построения и медико-технических технологий психофизиологических исследований высших психических функций человека в норме и патологии.
Для ее достижения необходимо решить следующие теоретические и практические задачи:
1. Разработать системные принципы построения экспериментальных тестовых сред и моделей, служащих методической основой для разработки новых средств инструментальной оценки ВНД.
2. Разработать и проанализировать экспериментальную модель пространственно-временного построения поведения в тестовых средах.
3. Показать возможности использования математических моделей деятельности для качественной и количественной идентификации показателей выполнения тестовых заданий и построения на этой основе шкал этих показателей.
Исследовать особенности и возможности использования принципа биологической обратной связи в экспериментальных тестовых структурах для контроля поведенческих реакций ВКФ.
Исследовать и гармонизировать медико-технические требования к
ПФА, определить пути их стандартизации и обеспечить их реализацию в виде серийно выпускаемых приборов и комплексов.
Провести практическую апробацию разработанной ПФА для определения эффективности ее применения и внедрения в клиническую практику.
Разработать и исследовать модель формирования адаптивного поведения при усвоении паттернов детерминированных структур стимулов.
Особенностью работы является ее междисциплинарный характер. При выполнении теоретических и экспериментальных исследований были использованы методы теории функциональных систем, экспериментальной психологии, биометрии [50] и психометрии [98], теории вероятностей и математической статистики, теории принятия решений и планирования эксперимента. В качестве основного инструмента исследования использовались персональные компьютеры как для управления экспериментальными установками, так и для анализа полученных данных.
Основные научные положения, выносимые на защиту.
Экспериментальная модель пространственно-временного прогнозирования и построения поведения, классификация и систематизация на ее основе методических и технических средств контроля ВПФ.
Количественная оценка характеристик ВПФ на основе оценки параметров математических моделей деятельности в экспериментальных средах.
Понятие поведенческой обратной связи как частого случая биоуправления (биологической обратной связи) при контроле поведенческих реакций ВКФ.
Гармонизация и обобщение медико-технических требований к психофизиологическим приборам и комплексам для исследования ВПФ человека.
Принципы построения нового класса приборов и комплексов для количественной оценки ВПФ по скорости и точности принятия решений в тестовых средах экспериментальной модели пространственно-временного прогнозирова н ия.
Новые методики использования тестовых компьютерных систем в части разработки алгоритмов их работы.
Математическая модель формирования адаптивного поведения при усвоении детерминированных паттернов бинарных стимулов.
Научная новизна работы определяется следующими впервые отраженными положениями.
Предложена и исследована экспериментальную модель пространственно-временного построения поведения в тестовых средах, позволившая классифицировать и упорядочить методические и технические средства контроля ВПФ.
Введены оценки характеристик ВПФ на основе математических моделей деятельности в экспериментальных средах, что позволило наряду с популяционными оценками использовать шкальные оценки, имеющие психофизиологическую интерпретацию.
Введено понятие поведенческой обратной связи как частого случая биоуправления (биологической обратной связи) при контроле поведенческих реакций ВКФ, позволившее совместить на единой методической и приборной основе процедуры диагностики и реабилитации нарушений ВКФ. Обобщены и гармонизированы медико-технические требования к психофизиологическим приборам и комплексам для исследования ВПФ человека, определены направления и пути их стандартизации.
Построен новый класс приборов и комплексов для количественной оценки ВПФ по скорости и точности принятия решений в тестовых средах экспериментальной модели пространственно-временного прогнозирования.
Предложены новые методики использования тестовых компьютерных систем в части разработки алгоритмов их работы.
Предложена и исследована математическая модель формирования адаптивного поведения при усвоении детерминированных паттернов бинарных стимулов.
Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в том, что теоретические положения и практические результаты, представленные в работе, были использованы при выполнении свыше десяти НИОКР по созданию нескольких поколений новой медицинской психофизиологической аппаратуры. Ниже представлен перечень изделий, разработанных на основе положений настоящей работы, и указан этап завершения работы.
1 .Комплекс приборов для психофизиологических обследований ПФК-01. Серийный выпуск с 1969 до 1981г., модернизация ПФК-01М -серийный выпуск с 1982 до 1987г.
2. Автоматизированная система психофизиологического отбора военных специалистов "Отбор". Приняты на снабжение Главным военно-медицинским управлением МО СССР опытные образцы в 1979г.
3.Аппарат для определения показателей перестройки стратегий выбора реакций "Бинатест". Серийный выпуск с 1978г. Модернизация в 1992г.
4.Аппарат для определения показателей воспроизведения ритмических раздражителей "Ритмотест". Серийный выпуск с 1978г. Модернизация в 1992г.
5.Аппарат для определения показателей воспроизведения зрительных матричных образов "Мнемотест" .Серийный выпуск с 1978г. Модернизация в 1992г. б.Комплекс психофизиологический компьютерный КПФК-99 "Психомат". Серийный выпуск с 1990г. Модернизация в 1995г. и в 2002г.
7.Компьютерная технология психофизиологического отбора водителей автотранспорта "Драйвер". Опытные образцы проходят медико-физиологические испытания в кадровых подразделениях транспортных предприятий.
8.Компьютерная технология психофизиологического обследования детей и подростков "Тинэйджер". Опытные образцы проходят медико-физиологические испытания в учреждениях специального образования Министерства образования РФ.
9.Комплекс компьютерный для оценки функций центральной нервной системы по показателям устойчивости удержания вертикальной позы -постурограф "Стабилотест", серийный выпуск с 2001г.
Совместно с медицинскими соисполнителями на экспериментальном и клиническом материале показана эффективность применения созданных приборов и комплексов в научных исследованиях и в практической диагностической и реабилитационной работе в психоневрологии, профдиагностике и отборе, разработаны методические руководства по их применению.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на 55 конференциях, симпозиумах, семинарах и совещаниях, из ни с на 19 международных (Москва, Варна, Прага, Париж, Варшава, Ницца, Флоренция, Чикаго и др.), 19 всесоюзных и всероссийских (Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Тбилиси, Ташкент и др.) и на 15 региональных (Москва, Орел, Архангельск, Воронеж, Пенза, Таганрог и др.).
Публикации. Содержание диссертационной работы отражено в 165 печатных работах, в том числе в двух коллективных монографиях, в 12 авторских свидетельствах на изобретения и патентах, в 3 свидетельствах на промышленные образцы, 15 работ опубликовано на иностранных языках (английский, французский, болгарский). Принципиальные вопросы диссертации нашли отражение в следующих монографиях.
В монографии под редакцией академика РАМН Викторова В.А. и Матвеева Е.В. «Приборы и комплексы для психофизиологических исследований. Исследования, разработка, применение» М., ЗАО «ВНИИМП-ВИТА», 2002г., 228с. обобщены результаты исследований в области психофизиологического приборостроения.
В монографии под редакцией академиков РАМН Судакова К.В. и Викторова В.А. «Моделирование функциональных систем» М., РАМН, 2000г., 253с. представлены результаты разработки и исследования экспериментальной модели пространственно-временного прогнозирования и ее применения при разработке психофизиологических приборов и комплексов.
Экспериментальная модель пространственно-временного прогнозирования
Возможность прогнозирования событий внешней среды является одним из фундаментальных общих свойств нервной системы. Предложено множество моделей разного уровня — от концептуальных до конкретных алгоритмов, описывающих и объясняющих процессы формирования прогноза событий внешней среды, а также формирования целесообразного поведения в этой среде в соответствии с построенным прогнозом [5].
Прогнозирование событий в естественной среде происходит в соответствии с модальностью этих событий в пространстве и времени. Прогнозирование сводится к предвидению того, какое событие, когда и где произойдет.
Естественно, что большое количество психофизиологических и экспериментально-психологических методик основано на моделировании в специально построенной экспериментальной среде неких форм реальной повседневной или профессиональной деятельности человека, важной для получения новых знаний или для решения прикладных задач. Это можно проиллюстрировать рядом примеров из ставших классическими методик психофизиологических обследований [92]. Например, в методике "Память на числа" используется предъявление ряда двузначных чисел с последующим их воспроизведением. В методике "Скорость сенсомоторной реакции" при всей ее множественности реализаций оценивается латентное время от момента появления сигнала до начала реагирования на него. Внимание часто оценивается по характеру процесса отыскания последовательности случайно расположенных чисел на плоскости и т. п. Все эти примеры моделируют, по существу, различные формы реальной оперативной деятельности человека. Исследование и оценка поведения в таких ситуациях является полезной и важной при определении степени развития соответствующих навыков, необходимости их тренировки.
В то же время при исследовании фундаментальных механизмов деятельности центральной нервной системы — ЦНС (восприятия, памяти, научения, психомоторики и т. п.) особый интерес представляют такие ситуации, при которых в наибольшей мере проявляется поведение, обусловленное действием этих механизмов, и, в наименьшей мере — поведение, связанное с особенностями образования, привычек, профессиональной деятельности.
В разделе рассмотрен пример построения и реализации экспериментальной модели пространственно-временного прогнозирования событий (ЭМПВП), на основе которой обеспечивается возможность оценки различных форм проявления функций центральной нервной системы (ЦНС). Реализация такой модели в виде тестовых методик позволит в стандартизованной и контролируемой ситуации получать объективные характеристики высшей нервной деятельности, минимально зависимые от культурологических, социальных, языковых факторов, от навыков к письму, чтению и т. п.
Общая схема модели такова. Определяется пространство (поле) возможных стимулов S и поле реакций R. Требований к их взаимно однозначному соответствию не предъявляется. Событием является появление или непоявление сигнала Sit являющегося подмножеством полного поля стимулов, с заданными и наперед известными параметрами в заданном интервале времени. Испытуемый в соответствии с поставленной задачей (инструкцией) должен реагировать на появление (или непоявление) стимула одной из возможных реакций Rit , из полного поля реакций. Описанием экспериментальной модели среды является описание временной и пространственной структуры последовательности появления: событий (пространственно-временных паттернов стимулов — ПВПтС) в соответствии с реакциями исследуемого объекта (испытуемого) — формированием пространственно-временных паттернов реакций (ПВПтР). Не снижая общности представленных в настоящей работе предположений и следствий, можно довольствоваться ограничением, при котором поле стимулов и поле реакций совпадают. Это объяснимо тем, что большинство тех случаев, в которых одному стимулу может соответствовать несколько реакций и, наоборот, приводятся к принятому ограничению пересмотром алфавита стимулов и реакций.
Такая степень общности описания экспериментальной модели пространственно-временного прогнозирования (ЭМПВП) относится практически ко всем экспериментальным ситуациям. Научный и практический смысл модель приобретает в том случае, если на основе общего описания экспериментальной модели пространственно-временного прогнозирования (ЭМПВП) построить систему классификации экспериментальных методик исследования по ряду значимых признаков, а на поле этой классификации указать области применения известных методов и области разработки новых методов, а также области задач, решаемых с их помощью. В качестве таких признаков в настоящей работе использованы два.
Компьютерный психофизиологический комплекс «Психомат»
Широкое внедрение компьютерной технологии в медицине приводит к необходимости создания и серийного освоения компьютерных средств автоматизации обследований различных систем организма человека. [45, 49, 96, 105].
Настоящий раздел посвящен основным результатам создания компьютерного комплекса для автоматизации психофизиологических исследований высшей нервной деятельности (ВНД) человека КПФК-99 «Психомат», созданного во ВНИИ медицинского приборостроения [67].
Одним из принципиальных вопросов при проектировании серийной комплексной медицинской аппаратуры является определение адреса ее потребителя. Сфера применения психодиагностической аппаратуры для оценки характеристик высшей нервной деятельности человека чрезвычайно широка — это клиническое применение в психиатрии и психоневрологии при диагностике и лечении заболеваний, в профессиональном отборе [12] и профобучении для выявления лиц с характеристиками высшей нервной деятельности, адекватными требованиям трудового процесса, в наркологической и токсикологической службах, при экспертизе для оценки развития, нарушения и степени восстановления утраченных и сниженных навыков, для контроля и прогнозирования работоспособности и утомления, в научных исследованиях механизмов мозга [108, 184] и во многих других теоретических и прикладных областях наук о человеке. Многообразие сфер применения, многообразие специфичных для каждой области требований являются одной из главных методологических особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании аппаратуры универсального применения. Следующей важной особенностью, которую необходимо учитывать при проектировании комплекса широкого общего назначения, является его методическая полифункциональность. Эта особенность реализуется в придании комплексу существенно большей функциональной мощности; способности реализовать необходимое для его эффективного использования разнообразие методов исследования; возможности в широком диапазоне варьировать режимы и параметры в рамках одной методики обследования; способности реализовывать сложные адаптивные алгоритмы управления обследованием; способности вычислять показатели обследования, в том числе статистические (т. е. быть гибким и мощным инструментом, позволяющим решать практические и научные задачи определения характеристик и показателей высшей нервной деятельности человека).
Как и во многих областях науки, в психофизиологии существуют различные научные школы, отражающие, как правило, различные взгляды на существующую объективную реальность — ЦНС человека. Аппаратура универсального назначения предполагает возможность ее использования для решения широкого круга задач применительно к любой концепции, в частности к концепции большинства ведущих научных школ или, другими словами, аппаратура должна предоставлять объективные данные о высшей нервной деятельности независимо от концепции научной школы, оставляя простор для интерпретации полученных результатов.
Следующим важным вопросом, возникающим при разработке психофизиологической аппаратуры универсального применения, является вопрос экономической целесообразности. Очевидно, что платой за универсальность является относительно высокая стоимость как самой аппаратуры, так и ее эксплуатации. На наш взгляд, в настоящее время решение этого компромисса между стоимостью и функциональной мощностью аппаратуры определяется этапом развития психофизиологического приборостроения и прикладной психофизиологической науки вообще. Важными характеристиками этого этапа являются практическое отсутствие декретированных для различных контингентов и целей методов психофизиологического обследования, избыточное разнообразие существующих видов и типов психофизиологической аппаратуры, соизмеримое с ее общим тиражом, находящимся в эксплуатации. Учитывая объективную сложность решения задач унификации медико-психологических и технических средств обследования, следует признать, что до создания существенно более эффективных (по сравнению с применяющимися сегодня) методов психодиагностики, до придания им формального декретированного статуса на научной (а не волевой) основе, вопрос об оптимальном сочетании универсальных и специализированных средств психофизиологического обследования является достаточно надуманным.
Основной технической концепцией представленного в настоящей работе комплекса является сочетание гибких и универсальных вычислительных и управляющих возможностей персонального компьютера (рис. 2.2.1) с проблемно-ориентированными специализированными средствами предъявления стимулов и приема реакций испытуемого [26, 67, 139].
Конструктивно комплекс состоит из двух рабочих мест: автоматизированного рабочего места (АРМ) медсестры и рабочего места испытуемого (РМИ). Внешний вид комплекса представлен на рис.2.2.2. Автоматизированное рабочее место медсестры (врача, психолога) позволяет автоматизировать основные процедуры сбора и анализа медицинской информации, поступающей с ряда медицинских приборов, а также проводить управление этими периферийными устройствами. Автоматизированное рабочее место медсестры представляет собой персональный компьютер с видеомонитором, принтером.
Исследование возможностей диагностики и восстановления двигательных функций при неврологических заболеваниях
Раздел посвящен рассмотрению результатов исследования возможностей применения компьютерного постурографа «Стабилотест» для оценки особенностей произвольной и непроизвольной регуляции позы у неврологических больных. Клинические исследования выполнены в НИИ неврологии РАМН (директор - академик РАМН Верещагин Н.В.) под руководством д.м.н. Черниковой Л.А. с участием аспирантов Устиновой К.И. и Лукьяновой Ю.А.[76, 128].
Оценка показателей устойчивости производилась с помощью компьютерного стабилографического комплекса "СТАБИЛОТЕСТ" [76] с билатеральной платформой, разработанного ЗАО «ВНИИМП ВИТА». Билатеральная стабилографическая платформа позволяет регистрировать проекцию центра массы (ЦМ) пациентов с массой тела от 15 до 120 кг в латеральном и сагиттальном направлениях для каждой ноги в диапазоне +60 мм от геометрического центра с допустимой приведенной погрешностью не более +2%. Частота квантования стабилограмм составляла 20 Гц.
Метод исследования перемещения проекции центра тяжести тела человека на горизонтальную плоскость на всем протяжении его существования привлекал к себе внимание научной и практической медицины своей простотой, наглядностью и объективностью оценки. Особую привлекательность стабилометрический метод исследований получил с введением в обиход персональных компьютеров. Это позволило визуализировать процедуру исследования, а также путем использования мощных математических программ, количественно описать изучаемые функции, их нарушения и динамику изменения [35, 109]. Известны работы тю описанию применения данного метода для исследования нарушений устойчивости вертикальной позы у больных с различными заболеваниями [146, 145, 148], оценки функционального состояния и объективизации различных латентных реакций человека [112, 153].
В клинике нервных болезней метод успешно используется для изучения механизмов регуляции позной устойчивости у больных с двигательными нарушениями различной этиологии, такими как постинсультные гемипарезы [153, 181], паркинсонизм [145, 180, 189]. Так, например, у больных с гемипарезом нарушение позной координации, приводящее к неустойчивости, некоторые авторы связывают с асимметрией нагрузки на пораженную и непораженную ноги и, как следствие, смещением центра масс (ЦМ) в латеральной плоскости в сторону здоровой ноги [179, 182]. Другие авторы считают, что нарушение равновесной функции определяется дефицитом соматосенсорной информации [159] и недостаточной скоростью коррекционных позных реакций в ответ на изменение положения [146, 172]. У больных с паркинсонизмом нестабильность позы, по мнению некоторых авторов, может быть связана с увеличением скованности в голеностопном суставе и замедленностью постуральных рефлексов [145, 180, 189].
Компьютеризация стабилометрии позволила также осуществить разработку новых реабилитационных технологий, в основе которых лежит метод произвольного управления положением центром массы (ЦМ) с использованием обратной связи (биоуправление по стабилограмме). Метод биоуправления по стабилограмме или баланс-тренинг используют для тренировки статической и динамической устойчивости [158, 167, 183, 194, 195]. Последняя предполагает формирование навыка сохранения равновесия в критических (моделируемых) положениях, когда центр массы (ЦМ) вынужденно смещается самим больным по направлению к границе площади опоры и обратно в центр [158, 195], что, как известно, и уменьшает устойчивость человека, как жесткого тела. Также отмечено позитивное воздействие метода на асимметрию вертикальной позы больных, скорость ходьбы, способность к бытовому самообслуживанию [167, 183, 194].
Но следует отметить, что бурное развитие восстановительной медицины, требует постоянного совершенствования стабилометрических средств. Исследования, проводимые, в основном, на моноплатформах не отражают в полной мере особенностей поддержания вертикальной позы. Так, например, у больных с гемипарезами они не позволяют диагностировать функциональные отличия пораженной и непораженной ног. Кроме того, моноплатформы ограничивают возможности использования функциональных проб, предполагающих различное положение стоп. Также следует отметить, что используемые обычно в качестве показателей позной устойчивости длина кривой и площадь перемещения проекции центра массы (ЦМХ достаточны лишь для анализа вертикальной позы у здоровых людей, но не всегда отражают все особенности нарушения позной регуляции у больных с двигательными нарушениями.
Задачами исследования являлись: 1) выявление особенностей поддержания вертикальной позы у больных с различными двигательными нарушениями (постинсультными гемипарезами, паркинсонизмом) при использовании компьтерно-стабилографического комплекса; 2) оценка эффективности применения разработанных программ тренировки устойчивости вертикальной позы в реабилитации больных с двигательными нарушениями различного генеза.
Материал и методы исследования.
Всего было исследовано 56 больных (24 женщины и 32 мужчин) в возрасте от 22 до 75 лет (средний возраст 47,8 лет), в том числе 43 больных с постинсультными гемипарезами и 13 - с паркинсонизмом. Кроме того, для определения стандарта стабилографических показателей было обследовано 50 неврологически здоровых лиц без патологии опорно-двигательного аппарата [128].
У больных с гемипарезом исследования проводились в трех положениях, последовательно по 30 секунд в каждом: при спокойном стоянии (стопы параллельны на ширине равной длине стопы) с открытыми (1) и закрытыми глазами (2), и в центральном положении с обратной связью (3), при котором требовалось, равномерно распределяя вес тела на обе ноги, совместить и удерживать в течение 30 сек проекцию центра массы (ЦМ) в геометрическом центре на экране.
Обследование больных с паркинсонизмом проводилось в четырех положениях, длительностью 20 сек каждая: при спокойном стоянии (но, в отличие от больных с гемипарезом, стопы вместе) с открытыми (1) и-закрытыми (2) глазами, и при произвольных движениях - поворотах туловища вправо (3) и влево (4).
Здоровые испытуемые были распределены на две соответствующие группы: первая группа (34 человека) обследовалась по программе, разработанной для больных с гемипарезом, а вторая (16 человек) - по программе, предназначенной для больных с паркинсонизмом.
Экспериментальные исследования стратегий формирования поведения
С помощью комплекса "Психомат" [67] производилось исследование скорости сенсомоторной реакции со стимулами разной модальности, и включало задачи на простую реакцию - в ответ на появление светового или звукового сигнала больной как можно быстрее касался щупом одной и той же кнопки; и задачи на сложную сенсомоторную реакцию (реакцию выбора) - в зависимости от тона звукового сигнала, цвета или местоположения светового сигнала больной должен был выбрать одну из трех кнопок ответа; так же больным на экране монитора предъявлялись вербальные и символьные (стрелки) команды, указывающие какую кнопку пациент должен нажать [37].
Теппинг-тест включал в себя следующие задания: постукивание щупом по кнопкам (комплекс "Психомат"): доминирующей рукой в свободном темпе, правой и левой рукой в максимальном темпе, простое и сложное чередование ("ЛПЛЛПЛПП") кнопок в максимальном темпе, выполнение сложного ритма в максимальном темпе, выполнение доминирующей рукой непредсказуемого ритма.
Обследование больных с помощью прибора "Мнемотест" включало ряд задач на матричном поле 6x6 элементов. Для определения зрительно-пространственных нарушений использовались следующие пробы:
1) формирование пространственного образа - больным предлагалось погасить "светящиеся квадратики" и
2) формирование пространственного образа с поворотом на 90 -больным предлагалось мысленно переместить четыре "светящихся квадратика" на 90 по часовой стрелке и нажать соответствующие квадратики матричного поля. Для оценки кратковременной зрительной памяти использовался тест основанный на запоминании матричного образа, состоящего из 9-ти светящихся элементов, время экспозиции составляло 10 секунд и 1 секунда; для оценки объема внимания - предъявление матричного образа из 9-ти элементов в течение 100 и 10 миллисекунд.
При обследовании с помощью комплекса "Атакситест" больным предлагалось правой рукой провести щупом по извитому узкому пазу не касаясь стенок - для оценки динамической координации в руках; удерживать правой рукой щуп в отверстии в течение 10 секунд не касаясь стенок (всего 5 отверстий) - для оценки статической координации в руках.
Результаты исследования и их обсуждение. Обследование с помощью прибора "Мнемотест" показало, что в группе больных с НТГ и ДЭ П-Ш страдает зрительно-пространственная ориентация. При выполнении задания формирования зрительного образа без поворота больные допускали единичные ошибки (среднее число ответов - 9,07, доля ошибочных ответов - 1,27%), выполнение же задачи с поворотом образа на 90 было доступно лишь немногим пациентам с ДЭ II ст.
Результаты запоминания матричного образа зависели от времени экспозиции и от уровня снижения ВМФ. Больные с деменцией запоминали меньшее число элементов: в группе больных с НТГ число правильных ответов составляло при экспозиции 10 с 3,95; 1 с - 4,47; 100 мс - 3,55; 10 мс - 3,27; в группе больных с ДЭ III: 10 с - 4,2; 1 с - 3,92; 100 мс - 3,02; 10 мс 2,42; в группе больных с ДЭ И: 4,38; 3,23; 2,47; 1,73 соответственно. Эти данные отражают нарушение механизмов непосредственного запоминания у пациентов с деменцией. Результаты больных с НТГ и ДЭ II существенно различались: процент правильных ответов при экспозиции 1 и 10 с у больных с НТГ составлял 43,75% и 36,36% у больных с ДЭ И, объем внимания - процент правильных ответов при экспозиции 10 и 100 мс составлял 48,32% и 55,48% соответственно - это указывает на заинтересованность различных механизмов запоминания. У больных с ДЭ III объем внимания составлял 52,15%, объем запоминания - 48,80%.
Несомненным достоинством комплекса "Психомат" является возможность исследования сенсомоторной реакции в различных модальностях. Проведенное исследование показало, что наиболее информативным является исследование сложной сенсомоторной реакции на звук и цвет, когда пациент должен был удерживать в памяти стимул и соответствующий двигательный ответ, в этих задачах больные допускали больше ошибок, и подготовка движения требовала больше времени (рис 3.4.1 и рис. 3.4.2) [37]. Так же трудности вызывало понимание вербальных команд по сравнению с символьными командами, которые пациенту предъявлялись на экране монитора. Следует отметить, что эти различия отчетливее проявлялись в группе дементных больных. При выполнении простых сенсомоторных реакций на звук и свет нет достоверных различий во времени ответа. Удлинение моторного времени в задачах сложного выбора отражает нарушение программирования целенаправленного движения (рис. 3.4.1). Наличие ошибок при выполнении заданий связано как с нарушением памяти, так и с нарушением зрительно-пространственной ориентации у пациентов (рис. 3.4.2), что согласуется с результатами "Мнемотеста" [37].
Выполнение унимануального теппинг-теста (табл. 3.4.1) больными характеризовалось тенденцией к ускорению темпа и неустойчивостью ритма (показатели среднего интервала, среднее квадратичное отклонение (СКО) интервала и тренда). В большей мере неустойчивость ритма и темпа проявлялась в произвольном темпе. Это указывает на дефект в формировании и удержании программы и параметров (временных интервалов) двигательной последовательности и низкий уровень контроля за выполнением движения
