Городенский Н. Г., Павлов С. Е., Шармина С. Л. Нейроэргометрия - новый метод оценки уровня здоровья // Бюллетень N 4 ЦОА-РГАФК / Специальный выпуск: "Медико-биологические проблемы спорта”. - Москва, 1998. - С. 100-118.

НЕЙРОЭРГОМЕТРИЯ - НОВЫЙ МЕТОД КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ЗДОРОВЬЯ.

Городенский Н.Г., Павлов С.Е., Шармина С.Л., г. Москва

Здоровье - естественное состояние организма, являющееся выражением его совершенной саморегуляции, гармонического взаимодействия всех органов и систем и динамического равновесия с окружающей средой.

Всемирная организация здравоохранения в 1946 году приняла такое определение здоровья: "Здоровье - это состояние полного физического, психологического и социального благополучия, а не только отсутствие болезней или физических дефектов".

Однако, постоянных показателей, определяющих степень здоровья и пригодных для всех людей, в том числе и спортсменов, не существует. Для каждого возраста, пола, конституционального типа и даже для отдельных лиц эти показатели могут колебаться в значительных пределах в зависимости от питания, тренированности, географических и метеорологических условий, особенностей и интенсивности предъявляемых нагрузок, времени года и пр. Поэтому понятие здоровья в значительной мере условно, хотя оно может быть охарактеризовано рядом объективных анатомических, физиологических, биохимических и клинических показателей.

Биологи, медики, физиологи неустанно ведут поиск новых методов определения уровня здоровья, ищут тот эталон, который позволил бы унифицировать оценку психо-физического состояния различных индивидов. Контроль за уровнем здоровья спортсменов особенно важен, так как они почти постоянно живут в условиях физических и нервных перегрузок. Не секрет, что люди, посвятившие себя "большому спорту", к концу своей спортивной карьеры зачастую становятся инвалидами, несмотря на постоянный врачебный контроль и высококвалифицированную медицинскую помощь при травмах и заболеваниях. Серьезные проблемы возникают, также, при выборе оптимального режима тренировок, темпа повышения нагрузок, составлении графика участия в соревнованиях.

Основные трудности здесь возникают в связи с необходимостью комплексно оценивать как физическое, так и психическое, психологическое состояние спортсмена. В настоящее время существует множество достаточно надежных и проверенных инструментальных методов оценки физического состояния человека, а вот психическое и психологическое состояние оценивается довольно субъективно, хотя использование специальных тестов (опросники, проективные тесты и т.п.) позволяет повысить достоверность полученных данных.

Необходимость связать физические и психические параметры воедино при оценке уровня здоровья спортсмена давно ощущается специалистами по спортивной медицине. Например, А.В.Алексеев (1978) для оценки готовности спортсмена к соревнованиям предложил термин "оптимальное боевое состояние", указывая, что оно строго индивидуально и включает три основных компонента:

1. Физический

2. Эмоциональный

3. Мыслительный

Достижение оптимального боевого состояния является конкретной конечной целью в подготовке спортсмена и только оно может обеспечить победу в соревнованиях.

Из трех перечисленных компонентов "оптимального боевого состояния" только первый, на сегодняшний день, поддается объективному контролю и регистрации.

Второй и третий компоненты "оптимального боевого состояния" совершенствуются в ходе различных видов психорегулирующих и психомышечных тренировок, создания соответствующего психологического настроя перед соревнованиями, обеспечения психологического комфорта в команде и т.д. Вместе с врачами в подготовке спортсменов сейчас активно участвуют психологи, тренеры разрабатывают и внедряют новые методы педагогического воздействия, оптимизируется питание спортсменов, при составлении графиков тренировок и выступлений учитываются новейшие достижения биоритмологии. Но, как и прежде, эффективность всей подготовительной работы может быть оценена только после соревнований по достигнутым результатам.

Анализ накопленных в настоящее время сведений о работе различных органов и систем человека во взаимодействии с окружающей средой однозначно указывает на ведущую роль центральной нервной системы в осуществлении адаптации.

Центральная нервная система отражает течение всех адаптационных процессов в организме - и адаптацию к физической нагрузке (В.В.Розенблат, 1961), и адаптацию к нагрузке психической, психологической.

Огромный вклад в изучение роли различных отделов мозга в организации поведения человека внес известный отечественный нейропсихолог А.Р.Лурия. Им было установлено, что психические процессы человека являются сложными функциональными системами и они не локализованы в узких, ограниченных участках мозга, а осуществляются при участии сложных комплексов совместно работающих мозговых аппаратов, каждый из которых вносит свой собственный вклад в организацию этой функциональной системы.

А.Р.Лурия выделил три основных функциональных блока:

1. Блок, обеспечивающий регуляцию тонуса или бодрствования

2. Блок получения, переработки и хранения информации, поступающей из внешнего мира

3. Блок программирования, регуляции и контроля психической деятельности

Важнейшей неспецифической частью первого функционального блока является ретикулярная формация, активизирующая кору совместно со специфическими (сенсорными и двигательными) системами мозговой коры.

Известно, что нервная система всегда находится в состоянии определенной активности и что наличие некоторого тонуса обязательно для любого проявления жизнедеятельности. Можно выделить два основных источника активации нервной системы:

1. Обменные процессы организма, лежащие в основе гомеостаза.

2. Поступление раздражений из окружающей среды.

Обменные процессы в их наиболее простых формах связаны с дыхательными и пищеварительными процессами, с процессами сахарного и белкового обмена, с процессами внутренней секреции и т.д.; все они регулируются главным образом аппаратами гипоталамуса. Тесно связанные с гипоталамусом ретикулярные формации продолговатого мозга (бульбарная) и среднего мозга (мезэнцефально-гипоталамическая) играют значительную роль в этой наиболее простой, "витальной" форме активации.

Второй источник активации имеет совсем иное происхождение. Он связан с поступлением в организм раздражений из внешнего мира и приводит к возникновению совершенно иных форм активации, проявляющихся в виде ориентировочного рефлекса.

Известно, что человек, лишенный обычного притока информации - что имеет место в редких случаях выключения всех воспринимающих органов, - впадает в сон, из которого его может вывести только поступление какой-либо информации.

Механизм ориентировочного рефлекса тесно связан с механизмами памяти, и именно связь обоих процессов обеспечивает "компарацию" сигналов, которая является одним из важнейших условий этого вида активации.

Источниками активности человека являются не только обменные процессы или непосредственный приток информации, вызывающий ориентировочный рефлекс. Значительная часть активности человека обусловлена намерениями и планами, перспективами и программами, которые формируются в процессе его сознательной жизни, являются социальными по своему заказу и осуществляются при ближайшем участии сначала внешней и потом его внутренней речи.

Всякий сформулированный в речи замысел преследует некоторую цель и вызывает целую программу действий, направленных на достижение этой цели. Достижение цели прекращает активность. Было бы, однако, неправильным считать возникновение намерений и формулировку целей чисто интеллектуальным актом. Осуществление замысла или достижение цели требует определенной энергии и может быть обеспечено лишь при наличии некоторого уровня активности.

Функциональные системы мозга строятся по вертикальному принципу и в механизмах наиболее высоких форм организации активности необходимо учитывать связи между высшими отделами коры и нижележащей ретикулярной формацией.

Наряду с восходящими активирующими связями ретикулярной системы существуют и нисходящие связи коры и нижележащих образований; именно эти связи и осуществляют регулирующее влияние мозговой коры на нижележащие стволовые образования и являются механизмом, с помощью которого возникшие в коре функциональные узоры возбуждения вовлекают аппараты ретикулярной формации древнего мозга и получают энергетический заряд.

Нисходящие волокна активирующей (и тормозящей) ретикулярной системы имеют достаточно дифференцированную корковую организацию; если связанные со специфическими путями пучки волокон (повышающих или понижающих тонус сенсорных или двигательных аппаратов) исходят из первичных (и частично из вторичных) зон коры, то волокна, опосредствующие более общие активирующие влияния на ретикулярную формацию ствола, исходят прежде всего из лобных отделов коры) Френч и др., 1955; Сегундо и др., 1955; Наута, 1964, 1968; Прибрам, 1959, 1960, 1964, 1971; О.Загер, 1968; Е.Д.Хомская, 1969, 1972). Нисходящие волокна, идущие преимущественно от префронтальной (орбитальной и медиальной) коры, адресуются к ядрам зрительного бугра и нижележащих стволовых образований и являются тем аппаратом, посредством которого высшие отделы мозговой коры непосредственно участвующие в формировании намерений и планов, управляют работой нижележащих аппаратов ретикулярной формации таламуса и ствола, тем самым модулируя их работу и обеспечивая наиболее сложные формы сознательной деятельности.

Блок получения, переработки и хранения информации, поступающей из окружающего мира включает в себя первичные, вторичные и третичные зоны коры. К первичным зонам относятся поля мозговой коры, морфологически имеющие мелкозернистое строение и отличающиеся развитым четвертым слоем нервных клеток. К ним подходят чувствительные волокна, начинающиеся в периферических органах чувств (рецепторах). Различают двигательные и сенсорные первичные ("проекционные") зоны коры головного мозга. Общечувствительной проекционной зоной является теменная, зрительной - затылочная, слуховой - височная зона коры. Над каждой первичной зоной коры надстраивается система "вторичных" зон, относящихся уже не к простейшему "проекционному", а гораздо более сложному - "ассоциативному", или "интегрирующему" аппарату коры головного мозга. На границах между корковыми представительствами отдельных чувствительных зон расположены "третичные" зоны (или зоны перекрытия коркового представительства отдельных анализаторов).

Следует отметить, что отношения между первичными, вторичными и третичными зонами коры, входящими в состав второго блока, не остаются одинаковыми в процессе онтогенетического развития. Так, у маленького ребенка для успешного формирования вторичных зон необходима сохранность первичных зон, а для формирования третичных зон - достаточная сформированность вторичных зон коры. Поэтому нарушение в раннем возрасте низших зон коры соответствующих типов неизбежно приводит к недоразвитию более высоких зон коры; таким образом, как это было сформулировано Л.С.Выготским (1934, 1960), основная линия взаимодействия этих зон коры направлена "снизу вверх".

Наоборот, у взрослого человека с полностью сложившимися психологическими функциями ведущее место переходит к высшим зонам коры. Даже воспринимая окружающий мир, взрослый человек организует свои впечатления в логические системы; иными словами, наиболее высокие, третичные зоны коры у него управляют работой подчиненных им вторичных зон, а при поражении последних оказывают на их работу компенсирующее влияние. Такой характер взаимоотношений иерархически построенных зон коры в зрелом возрасте позволил Л.С.Выготскому заключить, что на позднем этапе онтогенеза они взаимодействуют "сверху вниз".

Учет уровня активности и взаимных влияний первичных, вторичных и третичных зон коры головного мозга в разные возрастные периоды успешно используется для диагностики самых различных заболеваний, позволяет дать обоснованный прогноз динамики заболевания и найти наиболее эффективные способы лечения.

Аппараты третьего функционального блока расположены в передних отделах больших полушарий, кпереди от передней центральной извилины.

Префронтальные отделы коры обладают двусторонними связями не только с нижележащими образованиями ствола и межуточного мозга, но и практически со всеми остальными отделами коры больших полушарий. В многочисленных исследованиях отмечаются обширные связи лобных долей как с затылочными, височными, теменными областями, так и с лимбическими отделами коры (Прибрам, 1961, 1971; Розе и Вулси, 1949; Загер, 1962, 1965, 1968; Наута, 1964; Пандуа, Куперс, 1968, 1969).

Префронтальные отделы коры мозга являются третичными образованиями мозговой коры, теснейшим образом связанными почти со всеми основными зонами коры головного мозга. В отличие от третичных зон задних отделов мозга, третичные отделы лобных долей фактически "надстроены” над всеми отделами мозговой коры, выполняя, таким образом, гораздо более универсальную функцию общей регуляции поведения, чем та, которую имеет "задний ассоциативный центр" (третичные поля второго блока).

Разрушение префронтальной коры приводит к глубокому нарушению сложных программ поведения и к выраженному растормаживанию непосредственных реакций на побочные раздражители (гиперреактивность), в результате чего выполнение сложных программ поведения становится невозможным (Конорский, 1964; Брутковский, 1957, 1966).

Многочисленные наблюдения показывают, что наиболее сложные формы "акцептора действия" (П.К.Анохин, 1971) связаны с лобными долями мозга и что лобные доли осуществляют не только функцию синтеза внешних раздражителей, подготовки к действию и формирования программ, но и функцию учета эффекта произведенного действия и контроля за его протеканием.

Разработанный отечественными учеными способ регистрации сдвига уровня постоянного электрического потенциала (УПП) головного мозга - нейроэргометрия (В.Ф.Фокин, Н.В.Пономарева и др., 1986) позволяет провести комплексную оценку психо-физического состояния человека как в покое, так и при различных нагрузках.

Специалисты по спортивной медицине давно знакомы с методикой регистрации омега-потенциала для оценки состояния спортсменов, но кожно-гальваническая реакция, меняющаяся при выполнении нагрузки, вносила элемент неоднозначности в интерпретацию полученных результатов (В.Ф.Фокин, 1986). Совершенствование регистрирующей аппаратуры и использование в обработке полученных результатов компьютера, позволило предложить метод регистрации медленной электрической активности головного мозга (Н.А.Аладжалова, 1962; В.С.Русинов, 1969) как достаточно простой в применении и высокоинформативный способ оценки функционального состояния головного мозга.

Простота проведения нейроэргометрии, доступность и наглядность результатов обследования выгодно отличают этот метод от применяемых сегодня для оценки функционального состояния головного мозга методов регистрации ЭЭГ и вызванных потенциалов, которые из-за сложности технического обеспечения не могут применяться для оперативного контроля состояния спортсменов в естественных условиях учебно-тренировочного процесса.

Оценивая уровень здоровья с помощью нейроэргометрии, мы должны учитывать такие параметры как общий уровень энергозатрат, характер распределения УПП и стабильность этих показателей, а также корреляции изменения активности различных участков мозга.

Общий уровень энергозатрат оценивается по соответствию возрастным эталонам, рассчитанным на статистически значимых выборках.

Характер распределения УПП отражает, в первую очередь, межполушарную асимметрию головного мозга. Многочисленные литературные данные свидетельствуют о том, что взаимодействие структурно и функционально асимметричных полушарий головного мозга, является важнейшим механизмом адаптационной деятельности организма (Н.Н.Брагина, Т.А.Доброхотова, 1981; Б.Б.Белый, 1982). Нарушение межполушарной асимметрии является важным фактором патогенеза психопатологических синдромов (С.Э.Давтян, 1990; Schweitzer, 19796 1982; P.Flor-Henry, 1983), позволяя объективно оценить нервно-психическое состояние человека. Даже в тех случаях, когда сам испытуемый не может четко сформулировать, что его беспокоит, нейроэргометрическое обследование позволяет дифференцировать астено-невротический синдром, депрессию, тревогу и др. состояния, которые привычно оцениваются лишь по субъективным жалобам пациента и, также достаточно субъективной, оценке врача или психолога (см. рис. 1, 2, 3, 4).

В спортивной медицине проблема межполушарной асимметрии до последнего времени практически не разрабатывалась, хотя она, безусловно, заслуживает самого пристального внимания.

Всем известно, что правое полушарие мозга преимущественно связано с эмоциями, бессознательной сферой, а левое - с логическим мышлением, речью. Но мозг - не только энергетический и аналитический центр, это еще и "машина времени" внутри нас. К такому выводу пришли профессора Н.Н.Брагина и Т.А.Доброхотова, много лет изучавшие изолированную и совместную деятельность полушарий мозга и установившие, что "функциональная асимметрия полушарий выражает собой особую пространственно-временную организацию работы целого мозга...". Правое полушарие мозга преимущественно связано с настоящим и прошедшим временем, а левое полушарие - с будущим."... Именно пространственно-временная организация составляет наиболее фундаментальную характеристику целостной нервно-психической деятельности человека".

Суммарная оценка психо-физического состояния человека по данным нейроэргометрии базируется на исследованиях взаимосвязи УПП с биохимическими, иммунологическими и психологическими показателями. Знание цитоархитектонической и функциональной карт головного мозга позволяет связать уровень энергозатрат различных участков мозга с состоянием различных анализаторов, внутренних органов, мышечной системой.

В течение нескольких лет нейроэргометрия с успехом применяется для диагностики и контроля за результатами лечения у пациентов, страдающих самыми различными заболеваниями - от задержки психо-моторного и речевого развития у детей и заболеваний внутренних органов во всех возрастных группах, до тяжелой системной патологии (рассеянный склероз, лейкоз, шизофрения, эпилепсия) с неуточненным до настоящего времени патогенезом.

Проведенные в последние годы исследования выявили взаимосвязь между уровнем постоянного потенциала (УПП) головного мозга и состоянием иммунной системы человека, установлена зависимость между УПП и показателями метаболизма у спортсменов при выполнении физической нагрузки, характер распределения постоянных потенциалов позволяет объективно оценить психическое состояние испытуемого (Н.Г.Городенский, С.Л.Шармина, 1996).

Использование нейроэргометрии дает возможность не только контролировать изменения, происходящие в ЦНС при приеме различных лекарственных средств, но и отслеживать динамику уровня энергозатрат во время рефлексотерапевтических, физиотерапевтических (магнито-лазерная терапия) процедур, что позволяет оптимизировать время и место воздействия непосредственно во время лечения.

Оперативный контроль состояния у высококвалифицированных гребцов-академистов (29 мужчин и 30 женщин) с помощью нейроэргометрии подтвердил высокую информативность и надежность данного метода в оценке функционального состояния спортсменов.

Было установлено, что УПП однозначно определяет степень напряженности функциональных возможностей организма спортсменов после выполнения физической нагрузки. Отклонение от исходного (понижение) потенциала вследствие выполненной работы на пять-восемь милливольт определялось по изучаемым критериям информативности как адекватная реакция организма. Повышение УПП при этой же интенсивности работы свидетельствовало о перенапряжении функциональных возможностей спортсмена. Изменение УПП после выполнения работы в высоких зонах интенсивности характеризовалось следующей закономерностью: чем меньше величина повышения потенциала от исходного уровня, тем лучше реакция организма на нагрузку, и тем больше выполненная работа.

Подтвердилось также предположение о наличии оптимального уровня потенциала в исходном состоянии (Е.Б.Сологуб, 1984) как по абсолютным величинам, так и по топографии распределения потенциала по поверхности головы.

Все это позволяет рекомендовать нейроэргометрию к широкому внедрению в практику спортивных врачей как эффективного метода оперативного и текущего контроля состояния спортсменов.