Динамика вср при когнитивных нагрузках

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 25Следующая ⇒

Стабильность (устойчивость) внутренней среды организма поддерживается через вариабельность в динамических отношениях его функциональных систем. Эта способность к динамическому взаимодействию системных элементов организма, в отличие от сохранения единственно стабильного состояния, позволяет организму функционировать эффективно в условиях постоянного изменения внешней среды.

Первые исследования воздействия информационной нагрузки на функциональное состояние человека с помощью показателей сердечно-сосудистой системы упоминаются в работе голландского ученого C. Winkler [219], который продемонстрировал, что выполнение арифметического теста ведет к повышению ЧСС, росту АД и снижению дыхательной синусовой аритмии. Рост ЧСС в ответ на информационные нагрузки был отмечен в 1949 году в экспериментах R.B. Malmo и C. Shagass [126].

В 20 в. отечественные физиологи (К.М.Быков, В.М.Бехтерев, В.Н.Черниговский) убедительно демонстрировали наличие кортиковисцеральных связей. Зарубежные исследователи аналогично не оставляли без внимания данную тему. Особенно разрабатывался вопрос о структуре связей между параметрами когнитивной нагрузки и состояния человека [32; 34; 48; 115; 124; 156; 158; 166; 210], так как уже тогда актуальными являлись проблемы человеческого фактора в управлении сложными техническими системами и ошибок при принятии решений в короткие сроки или в нетривиальных новых ситуациях, контекстах.

В исследованиях нейрональных структур [217; 90; 15; 102; 169; 53; 80; 133; 113; 2], связанных с регуляцией сердечного ритма, часто используются когнитивные задачи: тестирования памяти, задачи на внимание, математические вычисления в уме, генерация информации (сочинения) и др. В результате построенные модели нейровисцеральных связей демонстрируют пересечение нейрофизиологических областей, участвующих в процессах регуляции сердечного ритма, и в когнитивных процессах (Рисунки 2, 3).

Результаты и примеры эмпирических исследований связи вегетативного обеспечения когнитивных функций приведены в таблице 2.

Эмпирические исследования показывают, что решение задач, актуализирующих когнитивные функции, сопровождается ослаблением, снижением временных и частотных показателей ВСР. Это может рассматриваться как перестройка структуры системы нейрогуморальной регуляции сердечного ритма в сторону доминирования кортикальных влияний, или как напряжение регуляторных систем, связанное с актуализацией большого количества ресурсов.

Данные таблицы 2 указывают на то, что наиболее чувствительными к влиянию когнитивных нагрузок на организм являются показатели SDNN и мощность спектра в низкочастотном диапазоне (0, 04 – 0,15 Гц), самым чувствительным оказался 0,1 Гц-компонент. В результате был сделан вывод, что подавление LF (0,1Гц) компонента ВСР отражает усилия, которые требуются от субъекта для выполнения когнитивной задачи, а восстановление спектральной мощности во время периода расслабления после завершения когнитивной задачи отражает степень предшествующих усилий [274].

Стоит отметить ряд особенностей приведенных работ. Во-первых, когнитивные нагрузки, как правило, моделируют с помощью интеллектуальных задач (математические, логические задачи, задачи на память, задачи на внимание и др.) [183; 257], которые задействуют сложные системы когнитивных процессов. Гораздо меньше работ, в которых контекст когнитивной нагрузки формируется простыми задачами на восприятие, ощущение элементарных сенсорных стимулов, хотя такие эксперименты позволяют увидеть тонкие изменения сердечного ритма в ответ на стимулы. Так, в одном из исследований демонстрируются эффекты модуляции сердечного ритма при предъявлении акустических стимулов [168]. Во-вторых, исследования, как правило, фиксируют глобальные изменения состояния (экспериментальная схема – до/после когнитивной нагрузки), не рассматривая структуру физиологических реакций внутри процесса решения задачи. Таким образом, теряется информация о последовательности функциональных перестроек при когнитивной активности. Кроме того, не приводится анализа различий вегетативного обеспечения разных когнитивных функций, практически во всех работах сравниваются показатели ВСР в контекстах покоя и когнитивной нагрузки.

Интерес вызывают работы, которые исследуют вегетативное обеспечение когнитивных процессов в связи с другими физиологическими модулями. Например, показано усиление связей (увеличение корреляций) между показателями ВСР и когнитивных функций после физической нагрузки [60]. При этом показателями когнитивных функций являлись: время простой сенсомоторной реакции, время реакции выбора, объем оперативной памяти, кратковременной памяти. Относительно контекста стресса продемонстрировано, что испытуемые с доминированием высокочастотной составляющей спектра ВСР сердечного ритма демонстрируют отсутствие изменений в показателях когнитивных функций при наличии стрессогенных условий. Группа испытуемых с доминированием мощности низкочастотных колебаний в спектре ВСР демонстрирует улучшение когнитивных функций в стрессогенных условиях [84].

Таблица 2. Исследование ВСР в контексте когнитивной нагрузки.

В итоге стоит подчеркнуть актуальность исследования вегетативного обеспечения когнитивных функций в контексте естественной деятельности, так как во всех имеющихся работах эксперименты проводятся в лабораторных условиях, моделируя контекст когнитивной нагрузки [274]. Естественно, встает вопрос о воспроизведении выделенных закономерностей в условиях естественной деятельности человека.

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману