Волновая активность головного мозга у военных моряков в различных условиях профессиональной деятельности Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

удк [612.821.3:616.831 -073.97]-057.36:613.68

ВОЛНОВАЯ АКТИВНОСТЬ ГОЛОВНОГО МОЗГА У ВОЕННЫХ МОРЯКОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

© 2008 г. А. В. Онищенко, И. Г. Мосягин

Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск

на военно-морском флоте (вмФ) специалист-профессионал является ведущим звеном в управлении сложными боевыми системами, что предъявляет к нему повышенные требования и заставляет задуматься

о роли человеческого фактора в обеспечении безопасности военной службы в вооруженных силах российской Федерации (вС рФ) [10, 17]. наличие непосредственной причинно-следственной связи между психофизиологическим состоянием и качеством деятельности военного моряка обусловливает необходимость изучения его функциональной надежности в различных условиях учебно-боевой деятельности, со снижением которой связывают почти 90 % ошибочных действий специалиста-оператора [15, 16]. в условиях реформирования вмФ и планируемого к 2010 году стопроцентного перехода на контрактную службу при сокращении численности личного состава и техническом перевооружении вС рФ необходима адекватная оценка психофизиологического состояния моряка-контрактника для сохранения высокой трудо- и боеспособности [1, 6, 11].

для эффективного прогнозирования уровня работоспособности целесообразно использовать прежде всего те методы оценки функционального состояния, которые наиболее точно отражают состояние психологических, психофизиологических и физиологических функций организма, определяющих успешность профессиональной деятельности в различных условиях [13]. однако в настоящее время отсутствует общепринятая оценка информативности различных показателей психофизиологического состояния как критериев уровня работоспособности [8].

несомненно, что успех деятельности военного специалиста во многом зависит от того, в какой степени его познавательные возможности (память, мышление, внимание) и особенности нервной системы соответствуют требованиям профессии [7, 14, 18, 19, 21]. однако в целях объективизации оценки психофизиологического состояния плавающего состава необходимо большее значение придавать инструментальным методам исследования, что позволит более точно оценить развивающиеся функциональные изменения и донозологические состояния с целью повышения уровня безопасности военной службы. Ннформа-тивным маркером динамики функциональных состояний головного мозга корабельного специалиста, позволяющим объективизировать быстропротекающие информационные процессы операциональной работы определенных морфофункциональных систем, является электрическая активность мозга [2, 20].

Для изучения электрической активности головного мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) были обследованы военные моряки Северного флота РФ, проходящие службу на надводных кораблях в различных условиях учебно-боевой деятельности. Полученные данные позволяют считать низкие значения частоты альфа- и бета-ритмов фоновой записи, а также снижение частоты альфа-ритма при проведении пробы с гипервентиляцией в динамике учебно-боевой деятельности ЭЭГ-маркерами повышения ошибочности деятельности военного моряка. Предложено активное внедрение ЭЭГ в практику врачей медицинской службы кораблей для раннего выявления изменений функционального состояния плавсостава и повышения уровня безопасности военной службы.

Ключевые слова: военные моряки, электроэнцефалография, волновая активность головного мозга, безопасность военной службы.

Целью нашей работы было изучение волновой активности головного мозга у военных моряков в различные периоды учебно-боевой деятельности. Также была сделана попытка выявить связь между электрической активностью мозга и показателями, характеризующими психофизиологические аспекты безопасности военной службы.

Материал и методы исследования

На Северном флоте проведено обследование военнослужащих, проходящих военную службу по контракту, из состава экипажа тяжелого атомного ракетного крейсера (п = 75). Средний возраст их составил 27,0 лет (SD = 3,9). Первый этап обследования был осуществлен при нахождении корабля в Северной Атлантике (походовый период), когда учебно-боевая деятельность экипажа носила экстремальный, наиболее интенсивный и напряженный характер. второй этап был проведен через пять месяцев в пункте основного базирования (межпоходовый период) при наименьшей интенсивности учебнобоевой деятельности (п = 35). Количество участников исследования на данном этапе уменьшилось по объективным причинам: в связи с нахождением в очередном отпуске, на учебе, в служебных командировках и заболеванием острыми респираторными инфекциями. Оценка интенсивности и напряженности деятельности личного состава проводилась исходя из количества мероприятий планов боевой подготовки и повседневной деятельности корабля.

в качестве группы сравнения были обследованы моряки, проходящие военную службу по контракту на корабле аналогичного типа, находящемся в заводском ремонте (период ремонта). Учебно-боевая деятельность их (п = 61) в течение длительного времени не имеет напряженного характера, средний возраст 26,6 года (SD = 3,9).

в исследовании принимали участие военнослужащие из различных боевых частей, не относящиеся к командному составу, признанные здоровыми и годными к исполнению обязанностей военной службы по занимаемым должностям решением военно-врачебной комиссии.

Исследование волновой активности головного мозга проводилось с использованием электроэнцефалографии (ЭЭГ). ЭЭГ записывалась монополярно в 8 стандартных отведениях: Fp1, Fp2, F3, F4, Р3, Р4, 01, 02, с использованием прибора фирмы «МБН» (Москва). Использовался референтный электрод на мочках ушей. Параметры цифровой фильтрации: нижняя частота — 0,5 Гц, верхняя частота — 35 Гц, также использовался режекторный фильтр на частоту 50 Гц, ЭЭГ оцифровывалась с частотой 128 Гц. Запись ЭЭГ начиналась при условии отсутствия артефактов миографического и прочего происхождения, после проведения предварительного инструктажа испытуемого.

регистрация ЭЭГ производилась в дневное время в помещении изолятора медицинского блока корабля при слабом освещении. Для удобства размещения

пациента было использовано стоматологическое кресло с подголовником, подставками для рук и ног. для регистрации биотоков мозга использовались стандартные накожные мостиковые посеребренные электроды, смоченные физиологическим раствором (№С1 0,9 %). Место установки электродов предварительно обрабатывалось 70 % спиртом. Электроды фиксировались к голове обследуемого с помощью специальной резиновой шапочки. У всех испытуемых проводили регистрацию фоновой активности в течение 1 мин, затем пробу на открывание-закрывание глаз, с целью оценки реактивности ЭЭГ, и пробу на гипервентиляцию для исключения эпилептической активности [5].

Анализ ЭЭГ проводили следующим образом. Первоначально электроэнцефалограммы обследованных подвергались визуальной оценке для исключения выраженной общемозговой и очаговой патологии. Для последующего математического анализа отбирались эпохи фоновой записи, не содержащие артефактов, и рассчитывались средние величины индекса, амплитуды и частоты ритмов. Также анализу подвергался участок (5—6 сек.) записи после закрывания глаз (участок не включал глазодвигательный артефакт) и последние 10—15 сек. пробы на гипервентиляцию. затем рассчитывался коэффициент изменчивости амплитуды альфа-ритма по формуле:

А - А

КИ = ____________ф ^_____________ х 100 %,

А

пр

где КИ — коэффициент изменчивости, в норме > 20 %; Аф — амплитуда альфа-ритма фоновой записи, мкв; Апр — амплитуда альфа-ритма при проведении пробы, мкв.

Полученные данные в большинстве случаев по критерию Shapiro-Wilk не подчинялись закону нормального распределения, поэтому все показатели реоэнцефалографии в статье представлены в виде медианы (Md) и 25-го и 75-го перцентилей. Средний возраст в группах представлен в виде среднего арифметического (М) и стандартного отклонения (SD). Для статистической обработки данных использовали критерий Уилкоксона для связанных и критерий Манна — Уитни для независимых выборок. Критический уровень значимости (р) в нашей работе принимался равным 0,05 [4].

С целью выявления связи между психофизиологическими характеристиками, определяющими уровень безопасности военной службы, и функциональным состоянием головного мозга был проведен корреляционный анализ для всех наблюдений (п = 171). в качестве характеристик, определяющих уровень безопасности военной службы, были взяты следующие расчетные показатели: скорость переработки информации (определялась по корректурной пробе с кольцами Ландольта), относительная частота

ошибочных действий в логических умозаключающих операциях (по методике «Количественные отношения») и коэффициент утомления простого моторного действия (по теппинг-тесту) [12]. С учетом того, что большинство переменных не подчинялись закону нормального распределения, использовали ранговую корреляцию по Спирману.

Результаты и обсуждение

в результате сравнительного анализа ЭЭГ в условиях дальнего похода и в пункте базирования было выявлено достоверное увеличение показателя индекса альфа-ритма в отведениях F3, F4, О2 и амплитуды альфа-ритма в отведениях F3, F4 в межпоходовом периоде (табл. 1). Частотная характеристика альфа-ритма существенных изменений не претерпевала.

При сравнении индекса, амплитуды и частоты альфа-ритма ЭЭГ у военных моряков, проходивших службу на действующем корабле и корабле, находящемся в длительном заводском ремонте, достоверных различий выявлено не было, хотя более высокие

показатели индекса и амплитуды ритма отмечались у экипажа ремонтирующегося корабля (табл. 2).

Приведенные данные в сочетании с результатами визуальной оценки ЭЭГ у обследованных военных моряков позволяют сделать вывод о преобладании низкоамплитудных, бездоминантных, со слабо выраженными зональными различиями альфа-ритма записей, соответствующих III типу ЭЭГ по Е. А. Жирмунской [3]. Данные изменения ЭЭГ могут служить маркером состояния нервно-психического напряжения. Подтверждением такого вывода может служить снижение КИ амплитуды альфа-ритма (табл. 3) ниже 20 % в затылочных отведениях [11].

в результате исследования установлено, что скорость переработки информации имела слабую отрицательную корреляционную связь с частотой бета-ритма фоновой записи ЭЭГ в лобных отведениях (для F3 г = -0,381, р = 0,001; для F4 г = -0,238, р = 0,05) и среднюю отрицательную связь с частотой данного ритма в затылочных отведениях (для О1 г =

Таблица 1

Сравнительная характеристика индекса, амплитуды и частоты альфа-ритма у военных моряков в походовом и межпоходовом

периодах (п = 35) Md (25-й; 75-й перцентиль)

Отве- дение Индекс альфа-ритма, % Амплитуда альфа-ритма, мкВ Частота альфа-ритма, Гц

Походовый период Межпохо- довый период Походовый период Межпохо- довый период Походовый период Межпохо- довый период

¥3 52(35; 66) Р=0 59(41; 75) ,002 16(13; 17) Р=0 17(14; 20) 003 10(9,7; 10,2) 10(9,8; 10,2)

¥4 57(31; 65) | 58(43; 78) р=0,018 16(13; 18) | 16(15; 20) р=0,001 9,9(9,8; 10,2) | 10(9,7; 10,2)

01 79(57; 88) | 79(65; 92) 21(17; 29) | 21(18; 30) 10,1(9,8; 0,4) | 10,2(9,9; 10,5)

02 81(55; 89) | 83(71; 93) р=0,025 22(17; 28) | 24(20; 32) 10,2(9,8; 0,5) | 10,2(10,0; 10,4)

Таблица 2

Сравнительная характеристика индекса, амплитуды и частоты альфа-ритма у военных моряков в периодах межпоходовом (п=35) и заводского ремонта (п = 61) Md (25-й; 75-й перцентиль)

Индекс альфа-ритма, % Амплитуда альфа-ритма, мкВ Частота альфа-ритма, Гц

Отве- дение Межпохо- довый период Период ремонта Межпохо довый период Период ремонта Межпохо- довый период Период ремонта

Б3 59(41; 75) 63(35; 74) 17(14; 20) 18(14; 20) 10 (9,8; 10,2) 10,1(9,8; 0,4)

Б4 58(43; 78) 62(32; 75) 16(15; 20) 17(14; 19) 10 (9,7; 10,2) 10,0 (9,8; 10,4)

01 79(65; 92) 85(73; 91) 21(18; 30) 26(21; 32) 10,2 (9,9; 10,5) 10,1(10,0; 10,6)

02 83(71; 93) 86(78; 94) 24(20; 32) 26(22; 36) 10,2(10,0; 10,4) 10,1(9,9; 10,5)

Таблица 3

Коэффициент изменчивости амплитуды альфа-ритма ЭЭГ в затылочных отведениях при проведении функциональных проб у военных моряков в периодах походовом, межпоходовом (п = 35) и заводского ремонта (п = 61) Md (25-й; 75-й перцентиль)

Период наблюдения КИ, % (проба на открывание-закрывание глаз) КИ, % (проба на гипервентиляцию)

О1 О2 О1 О2

Походовый -0,4(-7,5; 9,8) —1,2(—13,1; 9,9) 3,9(-1,2; 21,4) 4,6(-3,8; 17,9)

Межпоходовый 0,6*(-8,1; 11,7) —1,2(—8,0; 7,4) 2,7(-2,8; 9,1) 4,3(-3,4; 14,9)

Ремонта 12,3(-5,4; 41,8) 8,2(-10,2; 30,1) 7,5(—11,1; 21,4) 0,7(-9,4; 23,4)

Примечание. * — различия показателей в периодах межпоходовом и заводского ремонта достоверны при р < 0,05.

—0,455, р < 0,001; для О2 г = —0,494, р < 0,001).

относительная частота ошибочных действий при выполнении логических умозаключающих операций имела слабую обратную связь с частотой альфа-ритма фоновой записи ЭЭГ в затылочных отведениях (для

01 г = —0,288, р = 0,017; О2 г = —0,407, р = 0,001), а также с частотой бета-ритма в затылочных отведениях (для О1 г = —0,282, р = 0,02); для

02 г = —0,279, р = 0,021). Также определено, что при проведении пробы на гипервентиляцию частота альфа-ритма имела более выраженную обратную корреляционную связь с показателем относительной частоты ошибочных действий не только в затылочных, но и в лобных отведениях. При этом коэффициент корреляции Спирмана имел следующие значения: F3 г = —0,582, р < 0,001; F4 г = —0,489, р < 0,001; О1 г = —0,389, р = 0,003; О2 г = —0,472, р < 0,001. Таким образом, наблюдалась средняя отрицательная корреляционная связь частоты альфа-ритма в лобных и правом затылочном отведениях, а также слабая отрицательная корреляционная связь частоты альфа-ритма в левом затылочном отведении с показателем относительной частоты ошибочных действий при выполнении логических умозаключающих операций.

Показатель коэффициента утомления моторного действия слабо отрицательно коррелировал с частотой альфа-ритма фоновой записи в лобных и затылочных отведениях, при этом коэффициент корреляции Спир-мана имел следующие значения: F3 г = —0,266, р < 0,001; F4 г = —0,255, р < 0,001; О1 г = —0,279, р = 0,003; О2 г = —0,223, р < 0,001. При проведении пробы на гипервентиляцию отмечалась слабая обратная корреляционная связь: F3 г = —0,317, р <

0,001; F4 г = —0,239, р = 0,009; О1 г = —0,261, р = 0,004; О2 г = —0,265, р = 0,004.

Для военно-морских специалистов, обследованных дважды (в море и в пункте базирования), был рассчитан КИ частоты альфа-ритма между этапами исследования в лобных и затылочных отведениях по формуле: разность между частотой альфа-ритма в море и на берегу, деленная на частоту альфа-ритма на берегу. Для расчета бралась частота альфа-ритма при проведении пробы на гипервентиляцию, в связи с более высоким коэффициентом корреляции значений частоты альфа-ритма данной функциональной пробы ЭЭГ с ошибочностью действий в логических операциях и коэффициентом утомления моторного действия. Данный КИ частоты альфа-ритма был включен в корреляционный анализ. выявлена слабая отрицательная связь КИ частоты альфа-ритма с относительной частотой ошибочных действий при выполнении логических умозаключающих операций в левом лобном отведении F3 (г = —0,280, р = 0,004), аналогичная слабая связь с коэффициентом утомления моторного действия в затылочных отведениях о1 (г = —0,208, р = 0,024); О2 (г = —0,264, р = 0,004) и средняя отрицательная корреляционная связь с данным показателем в отведении F3 (г = —0,433, р < 0,001).

Таким образом, для корабельных специалистов, проходящих военную службу в менее напряженных и экстремальных условиях учебно-боевой деятельности, характерно увеличение индекса, амплитуды и КИ амплитуды альфа-ритма ЭЭГ. У большинства обследованных нами военных моряков независимо от условий профессиональной деятельности преобладают дезорганизованные, низкореактивные ЭЭГ, что может быть отражением ухудшения функционального состояния головного мозга как в результате выраженного нервно-психического напряжения, так и по причине начальных проявлений недостаточности кровообращения мозга [9].

При этом чем ниже была у военно-морского специалиста частота бета-ритма фоновой записи ЭЭГ в лобных и затылочных отведениях, тем характернее для него более высокая скорость переработки информации. Однако низкая частота альфа- и бета-ритмов фоновой записи ЭЭГ в затылочных отведениях, а при проведении пробы на гипервентиляцию низкие значения частоты альфа-ритма в лобных и затылочных отведениях соответствовали более высокому показателю относительной частоты ошибочных действий при выполнении логических умозаключающих операций. Аналогичное соотношение наблюдалось и для коэффициента утомления моторного действия, который был выше у моряков, имевших низкие значения частоты альфа-ритма ЭЭГ в фоновой записи и пробы на гипервентиляцию в лобных и затылочных отведениях.

Снижение частоты альфа-ритма в левом лобном отведении при проведении пробы на гипервентиляцию в динамике наблюдений может отражать возрастающую ошибочность действий в логических умозаключающих операциях. Аналогичная динамика частоты альфа-ритма при данной нагрузочной пробе в левом лобном и в затылочных отведениях указывает на возрастание коэффициента утомления моторного действия.

Таким образом, низкие значения частоты альфа-и бета-ритмов фоновой записи, а также снижение частоты альфа-ритма при проведении пробы с гипервентиляцией в динамике учебно-боевой деятельности, вероятно, можно считать ЭЭГ-маркерами повышения ошибочности деятельности военного моряка и снижения уровня безопасности военной службы.

не секрет, что в настоящее время идет процесс перевооружения вМФ и строительства современных надводных кораблей нового поколения, оснащенных высокотехнологичным оборудованием, в связи с чем происходит трансформация формы взаимодействия человека с техникой из энергетической в информационную. По нашему мнению, необходимо оснащать медицинские блоки подобных кораблей современным медицинским оборудованием, включая и электроэнцефалографы, с организацией прохождения врачами корабля циклов повышения квалификации по функциональной диагностике. в этом случае медицинская служба корабля будет иметь силы и средства для

проведения объективных психофизиологических исследований военно-морских специалистов в любых условиях учебно-боевой деятельности, что позволит на ранней стадии выявлять и корректировать изменения их функционального состояния и, таким образом, позволит повысить безопасность военной службы на вМФ.

Список литературы

1. Боченков А. А. Актуальные проблемы военной психофизиологии / А. А. Боченков, в. И. Шостак,

А. Н. Глушко // Боенно-медицинский журнал. — 1996. — № 12. — С. 35—40.

2. Дерягина Л. Е. Психофизиологические аспекты формирования дифференцированных стратегий адаптивного поведения : дис. ... д-ра мед. наук / Дерягина Л. Е. — Архангельск, 2001. — 297 с.

3. Жирмунская Е. А. Клиническая энцефалография / Е. А. Жирмунская. — М. : Мэйби, 1991. — 77 с.

4. Зайцев В. М. Прикладная медицинская статистика / в. М. Зайцев, в. Г. Лифляндский, в. И. Маринкин. — СПб. : Фолиант, 2003. — 432 с.

5. Зенков Л. Р. Функциональная диагностика нервных болезней : руководство для врачей / Л. Р. Зенков, М. А. Ронкин. — М. : МЕДпресс-информ, 2004. — 488 с.

6. Иванов С. Б. в интересах национальной безопасности / С. Б. Иванов // Красная звезда. — 2004. — № 216. — С. 1.

7. Корчемный П. А. военная психология и педагогика / П. А. Корчемный, Л. Г. Лаптев, в. Г. Михайловский. — М. : Совершенство, 1998.

8. Легеза В. И. Комплексная оценка функционального состояния специалистов операторского профиля на основе данных психологического, психофизиологического и физиологического тестирования / в. И. Легеза, И. А. Литовский, И. А. Романенко и др. // военно-медицинский журнал. — 2005. — № 7. — С. 49—51.

9. Манвелов Л. С. О некоторых итогах изучения начальных проявлений недостаточности кровоснабжения мозга / Л. С. Манвелов // Клиническая медицина. — 1995. — № 5. — С. 28—30.

10. Матис А. А. Система психофизиологического сопровождения профессиональной деятельности членов экипажей кораблей ближней морской зоны военно-морского флота : автореф. дис. ... канд. мед. наук / Матис А. А. — Саратов, 2007. — 25 с.

11. Мосягин И. Г. Психофизиологические закономерности адаптации военно-морских специалистов : дис. . д-ра мед. наук / Мосягин И. Г. — Архангельск, 2007.

— 329 с.

12. Новиков В. С. Методы исследования в физиологии военного труда / в. С. Новиков. — М. : воениздат, 1993.

— 237 с.

13. Новиков В. С. Психофизиологическое обеспечение боевой деятельности военнослужащих / в. С. Новиков // военно-медицинский журнал. — 1996. — № 4. —

С. 37—40.

14. Сидоров П. И. Введение в клиническую психологию / П. И. Сидоров, А. В. Парняков. — М. : Академ. Проект, 2000. - 381 с.

15. Ступаков Г. П. Энциклопедический справочник по авиационной эргономике и экологии / Г. П. Ушаков,

В. Г. Сыроватко, О. Т. Балуева. — М. : Институт психологии РАН, 1997. — 508 с.

16. Ушаков И. Б. Методологические подходы к диагностике и оптимизации функционального состояния специалистов операторского профиля / И. Б. Ушаков, А. В. Богомолов, Л. А. Гридин и др. — М. : Медицина, 2004. — 136 с.

17. Фомин С. Н. Система оперативного психофизиологического прогноза надежности профессиональной деятельности специалистов Военно-морского флота : автореф. дис. ... канд. мед. наук / Фомин С. Н. — Саратов, 2006 — 25 с.

18. Derryberry D. The adaptive base of the neural hierarchy: Elementary motivational controls on network function /

D. Derryberry, D. M. Tucker // Sumposion on Motivation / Ed. R. Diensiber. — Nebraska, 1991. — Vol. 38. — P. 289—342.

19. Hans J. The modernity of war: modernization theory and the problem of violence / J. Hans // International sociology.

— 1999. — Vol. 14, N 3. — P. 457—472.

20. Nunez P. Neocortical Dynamics and human EEG Rhytms / P Nunez . — Oxford : Oxford Univ. Press, 1995. — 234 p.

21. Tiryakian E. A. War: the covered side of modernity / E. A. Tiryakian // International sociology. — 1999. — Vol. 14, N 3. — P. 473—490.

BRAIN WAVE ACTIVITY IN NAVY SAILORS IN DIFFERENT CONDITIONS OF PROFESSIONAL ACTIVITY

A. V. Onishchenko, I. G. Mosyagin

Northern State Medical University, Arkhangelsk

In order to study the brain electrical activity by way of electroencephalography, an examination of Northern Navy sailors working in different conditions of training and military activity on surface ships has been carried out. The results have shown that low values of alpha- and beta-rhythms frequency of background record and frequency reduction during the period of hyperventilation in the course of training and military activity could be considered as electroencephalographic indices of increased work faultiness. For early diagnosis of servicemen functional condition changes and improved safety of military service, active introduction of electroencephalography in practice of military physicians has been proposed,.

Key words: military servicemen, electoencephalography, brain wave activity, safety of military service.

Контактная информация:

Онищенко Алексей Владимирович — преподаватель кафедры военной и экстремальной медицины Северного государственного медицинского университета

Адрес: 163000, г. Архангельск, пр. Троицкий, д. 51, СГМУ

Тел. (8182) 28-58-02

E-mail: [email protected]

Статья поступила 15.05.2008 г.