Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

При отведении потенциалов от разных участков головного мозга - электроэнцефалографии - получается запись потенциалов головного мозга - электроэнцефалограмма. В. В. Правдич-Неминский (1925) записал потенциалы головного мозга млекопитающих посредством высокоподвижного струнного гальванометра. Г. Бергер (1929) для электроэнцефалографии у человека использовал малоинертный гальванометр с усилителем. У человека потенциалы регистрируют либо во время операции на головном мозге непосредственным прикладыванием к нему электродов, либо их наружным отведением от головы, либо погружением в мозг микроэлектродов.

Для электроэнцефалографии применяются катодные или электромагнитные чернильнопишущие осциллографы, передающие без искажений очень слабые электрические колебания мозга, напряжение которых обычно составляет 5-40-50 мкв. У здоровых людей разность потенциалов редко выше 200 мкв.

Современные приборы усиливают потенциалы обычно в 4 млн. раз, но могут усиливать в 10 млн. раз и больше.

Для изучения потенциалов головного мозга используется также электроэнцефалоскопия - колебания яркости свечения 50-200 точек мозга при изменениях потенциалов (М. Н. Ливанов и В. М. Ананьев, 1960).

Электроэнцефалограмма - результат сложения во времени и пространстве многих колебаний потенциалов, имеющих разные частоты, фазы и амплитуды. Амплитуда - это величина волны от пика до пика, измеряемая в миллиметрах. Амплитуда Может быть пересчитана на величину разности потенциалов в микровольтах или милливольтах.

Количественный анализ электроэнцефалограммы производится посредством автоматических электронных анализаторов и счетно-вычислительных машин. Упрощенный анализ частоты и амплитуды, основных ее составляющих, делается при помощи линейки и циркуля. На электроэнцефалограмме здорового человека различают четыре основных типа волн, отражающих колебания .

Альфа-ритм . Характерные, почти регулярные колебания потенциалов бодрствующего спокойного мозга, когда внимание ни к чему не привлечено, нет зрительных, слуховых и других раздражений и расслаблена мускулатура. Это медленные, длинные и большие волны, имеющие синусоидальную форму. Каждая альфа-волна - это колебание потенциала длительностью 90-120 мс. Альфа-ритм равен 8-13, в среднем 10 Гц, амплитуда 50-100 мкв. Альфа-ритм хорошо выражен при лежании с закрытыми глазами. Имеются некоторые индивидуальные его отличия. Альфа-ритм отчетливо виден только у людей и обезьян, преобладает в затылочной области. Альфа-ритм, регистрируемый в области кожного и проприоцептивного анализатора, называется роландическим . При открывании глаз и возникновении зрительных образов альфа-ритм исчезает. У людей, обладающих живым зрительным воображением, он отсутствует, а у тех, у которых преобладают слуховые или кинестезические восприятия, он сохраняется даже при открытых глазах и активном мышлении. Неустойчивость альфа-ритма отмечена примерно у 2/3 здоровых людей, отсутствие - у 15%, а у остальных - устойчивость. Характер альфа-ритма врожденный. Он является результатом деятельности коры и ретикулярной формации.

Бета-ритм - характерные для деятельного состояния мозга, более быстрые, короткие и малые волны. Длительность одиночного колебания потенциала 40-50 мс. Бета-ритм равен 14-100 Гц и более (у человека - от 80 до 250 Гц). Амплитуда 5-10-30 мкв. Он преобладает в лобных и центральных областях. Амплитуда и частота бета-ритма увеличиваются при умственной деятельности и эмоциях.

Дельта-ритм - частота 0,5-3,5 Гц, обычно 3 Гц, амплитуда до 250-300 мкв. Длительность одиночного колебания потенциала 250-500 мс. Наблюдается во время сна или при нарушениях деятельности больших полушарий .

Тета-ритм - частота 4-7 Гц. Длительность одиночного двухфазного колебания потенциала 150-250 мс. Тета-ритм регистрируется при отрицательных эмоциях, неприятных и болевых раздражениях, прекращении удовольствия. Обусловлен функцией лимбической системы и зрительных бугров. Регистрируется в гиппокампе при голодании и оборонительных рефлексах животных.

Наибольший размах колебаний свойствен дельта-ритму, наименьший - бета-ритму. Кроме того, наблюдается сверхмедленный ритм как результат суммирования постсинаптических потенциалов (частота 1-8 в 1 мин). Существуют спонтанные колебания мембранного потенциала, ВПСП и реже ТПСП. В пирамидных нейронах пик достигает 85 мв, а в клетках нейроглии - 50-70 мв.

Когда человек при применении условного раздражителя намерен совершить двигательный акт, на электроэнцефалограмме возникает волна Е («волна ожидания»), которая продолжается до появления безусловного раздражителя и резко обрывается в момент действия. В отличие от других вызванных ответов эта волна не изменяется даже после тысяч проб, пока внимание испытуемого не ослабевает (Г. Уолтер, 1963).

Волна Е появляется при сознательных действиях, при бессознательных - ее нет. Она неустойчива при возбуждении вегетативной нервной системы. Вещества, повышающие возбудимость нервной системы, усиливают ее, а понижающие - тормозят. Ее появление не меньше чем через 200-300 мс и длительность до 10 с позволяют предположить участие медиатора в ее возникновении.

Синхронизация - одинаково направленные по фазе и длительности колебания потенциалов в группе нейронов или в различных участках головного мозга. При этом амплитуда волн увеличивается и формируется их альфа-ритм.

Десинхронизация - нарушение синхронизации. При этом регистрируются разные быстрые колебания потенциалов малой амплитуды.

При статических мышечных усилиях наблюдается длительная десинхронизация, при динамической работе каждое новое движение вызывает десинхронизацию, сменяющуюся синхронизацией.

Электроэнцефалограмма представляет собой относительно постоянный показатель, имеющий основное физиологическое значение. Она не зависит от изменений сердечной деятельности и . Однако усиленная гипервентиляция легких, вызывающая сдвиг реакции в щелочную сторону, резко нарушает нормальный ритм любой электроэнцефалограммы. У большинства людей глубокое дыхание в течение 3 минут при нормальном содержании сахара в крови существенно не изменяет ритма электроэнцефалограммы. Так как электроэнцефалограмма отражает обмен веществ нейронов, а альфа-ритм является выражением их нормального физиологического состояния, то кислородное голодание, снижение содержания сахара в крови и алкоголь замедляют ритм и уменьшают разность потенциалов, а фенамин, кофеин и адреналин учащают ритм. При торможении, утомлении, истощении и кровопотерях альфа-ритм отсутствует, и вместо него появляется более медленный ритм (дельта-ритм). При потере сознания альфа-ритм исчезает и заменяется более редким ритмом или потенциалы совершенно исчезают. После прекращения кровообращения и дыхания потенциалы мозга ослабляются, но исчезают только через некоторое время. Наркоз также вызывает ослабление потенциалов.

При психических заболеваниях наблюдаются или стойкие медленные волны, или чаще всего быстрые волны, связанные с возбуждением. Значительное усиление потенциалов больших полушарий происходит у кроликов уже в первые минуты воздействия большими дозами проникающего облучения. У людей при действии лечебной дозы рентгеновских лучей изменения электроэнцефалограммы наступают через несколько минут (М. П. Ливанов).

Ритм зависит не только от функционального состояния коры, но и от структуры корковых полей. Для корковых полей, содержащих большое количество звездчатых нейронов, характерен альфа-ритм, а корковые тюля, в которых нет этих нейронов, характеризуются бета-ритмом. Альфа-ритм обнаружен не только в затылочной области, но и в лобной и других областях. В левом полушарии альфа-ритм имеет более низкие колебания и менее регулярен в сравнении с правым полушарием, что связано с большим развитием и большей активностью левого полушария (П. И. Шпильберг, 1947).

Исчезновение медленного альфа-ритма и появление частого бета-ритма происходит при переходе нейронов из состояния покоя в деятельное при раздражениях рецепторов, умственной работе, психическом возбуждении, эмоциях. Во время неглубокого сна наблюдаются веретенообразные ритмы 14-22 Гц, периодически изменяющиеся по амплитуде. Изменения амплитуды придают электроэнцефалограмме вид ряда горизонтально расположенных веретен. Шум в соседней комнате не влияет на ритм потенциалов мозга спящего человека, но шум в той комнате, где человек спит, вызывает появление частых ритмов, что указывает на возникновение бодрствующих участков. При действии света или альфа-ритм сразу исчезает и вместо него появляется бета-ритм. Но через некоторое время альфа-ритм вновь восстанавливается. Это восстановление регулярного ритма потенциалов указывает на то, что мозг адаптируется или привыкает к действию раздражителя. Но если выключить привычный раздражитель, то альфа-ритм вновь исчезает на некоторое время. Альфа-ритм исчезает и при отсутствии раздражений внешних рецепторов, но при раздражении внутренних рецепторов.

Напряженная умственная работа вызывает исчезновение и альфа-ритма и появление бета-ритма. Эти частые волны продолжаются во время умственного напряжения беспрерывно, и только после его окончания они исчезают, и возвращается регулярный ритм

При умственной работе в коре головного мозга, особенно в передних отделах, усиливается синхронизация потенциалов нейронов, расположенных в разных ее участках, - пространственная синхронизация. Чем сложнее умственное задание, тем больше количество и длительность корреляций между нейронами. На пространственную синхронизацию потенциалов образуется условный рефлекс.

Электроэнцефалография позволяет объективно изучать и переключение внимания испытуемого от одного раздражителя к другому, что доказывается в следующем опыте. Во время записи электроэнцефалограммы от зрительной области при отсутствии зрительных раздражений включение светового раздражителя вызывает исчезновение альфа-ритма. Если свет продолжает действовать, то внезапное включение звука вызывает появление альфа-ритма в зрительной области и его исчезновение в слуховой области. Регистрация биотоков позволяет легко установить по исчезновению альфа-ритма в соответствующих областях, видит ли, слышит ли испытуемый и т. д. Исчезновение альфа-ритма происходит вследствие нарушения синхронизации нервных клеток зрительного анализатора при действии посторонних раздражителей, так как нервные клетки, воспринимающие зрительные раздражения, способны к синхронизации своей активности (Эдриан).

У детей с 10-12 лет появляется характерный для взрослых альфа-ритм с частотой около 10 Гц. Для здоровых детей характерна большая изменчивость электроэнцефалограммы, что отличает их от взрослых. У детей не обнаружено соответствия между характером электроэнцефалограммы и их умственным развитием.

Потенциалы больших полушарий отражают физиологические свойства нейронов, их возбудимость и лабильность и протекающие в них возбуждение и торможение.

Альфа-ритм исчезает не только при действии раздражителя, вызывающего безусловный рефлекс, но и при действии раздражителя, вызывающего условный рефлекс (И. И. Лаптев, 1941; П. И. Шпильберг, 1947; М. П. Ливанов, 1945). По изменениям потенциалов удается судить о выработке приобретенных, условных рефлексов (М. Н. Ливанов, 1945-1969; А. Б. Коган, 1959-1969).

При отведении потенциалов от отдельных нейронов коры головного мозга обнаружено, что при образовании условно-рефлекторного возбуждения учащаются фоновые потенциалы отдельного нейрона, а при выработке условно-рефлекторного торможения они урежаются.

Потенциалы больших полушарий не являются регистрацией мыслей. Процесс мышления не биоэлектрический, а психический процесс. Регистрация потенциалов и мышление - два различных процесса, которые коренным, качественным образом отличаются друг от друга. Поэтому мысли не могут передаваться на расстояние посредством потенциалов, а передаются посредством слов, их звуковых или письменных обозначений, которые мы слышим или видим и иногда осязаем. Следовательно, большие полушария воспринимают мысли только через органы чувств.

Кроме того, потенциалы головного мозга чрезвычайно слабы и их можно регистрировать только при заземлении значительно более сильных электрических токов окружающих нас трамваев, троллейбусов, электрических приборов и только посредством усилительных установок, повышающих потенциалы головного моз1 а во много сотен тысяч раз.

Медленные ритмы обнаруживаются и в больших полушариях головного мозга животных. Характер потенциалов у разных видов животных отличается большим или меньшим постоянством в различных участках головного мозга и в разное время.

В коре мозжечка при неповрежденном головном мозге также обнаруживаются потенциалы, в которых различаются два ритма: медленный ритм с частотой 6-8 Гц и быстрый ритм с частотой 30-40 и 150-220 Гц. При действии афферентных импульсов в гиппокампе регистрируется регулярный ритм 4-7 Гц.

Альфа-ритм - результат совместной деятельности коры больших полушарий и ретикулярной формации таламической области. Он незначительно отличается у разных позвоночных животных.

Образование условного рефлекса, вызывающего возбуждение в области соответствующего безусловного анализатора, приводит к десинхронизации. Десинхронизация наступает также при внешнем торможении и при раздражении ретикулярной формации. Она имеет большой скрытый период.

Синхронизация характерна для условного торможения. Она наступает также при угнетении ретикулярной формации. Это привело к заключению, что образование условного рефлекса сопровождается возбуждением ретикулярной формации, а условное торможение - ее угнетением. Синхронизация деятельности нейронов, расположенных далеко друг от друга, - результат вовлечения их в совместную работу посредством подкорковых образований. Медленные сильные колебания потенциалов, охватывающие большие участки коры, связаны с влиянием подкорковых образований и носят диффузный характер. Местное изменение потенциалов в соответствующем анализаторе получается при любом кратковременном индифферентном адекватном раздражении. Оно характеризуется малым скрытым периодом и обозначается как первичный ответ . По мере превращения этого раздражения в сигнал условного рефлекса величина и форма первичного ответа изменяются. При отведении потенциалов от отдельных нейронов при помощи микроэлектродов обнаружено, что при изолированном действии условного раздражителя в одних нейронах возникает возбуждение, в других - торможение. В очагах возбуждения обнаруживается высокий отрицательный потенциал, а в очагах торможения - положительный потенциал.

Потенциалы, вызванные афферентными импульсами в ассоциативных областях, обозначаются как вторичный ответ. У людей почти все вызванные ответы - вторичные, для них характерна чувствительность к отвлечению внимания. Афферентные импульсы из специфических ядер зрительных бугров заканчиваются преимущественно в 3-м и 4-м слоях коры, а из неспецифических - в 1-м и 2-м слоях.

Сегодня уже ни у кого нет сомнений в том, что жизнедеятельность человеческого организма тесно связана с электромагнитными процессами. Нервные клетки несут электрические заряды, по нервным волокнам непрерывно проходят электрические импульсы, то сильные, то слабые. Пример напряженной электромагнитной активности представляет собой работа мозга. В мозгу непрерывно совершаются электромагнитные процессы. Если на лоб и затылок наложить металлические пластины, соединенные через усилитель с регистрирующим прибором, то можно зафиксировать непрерывные электромагнитные колебания коры головного мозга. При этом их ритм, форма и интенсивность находятся в прямой зависимости от состояния человека.

В результате многочисленных экспериментов ученых, исследовавших работу мозга, получены весьма любопытные данные об электромагнитных колебаниях. В мозгу сидящего спокойно с закрытыми глазами, не думающего ни о чем человека совершается около 10 колебаний в секунду. Когда же человек открывает глаза, мозговые волны исчезают и вновь появляются, когда глаза закрыты. Интересно и другое: когда, например, человек засыпает, ритм колебаний замедляется. По характеру колебаний можно весьма точно определить момент начала и конца сновидения.

При заболеваниях мозга характер электромагнитных колебаний меняется особенно резко. Все это лишний раз доказывает, что мозговые клетки находятся в состоянии постоянной активности и большие количества их "колеблются" вместе, подобно скрипкам огромного оркестра.

Предполагают, что электромагнитные колебания не просто сопутствуют работе мозга, а являются важнейшим моментом всей его жизнедеятельности. Поступающие в мозг нервные импульсы не идут проторенными путями, а меняют всю картину распределения колебаний в коре больших полушарий.

Характер электромагнитной активности мозга меняется с возрастом в течение всей жизни и обучения. При этом следует подчеркнуть, что каждому ощущению, каждой мысли отнюдь не соответствует свое собственное, определенное колебание. О чем думает человек, по форме электромагнитных колебаний ученые еще не научились определять.

Какие функции выполняют электромагнитные процессы в мозгу, мы также пока не знаем. Но они отчетливо показывают, что материальной основой нашего мышления являются электромагнитные процессы в наиболее высокоорганизованной материи, которую создала природа на нашей планете. Эта мысль подтверждается сегодня многочисленными примерами из жизни и практики.

Мы пока еще не знаем конкретно, каков механизм восприятия магнитных полей мозгом. Но современная биофизика уже достаточно исследовала многие вопросы, связанные с электромагнитными колебаниями и, в частности, с явлением передачи мыслей на расстояние.

Лаборант надел на голову испытуемого легкий венок, свитый из тончайших металлических пластинок, а на правую руку - такой же легкий браслет.

От Вас требуется только одно,- пояснил он,- думать и только думать...

О том, как Ваша рука, скажем, сжимает какой-либо предмет.

Начали! - последовала команда, и лаборант включил установку.

Странное дело, человек не нажимал никаких кнопок, не поворачивал ручек, а лишь мысленно представлял движение кисти своей руки. И железная "рука", приводимая в движение с помощью гидравлических и электрических устройств, в точности повторила мысленный приказ человека, подчиняясь его воле.

Как же действует это чудо автоматики? Работа такой "руки" основана на биотоках организма, т. е. токах, вырабатываемых в нервных клетках. Когда человек двигает рукой или ногой, в его мышцах возникают биотоки. Но человек может по своему желанию вызвать появление биотоков в мышце и регулировать их силу, не производя никаких движений. Достаточно лишь сигнала, приказа мозга: "Пусть мышцы сократятся". И обязательно возникает биоток определенной мощности.

Первая модель искусственной руки, управляемой биотоками, была создана в 1957 году. В последующие годы модель совершенствовалась. Участники проходившего в Москве 1-го Международного конгресса Федерации по автоматическому управлению стали очевидцами такой необычной картины. Пятнадцатилетний мальчик, лишившийся кисти руки, взял искусственной рукой кусок мела и написал на доске отчетливым почерком: "Привет участникам конгресса!" Кисть протеза, которой были выведены приветственные слова, казалась живой. Она сжималась и разжималась. Ее движениями управляли мышечные биотоки.

Искусственная рука дает возможность выполнять работу, которая под силу искусному мастеру. С ее помощью можно работать напильником и молотком, печатать на пишущей машинке, управлять мотоциклом и автомобилем. Ученые хотят, чтобы искусственная рука не только обрела большую силу и возможность воспроизводить движения пальцев, но и могла различать горячее и холодное, влажное и сухое, гладкое и шероховатое. В Центральном научно-исследовательском институте протезирования и протезостроения изготовлен макет руки с чувствительными к давлению датчиками, укрепленными на кончиках пальцев. Советский инженер А. Шнейдер разработал еще более совершенный протез руки, который способен посылать нервной системе сигналы о силе сжатия пальцев.

Для координации двигательных функций биоэлектрической руки в последнее время начинают использовать различные логические и вычислительные устройства. В протез закладываются программы различных движений, так что ряд сложных движений может осуществляться от одной команды.

Искусственные руки окажутся полезными не только инвалидам, но и здоровым людям, особенно шоферам, летчикам, космонавтам.

Биотоки можно усилить, после чего их можно передавать на большие расстояния по проводам и радио. Следовательно, искусственные руки будут работать там, где небезопасно или в тех местах, куда человеку не попасть. Искусственная рука, управляемая желаниями человека, может совершать сложные манипуляции с микроскопически малыми объектами под микроскопом, проникать в зоны атомных установок, не боясь повышенной радиации. Манипуляторы, управляемые биотоками, могут спуститься на дно морское и, получая биоэлектрические импульсы сквозь многометровую водную толщу, исследовать морское дно. С помощью мощных металлических захватов можно подготовить к подъему затонувший корабль. Контроль за действием стальных "рук" будет осуществлять подводный телеглаз. Все, что происходит в глубинах моря, можно будет увидеть на экране телевизора.

В процессах управления можно использовать биотоки различных мышц человека. Так, например, биотоки сердечной мышцы успешно управляют рентгеновским аппаратом, в результате чего можно получить снимок сердца в любой момент его сокращения. Они могут управлять и подачей хлороформа оперируемому.

Лицевые мышцы, расположенные в непосредственной близости от мозговых центров и обладающие малой массой (чем меньше масса мышцы, тем быстрей мышца срабатывает), можно подключить к вспомогательной тормозной системе автомобиля, срабатывающей в случае аварийной остановки.

Для аварийной, т. е. всегда неожиданной, остановки автомобиля больше всего подходят мышцы бровей. К обычным очкам водителя прикрепляются стальные пружины, к концам которых подведены серебряные контакты, прижатые к надбровным дугам. Проводники от контактов соединены с дифференциальным усилителем на транзисторах. Выходной сигнал с усилителя подается на мультивибратор, в цепи которого стоит быстродействующее реле. Последнее передает возбуждение контактору мощного электромагнита, установленного на педали тормоза автомобиля. В момент возникновения опасной ситуации водителю достаточно нахмурить брови, и машина остановится.

В настоящее время изучается возможность создания прибора, который мог бы преобразовывать движения глазного яблока человека в импульсы, командующие органами управления различными объектами. Для этих же целей можно приспособить и чувствительные нервные окончания, расположенные на поверхности тела человека.

Биоэлектрический метод открывает принципиальную возможность управлять технической системой, не двигая рукой, не напрягая мышц, не произнося ни слова. Человеку достаточно только пожелать, и неодушевленная материя подчинится невысказанному желанию.

Перед нами модель кольцевой электрической железной дороги, по которой бойко бегает маленький локомотивчик с вагончиком. В кресле у модели сидит человек. Стоит ему лишь подумать о том, чтобы поезд двинулся, как тот послушно пускается в путь. Стоит мысленно приказать, чтобы поезд остановился, и тот выполняет и эту команду. По желанию человека поезд меняет скорость движения. Все это не сказка, а быль. Модель такой игрушечной железной дороги построена инженерами Центрального научно-исследовательского института протезирования и протезостроения. Устройство, работающее на принципах биоточного управления, снимает один сигнал с мышц, сгибающих кисть, а другой - с мышц, которые ее разгибают.

Ученые, работающие в области биоэлектрических систем управления, делают попытки сравнить их с современными электронно-вычислительными машинами. Когда мы рисуем или пишем,- говорят ученые,- наша рука движется по определенной программе. В реализации этой программы могут одновременно участвовать десятки мышц, причем в волокнах каждой из них циркулируют текущие из мозга потоки импульсов. Мы следим глазами за тем, как движется рука или карандаш в нашей руке, и в мозг поступают потоки отдельных биоэлектрических импульсов, сигнализирующих о том, как выполняется заданная программа. Мозг сравнивает программу с ее реализацией и непрерывно отдает команды, обеспечивающие правильное движение руки.

Примерно по такой же схеме работают многие современные электронно-вычислительные машины. В каждой такой машине есть узел управления, который преобразует заданную человеком программу в совокупность импульсов, и устройства обратной связи, которые информируют узел управления о том, как реализуется программа. В узле управления заданная программа непрерывно сравнивается с ее реализацией. Потоки импульсов, постоянных по величине, но переменных по частоте, циркулируют по цепям управления. Такие системы называют замкнутыми или системами с обратной связью.

Конечно, сравнение электронной машины с мозгом, устройства обратной связи с нервными клетками, исполнительных двигателей с мышцами, автомата с живым организмом носит внешний, чисто условный характер. И вместе с тем именно кибернетический подход к природе, именно подобные аналогии послужили источником идеи биоэлектрического управления. Не случайно в системах биоэлектрического управления используют различные логические и вычислительные устройства.

Проблема биоэлектрического управления будет окончательно решена тогда, когда цепь, передающая информацию от человека к техническому устройству, будет сведена к минимуму звеньев. Биоэлектрическая система воздействия человека на механизмы будет, по прогнозам ученых, в ближайшее время применяться в управлении тракторами, прокатными станами, экскаваторами, станками, кранами и т. п.

Все это, конечно,- прогнозы на будущее. Насколько они реальны, покажет жизнь. Удивительную картину использования биоэлектрической техники в будущем нарисовал крупный советский специалист в области автоматического управления академик А. П. Благонравов. Он говорил, что уже вполне конкретно стоит вопрос о создании такого робота, который будет нашим двойником и по нашему желанию будет собирать для нас минералы на Марсе, или, скажем, поздравлять с победой нового чемпиона в Рио-де-Жанейро, в то время как мы сами будем находиться в Москве. Причем речь идет не о простом механическом роботе, способном выполнять заданную программу. Речь идет о создании такого робота, который будет повиноваться вашей мысли. Это не мистика, не фантастика!

Пока это в будущем. Но первые шаги на пути к этому чудесному будущему уже сделаны.

Успехи ученых в создании "умных", наделенных искусственным интеллектом роботов, позволят в самое ближайшее время решить многие научные и производственные проблемы и, в частности, осуществить переход на более высокий уровень автоматизации - к гибким производственным комплексам, цехам и заводам-автоматам - прообразам техники будущего.

Для установления точного диагноза заболевания мозга в последние годы все большее значение приобретают электрофизиологические исследования. Электрофизиология - это тоже молодая и очень быстро развивающаяся наука. Что же она изучает? Во многих тканях и органах животных и человека в процессе их жизнедеятельности образуются особые электрические токи, которые ученые назвали биотоками, то есть токами жизни. Любая мышца, сердце, головной и спинной мозг - все эти органы, пока они живут и функционируют, подобно крохотным электростанциям, постоянно вырабатывают электрические потенциалы.

Но эти «живые токи» очень малы, их напряжение исчисляется в микровольтах (то есть в миллионных долях вольта). Поэтому, чтобы «поймать», измерить и изучить биотоки, необходимо располагать рядом сложных современных приборов.

Первыми были изучены биотоки человеческого сердца. Специальный прибор для записи этих токов на фотопленке, так называемый электрокардиограф, в настоящее время можно видеть не только в крупных столичных клиниках и институтах, но и в любой районной больнице.

Запись токов сердца - электрокардиограмма - является исключительно важным методом для диагностики и, следовательно, для лечения всех основных заболеваний сердца.

Сложные электронные приборы регистрируют электрические потенциалы, которые «излучают» клетки мозга. Изменения формы и ритмики этих потенциалов (см., например, четвертое отведение на рисунке), помогают нейрохирургу не только уточнить локализацию мозговой опухоли, но и получить ценные данные о функциях мозга.

Значительно более сложной задачей оказалось изучение биотоков человеческого мозга. Дело в том, что эти токи во много раз слабее токов сердца. Кроме того, кости черепа являются как бы барьером, который в значительной степени их ослабляет. Поэтому, чтобы уловить биотоки мозга и записать их на бумажной ленте, необходимо усилить их в сотни тысяч раз. Для этого понадобилось создать очень мощные многоламповые электронные усилители. Это стало возможным лишь в течение последних пятнадцати-двадцати лет в связи с быстрым прогрессом современной электроники и радиотехники.

Вторая особенность биотоков головного мозга заключается в том, что, как было установлено в последние годы, электрические потенциалы излучает каждая нервная клетка мозга. Если вспомнить, что в мозгу человека имеется много миллиардов таких нервных клеток, то станет понятным исключительная сложность расшифровки тех сложных «узоров», или, как говорят электрофизиологи, кривых, которые получаются при регистрации электрических токов мозга.

В небольшой комнате без окон на кушетке спокойно лежит больной. Стены комнаты, которая называется экранированной камерой, сделаны из густой металлической сетки. Она выполняет роль экрана, препятствующего попаданию внутрь камеры «посторонних» токов, которые имеются в атмосфере.

На голову больного надет легкий резиновый шлем, от которого к селектору идет пучок тонких разноцветных проводов. Это электроды, концы которых соприкасаются с различными точками на коже головы. Каждый электрод «отводит» биотоки от того небольшого участка головного мозга, над которым этот электрод установлен.

Вне экранированной камеры в просторной светлой комнате стоит большой сложный аппарат, по виду и размерам напоминающий пианино. На пульте управления аппарата видны десятки регуляторов, кнопок, рычажков.

5511 0

Значительные компоненты умственного и творческого в трудовой деятельности руководителя создают большие нагрузки на центральную нервную систему и особенно на ее высший отдел - кору головного мозга. Выполненные к настоящему времени исследования функционального состояния центральной нервной системы в условиях различных типов умственной деятельности методом электроэнцефалографии показали различный уровень активации коры головного мозга и подкорковых образований.

В литературе имеются сведения об изучении биоэлектрической активности мозга как одного из показателей функционального состояния центральной нервной системы у отдельных групп инженерно-технических и научных работников.

Установлено, что наиболее информативными показателями являются одновременное повышение амплитуды медленных и быстрых колебаний, увеличение частоты альфа- и бета-ритмов, снижение частоты тэта-ритма и усиление межполушарной асимметрии.

Однако исследованию биоэлектрической активности головного мозга в условиях производства присущи определенные технические трудности, которые в ряде случаев не позволяют проводить наблюдения в полном объеме. Это обстоятельство свидетельствует о целесообразности развития существовавших ранее подходов к оценке напряженности умственной работы по данным альфа-активности.

В наших исследованиях в записях фоновой активности у 85% лиц исследуемых групп преобладал альфа-ритм. Он был лучше выражен в затылочных отделах, по направлению кпереди амплитуда его постепенно уменьшалась. Помимо изменений амплитуды, связанных с функциональным состоянием мозга, наблюдались также спонтанные изменения амплитуды волн с образованием характерных «веретен».

При анализе фоновой активности по средним величинам обращает на себя внимание низкоамплитудный характер альфа-ритма (табл. 1). Средняя амплитуда альфа-волн в лобно-височных, затылочно-височных отведениях до работы колебалась в пределах 20— 22 и 23-30 мкВ соответственно. К концу рабочего дня амплитудная характеристика альфа-ритма существенно не изменялась, отмечалось лишь незначительное увеличение этого показателя в группе начальников цехов. Согласно данным В.В. Суворовой (1975), электроэнцефалографическим показателем умеренного нервного утомления может служить выраженность низкоамплитудного, низковольтного альфа-ритма.

Таблица 1

Средняя амплитуда альфа-ритма и величина альфа-индекса в динамике рабочего дня

Примечания : х - Р< 0,05; хх - Р < 0,01; У - до работы; В - в конце работы.

Наряду с амплитудой альфа-ритма, нами учитывалась также и частота альфа-колебаний как составной элемент другого показателя - альфа-индекса. Этим показателем является число альфа-волн не в единицу времени, а в определенном отрезке анализируемой записи, выраженное в процентах. За 100% в данном случае принимается частота альфа-ритма, умноженная на отрезок кривой, снятой за 5 с.

Альфа-индекс может характеризовать степень десинхронизации по признаку замещения одних волн (альфа-волн) другими (бета- волнами) или степень охвата клеток коры головного мозга возбуждением, так как смена низкочастотного ритма на высокочастотный свидетельствует о большом расходе энергии.

Полученные нами данные показали, что изменение альфа-индекса в конце рабочего дня направлено в основном в сторону его увеличения по сравнению с исходными данными (табл. 1). Так, в группах начальников цехов, мастеров и инженеров этот показатель увеличивался у 71,66 и 53% лиц соответственно. Изменение альфа-индекса было выражено в большей степени у руководителей, к концу рабочего дня он увеличивался на 30 и 80% соответственно в правом затылочно-височном и лобно-височном отведениях.

Низкоамплитудный характер альфа-ритма, сочетающийся с увеличенным альфа-индексом, является признаком функционального напряжения клеток головного мозга.

Для оценки подвижности основных нервных процессов при ЭЭГ- исследованиях большую роль играют величины латентного периода реакции (СПР) как на закрывание, так и на открывание глаз. Эта проба является самой надежной и простой из известных электроэнцефалографических тестов оценки функционального состояния коры головного мозга.

Анализ СПР десинхронизации на открывание глаз (ОГ), по данным ЭЭГ с лобно-теменных и затылочно-теменных отведений обоих полушарий, показал, что у 77% лиц изучаемых групп этот показатель не изменялся, а у 17% и 6% работающих он соответственно уменьшался или увеличивался. Вместе с тем обращают на себя внимание небольшие величины исходных значений латентных периодов десинхронизации на ОГ в исследуемых группах.

Иные результаты были получены при изучении реакции восстановления альфа-ритма на закрывание глаз (ЗГ). Продолжительность латентного периода восстановления альфа-колебаний на закрывание глаз в конце рабочего дня в группе начальников цехов и мастеров существенно увеличилась (более чем в 1,5 раза), а у инженеров этот показатель не претерпел заметных изменений.

Таким образом, полученные нами данные говорят об укорочении латентного периода десинхронизации на ОГ и увеличении продолжительности скрытого периода восстановления альфа-ритма на ЗГ, свидетельствуют об активности процессов возбуждения. При этом изменения продолжительности латентных периодов реакции десинхронизации и восстановления альфа-ритма были более выражены в группе начальников цехов.

Известно, что для оценки функциональной подвижности, кроме абсолютных величин СПР, применяется коэффициент активации (КЗ/О ), определяемый по отношению СПР при закрывании и открывании глаз. Средние величины Кз/о (из 3-х и более проб) характеризуют общий уровень возбудимости коры головного мозга и могут свидетельствовать, при сопоставлении различных видов и условий работы, о ее напряженности.

В состоянии бодрствования этот показатель варьирует в диапазоне от 1 до 10. Изменение Кз/о в сторону уменьшения свидетельствует о снижении функциональной активности коры головного мозга, тогда как увеличение этого показателя отражает процесс повышения уровня активности головного мозга.

Наибольшие величины Кз/о в исходном состоянии отмечались у инженеров, наименьшие - в группе начальников цехов и мастеров 52 (табл. 2). В конце работы этот показатель увеличился в группе начальников цехов и мастеров в 2,8 и 1,5 раза соответственно (2,7, 2,7 и 4,7 в исходном состоянии; 7,4, 4,1 и 4,5 в конце рабочего дня), а у инженеров не изменился.

Таблица 2

Изменение Кз/о в динамике рабочего дня по средним данным

Примечание : достоверность различий: х - P < 0,05; хх - P < 0,01.

Достоверное увеличение этого параметра в группе начальников цехов и мастеров указывает на повышение функциональной активности коры головного мозга, инертности возбудительного процесса, обусловленной большой нервно-эмоциональной нагрузкой.

Известно, что уровень функциональной активности мозга характеризуется не только сдвигами доминирующего ритма ЭЭГ, но и изменением распределения ритмов по поверхности полушарий. По мнению А.А. Ухтомского, это явление отражает смену формирующихся в мозгу рабочих констелляций.

Определенные изменения были выявлены в распределении альфа-ритма по полушариям в динамике рабочего дня. Симметричность ЭЭГ, хотя и не абсолютна, тем не менее настолько характерна для нормальной ЭЭГ, что является одним из критериев нервно-эмоционального напряжения. Практическим вариантом нормы считается ЭЭГ, на которой значение асимметрии составляет не более 50% амплитуды сравниваемых записей.

В исходном состоянии у всех лиц исследуемых групп амплитуда альфа-ритма была наибольшей в правом полушарии головного мозга, что подтверждает точку зрения о доминировании левого полушария. Под влиянием работы наблюдалось усиление межполушарной асимметрии, наиболее сильно выраженное в затылочной области. Наибольшие показатели асимметрии были в группе начальников цехов, мастеров, а наименьшие - у инженеров. Лобно-затылочная асимметрия в динамике дня в группе начальников цехов и инженеров уменьшалась, у мастеров увеличивалась одинаково в обоих полушариях головного мозга.

Затылок-темя

Под влиянием нервно-эмоционального напряжения межполушарная асимметрия усиливается, происходит «перелив» альфа-ритма из субдоминантного правого в левое, ведущее полушарие, и обратно.

У лиц исследуемых групп усвояемый диапазон частот при ритмической фотостимуляции к концу рабочего дня в лобно-теменных и затылочно-теменных отведениях изменялся разнонаправленно.

До работы оптимальная частота стимуляции для выявления максимальной реакции усвоения находилась в диапазоне 11-14 Гц. При этом амплитуда реакции усвоения не превышала амплитуды спонтанной доминирующей активности.

После работы у начальников цехов, мастеров и ИТР в 37,45 и 50% случаев соответственно ритм усвояемых частот смещался в сторону более низкого диапазона (6-9 Гц), а в 30, 20 и 13% случаев усвояемый ритм, наоборот, смещался в более высокий диапазон частот (15-20 Гц). Полученные данные могут указывать, с одной стороны, на развитие утомления, а с другой - на инертность возбудительного процесса.

Таким образом, изучение биоэлектрической активности головного мозга в динамике рабочего дня показало снижение потенциала альфа-волн при увеличении альфа-индекса, удлинение латентного периода реакции восстановления альфа-ритма на закрытие глаз без существенного изменения латентного периода реакции десинхронизации на открытие глаз при соответствующем возрастании коэффициента активации (Кз/о). Одновременно отмечалось резко выраженное усиление межполушарной асимметрии с изменением доминирующего полушария. Эти электроэнцефалографические сдвиги отражают наличие выраженного нервно-эмоционального напряжения и развитие процесса утомления.

Изменения ЭЭГ были более выражены у начальников цехов, главных специалистов и в меньшей степени у мастеров и инженеров. Вместе с тем следует отметить, что полученные данные не позволяют дать объективную количественную оценку степени нервно-эмоциональной нагрузки.

Амиров Н.Х.

Труд и здоровье руководителей

Биотоки мозга при различных заболеваниях

А. Ф. Макарченко и Н. Л. Горбач отметили значительное разнообразие электроэнцефалографических картин при рассеянном склерозе и, следовательно, отсутствие какойлибо специфичности изменений биотоков мозга при этом заболевании. Доминировали значительная дезорганизация и десинхронизация аритма, нередко с усилением как быстрых компонентов ЭЭГ, так и с замедлениями и появлением 0волн. Аволны наблюдались лишь у одной больной с давностью заболевания около 20 лет и с выраженной симптоматикой поражения головного мозга.

С точки зрения понимания изменений основной ритмики в ЭЭГ при патологическом нарушении корковоподкорковых взаимоотношений представляет определенный интерес состояние биоэлектрических явлений в коре головного мозга при хронической форме энцефалитов, в частности при эпидемическом энцефалите.

Между характером нарушений ЭЭГ и клиническими проявлениями эпидемического энцефалита имеется определенная связь. Так, при акинетической форме паркинсонизма электрическая активность понижается, а при гиперкинетическои повышается.

Исследование колебаний биоэлектрических потенциалов у больных с акинетической формой паркинсонизма обнаружило общее ослабление электрической активности коры мозга, аритм по частоте не превышает 8-10 колебаний в секунду. Его амплитуда неравномерна, отмечаются частые перерывы до 2,5 секунд. Во всех отведениях регистрируются медленные волны, которые при освещении глаз либо не изменяются либо несколько учащаются.

В литературе имеются интересные данные об изменениях электрической активности мозга и при таком общем инфекционном заболевании, как ревматизм, характеризуемый широко распространенным поражением соединительной ткани.

Первое исследование в этой области проведено Ниманом на 20 больных. Несмотря на то, что за малым исключением у всех больных наблюдалась клинически благоприятно протекающая форма ревматизма (легкие артриты, кардиты со спонтанным улучшением впоследствии) без значительных психических и неврологических проявлений, у 14 из них была обнаружена явная электроэнцефалографическая патология, аритм был ослаблен, иногда отсутствовал, доминировали билатеральные медленные д и в волны; в отдельных случаях отмечалась тенденция к уплощению, сглаживанию кривой биотоков; в одном случае регистрировались локализованные острые волны При серийном обследовании ЭЭГ в процессе выздоровления у половины больных наблюдалась нормализация ЭЭГ с уменьшением медленных колебаний и появлением а ритма. Автор отмечает лишь слабую корреляцию между тяжестью соматической ревматической симптоматики и степенью патологичности, в половине случаев при клиническом улучшении ЭЭГ нормализовались очень медленно и недостаточно, что, по мнению автора, свидетельствует о наличии хронического су клинического последействия.

М. Г. Астапенко из 20 обследованных больных неспецифическим инфекционным полиартритом обнаружила 18 нарушение ЭЭГ в виде угнетения аритма или явлений дизаритмии; иногда появлялись также и медленные патологически Дволны. И. А. Бронзов изучал биоэлектрическую активность мозга у 40 больных острым и подострым ревматическим полиартритом и ревмокардитом. Автор считает, что острые формы ревматизма характеризуются доминированием аритма высокой амплитуды. Переход процесса в фазу подострого течения характеризуется снижением уровня электрической активности, главным образом за счет снижения амплитуды и процентного содержания аритма. По наблюдениям Бронзова, динамика ЭЭГ имеет определенное прогностическое значение, указывая в ряде случаев на последующее благоприятное или неблагоприятное затяжное течение заболевания.

Электроэнцефалографические исследования при церебральном ревматизме в отечественной литературе впервые представлены работами М. М. Модель и Т. П. Симеон. Они приводят четыре наблюдения, в которых у больных с различными формами ревматического поражения головного мозга на ЭЭГ были обнаружены диффузные изменения в виде тахиритмий, слабо выраженных Дволн, отдельных пикообразных потенциалов.