УДК 612.273.2 (575.2) (04)
The outcomes of researches conducted in the KRSU, concerning variability of a heart rhythm are shown. The analysis of variability of heart rhythm as a modern method for evaluation of functional condition for sympathetic and para-sympathetic divisions of vege-tative nerve system is done.
Анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР) является современным неинвазивным методом оценки функционального состояния симпатического и парасимпатического отде-лов вегетативной нервной системы. В настоя-щее время общепризнанным является не толь-ко научное, но и прикладное значение методов анализа ВСР, и они с каждым годом получают все более широкое распространение. Характе-ристики кардиоинтервалограммы позволяют прогнозировать адаптационные возможности организма, попадающего в экстремальные ус-ловия (высокогорье, Заполярье, космические полеты и др.) Изучение совокупности показа-телей математического анализа ритма сердца позволяет также проводить диагностику уров-ня стресса в клинических и психофизиологи-ческих исследованиях [1, 3-5].
Как известно, западные исследователи в основном рассматривают ВСР как показатель состояния симпатического и парасимпатиче-ского отделов вегетативной нервной системы и изучают изменения их баланса при различ-ных заболеваниях в процессе терапевтических воздействий.
В отечественных физиологических шко-лах с самого начала использования рассматри-ваемого метода возникло понимание ВСР, как отражения процесса активации различных ре-гуляторных механизмов, обеспечивающих поддержание сердечно-сосудистого гомеостаза и адаптацию организма к изменениям условий окружающей среды.
При разработке вопросов клинико-физио-логической интерпретации и оценке медленно-волновых составляющих спектра сердечного ритма западные исследователи сосредоточили основное внимание на изучении двух его ком-понентов: высокочастотного (High Frequency - HF) и низкочастотного (Low Frequency - LF). Эти характеристики спектра ВСР пропорцио-нально отражают активность парасимпатиче-ского и симпатического отделов ВНС. Что ка-сается более низкочастотных (медленноволно-вых) колебаний с периодом длиннее чем 70-100 с (ниже 0,015-0,019 Гц), то в рекомендаци-ях Европейского Кардиологического и Северо-Американского электрофизиологического об-щества упоминаются так называемые "очень" низкочастотные (Very Low Frequency - VLF) и ультранизкочастотные (Ultra Low Frequency - ULF) колебания сердечного ритма.
Однако авторы рекомендаций указывают, что физиологическая интерпретация в рас-сматриваемых диапазонах неизвестна и требу-ет дальнейшего изучения.
В последние годы имеется тенденция к изучению волновой структуры кардиоинтер-валограммы в связи с динамикой ряда функ-циональных показателей человеческого орга-низма, когда одновременно регистрируется несколько параметров разных физиологиче-ских систем [4, 5].
Большое значение при таком подходе при-дается показателям электроэнцефалограммы, так как они позволяют судить об участии коры головного мозга в адаптации организма к из-меняющимся условиям внешней среды [5, 7].
В 80-е годы были проведены исследова-ния, в которых сделаны попытки проанализи-ровать, как изменяется характер сердечного ритма при выполнении различных функцио-нальных нагрузок у испытуемых с разной спо-собностью к направленным перестройкам ней-родинамических параметров [2, 7].
Используя специально разработанный способ обработки ЭЭГ-кривых, было показа-но, что у испытуемых с низкой адаптивной пластичностью нейродинамических процессов распределение R-R-интервалов не имело четко выраженной структуры как в состоянии покоя, так и при выполнении различных функцио-нальных проб, чего никогда не отмечалось у испытуемых с высоким уровнем адаптивности.
Таким образом, в приведенных исследова-ниях обнаружена определенная взаимосвязь между пластичностью центральных механиз-мов и динамическими перестройками вегета-тивной нервной системы. Следует заметить, что в рассматриваемой работе не проводился ана-лиз спектральных характеристик ритма сердца.
В литературе мы не нашли убедительных фактов о соотношениях кардиоинтервалогра-фических характеристик, отражающих уровни активности отделов вегетативной нервной сис-темы и состояния коры головного мозга, хотя существует настоятельная необходимость в получении информации подобного рода.
Одним из направлений медико-биологи-ческих исследований в Кыргызско-Российском Славянском университете является изучение механизмов горной адаптации человека. На первом этапе многоэтапного исследования явилось необходимым выявление соотноше-ния характера вегетативной регуляции ритма сердца и динамики биоэлектрической актив-ности головного мозга у жителей низкогорья- студентов начальных курсов КРСУ.
Нами была проведена серия исследова-ний, основной задачей которых было сопос-тавление значений статистических характери-стик и волновой структуры кардиоинтервало-граммы с данными электроэнцефалограммы, а также поиск возможных связей, отражающих один и тот же уровень функционального со-стояния в рамках разных систем, формирую-щих это состояние.
Методы исследования. В работе было обследовано 20 человек - студентов КРСУ (возраст 18-20 лет).
Для оценки состояния вегетативной нерв-ной системы был применен метод кардиоин-тервалографии с обработкой R-R-интервалов по специальной программе на персональном компьютере. Программа позволяла оперативно регистрировать и обрабатывать R-R-интерва-лы ЭКГ с последующим проведением стати-стической обработки полученных рядов ин-тервалов и выявлением волновой структуры сердечного ритма. В конечном итоге в таблич-ном виде выдавались характеристики: Мо - наиболее часто встречающийся интервал; Амо - доля моды в рассматриваемом ряду; ИН - индекс напряжения адаптивных механизмов; ДВ - амплитуда пика волн в спектрограмме, определяющих влияние дыхания на ритм сердца; МВ1 - амплитуда пика медленных волн, отражающих влияние сосудодвигатель-ного центра; МВ2 - амплитуда пика очень медленных волн, отражающих влияние на ритм надсегментарных структур.
Снятие и усиление аналоговых сигналов ЭЭГ проводилось по общепринятой методике. Обследуемый находился в специальной экра-нированной камере, которая позволяла изба-виться при регистрации ЭЭГ от воздействия внешних электромагнитных полей. Сигналы ЭЭГ усиливались посредством 16-канального электроэнцефалографа фирмы "MEDICOR" с последующей компьютерной обработкой ана-логового сигнала, которая включала в себя пе-риодометрический анализ, представление за-писи в виде гистограммы, показывающей пре-обладание того или иного ритма; автокорреля-ционный анализ, позволяющий определять ре-гулярность ритмов. Эпохой анализа, т.е. вре-менем произвольно выбранного для анализа участка электроэнцефалограммы, было 10 с.
Возможности программы позволяли вы-брать любую комбинацию коммутации элек-тродов. Использовались монополярные отве-дения с расположением активных электродов на лобной, височной, теменной и затылочной областях правого и левого полушария.
Результаты и их обсуждение. При обра-ботке данных мы распределили обследуемых на типы по классификации, предложенной Е.А. Жирмунской и В.С. Лосевым [6]. Соглас-но определению авторов классификации и данным, полученным нами, обследуемые раз-делились на группы, большинство из которых относилось либо к I, либо к IV типу ЭЭГ. Представителей II и III типов было несколько человек, и показатели этих испытуемых не подвергались статистической обработке.
В процессе работы в первую группу мы отнесли обследуемых с I типом ЭЭГ. Этот тип, как указывают вышеупомянутые авторы [6], является организованным, с преобладанием альфа-активности, альфа-ритм регулярный, в той или иной степени модулированный в вере-тена, медленная активность выражена слабо (рис. 1, 2).
Рис. 1. ЭЭГ 1 типа.
Рис. 2. Соотношение ритмов в I типе ЭЭГ.
Во вторую наблюдаемую группу вошли лица с IV типом ЭЭГ. В отличие от I типа IV тип ЭЭГ-дезорганизованный, с преобладанием альфа-активности, альфа-ритм не регулярный, не модулированный, наряду с ним присутству-ет бета-активность и много медленных коле-баний (рис. 3, 4).
Рис. 3. ЭЭГ 4 типа.
Рис. 4. Соотношение ритмов в IV типе ЭЭГ.
Хотя авторы классификации вели работу на высоте уровня моря, наши данные, полу-ченные в низкогорных условиях (760-800 м над ур.м.), в целом подтвердили правомер-ность разделения на типы.
Затем при анализе соотношения средних значений кардиоинтевалографических харак-теристик первой и второй группы было прове-дено сравнение данных об уровне активности ЭЭГ с показателями активности вегетативной нервной системы (см. таблицу). В таблице по-казаны средние значения характеристик кар-диоинтервалограммы (включая показатели волновой структуры) представителей двух ти-пов испытуемых, разделенных по соотноше-нию ритмов электроэнцефалограммы.
В верхней части таблицы помещены зна-чения испытуемых I типа, в нижней- данные испытуемых IV типа.
Характеристики кардиоинтервалограммы у представителей разных типов ЭЭГ
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В первых трех столбцах таблицы помеще-ны средние значения частоты сердечных со-кращений, максимального и минимального ар-териального давления. Видно, что у волонтеров с ЭЭГ 1 типа значения ЧСС более низкие по сравнению с группой, отнесенной к IV типу.
Характерно, что значения артериального давления в группе испытуемых, отнесенных к I типу, несколько выше значений другой срав-ниваемой группы. Перемещаясь по таблице, слева - направо, можно отметить, что индекс напряжения механизмов адаптации в группе IV типа ЭЭГ достоверно выше. Средние зна-чения дыхательных волн (ДВ) в обеих группах находятся в близких пределах, уровни пиков в среднечастотном диапазоне (МВ1) показыва-ют, что амплитуда у испытуемых IV типа зна-чительно выше, а значения пиков низкочас-тотных волн (МВ 2) одинаково велики в обеих группах.
По мнению ведущих исследователей [1, 4], кардиоинтервалы сердечного ритма кон-тролируются, по крайней мере, через два неза-висимых входа. Один исходит из дыхательной системы и определяет модуляцию сердечного ритма в частотной зоне дыхания. Другой вход связан с системой регуляции артериального давления, где ведущую роль играют симпати-ческие механизмы. Ее влияние на сердечный ритм осуществляется в частотном диапазоне около 0,1 Гц. В наших исследованиях сочета-ние статистических характеристик кардиоин-тервалограммы и значений пиков спектро-граммы в трех вышеуказанных диапазонах вы-явило преобладание активности симпатиче-ских образований у представителей IV типа электроэнцефалографической активности.
Увеличение в спектре РГ сердца пика мощности на частоте 0,1 Гц коррелирует со снижением среднего уровня АД, на фоне кото-рого более заметно проявляется ритмическая активность собственного осциллятора в систе-ме регуляции кровяного давления. Наоборот, с ростом среднего значения АД амплитуда пиков в спектре РГ сердца на частоте 0,1 Гц падает.
С позиций адаптивных возможностей представители I типа ЭЭГ обладают более со-вершенным приспособительным механизмом. Центральная нервная система у испытуемых этого типа более пластична, оперативнее и полноценнее перестраивает регуляторные про-цессы на уровне коры головного мозга. Вегета-тивная нервная система в этом случае также имеет более высокий адаптационный потенци-ал. Наши результаты показывают, что ритмо-графические характеристики у обследуемых адекватно соотносятся с показателями активно-сти головного мозга. Несомненно, что I тип об-ладает более совершенными регуляторными механизмами как на уровне центральной нерв-ной системы, так и в рамках управления физио-логическими отправлениями организма разны-ми отделами вегетативной нервной системы.
ВЫВОДЫ
Литература
1. Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. - М.: Наука, 1984. - 223 с.
2. Бекшаев С.С., Василевский Н.Н., Суворов Н.Б., Кутуев В.Б., Сороко С.И. Комбинатор-ный подход к анализу взаимной статистиче-ской зависимости ритмов электроэнцефало-графии // Адаптивные реакции мозга и их про-гнозирование. - Л.: Наука,1978. - С. 117-123.
3. Заболевания вегетативной нервной системы /Вейн А.М., Вознесенская Т.Г., Голубев В.Л.; под ред. А.М. Вейна. - М.: Медицина, 1991. -С. 44-102.
4. Данилова Н.Н. Психофизиологическая диаг-ностика функциональных состояний: учеб. пособие. - М.: Изд-во МГУ, 1992. - 192 с.
5. Жемайтите Д.И. Связь реакции сердечного ритма на пробу активного ортостаза с характе-ристикой центральной гемодинамики // Физио-логия человека. - 1989. - Т.15. - №2. - С. 30-47.
6. Жирмунская Е.А., Лосев В.С. Системы описа-ния и классификация электроэнцефалограмм человека. - М.: Наука, 1984. - 80 с.
7. Сороко С.И. Нейрофизиологические меха-низмы индивидуальной адаптации человека в Антарктиде. - Л.: Наука. 1984. - 150 с.