PHYSIOLOGICAL BASIS OF THE FUNCTIONAL BIOFEEDBACK METHODS

Abstract

The review contains a definition and the essence of biofeedback functional methods. The historical, scientific aspects and the main hypotheses are given here explaining the mechanisms of biofeedback. Different techniques and methods of biofeedback are discussed, as well as the scope of the rapidly developing technology of biofeedback. Emphasis is put on physiological mechanisms and prospects of heart rate variability biofeedback methods of development.

Full Text

Концепция метода биоуправления Методы функционального биоуправления, базирующиеся на принципах биологической обратной связи (БОС), в настоящее время активно используются как в медицине, так и в различных психокоррекционных и личностно-развивающих практиках. Термин «биологическая обратная связь» был введён для описания «нового вида» обратной связи более 30 лет назад [26]. Биоуправление - это комплекс идей, методов и технологий, направленных на развитие и совершенствование механизмов саморегуляции физиологических функций при различных состояниях и в целях личностного роста [4]. В основу метода положены кибернетические представления о механизмах регуляции и управления систем посредством обратной связи. Известно, что обработка информации и обратная связь являются основными вопросами кибернетики, одним из принципов которой является представление о том, что невозможно управлять процессом, не имея информации о состоянии переменных (обратной связи). Другой принцип кибернетики - наличие обратной связи - делает возможным обучение. Обратная связь выступает в виде позитивной или негативной информации о поведении субъекта [51]. Возможность качественно и количественно учесть изменения физиологических функций и качественно оценить собственную деятельность, направленную на изменение этих функций, делает БОС уникальным методом управления физиологическими системами организма человека. При этом происходит создание новых временных связей в коре головного мозга, что приводит к оптимизации функционального состояния организма [8]. Психофизиологическая сущность метода адаптивного биоуправления состоит в организации на основе биологической обратной связи от того или иного физиологического параметра дополнительного сенсорно-когнитивного контроля над физиологическим процессом с последующей выработкой ассоциативного произвольного регулирования конкретной функции организма по принципу оперантного обучения [26]. Сочетание мышечного расслабления и высокой степени контроля сознания, концентрации внимания, активной работы воображения, значительных волевых усилий принципиально отличают этот метод от других релаксационных психотерапевтических процедур, таких как аутогенная тренировка, прогрессивная мышечная релаксация, медитация [7]. В отличие от классической аутогенной тренировки, при которой результаты самовоздействия улавливаются только субъективно с помощью самонаблюдения и ощущений, при адаптивном биоуправлении результаты объективизированы и представляются пациенту в визуальной или акустической форме с помощью специальных устройств. По этой информации и происходит регуляция функции или её пара- 48 Экология человека 2014.09 Ментальная экология метров, авторы [26, 32] показали, что использование таких устройств существенно усиливает корректирующее действие приёмов аутогенной тренировки и повышает возможности саморегуляции психических и вегетативных функций организма. Иными словами, физиологическая основа биоуправления - это подача количественно измеряемой информации, которая сопоставляется с текущим состоянием человека в последовательные промежутки времени [4]. Можно выделить три определяющих характеристики технологии биоуправления: 1) прогрессивная технология научного исследования; 2) основа внутреннего совершенствования духовных и физических качеств; 3) органичный комплекс лечебных, реабилитационных и прогнозирующих процедур [32]. В реальности эти характеристики тесно переплетены в практике применения БОС-технологий в различных областях деятельности человека. С помощью БОС решаются вопросы совершенствования нормальных и немедикаментозной коррекций нарушенных функций организма путём целенаправленной активации резервных возможностей организма. Биоуправление как часть поведенческой терапии позволяет обучиться управлению физиологическими функциями, чтобы произвольно влиять на сердечную деятельность, вазомоторную активность, параметры дыхания, температуру, секрецию желёз, сон и бодрствование, психоэмоциональное состояние [33]. Увеличение информационных, психоэмоциональных перегрузок в процессе деятельности человека, нарастающая гиподинамия приводят к вегетативному дисбалансу. Обучение с детского возраста управлению функциональным состоянием своего организма посредством БОС будет способствовать личности в последующем более эффективно справляться со стрессовыми воздействиями, используя энергосохраняющие стратегии. Именно обратные связи определяют устойчивость организма к внешним воздействиям, постоянство и стабильность функций его органов и систем [26]. Гипотезы и физиологические механизмы формирования обратных связей Принцип адаптивного биоуправления как эффект, лежащий в основе саморегуляции, наиболее активно стал изучаться в 60-70-е годы XX века [4, 26]. Этот метод основывается на теоретических представлениях и концепциях отечественных учёных: Анохина П. К. о роли полезного результата в формировании функциональных систем, Бехтеревой Н. П. о роли гибких и жёстких звеньев мозговых систем обеспечения психической деятельности. Однако общебиологические закономерности биоуправления были выявлены на основании законов классического обусловливания по Павлову И. П. и оперантному обусловливанию по Скиннеру Б. Классическое обусловливание по Павлову И. П. является главным способом, посредством которого события окружающей среды оказывают запланированное влияние на наше развитие и поведение [30]. Ключевое отличие оперантного обусловливания от классического состоит в том, что в случае оперантного обусловливания живой организм своим поведением активно воздействует на окружающую среду и сталкивается с теми или иными последствиями. То есть своими действиями (оперантами) он формирует будущее (последствия), в то время как классическое обусловливание - это закреплённая реакция на прошлый опыт [26]. Поэтому у человека реализация обратной связи от физиологических показателей в большей степени проходит по законам оперантного обусловливания (активный поиск оптимального собственного состояния и закрепление положительного результата-последствия). Тем не менее именно в рамках парадигмы условных рефлексов по Павлову И. П. в эксперименте установлено, что обусловленное снижение частоты сердечных сокращений (ЧСС) у кроликов и голубей ассоциировано с биоэлектрической активностью миндалины головного мозга. Повреждение центрального ядра миндалины ослабляет обученную брадикардию [39], повреждения гиппокампа и неокортекса ослабляют обусловленную брадикардию у кроликов. Также при эксперименте с участием кроликов доказано вовлечение передней поясной коры и перегородки в обусловливании ЧСС [48]. Однако эффекты классического обусловливания изменения ЧСС, по-видимому, видоспецифичны, так как у других животных (например, у птиц) не доказано участие перегородки и гиппокампа в обусловливании ЧСС [цит. по 26]. Различают две основные разновидности биологических обратных связей: прямую и непрямую. «Прямая» БОС осуществляется при данном функциональном состоянии и является основным его проявлением (например, по уровню артериального давления при гипертонической болезни), «непрямая» БОС - по показателям, изменение которых не является специфичным для данного психофизиологического статуса [4]. Биоуправление можно рассматривать как ветвь поведенческой терапии, целью которой является регуляция психофизиологического состояния, в том числе здорового человека, в условиях эмоционально напряжённой деятельности. Это метод управления непроизвольными процессами организма, контролируемыми вегетативной нервной системой, при котором снижение уровня эмоционального стресса выступает в качестве полезного приспособительного результата, определяющего деятельность функциональных систем, сформированных для его достижения [26, 32]. С точки зрения теории функциональных систем обратные связи представляют собой сложное функциональное образование, включающее сигналы с периферии от результатов действия и его параметров, параметров функционирования систем и гомеостаза, а также оценки этих сигналов в аппарате сличения - акцепторе результата действия. Оценка осуществляется в нейрональных структурах путём сравнения полученных сигналов с эталонами (моделями), хранящимися 49 Ментальная экология Экология человека 2014.09 в кратковременной и оперативной памяти. При этом происходят явления согласования (при сравнении с эталоном) или рассогласования (при несовпадении) и, как следствие, закрепление данной функциональной системы или её переформирование. Пути передачи условного зрительного сигнала являются вызванными обучением модификациями разрядов на условный сигнал во время обусловливания ЧСС. Эти «изменяемые» нейроны получают информацию безусловного сигнала и потом «модифицируют» свою активность в соответствии с природой условного сигнала. Эти изменения обнаружены в голубом пятне - n. coeruleus (часть ретикулярной формации ромбовидной ямки ствола головного мозга на уровне моста, где сосредоточены в основном нор-адренергические нейроны) [цит. по: 26]. Регистрация активности отдельных вагусных преганглионарных и симпатических постганглионарных сердечных нейронов показала, что сердечные мотонейроны изначально реагируют на условный сигнал, и обусловливание увеличивает вероятность появления и величину вызванного условным сигналом ответа [40]. Показана принципиальная разница между ответами, возникающими в работе структур головного мозга при биоуправлении и при различных релаксационных методиках. Так, использование метода позитронно-эмиссионной томографии позволило определить различия в активности тех или иных зон головного мозга у людей при обычной релаксации и при реализации эффекта БОС на примере управления параметрами электрокожного сопротивления с целью снижения симпатической активности. У добровольцев простая релаксация была связана со значительным увеличением активности левой передней поясной области коры и подкорковых ядер бледного шара. Релаксация с БОС ассоциирована была с расширением активности передней поясной области и червя мозжечка [37]. Доказано, что обучение управлению несколькими физиологическими параметрами достигается быстрее, чем одним, и вызывает более значительные и стойкие изменения гомеостаза [36]. Поведение висцеральных систем - закономерность их деятельности. Каждая висцеральная система может функционировать автономно, обладая своим эндогенным биоритмом, который диктуется в первую очередь сегментарной внутриорганной метасимпатической нервной системой. Синхронизация деятельности нескольких висцеральных систем осуществляется главным образом структурами лимбической системы, а модуляция обеспечивается через симпатическую и парасимпатическую ветви вегетативной нервной системы и нейрогуморальные механизмы (семейство опиоидных пептидов) [5]. Иерархические взаимоотношения между корой головного мозга, лимбической системой, ретикулярной формацией и отдельными висцеральными системами также носят циклический характер. Особая роль в этом процессе принадлежит коре больших полуша рий, где имеются афферентные представительства висцеральных систем, что доказывает возможность торможения или возбуждения вегетативных функций при посредстве корковых образований. Известно, что церебральные механизмы модулируют сенсорные входы путём торможения или облегчения сенсорной передачи от рецепторов к корковым уровням. При этом важную роль в механизмах центростремительного контроля сенсорных процессов играет ретикулярная формация ствола мозга. Так как в ретикулярной формации конвергируют очень много афферентов висцеральных систем, возможно, что её автономная активность тоже служит модулятором сенсорных входов [24]. Такие глубокие изменения корково-висцеральных взаимоотношений могут возникать только при генерации уникального и в чём-то парадоксального сочетания коркового и лимбического уровней, отражающего повышение активности коры при одновременном снижении уровня активности подкорковых систем, повышении перцептуальной осознанности и одновременном понижении эмоционального напряжения и стресса. Методы БОС применимы к регуляции био-ритмических физиологических процессов. Применение этих методик приводит к реорганизации механизмов регуляции ряда функций, поломке их патологических взаимосвязей (жестких связей) и возникновению новых слабых связей между отдельными висцеральными системами. В период сеанса БОС появляются гибкие функциональные взаимоотношения между системами, на основе которых возникает новая стабильная интеграция висцеральных систем [26]. Согласно гипотезе о программировании действий базальные ядра и лобная кора головного мозга являются составными частями петли обратной связи. Базальные ядра получают информацию от коры больших полушарий, затем передают сигналы через таламус в префронтальную, премоторную и моторную кору, а также в ствол мозга. Действие базальных ганглиев на таламус моделируется двумя параллельными путями («прямым» и «непрямым»), начинающимися в стриатуме, которые оказывают тормозное или возбуждающее действие на таламические ядра [23]. Эффективность БОС-регуляции, по-видимому, связана с возможностью прямого доступа к нейронным сетям неокортекса, а также с таким фундаментальным свойством мозга, как пластичность (показана причастность феномена посттетанической потенциации в гиппокампе к механизмам БОС-обучения). Биоуправление облегчает восстановление и поддержание гомеостаза на многих уровнях, включая баланс симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, поддерживает межполушарную симметричность функциональной специализации структур головного мозга. БОС-терапия стабилизирует баланс между нервной и висцеральными системами, тем самым влияя на физические, эмоциональные, интеллектуальные и социальные процессы, обеспечивая 50 Экология человека 2014.09 Ментальная экология оптимальное использование всех возможностей индивида [32]. Технологии и методы биоуправления С целью регуляции психофизиологического состояния организма принцип БОС был впервые применён к так называемым непроизвольным реакциям - частоте сердечных сокращений, электрической активности мозга, параметрам электропроводности и температуры кожи [32]. Было показано, что в результате таких тренировок человек, получая информацию об этих «непроизвольных» физиологических реакциях, может научиться их регулировать [54]. Показано, что с помощью БОС можно достигнуть, например, произвольного повышения или понижения ЧСС, увеличить или уменьшить артериальное давление (АД) [29]. Целевым параметром в причинно-следственной цепи физиологических регуляций с использованием принципа БОС может стать любое звено. Так, замедление сердечного ритма может служить механизмом, обеспечивающим произвольное снижение АД, но это же замедление может стать и предметом саморегуляции, и тогда, наоборот, повышение давления (благодаря деятельности синокаротидных рецепторов) отражается на механизмах замедления ритма [45]. Электроэнцефалографическое (ЭЭГ) биоуправление основано на предъявлении пациенту собственных биоэлектрических потенциалов мозга для обучения их произвольной регуляции и контроля соответствующего доминирующему ритму психического состояния [32]. Данный вид БОС чаще используется для подавления тета-ритма и выработки навыков управления альфа- и бета-ритмами [28] и успешно применяется для профилактики и лечения инсультов [31], но требует использования специальных технических устройств и уязвим к воздействию различного рода помех. Метод кожно-температурного биоуправления заключается в измерении небольших флюктуаций температуры на поверхности кожи и предъявлении этой информации обследуемому, в основе лежит факт сужения кровеносных сосудов в состоянии возбуждения (особенно сосудов конечностей) и их расширения при релаксации, что применяется для обучения релаксации при лечении мигрени [36]. В основе метода электрокожной обратной связи лежит регистрация электрической активности различных участков кожи. Может использоваться несколько видов параметров: кожно-гальваническая реакция, реакция кожной проводимости, реакция кожного сопротивления, уровень кожной проводимости или уровень кожного сопротивления. Данный метод применяется при релаксации в стрессовых ситуациях, а также для изменения уровня активации центральной нервной системы (ЦНС) [25]. Одним из используемых методов является электро-миографическая БОС, когда усиленный потенциал мышцы или группы мышц предъявляется в виде светового или звукового сигнала. Имеются сведения об эффективности применения данного вида биоуправления для коррекции плоскостопия и лечения сколиоза [18]. Большое распространение получили БОС-тренинги по кардиореспираторным показателям [42, 45, 46, 55]. В основе их лежат особенности дыхательной системы как системы, наиболее податливой волевому контролю [54]. При помощи электрических, механических или плетизмографических датчиков регистрируется ЧСС, которую, используя принцип БОС, обследуемый может произвольно увеличивать или уменьшать [27]. Изучается возможность применения данного вида БОС для лечения сердечных аритмий [29]. Возможно использование и полимодальных параметров. Полифункциональная БОС является методикой, позволяющей научиться изменению порогов сенсорного восприятия, эмоциональных, болевых ощущений и другим субъективным перцептуальным сдвигам. На практике часто используется работа с электро-физиологическими эквивалентами нескольких параметров, например одновременное управление электрическим сопротивлением и температурой кожи или электромиограммой мышц головы и ритмами ЭЭГ [31]. В качестве управляемых параметров релаксации с БОС используются в различных сочетаниях ритмы ЭЭГ, ритмы дыхания и сердечных сокращений, электрическое сопротивление кожи, параметры электромиограммы. Одним из аспектов многопараметрического биоуправления с прямым выходом в клинику является возможность достижения физиологических состояний, сходных с таковыми при прогрессивной мышечной релаксации, медитации, занятиях аутотренингом, йогой и подобными методиками. Во время сеансов комплексно паттернированной БОС отмечается значительное понижение многих физиологических показателей - ЧСС, АД, дыхания, мышечного тонуса, активности потовых желез, а также повышение температуры тела, увеличение альфа-ритма на ЭЭГ и соответствующие колебания других характеристик метаболизма организма [36]. Следует особо подчеркнуть, что биоуправление - это достаточно мощная технология, которая в настоящее время активно используется при лечении различных заболеваний. Например, показана очень высокая эффективность этой технологии и отсутствие побочных эффектов и осложнений при лечении и реабилитации больных, перенесших травмы головы и инсульты [31]. Хорошие результаты получены при лечении различного рода болей, аддикций и вегетативных дисфункций [19, 33]. Хорошие результаты получены при использовании биоуправления в спортивной медицине для тренировки состояния «пика формы» - сосредоточения и концентрации максимальных физических, интеллектуальных и эмоциональных качеств в точке исполнения, обеспечивающих достижение успеха в различных видах деятельности. Этого не всегда удаётся достичь обычными методами тренировки. Например, у спорт 51 Ментальная экология Экология человека 2014.09 сменов эта технология помогает повышать успешность соревновательной деятельности, тренировок, улучшать состояние эмоционально-мотивационной сферы, увеличивать рост спортивного мастерства, также она может применяться для повышения качества труда операторов [28]. При возрастающих школьных нагрузках даже обладающий достаточно развитым интеллектом подросток может испытывать сложности при обучении, совершать большое количество ошибок и в итоге иметь значительно более скромные результаты учебной деятельности, чем мог бы при более успешной адаптации к учебной деятельности. Помочь ученику эффективно социализироваться, адаптироваться в ситуации школьного обучения можно с помощью оздоровительных уроков с применением игрового биоуправления. В результате у подростков значительно повышается качество социальных взаимодействий, улучшается внимание, они становятся более адаптированными к школе [6]. Приводятся данные о том, что участие в тренинге игрового биоуправления, организованном по кардиоинтервалограмме, значительно повышает способность к концентрации внимания, усидчивость, самооценку, мотивацию к обучению, снижает уровень тревожности [47]. БОС-тренинги могут быть использованы как нефармакологический метод коррекции работы мозга при обнаружении различного рода проблем, например связанных с синдромом дефицита внимания [17]. Показано, что этот метод позволяет значительно улучшить состояние и поведение таких детей, облегчает их социализацию, повышает школьную успеваемость [23]. Кроме того, БОС-тренинг может также использоваться как технология биотехнической нейрокоммуникации, например, как интерфейсы мозг-компьютер для пациентов, не владеющих собственным мышечным аппаратом (системы зависимой от ЭЭГ буквопечати и управления инвалидным креслом) или оздоровительного брэинфитнеса для тренировки функциональных возможностей [15]. Разработаны новые принципы биоуправляемой хронофизиотерапии [9]. Их суть заключается в восстановлении временной гармонии и устойчивости регуляторных систем организма. Методы биоуправля-емой хронофизиотерапии отличаются от традиционных тем, что позволяют оперативно учитывать индивидуальные биоритмологические особенности пациента и дозировать физиотерапевтическое воздействие путем модуляции его интенсивности и синхронизации в такт с этими ритмами. Успешность БОС-тренинга подразумевает количественную оценку сдвига регулируемого параметра в заданном направлении [12, 29]. В результате БОС-тренинга организм переходит на новый уровень оптимального функционирования. Оптимальное функционирование - психофизиологический феномен, формирующийся на основе biofeedback technology, обеспечивающий эффективное «перемещение» в любое состояние, требующее выполнения задания при непредсказуемом исходе, минимальном времени принятия альтернативного решения, гармоничном сочетании внутримозговой нейродинамики и поведенческого паттерна [32]. Показано, что о новом алгоритме функционирования регуляторных систем возможно судить только после 3-4-го сеанса БОС-тренинга [26], а оптимальное количество сеансов достигает 10-15 процедур и более. Проводилась проверка гипотезы о зависимости успешности управления тонусом церебральных сосудов с биологической обратной связью от индивидуальных нейрофизиологических особенностей человека. Показано наличие межгрупповых различий по выраженности гипертимности, амплитуды дельта-активности и индекса мощности дельта- и альфа-ритмов, а также амплитуды волн когнитивных вызванных потенциалов. Сделано предположение об общности механизмов различных видов биоуправления с обратной связью, заключающихся в изменении уровня функциональных лимбических структур [12]. Показано, что тип стратегии саморегуляции непроизвольных функций человека и его взаимосвязь с личностными особенностями человека является достаточно устойчивой характеристикой. Тем не менее наблюдается положительная динамика саморегуляции в режиме биоуправления и результат, полученный в ходе тренинга, сохраняется длительное время [22]. Перспективы развития методов биоуправления параметрами ритма сердца Сердечный ритм, наряду с другими физиологическими показателями, характеризуется сложной конфигурацией вариабельности, представленной различными частотными составляющими [1, 45]. Предположительно данные ритмы относятся к числу систем, поддерживающих кардиоваскулярную активность и физиологическую адаптацию в целом [54]. Ряд работ посвящён одному из колебательных механизмов в сердечном ритме, которым является респираторная синусовая аритмия - вариация ритма, сопровождающая дыхательный цикл (ЧСС возрастает на вдохе и снижается на выдохе) [35, 45]. Частота респираторно обусловленных колебаний в сердечном ритме представлена «высокочастотными» (0,15-0,4 Гц) и «низкочастотными» (0,05-0,15 Гц) компонентами. Распространённым методическим подходом является использование показателя ритма сердца, в том числе и респираторной синусовой аритмии, как информативного признака баланса между парасимпатическим и симпатическим тонусом. Считается, что сдвиги вариабельности сердечного ритма могут служить не только ранними признаками риска развития кардиоваскулярных расстройств, но и критериями нервно-психического напряжения [5]. Таким образом, модификация ритма может быть ключом к управлению функциональным состоянием организма. 52 Экология человека 2014.09 Ментальная экология Проведенные рядом авторов исследования показали, что с помощью техники биоуправления можно добиваться увеличения респираторной синусовой аритмии, что позволяет перейти к таким типам дыхания, при которых возникает резонанс между ритмами, связанными с барорефлекторной деятельностью («низкочастотные» колебания) и сердечными ритмами, связанными с дыханием («высокочастотные» колебания или собственно респираторная синусовая аритмия), что приводит к увеличению интенсивности барорефлексов; одновременно увеличивается их эффективность и, следовательно, модуляция автономной активности [35, 57]. Есть мнение, что человек способен достигать наибольших амплитуд лишь на определённых заданных частотах в указанных пределах, с центром примерно 0,1 Гц (6 колебаний в минуту), при ритме дыхания около 6 раз в минуту. Такая частота дыхания может запускать достаточно высокие амплитуды респираторной синусовой аритмии, что может достаточно легко достигаться путём БОС-тренинга. Дыхание - функция в значительной степени кор-тикализованная [24]. Это проявляется в способности человека произвольно управлять дыхательными движениями, что создаёт уникальный вход во внутреннюю среду организма. Однако в том случае, когда произвольные изменения легочной вентиляции или её задержка оказываются несовместимыми с требованиями метаболизма, непроизвольные сокращения респираторных мышц и соответствующая сигнализация из их проприорецепторов создают императивный стимул, выводящий дыхание из-под поведенческого контроля. Оказалось, что этот защитный механизм включает активацию ряда структур ЦНС, в том числе определённых зон коры и лимбической системы. Паттерн дыхания тесно связан с функциональным состоянием ЦНС. Управляя дыханием, удаётся воспроизводить релаксацию либо готовность организма к активной деятельности. Управление в основных контурах дыхательной системы производится по отклонению регулируемых переменных от заданных значений. Сознательное регулирование акта дыхания осуществляется посредством высшего отдела нервной системы - коры больших полушарий головного мозга. Влияние коры больших полушарий мозга на дыхательные движения выражается в возможности произвольно прерывать (в известных пределах напряжения СО2 в артериальной крови) дыхательные движения и изменять их характер [цит. по 20, 24]. С учетом того, что дыхание сопряжено с деятельностью сердечно-сосудистой системы [46], предложены различные виды биоуправления по дыхательной аритмии сердца. Так, для коррекции вегетативных дисфункций применён знакопеременный БОС-тренинг по кардиоинтервалограмме [29]. Наилучший эффект и индивидуальная зависимость выявляются при использовании методики альтернативного биоуправления, ориентированного не про сто на однонаправленное изменение текущей ЧСС, а на усиление или ослабление выраженности волн разного периода в кардиоинтервалограмме. В этом случае идёт направленная модификация отдельных контуров центральных механизмов регуляции ЧСС. Так как система регуляции ЧСС определяется совместно двумя отделами вегетативной нервной системы, БОС-регуляция по кардиоинтервалам содержит информацию о смешанном эффекте симпатических и парасимпатических влияний. В обусловленные хронотропные изменения ЧСС обычно вовлекаются синергические действия симпатической и парасимпатической сердечной иннервации [цит. по 26]. Показано, что передние отделы правого полушария мозга доминируют в сердечно-сосудистой афферентации при произвольной регуляции ЧСС [7]. В работах же, посвящённых ЭЭГ-биоуправлению, были показаны обратные влияния на показатели автономной регуляции когнитивных функций. Так, у пациентов с генерализованной тревожностью после 8-12 сессий тренинга увеличения мощности альфа-волн с помощью нейробиоуправления кардиоинтервалы удлинялись, реактивность пульса на стресс снижалась, этот эффект сопровождался снижением тревожности [51]. Биоуправление же, направленное на снижение альфа-мощности, не изменяло реактивности ритма сердца на стрессорные стимулы [51]. После проведения курса тренингов произвольного увеличения альфа-мощности ЭЭГ другими авторами [2] было выявлено, что у здоровых испытуемых с исходно низкой частотой альфа-ритма ЭЭГ увеличивается уровень альфа-активности в состоянии покоя, улучшается выполнение когнитивных задач, снижается психоэмоциональное напряжение и увеличивается вариабельность сердечного ритма (ВСР). У лиц с исходно высокой частотой альфа-ритма его мощность в покое и характеристики когнитивной эффективности не изменяются после курса биоуправления, а показатели ВСР снижаются. Установлено, что БОС-тренинг по ЧСС наиболее эффективен в отношении лиц с высокой личностной и ситуативной тревожностью [44]. Весьма распространён метод кардиотренинга с целью урежения ЧСС [6, 22]. При этом изменения показателей ВСР свидетельствуют о разнонаправленных вариантах соотношения симпатических и парасимпатических звеньев вегетативной регуляции ритма сердца. Акцент в таких работах делается в большей степени на социальный эффект биоуправления (успешность обучения, социальная адаптация), а не на результат направленного усиления вагусных либо симпатических влияний на ритм сердца. Показана значимость успешности биоуправления по ЧСС и по показателю суммарной мощности спектра ВСР от свойств темперамента (эмоциональность, тревожность, темп, пластичность) [22]. Широко используется обратная связь по параметрам кардиоритма у лиц с артериальной гипертензией, 53 Ментальная экология Экология человека 2014.09 где в качестве управляемого параметра применяется показатель соотношения ЧСС и дыхания. Установлено, что после данной немедикаментозной коррекции гипертензивных состояний оптимизируется соотношение ЧСС и дыхания, снижается АД и улучшается психоэмоциональный фон [19]. Биоуправление по статистическим параметрам позволяет более целенаправленно отслеживать состояние вегетативного тонуса во время и после БОС-тренинга [53]. Так, использовалась оценка эффективности кардиотренинга по среднеквадратичному отклонению кардиоинтервала, степени энтропии разности между исходным и регулируемым параметром. В результате такого тренинга наблюдалось уменьшение проявлений синдрома вегетативной дистонии, логоневроза, нарушений памяти и внимания [3]. При таком виде тренинга, несмотря на повышение общей мощности спектра ВСР, соотношение спектральных показателей свидетельствует о сохранении достаточно высокой симпатической активности [3]. По-видимому, оценка спектральных показателей ВСР при нестационарном процессе даёт неоднозначные результаты в оценке соотношения симпатических и парасимпатических механизмов [5]. Однократное проведение сеанса релаксации с биологической обратной связью по индексу напряжения регуляторных систем показало отчётливую тенденцию к повышению устойчивости обследуемых к эмоциональному стрессу. Разработанные личностные и психофизиологические критерии стрессустойчивости, положенные в основу выделения групп «гиперреакция» и «гипореакция», позволяют определять индивидуальные показания к практическому использованию адаптивного биоуправления параметрами ВСР и прогнозировать его эффективность [13]. В целом однократный сеанс биоуправления расценивается как тест для определения адаптивных возможностей человека [49]. Одни из основоположников метода биоуправления параметрами ритма сердца Paul Lehrer и Evgeny Vaschillo продемонстрировали эффективность управления параметрами вариабельности ритма сердца (HRV biofeedback) с целью усиления суммарной мощности сердца, что отражало активизацию вагусных влияний на ритм сердца. При этом важно было с целью активизации барорефлексов добиться усиления низкочастотной (LF - low frequency) составляющей спектра ВСР, которая с физиологических позиций является отражением как вагусных, так и симпатических влияний на ритм сердца. Наиболее успешно такой эффект достигался при более медленном дыхании, в результате сеансов биоуправления наблюдалось улучшение параметров внешнего дыхания у здоровых добровольцев [45]. Использование метода БОС на определённых частотах ВСР возможно для изучения выраженности барорефлекторных механизмов. При тренинге на урежение и учащение ЧСС самые высокие амплитуды колебаний были произведены в диапазоне 0,05- 0,11 Гц для ЧСС и 0,02-0,05 Гц для АД. Они были расценены как резонансные частоты колебательных процессов сердечно-сосудистой системы. Метод БОС также позволил авторам определить количественные характеристики чувствительности барорефлекторной системы, в том числе при лечении лиц с бронхиальной астмой [46, 54]. Вариабельность сердечного ритма может служить вегетативным индикатором саморегуляции когнитивных и психоэмоциональных процессов [50], так, отмечается снижение показателей ВСР при депрессивных состояниях [43] и повышение при когнитивных нагрузках [56]. Увеличение общей вариабельности сердечного ритма с помощью БОС благотворно действует на людей с депрессиями [52], мышечными болями различной локализации [41], головной болью [34], психоэмоциональными расстройствами [42, 47]. Несмотря на наличие большой доказательной базы, подтверждающей эффективность БОС по параметрам ритма сердца, остаются открытыми вопросы долговременности эффекта биоуправления, так как успешность биоуправления по параметрам ритма сердца и клиническое улучшение состояния пациента не всегда совпадают по времени [55]. Показатель суммарной мощности спектра ВСР как управляемый параметр представляется перспективным для использования с целью усиления вагусных влияний на ритм сердца. Известно, что при коротких (5 мин) записях данный показатель имеет аналогичный стандартному отклонению кардиоинтервала физиологический смысл - усиление вагусной активности [1]. Показатель суммарной мощности спектра ВСР отражает в основном сумму колебаний высоко-, низко- и сверхнизкочастотных волн классических диапазонов и минимальную долю непериодических волн. В отличие от данного показателя временные параметры общей вариабельности ритма сердца содержат большую долю непериодических волн, обусловленных нестационар-ностью процесса биоуправления. Поэтому суммарная мощности спектра ВСР при коротких записях представляется нам более чётким в плане оценки вагусных влияний на ритм сердца, особенно если при этом происходит снижение индекса напряжения регуляторных систем [1, 27]. При выполнении исследований, посвящённых определению эффективности метода адаптивного биоуправления, используется обычно следующая последовательность действий: определение значения первичного параметра, выполнение процедуры БОС-тренинга, направленной на его стабилизацию и/или улучшение, определение значения того же параметра после проведения курса процедур. Подобные методы контроля являются внепроцедур-ными, т. е. оценивают некоторые параметры до и после проведения процедуры или курса процедур. Перспективным направлением контроля качества 54 Экология человека 2014.09 Ментальная экология БОС-тренинга является возможность оценки динамики неуправляемых параметров во время самой процедуры (внутрипроцедурный метод контроля). Предложенный нами метод биоуправления статистическими и спектральными параметрами ВСР [27] позволяет не только рассматривать клиническую эффективность БОС-тренинга, но и может служить в качестве диагностического маркера для выявления патогенетических механизмов изменения управляемых и неуправляемых физиологических параметров в ходе процедуры биоуправления. В связи с этим была предложена схема диагностики, основанная на анализе данных, получаемых в результате контроля эффективности процедуры биоуправления, что позволяет дать интегративную оценку вегетативной регуляции организма на уровне баланса периферических и центральных структур нервной регуляции сердечной деятельности. В ходе исследований, проводимых с использованием данного метода БОС-тренинга [27], были установлены различия в реактивности вегетативных структур, биоэлектрической активности головного мозга и показателей реоэнцефалограммы у подростков с учётом климатогеографических условий проживания в приполярном и заполярном районах Европейского Севера [11, 14, 38]. Также учитывались возрастные особенности и факторы внутренней среды организма (эндокринный и иммунологический статус, уровень нейромедиаторов в крови) в успешности и системных эффектах биоуправления [10, 16]. Показана эффективность применения данного метода биоуправления у больных с артериальной гипертензией [21]. Перспективными видятся и дальнейшие исследования с использованием современных методов функциональной нейровизуализации (ЭЭГ высокого разрешения, магнитоэнцефалография, позитронно-эмиссионная томография) с целью определения активационных зон в структурах головного мозга при различных уровнях успешности биоуправления параметрами ритма сердца. Таким образом, анализ литературы показал, что методы адаптивного биоуправления, основанные на внешней обратной связи, дают возможность получать устойчивые изменения в деятельности различных систем организма, что, в свою очередь, открывает широкие перспективы использования технологий БОС для профилактики функциональных нарушений, а также ряда психосоматических заболеваний путём раскрытия и использования резервов организма.