Способ биоуправления функциональным состоянием организма человека

 

Изобретение относится к медицине, физиологии. У больных регистрируют показатели внешнего дыхания, газообмена, пневмограмму, ЭЭГ, АД, другие физиологические показатели. Вырабатывают новый стереотип дыхания, проводя дыхательные пробы с различными видами гипер- и гиповентиляции и с задержкой дыхания. Способ позволяет повысить умственную и физическую работоспособность. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к медицине, в частности к безвредному определению индивидуальной приспосабливаемости человека к недостаткам кислорода Из патентной литературы известен способ определения адаптационной устойчивости человека к гипоксии, включающий произвольную задержку дыхания, запись электрокардиограмм, определение латентного периода. /Патент РФ 2020868, А 61 В 5/08, 1994 г./ Сущность изобретения.

Способ биоуправления функциональным состоянием организма человека, включающий произвольную задержку дыхания, запись электрокардиограммы и определение латентного периода, отличающийся тем, что в нормальных условиях проводят комплекс из семи дыхательных проб, базирующихся на принципах биологической обратной связи, направленных на развитие и совершенствование механизмов саморегуляции физиологических функций для увеличения резервных и адаптивных возможностей человека, целенаправленно влияющих на функциональное состояние организма, о чем судят по: изменению под их воздействием показателей внешнего дыхания и газообмена, РАСO₂, РАО₂, пневмограммы, характеру и скорости появления изменений ЭКГ, АД, ЭЭГ, латентного периода двигательной реакции (о котором судят по времени появления на ЭМГ мышц предплечья моторного компонента двигательной реакции после подачи светового стимула), скорости выработки условных рефлексов (на примере выработки условного рефлекса на время, о скорости которой можно судить по уменьшению времени латентного периода двигательной реакции и по динамике ЭЭГ в ответ на периодические предъявления зрительного сигнала при синхронной записи электромиограммы мышц правого предплечья и ЭЭГ), первую пробу проводят одно-, двухминутную не дозированную по интенсивности гипервентиляцию, с учетом ощущений, обусловленных изменениями мозгового кровообращения (головокружение, легкая головная боль, пелена перед глазами), изменениями в деятельности ЦНС, которые проявляются в форме сенсорных или двигательных расстройств (парастезия, онемение, скованность, напряженность, дрожь), вегетативными сдвигами (ощущение тепла, учащения сердцебиений, потливость, сухость во рту), что позволяет дополнительно судить об индивидуально обусловленном изменении под воздействием пробы функционального состояния сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной системы, вторую пробу - "жесткую" гипервентиляцию на протяжении 2,5-3,5 мин, причем во время проведения гипервентиляции испытуемым дают команды для поддержания уровня вентиляции, что позволяет достичь значительных сдвигов исследуемых параметров, одновременно регистрируют ощущения, которые также свидетельствуют о сдвигах функционального состояния сердечно-сосудистой системы, дыхательной и нервной системы, третью пробу - изокапническую гипервентиляцию - обследуемые дышат через маску с дополнительной емкостью не менее 3 мин, обеспечивают поддержание у обследуемых стабильного уровня РСO₂, осуществляя возможность исключить гуморальные сдвиги в организме, вызванные снижением РСO₂, и ограничиться нейрогенными воздействиями, исходящими из дыхательного центра, о чем можно судить по динамике пневмограммы, ЭКГ, ЭЭГ, латентного периода двигательной реакции, скорости выработки условных рефлексов (на примере условного рефлекса на время), оказывая воздействие на функциональное состояние организма, четвертую пробу - задержку дыхания на уровне спокойного вдоха, пятую пробу - задержку дыхания на уровне обычного выдоха, шестую пробу - задержку дыхания на вдохе после произвольной гипервентиляции, пробы используют для воздействия на функциональное состояние организма в нормальных условиях, причем в зависимости от пробы изменяют показатели газообмена, ЭКГ, АД, ЭЭГ, латентный период двигательной реакции, скорость выработки условных рефлексов (на примере выработки условного рефлекса на время), седьмую пробу - гиповентиляцию - режим дыхания, при котором обследуемый дышит не менее 10 мин в ритме два дыхания в минуту без ограничения глубины, после предварительной гиповентиляторной тренировки 3 раза в день по 20 мин, срок которой индивидуально обусловлен, используют для воздействия на функциональное состояние организма, выработки у обследуемых нового, более эффективного стереотипа дыхания, представленный комплекс из семи дыхательных проб позволяет достичь в организме целенаправленных гуморальных (динамика O₂ и СО₂) и нейрогенных сдвигов, вызывающих изменение функционального состояния организма, причем первая и вторая пробы с гипервентиляцией - гуморальных, обусловленных степенью падения РАСO₂ и выраженных в разной мере нейрогенных сдвигов, третья проба с гипервентиляцией - только нейрогенных сдвигов, первые две пробы с задержкой дыхания - гуморальных, обусловленных накоплением СO₂, снижением РАО₂ и нейрогенных сдвигов, третья проба с задержкой дыхания - преимущественно гуморальных, вызванных снижением РАО₂, гиповентиляция - гуморальных, обусловленных снижением РАO₂, накоплением СO₂, нейрогенных и установить новый, более эффективный стереотип дыхания, первую, четвертую и седьмую пробы проводят начиная с возраста от 12 лет и старше, а остальные пробы - с возраста от 17 лет и старше.

Достигаемый изобретением результат заключается в возможности использования дыхательных проб для целенаправленного влияния на функциональное состояние организма, повышения умственной и физической работоспособности здоровых людей, тренировки и установления нового эффективного стереотипа дыхания.

Описание изобретения.

При проведение проб обследуемый должен находиться в положении сидя неподалеку от экспериментатора, чтобы последний мог следить за состоянием обследуемого. Во время регистрации физиологических функций обследуемый сидит с закрытыми глазами, что требуется для записи ЭЭГ. В процессе исследования производят запись пневмограммы, электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электромиограммы (ЭМГ) мышц предплечья, электрокардиограммы (ЭКГ) на переносном восьмиканальном электроэнцефалографе. Регистрируют показатели внешнего дыхания и газообмена на портативном газоанализаторе, артериальное давление по методу Короткова. Проводят анкетирование. Портативность приборов позволяет производить обследования и экспресс-обработку их результатов на любых отдаленных и труднодоступных объектах.

Регистрацию физиологических показателей осуществляют при спокойном дыхании, в процессе проведения дыхательных проб и после них.

Дыхательные пробы проводят по следующей методике: 1-2-минутная не дозированная по интенсивности гипервентиляция (она может быть использована и у подростков 12-16 лет) проводится по инструкции, в соответствии с которой обследуемому предлагают дышать по возможности глубоко и часто, во время гипервентиляции никаких дополнительных команд не дается. В процессе проведения этой пробы у взрослых уровень вентиляции, как правило, повышается в 4-5 раз, а снижение парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе (PACO₂) достигает величин 20-25 мм рт.ст.

По характеру пневмограммы обследуемых можно разделить на группы в соответствии с индивидуальными особенностями дыхания при гипервентиляции, которые определяются индивидуальными особенностями регуляции дыхания, проявляющимися под воздействием данной дыхательной пробы.

У большинства обследуемых под воздействием гипервентиляционной пробы происходят изменения ЭКГ, такие как нарушение синусового ритма, изменение частоты сердечных сокращений, снижение величины зубца Т, увеличение зубца Р, смещение сегмента S-T ниже изоэлектрической линии, сокращение интервала Q-T. Эти сдвиги зависят от степени гипервентиляции и свидетельствуют об изменении функционального состояния сердечно-сосудистой системы под воздействием пробы. Изменения АД наиболее выражены у женщин по сравнению с мужчинами.

У некоторых лиц под воздействием этой дыхательной пробы на ЭЭГ появляются высокой амплитуды медленные колебания - и волны, которые свидетельствуют об изменении функционального состояния ЦНС. Существенно, что у больных, страдающих эпилепсией, медленная активность на ЭЭГ (высокой амплитуды и волны) в процессе гипервентиляции появляется раньше, часто имеет пароксизмальную форму и позднее исчезает после завершения пробы. В некоторых случаях на ЭЭГ возникает характерная для больных эпилепсией разрядная активность.

Гипервентиляционная проба приводит к замедлению выработки условных рефлексов (на примере выработки условного рефлекса на время, о скорости которой можно судить по уменьшению времени латентного периода двигательной реакции и по динамике ЭЭГ в ответ на периодические предъявления зрительного сигнала при синхронной записи электромиограммы мышц правого предплечья и ЭЭГ), а следовательно, и формирования навыков.

Перед началом гипервентиляции испытуемому предлагают обратить внимание на ощущения, которые возникают у него во время гипервентиляции, отметить время появления и охарактеризовать их после проведения обследования. Это дает дополнительные сведения об изменении функционального состояния организма.

"Жесткая" гипервентиляция характеризуется тем, что испытуемому предлагают на протяжении 2,5-3,5 мин дышать по возможности глубоко и часто. В случаях, когда обследуемый снижает уровень вентиляции, ему дается повторная команда усилить дыхание. В результате у большинства обследуемых легочная вентиляция возрастает почти в 10 раз, что приближает уровень вентиляции к максимально возможному. При этом РАСО₂ снижается до 13-18 мм рт.ст. Во время проведения гипервентиляции необходимо следить за характером дыхания и особенно обращать внимание на возникновение очень ритмичного и постепенно нарастающего по глубине дыхания.

После проведения "жесткой" гипервентиляции примерно в 19% случаев обследуемые, несмотря на команду о прекращении пробы, продолжают гипервентилироваться. Тогда дают повторную команду об окончании гипервентиляции. 2,4% обследуемых, несмотря на повторную команду, продолжают гипервентилироваться. У них отмечается феномен так называемого "безостановочного дыхания", когда, несмотря на многократные команды прекратить гипервентиляцию и задержать дыхание, они не в состоянии их выполнить. Происходит потеря произвольного управления дыханием, что может привести к значительным сдвигам в организме и ухудшению состояния.

Изменения на ЭКГ в результате дыхательной пробы выражены более отчетливо и у большего количества лиц, чем при недозированной гипервентиляции, что свидетельствует о более интенсивном воздействии данной дыхательной пробы на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.

Об изменениях функционального состояния центральной нервной системы, происходящих под воздействием гипервентиляции, судят по ЭЭГ. Во время гипервентиляции, на второй-третьей минуте проведения пробы, примерно у 70% практически здоровых людей на ЭЭГ возникают медленные высокоамплитудные колебания (и волны), которые сохраняются в течение 1-2 мин после прекращения гипервентиляции. Гипервентиляционную пробу прекращают досрочно, если на ЭЭГ доминируют высокоамплитудные медленные колебания (и волны), а также при выраженном ухудшении общего состояния обследуемого.

После гипервентиляции экспериментатор в течение 3-5 мин следит за восстановлением не только дыхания, но и ЭЭГ. В случаях, когда на ЭЭГ преобладают высокой амплитуды и волны, испытуемому предлагают открыть глаза и фиксировать взор на каком-нибудь предмете, например на крестике, нарисованном на стене. Это обусловлено необходимостью дифференцировать медленные колебания на ЭЭГ от артефактов, связанных с движением глаз. Для определения состояния обследуемого, у которого на ЭЭГ преобладают медленные высокоамплитудные волны, следует предложить решить в уме элементарную арифметическую задачу.

Учет и систематизация ощущений, возникающих под воздействием "жесткой" гипервентиляционной пробы в результате изменений мозгового кровообращения (головокружения, легкая головная боль, пелена перед глазами), изменений деятельности ЦНС, которые проявляются в форме сенсорных или двигательных расстройств (парастезия, скованность, напряженность, дрожь), вегетативных сдвигов (ощущение тепла, учащение сердцебиений, потливость, сухость во рту), дают дополнительную информацию об изменении функционального состояния организма в процессе проведения этой дыхательной пробы.

Изокапническая гипервентиляция характеризуется тем, что в ходе проведения этой пробы для поддержания стабильного уровня РСO₂ обследуемым предлагают дышать не менее 3 мин через маску с дополнительной емкостью. При таком режиме проведения пробы сдвиги функционального состояния систем организма появляются под влиянием нейрогенных влияний из дыхательного центра.

Значимое увеличение частоты сердечных сокращений, при отсутствии достоверных изменений ЭКГ, под воздействием изокапнической гипервентиляции у обследуемых обусловлено сдвигами в регуляции сердечной деятельности под влиянием указанных нейрогенных факторов.

В процессе изокапнической гипервентиляции несмотря на разнообразие типов дыхания во время пробы медленные колебания (и волны) на ЭЭГ, как правило, отсутствуют. Вместе с тем появление на ЭЭГ некоторых обследуемых таких реакций, как десинхронизация, активация и дезорганизация ритма, свидетельствует о нейрогенной природе их возникновения.

Изокапническая гипервентиляция приводит к ускорению выработки условных рефлексов (на примере условного рефлекса на время), а следовательно, и к формированию навыков под влиянием усиления нейрогенных стимулов.

Предлагаются стандартные режимы проб с задержкой дыхания.

Задержка дыхания на уровне спокойного вдоха (проба Штанге). (Она может быть использована и у подростков 12-16 лет).

Задержка дыхания на уровне обычного выдоха (проба Генча). (Как правило, применяется у взрослых, т.к. у детей она крайне непродолжительна).

Задержка дыхания на вдохе после произвольной гипервентиляции. (Предназначена для взрослых).

При строгом контроле за пневмограммой определяют время от начала задержки дыхания до первого побуждения к дыханию (в этот момент на пневмограмме отмечают начало сокращения дыхательных мышц) и до возобновления дыхания.

Продолжительность задержки дыхания от начала до первой попытки возобновить его зависит от воздействия на дыхательный центр совокупности гуморальных (СO₂ и O₂) и нейрогенных факторов. Время от первой попытки возобновить дыхание до конца задержки дыхания обусловлено способностью к волевым усилиям, то есть к произвольному воздействию на дыхание. Способность произвольно управлять дыханием важна для коррекции функционального состояния организма в нормальных и экстремальных условиях.

У мужчин волевой фактор выражен, как правило, сильнее, чем у женщин, в то время как чувствительность к гуморальным факторам у тех и у других практически одинакова.

Значимые сдвиги на ЭКГ имеют место у женщин при задержке дыхания на вдохе и у мужчин при задержке дыхания после двухминутной произвольной гипервентиляции. Эти сдвиги зависят от изменений тонуса центров экстракардиальных нервов под воздействием данных дыхательных проб.

Независимо от пола одни обследуемые реагируют на пробы преимущественно сердечной симптоматикой - пульсовой реакцией, другие - сосудистой, т.е. изменениями артериального давления.

Определенную информацию об изменении функционального состояния ЦНС под воздействием проб с произвольной задержкой дыхания и прежде всего о степени волевого усилия позволяют получить данные ЭЭГ.

Наиболее отчетливые сдвиги на ЭЭГ происходят в процессе проведения произвольной задержки дыхания на вдохе после двухминутной гипервентиляции. В начале пробы изменения на ЭЭГ сводятся к устранению индивидуально выраженных сдвигов биоэлектрической активности мозга, вызванных гипокапнией. В дальнейшем, к концу пробы, после нормализации ЭЭГ у 5% обследуемых происходит активация ритма, примерно у 38% - его дезорганизация, переходящая у 18% к замедлению ритма и появлению медленных волн.

Особый интерес представляет исчезновение на ЭЭГ некоторых обследуемых ритма во вторую фазу задержки дыхания на вдохе (проба Штанге), то есть во время максимального волевого усилия. Это объективный показатель трудности сдерживания дыхания. Сохранение ритма говорит о том, что обследуемый имеет еще резерв для волевого удержания дыхания. Таким образом, ЭЭГ зависит от степени проявления волевого стимула.

Проба Штанге способствует более быстрому упрочению условного рефлекса на время (а значит, и выработке навыков) у женщин благодаря усилению нейрогенных факторов. При проведении задержки дыхания на вдохе после двухминутной гипервентиляции имеет место более позднее начало выработки этих рефлексов у обследуемых обоего пола. Это обусловлено возросшим действием гипоксического фактора.

Проба с гиповентиляцией - режим дыхания, который соответствует нижней границе облигатного (предельно допустимого) уровня вентиляции (она может быть использована у подростков 12-16 лет). Обследуемый по инструкции должен дышать не менее 10 мин в ритме два дыхания в минуту без ограничения глубины. Эту пробу проводят после предварительной тренировки, продолжительность которой индивидуально обусловлена.

При выборе режима и метода проведения гиповентиляции руководствовались следующими соображениями. Во-первых, это должен быть режим дыхания, для поддержания которого необходима определенная тренировка, которая способствует закреплению выработанных сдвигов и установлению нового, более эффективного стереотипа дыхания. Во-вторых, режим гиповентиляции должен быть таким, при котором наиболее естественно проявлялись бы индивидуальные особенности регуляции дыхания. В-третьих, снижение уровня вентиляции должно происходить без применения специальной аппаратуры, которую можно использовать далеко не во всех условиях.

Произвольная гиповентиляция сопровождается снижением легочной вентиляции до 58-63% от исходного уровня. РАСO₂ возрастает с 37 мм рт.ст. до 45,6 мм рт. ст. РАО₂ падает со 108 мм рт.ст. до 97,8 мм рт.ст. То есть эта дыхательная проба сопровождается развитием гиперкапнии и гипоксии.

Она приводит к разнонаправленным сдвигам в деятельности сердечно-сосудистой системы у разных обследуемых. Существенных изменений на ЭКГ не происходит. Однако у 63% обследуемых гиповентиляция стимулирует усиление степени дыхательной синусовой аритмии сердца. Это свидетельствует об усилении парасимпатических влияний на сердце и снижении нагрузки на него.

Изменения на ЭЭГ под воздействием этой дыхательной пробы сводятся в основном (у 63% обследуемых) к учащению и снижению амплитуды ритма. К концу гиповентиляции интервалы ритма длительностью от 3 до 6 с периодически перемежаются с участками десинхронизации (подавление - ритма - ритмом) продолжительностью от 2 до 15 с. Происходит периодическое изменение величины латентного периода двигательной реакции (о котором судят по времени появления на ЭМГ мышц предплечья моторного компонента двигательной реакции после подачи светового стимула) во время гиповентиляции, по периоду совпадающее с дыхательной ритмикой у 79% обследуемых.

Произвольная гиповентиляция способствует более раннему началу выработки условных рефлексов (на примере условного рефлекса на время) и их упрочения.

Динамика изменений ЭЭГ, латентного периода двигательной реакции и скорости выработки условных рефлексов при гиповентиляции обусловлена действием возросших по интенсивности возбуждающих нейрогенных влияний дыхательного центра (периодического характера) на ЦНС, включая вышележащие отделы головного мозга. Немаловажную роль в воздействии произвольной гиповентиляции на функциональное состояние головного мозга играет и совокупное влияние гуморальных факторов, возникающих в процессе гиповентиляции - гиперкапнии и гипоксии.

В заключение следует отметить, что проведение предложенного комплекса дыхательных функциональных проб и дыхательной тренировки несложно в методическом плане. Этот комплекс апробирован на практике. Он использован для биоуправления функциональным состоянием организма у лиц, профессиональная деятельность которых сопровождается значительным эмоциональным напряжением и постоянно или эпизодически протекает в экстремальных условиях. Дыхательные пробы и дыхательная тренировка применялись и для коррекции функционального состояния организма у данного контингента людей с учетом их возрастных и индивидуальных особенностей.

Достигаемый изобретением результат заключается в возможности использования дыхательных проб для целенаправленного влияния на функциональное состояние организма человека, его резервные и адаптивные возможности, эффективность адаптации, тренировки и установления нового эффективного стереотипа дыхания в условиях гипоксической гипоксии.

Пример 1.

У спасателя, участвующего в ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов, работающего в экстремальных условиях (эмоциональное напряжение, тяжелые физические нагрузки, повышенная температура и токсичность окружающей среды, вибрации), использовался предложенный комплекс из семи дыхательных проб и дыхательной тренировки, целенаправленно влияющих на функциональное состояние организма, направленный на развитие и совершенствование механизмов саморегуляции физиологических функций в целях увеличения резервных возможностей человека.

В нормальных условиях при спокойном дыхании у него были зарегистрированы следующие показатели. Легочная вентиляция (V) составляла 7,84 л/мин, частота дыхания (f) 15 циклов в мин, дыхательный объем (V_Т) 545,9 мл, потребление кислорода (VO₂) 247,6 мл/мин, выделение углекислого газа (VCO₂) 255,2 мл/мин, РАСO₂=37,8 мм рт.ст., РАО₂=103 мм рт.ст. Судя по пневмограмме, дыхание было ритмичным и равномерным по глубине. Частота сердечных сокращений составляла 70 ударов в минуту, АДс=118 мм рт.ст., АДд=69 мм рт.ст., АДп=49 мм рт.ст. На ЭЭГ преобладал альфа-ритм.

В результате проведения по команде экспериментатора произвольной двухминутной не дозированной по интенсивности гипервентиляции легочная вентиляция (V) у спасателя возросла до 63,8 л/мин, частота дыхания (f) увеличилась до 20 циклов в мин, дыхательный объем (Vт) возрос до 3435,7 мл. Потребление кислорода (VO₂) и выделение углекислого газа (VCO₂) повысились и составили соответственно 557,4 мл/мин и 1145,9 мл/мин. РАСО₂ упало до 22,5 мм рт.ст. РАО₂ возросло до 119 мм рт.ст. По данным пневмограммы, дыхание у спасателя во время гипервентиляции было ритмичным неравномерным, а в постгипервентиляционный период - атактическим (с короткими паузами в 5-7 с.). Частота сердечных сокращений возросла до 100 ударов в минуту. Величины артериального давления оказались сниженными: АДс до 113 мм рт.ст., АДд - до 66 мм рт.ст., АДп - до 47 мм рт.ст. На ЭЭГ во время дыхательной пробы зарегистрирована дезорганизация альфа-ритма. Латентный период двигательной реакции изменился не значительно. Ритмологический анализ динамики латентного периода двигательной реакции показал увеличение разброса (Дх), вызванное углублением дыхания. Двухминутная не дозированная по интенсивности гипервентиляция привела к замедлению скорости выработки условного рефлекса на время. В результате пробы у спасателя появились ощущения, обусловленные изменениями мозгового кровообращения и вегетативными сдвигами: головокружение, шум в голове, чувство жара.

В ходе проведения по команде экспериментатора "жесткой" трехминутной гипервентиляции легочная вентиляция (V) у спасателя возросла до 77,8 л/мин, частота дыхания (f) увеличилась до 23 циклов в минуту. Дыхательный объем (V_Т) повысился до 3567,7 мл. Потребление кислорода (VO₂) и выделение углекислого газа (VCO₂) увеличились соответственно до 371,9 мл/мин и 1239,0 мл/мин. РАСO₂ упало до 21,3 мм рт.ст. РАO₂ возросло до 120,7 мм рт.ст. На пневмограмме у спасателя в постгипервентиляционный период преобладали длительные апноэ. Частота сердечных сокращений возросла до 104 уд/мин. Артериальное давление понизилось: АДс до 115 мм рт.ст., АДд до 67 мм рт.ст., АДп до 48 мм рт.ст. Во время дыхательной пробы на ЭЭГ наблюдалась следующая динамика: активация альфа-ритма - дезорганизация альфа-ритма - замедление активности. Латентный период двигательной реакции уменьшился на 27,4%. Дыхательная проба привела к такому же замедлению скорости образования условного рефлекса на время, как и двухминутная не дозированная по интенсивности. В результате пробы у спасателя преобладали ощущения, связанные с изменением функционального состояния ЦНС, которые проявлялись в виде сенсорных и двигательных расстройств: парастезия, дрожь в конечностях, скованность, напряженность.

В результате проведения по команде экспериментатора трехминутной изокапнической гипервентиляции у спасателя в постгипервентиляционный период развивалось гиперпноэ. Частота сердечных сокращений возросла до 85 уд/мин. Артериальное давление возросло: АДс до 120 мм рт.ст., АДд до 75 мм рт.ст. ЭЭГ в результате пробы осталось без изменений. Данные ритмологического анализа латентного периода двигательной реакции показали увеличение разброса (Дх) этого показателя, обусловленное увеличением периода дыхательного цикла во время пробы. Трехминутная изокапническая гипервентиляция привела к ускорению выработки условного рефлекса на время. Ощущения во время пробы отсутствовали.

Время произвольной задержки дыхания на вдохе (проба Штанге) составило у спасателя 48 с (21 с I фаза, 27 с II фаза). РАСO₂ возросло до 47,2 мм рт.ст, РАO₂ снизилось до 74,8 мм рт.ст. Частота сердечных сокращений увеличилась до 74 уд/мин. Артериальное давление имело следующую динамику: АДд возросло до 77 мм рт.ст., АДп снизилось до 42 мм рт.ст. ЭЭГ осталось без изменений. Ритмологический анализ латентного периода двигательной реакции показал снижение разброса (Дх) в 2,7 раза. Время выработки условного рефлекса на время не изменилось.

Время произвольной задержки дыхания на выдохе (проба Генча) составило у спасателя 30 с (16 с I фаза, 14 с II фаза). РАСO₂ возросло до 46,2 мм рт.ст, РАO₂ снизилось до 78,2 мм рт.ст. Частота сердечных сокращений увеличилась до 79 уд/мин. Артериальное давление возросло: АДс до 131 мм рт.ст., АДд до 79 мм рт. ст. , АДп до 52 мм рт.ст. Сдвигов на ЭЭГ отмечено не было. Латентный период двигательной реакции и скорость образования условного рефлекса на время - без изменений.

Задержка дыхания после двухминутной произвольной гипервентиляции имела продолжительность 152 с (77 с I фаза, 75 с II фаза). РАСO₂ у спасателя возросло до 41,4 мм рт.ст, РАO₂ снизилось до 57,0 мм рт.ст. Частота сердечных сокращений снизилась до 66 уд/мин. Артериальное давление возросло: АДс до 122 мм рт.ст., АДд до 84 мм рт.ст. Отчетливые сдвиги отмечены на ЭЭГ. В начале пробы изменения на ЭЭГ сводились к устранению сдвигов, вызванных гипервентиляцией (дезорганизации альфа-ритма, медленных волн). В дальнейшем, после нормализации ЭЭГ у спасателя отмечена дезорганизация альфа-ритма. Ритмологический анализ латентного периода двигательной реакции показал увеличение разброса (Дх) этого показателя в 1,9 раза.

Произвольная гиповентиляция, проводимая после предварительной дыхательной тренировки, привела к снижению легочной вентиляции (V) у спасателя до 4,0 л/мин. При этом потребление кислорода (VO₂) снизилось до 141,5 мл/мин, выделение углекислого газа (VCO₂) уменьшилось до 143,6 мл/мин. РАСO₂ возросло до 45,6 мм рт.ст. РАO₂ упало до 97,8 мм рт.ст.

Частота сердечных сокращений снизилась до 65 уд/мин. Дыхательная проба стимулировала усиление степени дыхательной синусовой аритмии сердца. При этом вариационный размах (Дх) повысился на 37,5%. Артериальное давление изменилось незначительно. К концу гиповентиляции на ЭЭГ у обследуемого интервалы альфа-ритма во время вдохов периодически перемежались с участками десинхронизации (подавление альфа-ритма бета-ритмом) во время дыхательных пауз продолжительностью до 15 с. Обращает на себя внимание периодическое изменение величины латентного периода двигательной реакции во время гиповентиляции, по периоду совпадающее с дыхательной ритмикой, особенно выраженное на 11-й мин пробы, когда разброс (Дх) превысил фоновый в 2,9 раза. Произвольная гиповентиляция способствует более раннему началу выработки условного рефлекса на время и его упрочению.

В целом, в результате дыхательных тренировок с использованием комплекса из семи дыхательных проб в течение месяца резервные возможности организма спасателя увеличились и время его работы в экстремальных условиях ликвидации газовых и нефтяных фонтанов существенно возросло.

Пример 2.

У альпиниста в условиях острой и хронической гипоксической гипоксии использовался комплекс из трех дыхательных проб, включая дыхательную тренировку (произвольная двухминутная не дозированная по интенсивности гипервентиляция, задержка дыхания на уровне обычного вдоха, произвольная гиповентиляция после предварительной дыхательной тренировки), целенаправленно влияющих на функциональное состояние организма, направленный на развитие и совершенствование механизмов саморегуляции физиологических функций в целях увеличения эффективности адаптации к гипоксической гипоксии.

При ступенчатом подъеме в барокамере до высоты 7000 м (острое воздействие) альпинист имел следующие показатели. На высоте 7000 м легочная вентиляция (V) достигала уровня 18,8 л/мин. РАСO₂ соответствовало 25 мм рт.ст., РАO₂ равнялось 33 мм рт.ст. Частота сердечных сокращений на высоте 7000 м составила 91 уд/мин. Артериальное давление равнялось: АДс=140 мм рт.ст., АДд=85 мм рт.ст. На ЭЭГ присутствовали медленные тета- и дельта-волны.

В результате проведения по команде экспериментатора произвольной двухминутной не дозированной по интенсивности гипервентиляции легочная вентиляция (V) у альпиниста возросла на высоте 7000 м до 55,9 л/мин, РАСО₂ снизилось соответственно до 12 мм рт.ст., РАO₂ достигло 65 мм рт.ст. Частота сердечных сокращений повысилась до 107 уд/мин. Систолическое и пульсовое давление во время пробы увеличились: АДс до 150 мм рт.ст., АДп до 60 мм рт.ст. Произвольная гипервентиляция на высоте 7000 м привела к кратковременному устранению изменений ЭЭГ, вызванных острой гипоксией (тета- и дельта-волн) и улучшению общего состояния обследуемых. Она стимулировала интенсификацию деятельности кислородтранспортных систем и способствовала поддержанию более высокого уровня кислорода в организме.

В результате проведения этой дыхательной пробы время пребывания в условиях острого гипоксического воздействия в барокамере на высоте 7000 м увеличилось.

При вдыхании газовой смеси, содержащей 10,5% O₂, у альпиниста было отмечено уменьшение времени задержки дыхания с 40 с (в нормальных условиях) до 22 с. При этом обнаружено сокращение обеих фаз задержки дыхания: I фазы с 19 до 12 с, II фазы с 21 до 10 с. РАСO₂ в результате произвольной задержки дыхания возросло с 30 до 34 мм рт.ст., РАO₂ при этом снизилось с 52 до 36 мм рт. ст. Частота сердечных сокращений в результате задержки дыхания сократилась с 81 уд/мин до 77 уд/мин. АДс во время пробы увеличилось со 121 мм рт. ст. до 128 мм рт.ст. АДд в результате пробы возросло с 81 до 86 мм рт.ст., АДп повысилось с 40 до 42 мм рт.ст. По данным ЭЭГ сдвиги, возникшие под воздействием гипоксии (десинхронизация, дезорганизация альфа-ритма, замедление активности) под влиянием произвольной задержки дыхания усилились. При последовательном проведении двух проб с произвольной поддержкой дыхания во время дыхательных пауз происходило резкое снижение амплитуды альфа-ритма, которое сменялось столь же резким увеличением ее во время вдохов.

Таким образом, произвольная задержка дыхания, проводимая в условиях острого кислородного голодания, привела к усилению гипоксического воздействия на организм. Вместе с тем она способствовала усилению подкорковых (с дыхательного центра) влияний на кору головного мозга. Это привело к появлению дыхательных ритмов в биотоках коры.

В условиях хронической гипоксии (высота 4200 м) в горах перечисленные показатели у альпиниста в результате произвольной задержки дыхания "вышли на плато" на 10-й день и не изменялись вплоть до 20-го дня (последнего дня пребывания в горах). У обследуемых, не применявших произвольную задержку дыхания, изменение перечисленных выше показателей продолжалось все 20 дней. Таким образом, сроки адаптации к хроническому воздействию гипоксической гипоксии у альпиниста сократились.

После 10 дней "подъемов" в барокамере на высоту 6000 м, где альпинист занимался гиповентиляторной тренировкой в указанном выше режиме, во время контрольного "подъема" в результате двадцатиминутной гиповентиляции в режиме 2 дыхания в минуту легочная вентиляция (V) снизилась у него с 13,6 л/мин (h= 6000 м) до 7,4 л/мин. Потребление кислорода (VO₂) уменьшилось с 334 (h=6000 м) до 269 мл/мин. Выделение углекислого газа (VCO₂) понизилось с 386 (h=6000 м) до 243 мл/мин. Частота сердечных сокращений уменьшилась с 80 (h=6000 м) до 71 уд/мин. АДс повысилось со 110 мм рт.ст. до 127 мм рт.ст. АДд понизилось с 78 до 74 мм рт.ст. АДп возросло с 32 до 53 мм рт.ст. В результате произвольной гиповентиляции длительность произвольной задержки дыхания увеличилась с 31 (h=6000 м) до 36 с за счет второй фазы задержки дыхания. Это свидетельствует об увеличении под влиянием гиповентиляторной тренировки на высоте способности к произвольному, волевому контролю за дыханием.

В барокамере на высоте 6000 м у альпиниста отмечены изменения биоэлектрической активности мозга, характерные для развития острой гипоксии: десинхронизация, активация альфа-ритма, появление медленных тета- и дельта-волн. Во второй половине гиповентиляционной пробы на высоте 6000 м во время вдоха у альпиниста резко возрастала амплитуда альфа-ритма. Во время паузы она была стойко снижена. После окончания гиповентиляции на высоте такая динамика альфа-активности сохранялась еще некоторое время.

Применение произвольной гиповентиляции в режиме 2 дыхания в минуту на фоне острого периода адаптации к высотной гипоксии привело к снижению легочной вентиляции. С одной стороны, это способствовало предотвращению вымывания углекислого газа из организма, с другой - увеличивало гипоксическое воздействие, о чем можно судить по динамике потребления кислорода. Подобные сдвиги привели к снижению частоты сердечных сокращений и увеличению артериального давления. По данным ЭЭГ под влиянием дыхательной пробы обнаружено усиление подкорковых (с дыхательного центра) влияний на кору головного мозга, по периоду совпадающих с дыхательной ритмикой.

Результаты сравнения физиологических эффектов произвольной гиповентиляции в режиме одно дыхание в минуту, проводимой после 3-месячной дыхательной тренировки у альпиниста в нормальных условиях и в горах на высоте 2100 м, показали следующее. В нормальных условиях осуществление гиповентиляционной пробы привело к уменьшению легочной вентиляции в среднем на 62,3%. Это сопровождалось снижением потребления кислорода и выделения углекислого газа соответственно на 19,0% и 41,6%.

В первые сутки пребывания на высоте при фоновом обследовании легочная вентиляция оказалась повышенной, что отразилось на показателях газообмена. Проведение гиповентиляционной пробы привело к более выраженному (на 69,1%) уменьшению легочной вентиляции, чем в нормальных условиях. Это повлекло за собой более интенсивное снижение потребления кислорода и выделения углекислого газа соответственно на 36,2% и 46,5%. На 5-й день пребывания в горах легочная вентиляция при фоновом обследовании оказалась еще больше увеличенной. Потребление кислорода и выделение углекислого газа снижены по сравнению с первым днем. Гиповентиляционная проба сопровождалась более выраженным уменьшением легочной вентиляции, чем в первый день. Та же закономерность наблюдалась в показателях газообмена. При проведении произвольной гиповентиляции в нормальных условиях и в горах на 1-е и 5-е сутки пребывания на h= 2100 м достоверных изменений величины частоты сердечных сокращений обнаружено не было.

Результаты экспериментов, проведенных на земле и в горах, показали, что применение гиповентиляторной тренировки в нормальных условиях привело к выработке нового стереотипа дыхания, который сохранялся и при переезде в горы. Об этом свидетельствовал тот факт, что в независимости от исходной величины легочной вентиляции, которая зависела от условий окружающей среды, произвольная гиповентиляция в заданном режиме всегда приводила к снижению этого параметра почти до одной и той же величины. Динамика показателей газообмена во всех случаях была обусловлена уровнем легочной вентиляции.

Гуморальные сдвиги, возникшие в системе дыхания при гиповентиляции в нормальных условиях, а именно сочетанное действие гиперкапнии и гипоксии на сердечно-сосудистую систему, наметили тенденцию к увеличению частоты сердечных сокращений.

При переезде в горы под воздействием гипоксии частота сердечных сокращений в фоновом обследовании оказалась увеличенной. Усиление гипоксического влияния и уменьшение гипокапнии в результате произвольной гиповентиляции мало сказалось на динамике данного показателя.

Таким образом, произвольная гиповентиляция, проведенная как в нормальных условиях, так и при адаптации к среднегорью, оказала в целом однонаправленные влияния на функциональное состояние кардиореспираторной системы, хотя в последнем случае изменения в системе дыхания были более выражены.

Гиповентиляторная тренировка на "земле" привела к выработке нового стереотипа дыхания, который сохранялся и при переезде в горы.

Произвольная гиповентиляция, проведенная как в нормальных условиях, так и при адаптации к среднегорью, оказала в целом однонаправленные влияния на функциональное состояние кардиореспираторной системы. Это свидетельствует о том, что можно в определенных границах прогнозировать высотный эффект гиповентиляции, применяя ее в нормальных условиях.

Гиповентиляционная тренировка, проведенная у альпиниста, способствовала увеличению эффективности адаптации к хронической гипоксии. Об этом свидетельствовал тот факт, что перечисленные выше показатели у альпиниста при переезде в горы были стабильными, в то время как у обследуемых, не прошедших соответствующей дыхательной тренировки, отмечались соответствующие сдвиги показателей, характерные для гипоксического воздействия.

Источники информации 1. Устинова В.К. Динамика ЭЭГ в процессе образования условного рефлекса на время. В сб.: "13-й Съезд Всесоюзного физиологического общества им. И.П. Павлова, посвященный 150-летию со дня рождения И.М.Сеченова. Алма-Ата, 1979, т.2, с.323-324. (Условный рефлекс на время).

2. Устинова В.К. Динамика электрографических показаний в процессе образования условного рефлекса на короткие интервалы времени. В сб. " Механизмы нейрогуморальной регуляции функций и их становление в процессе фило- и онтогинеза". М., 1980, с.6-11.

3. Устинова В. К., Юстелис О.В. Динамика ЭЭГ-реакций при переделке условного рефлекса на время. "Материалы конференции по вопросам высшей нервной деятельности", Кутаиси-Цхалтуба, 1980, Тбилиси, 1980, с.85-86.

4. Ройтбак А. И. О причинах колебания величины скрытого периода двигательной реакции. В кн. "Современные проблемы морфологии, физиологии и патологии", Тбилиси, из-во АН ГССР, 1962, с.89. (Латентный период двигательной реакции).

5. Иванова М. П. Латентный период двигательных реакций и депрессия α-ритма при мышечной работе, гипервентиляции и задержке дыхания. Физиологический журнал СССР им. Сеченова, 1964, т.50, 6, с.690-696.

Формула изобретения

1. Способ воздействия на функциональное состояние организма человека, отличающийся тем, что у обследуемого вырабатывают новый стереотип дыхания, используя комплекс из семи дыхательных проб, регистрируют показатели внешнего дыхания, газообмена, РАСО₂, РАО₂, пневмограмму, АД, ЭЭГ, скорость выработки условного рефлекса на время, латентный период двигательной реакции до, во время и после проведения дыхательных проб: первая - одно-двухминутная не дозированная по времени гипервентиляция с учетом появления сенсорных или двигательных расстройств и вегетативных сдвигов, вторая - “жесткая” гипервентиляция, при которой больному предлагают на протяжении 2,5-3,5 мин дышать по возможности глубоко и часто, пробу прекращают досрочно при появлении высокоамплитудных медленных колебаний на ЭЭГ, а также при выраженном ухудшении состояния, третья - изокапническая гипервентиляция, при которой обследуемый дышит через маску с дополнительной емкостью не менее 3 мин, при этом поддерживают у обследуемых стабильный уровень РАСО₂, четвертая проба - задержка дыхания на уровне спокойного вдоха, пятая - задержка дыхания на уровне обычного выдоха, шестая - задержка дыхания на вдохе после произвольной гипервентиляции, седьмая - гиповентиляция, при которой обследуемый дышит нет менее 10 мин в ритме 2 дыхания в минуту без ограничения глубины, после предварительной гиповентиляционной тренировки 3 раза в день по 20 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую, четвертую и седьмую пробы проводят, начиная с возраста 12 лет, а остальные пробы - с возраста 17 лет.