Лаборатория прикладной физиологии ВНД человека

Лаборатория прикладной физиологии ВНД человека

Основные направления научной деятельности.

Лаборатория была создана в 1970 г. Основные направления исследований, проводимых Лабораторией, посвящены изучению мозговой основы типичных функциональных состояний операторской деятельности (эмоциональное напряжение, утомление и т.п.) и измененных состояний сознания, с одной стороны, анализу состояний клинических больных (нарушения эмоциональной сферы, локальные поражения головного мозга и т.д.) – с другой. В частности, исследуются закономерные влияния изменений указанных состояний на качество и разномодальные погрешности профессиональной деятельности (поведения). По результатам такого рода исследований формируются критерии диагностики и разрабатываются методы текущего контроля функциональных состояний. Полученная при этом диагностическая информация служит целям ограничения отрицательных и использования положительных влияний функционального состояния (ФС) на характеристики поведения.

В Лаборатории разработана оригинальная концепция функционального состояния, определены его фундаментальные переменные (исходный комплекс функциональных свойств и качеств, потребность, входное воздействие) и основные функции (отражательная и регуляторная). При этом ФС служит обуславливающим фактором любой деятельности, в том числе – высшей нервной. Тем самым традиционное отношение "стимул-реакция" переводится в отношение "стимул-реакция-состояние".

На основе этой концепции в Лаборатории разрабатываются методы контроля функциональной системы, основанные на учете изменений ФС ее компонентов и связей между ними. При этом наряду с другими используются как контактные (ЭЭГ, ЭКГ и т.п.), так и бесконтактные способы регистрации информативных показателей состояния, что позволяет осуществлять диагностику ФС сколь угодно долго, явно или скрытно, не внося при этом работающему человеку (пациенту клиники) физического и психологического дискомфорта. Методы контроля такого рода прошли апробацию в авиации, космонавтике, на транспорте и в клинике, в модельных экспериментах и т.п.

Кроме того, в Лаборатории с 1997 г ведутся исследования нейрофизиологических механизмов биологических эффектов низкоинтенсивных электромагнитных полей (ЭМП), в том числе, ЭМП мобильных телефонов.

В лаборатории в настоящее время работают 1 лауреат Государственной премии по науке и технике СССР, 1 лауреат Государственной премии по науке и технике РФ и 2 лауреата Премии Совета Министров СССР по науке и технике. За время существования Лаборатории сотрудниками было опубликовано 15 научных монографий, более 600 научных статей, получены 14 патентов.

Наиболее важные результаты научных исследований:

1.Показано, что известная формула Прайса и Баррелла, названная ими "общим законом человеческих эмоций", является частным случаем аналогичной, но более сложной зависимости, полученной нами, где устранены недостатки (например, возможность возникновения эмоции при полной информированности), присущие данному "закону". Вместе с тем, в указанной зависимости, имеющей нелинейный характер, могут быть выделены линеаризуемые участки, позволяющие использовать на них выражение, эквивалентное "формуле эмоций" П.В.Симонова. Однако в указанном выражении имеются коэффициенты, зависящие от величины самих переменных, что отличает его от "формулы" эмоций, внося в последнюю определенные коррективы.

2.Исследование гипноза, рассматриваемого в качестве возможной модели измененного состояния сознания, анализ фаз погружения в гипноз и вывода из него – показали наличие соответственно отрицательных и положительных скачкообразных сдвигов средней частоты СМ-колебаний электрических мозговых потенциалов относительно ее среднего значения. Указанные сдвиги сопровождаются секундно-декасекундными волнами в первом случае и декасекундно-минутными колебаниями – во втором. Восстановление СМ-показателей к уровням гипнотаксии и фона последействия оказывается в последней ситуации существенно более затянутым по сравнению с фазой погружения. Описанные закономерности наблюдались в обоих полушариях головного мозга, ЭЭГ-отведения от которых демодулировались с целью безартефактного выделения и специфического анализа СМ-колебаний методами, разработанными в Лаборатории.

3.Прослушивание субъектом классической музыки с интенсивностью на уровне тихого разговора, при которой, как было показано ранее, качество операторской (распознавательной) деятельности оптимизируется, приводит к существенным изменениям в диапазоне сверхмедленных колебаний, выделенных из ЭЭГ-отведений безартефактно при помощи преобразований Гильберта. Показано, что средняя гильбертова частота может уменьшаться или увеличиваться относительно уровня фона, причем в последнем случае наблюдались ее скачкообразные сдвиги, сходные с таковыми при вводе в гипноз и выводе из него. Указанные изменения имели место в ЭЭГ-отведениях от обоих полушарий головного мозга, причем сами скачкообразные сдвиги могут служить возможной характеристикой измененного состояния сознания.

4.Показана противоположная динамика значимых ЭЭГ-параметров передних зон неокортекса при правильном и ошибочном опознании стимула в условиях различного зашумления последнего. Так, на предстимульных этапах выявлено усиление бета-волн при правильном опознании и уменьшение – при ошибочных действиях. Спектральные ЭЭГ-компоненты, полученные на постстимульных эпохах, напротив более выражены в случае ошибочных действий, чем при правильном опознании в диапазонах бета и тета-колебаний. Увеличение зашумления (до 20-25%) приводит к росту функциональной асимметрии полушарий мозга по уровню глобальной корреляционной размерности D2 (нелинейная характеристика ЭЭГ), особенно перед ошибочными действиями типа "ложная тревога". В условиях продолжительной монотонии разнонаправленные изменения D2 соответствуют преимущественно большому и малому (оптимальному) времени опознания.

5.При использовании ЭЭГ-оценок, особенно корреляционного типа, важное значение приобретают вопросы исключения электрофизиологических помех и, в частности, аддитивных и мультипликативных влияний кожно-гальванической реакции (КГР) на ЭЭГ-отведения. В Лаборатории разработаны методы, позволяющие выделить КГР из ЭЭГ-отведений в близком к реальному масштабе времени. Это позволяет, во-первых, использовать КГР отдельно в качестве показателя диагностики и, во-вторых, нивелировать указанные влияния при анализе потенциалов головного мозга в состояниях спокойного бодрствования и эмоционального напряжения.

6.Выявлена тенденция сокращения медленноволновой фазы ночного сна, особенно во второй половине ночи, при действии электромагнитного поля мобильного телефона, расположенного у изголовья испытуемого. Такого рода данные получены в сравнении с эффектом "плацебо" по результатам нелинейно-динамического анализа 8-ми часовых ЭЭГ-записей, расчета величины D2, снижающейся по мере углубления сна.

7.Низкоинтенсивное сложномодулированное электромагнитное излучение оказывает влияние не только на психофизиологические реакции человека-оператора в условиях монотонной работы, но и на систему регуляции сердечного ритма, которая, в свою очередь, отражает адаптационную реакцию целого организма, при этом повышение качества операторской деятельности сопровождается повышением напряжения регуляторных систем, когда в процесс регуляции включаются высшие уровни управления.

8.Выявлены достоверные различия фрактальной размерности речевого сигнала при моделировании эмоций: снижение фрактальной размерности при эмоции страха и повышение при эмоции гнева и радости по сравнению с нейтральным состоянием. Установлены гендерные различия характеристик речевого сигнала по показателям фрактальной размерности и представленности формант при моделировании эмоциональных состояний.

9.Рассмотрены вопросы диагностики состояний операторов и больных депрессией по их речи. При этом использовались показатели временного потока речевого сигнала и интонации речи, на базе которых оценивались идеаторная, моторная и интонационная компоненты состояния. Указанные оценки, как показал анализ, коррелировали с динамикой функционального состояния операторов, выполнявших профессиональную деятельность в реальных условиях, а также с характером и тяжестью заболевания психогенной депрессией. Последняя была дифференцирована по типу ведущего аффекта (тоска, тревога) в пространстве речевых параметров, которое содержало непересекающиеся области сходных (но разных по диапазону) изменений оценок состояния раздельно для здоровых и больных лиц. Дифференцирование состояний одновременно в обеих группах обследуемых осуществляется с помощью решающих правил.

10.В результате проведенных исследований показана высокая информативность речевого сигнала в диагностике психогенных пароксизмальных расстройств при выявлении феноменологических особенностей последних (панические атаки, демонстративные припадки). Полученные результаты позволили разделить исследуемые психогенные припадки в координатах интонационного, моторного и идеаторного уровней речи. При отсутствии фактора "страха" в структуре пароксизма (демонстративные припадки) наблюдалось смещение темпоральных характеристик речевого сигнала в сторону психомоторного возбуждения, а при наличии компоненты "страха" в приступе (панические атаки) – отмечалось психомоторное торможение. Изложенные результаты позволяют существенно повысить качество диагностики пароксизмальных расстройств.

11.В условиях операторской деятельности показано, что ошибкам типа «ложная тревога» предшествует повышенный уровень скоррелированности волн бета-диапазона в передних областях неокортекса, а ошибки типа «пропуск сигнала» наблюдаются на фоне повышенной когерентности альфа-волн в парах отведений, включающих затылочные зоны коры. Состояние ЦНС в условиях монотонной распознавательной работы при малом количестве выборов характеризуется отчетливой разницей в уровне глобальной корреляционной размерности между правильными и ошибочными действиями. Увеличение информационной неопределенности приводит к стиранию таких различий.
Публикации:

Лебедева Н.Н., Сидорова О.А., Марагей Р.А., Котровская А.Н. Фрактальный анализ речевого сигнала при различных эмоциональных состояниях в модельных экспериментах – Биомедицинская радиоэлектроника, 2010, №1, c.3-7.

Лебедева Н.Н., Вехов А.В., Коноплев С.П., Ткаченко О. Коррекция функционального состояния человека-оператора с помощью низкоинтенсивного сложномодулированного электромагнитного излучения – Биомедицинская радиоэлектроника, 2009, №12, c. 12-17.

Лебедева Н.Н., Сидорова О.А., Марагей Р.А. Фракталы в электро- и психофизиологии – Биомедицинская радиоэлектроника, 2009, № 1, с. 33-39.

Фролов М.В., Милованова Г.Б. Особенности контроля состояния человека-оператора по показателям основного тона и спектра его речи – Физиология человека, 2009, т,35, № 2, с. 136-138.

Фролов М.В., Милованова Г.Б., Потулова Л.А. Функциональное состояние и его диагностика: теоретические и прикладные аспекты – Биомедицинская радиоэлектроника, 2009, № 8, с. 3-12.

Фролов М.В., Милованова Г.Б. Речевой сигнал как показатель функционального состояния человека-оператора – Биомедицинская радиоэлектроника, 2009, № 6, с.49-53.

Сидорова О.А., Куликов М.А., Милованова Г.Б., Фролов М.В. Математическое моделирование зависимости между основными компонентами отрицательных эмоциональных состояний – Биомедицинская радиоэлектроника, 2008, № 12, с.57-62.

Лебедева Н.Н., Котровская Т.И., Коноплев С.П. Динамика ЭЭГ-реакций и психофизиологических показателей человека-оператора при воздействии сложномодулированного электромагнитного излучения – Биомедицинская радиоэлектроника, 2008, № 8-9, С.58-64.

Фролов М.В., Потулова Л.А., Милованова Г.Б., Марагей Р.А. ЭЭГ-корреляты распознавательной деятельности при повышении количества выборов – Биомедицинская радиоэлектроника, 2008, № 8-9, С.49-57.

Фролов М.В., Потулова Л.А., Милованова Г.Б., Марагей Р.А. ЭЭГ-корреляты процесса распознавания зрительных стимулов при разном уровне информационной неопределенности – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2007, № 11. С.2-11.

Бецкий О.В, Лебедева Н.Н., Будник М.И., Котровская Т.И. Динамика ЭЭГ-реакций и показателей радиофизического отклика человека при воздействии сложномодулированного КВЧ-стимула – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2007, № 8-9, с.6-25.

Бецкий О.В., Лебедева Н.Н., Яременко Ю.Г. Становление миллиметровой терапии. Биофизические механизмы – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2007, № 2-4, с.20-30.

Бецкий О.В., Лебедева Н.Н. Применение низкоинтенсивных миллиметровых волн в биологии и медицине – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2007, № 8-9, с.6-25.

Бецкий О.В., Лебедева Н.Н., Яременко Ю.Г. Аппаратура для КВЧ-терапии – Радиотехника, 2007, №3, с.4-15.

Бецкий О.В., Лебедева Н.Н. Применение ММ-волн в биологии и медицине – Миллиметровые волны в биологии и медицине, 2007 № 1, с. 32-59.

Сидорова О.А., Куликов М. А. Опознание эмоций человеком по мимическим и вербальным эталонам в норме и при локальной патологии мозга – ЖВНД, 2007, т.57, № 3, с. 354-361.

Avakian GN, Lebedeva NN, Pashnin AG. Nonlinear EEG analysis in prognosis of pharmacoresistant therapy and evaluation of using millimeter (MM) therapy in its treatment – Zh. Nevrol. Psikhiatr. S. S. Korsakova, 2007; 107(3): 42-5. Russian.

Pashnin AG, Lebedeva NN, Avakian GN. Administration of EHF-therapy in patients with drug-resistant epilepsy – Vopr. Kurortol. Fizioter. Lech. Fiz. Kult. – 2007 Mar-Apr; (2):12-4, Russian.

Фролов М.В., Милованова Г.Б. Операторская деятельность: характеристики движения век при монотонии – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2006, № 5-6, С.57-64.

Лебедева Н.Н. (совт. Бецкий О.В., Котровская Т.И.) Коррекция с помощью КВЧ-излучения ЭЭГ-реакций человека, возникающих при воздействии электромагнитного пол мобильного телефона – Миллиметровые волны в биологии и медицине, 2006, № 3, С.59-70.

Потулова Л.А., Марагей Р.А. Нелинейные параметры ЭЭГ и рабочие характеристики при монотонной распознавательной деятельности при разном количестве выборов – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2006, № 8-9, с. 36.

Фролов М.В., Кориневская И.В., Сидорова О.А., Милованова Г.Б. Анализ речевых сигналов в оценке нарушений эмоциональных состояни – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2005, № 1-2, С.4-10.

Фролов М.В., Милованова Г.Б., Мехедова А.Я. Влияние сопровождающей музыки на результаты операторской деятельности у лиц с различным уровнем тревожности – Физиология человека, 2005, Т.31, №2, С.49-57.

Лебедева Н.Н. (соавт. О.В. Бецкий) Миллиметровые волны и живые системы – Наука в России, 2005, № 11.

Лебедева Н.Н. (соавт. О.В. Бецкий, Т.И. Котровская) Применение миллиметровых волн в медицине (ретроспективный обзор) – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2005, №2, с.23-39.

Лебедева Н.Н. (соавт. О.В. Бецкий, В.Ф. Киричук и др.) Терагерцовые волны и их применение. Биомедицинские технологии – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2005, № 8 , с.40-48.

Сидорова О.А., Куликов М.А. Оценка опознания эмоций в норме и при очаговой патологии мозга – ЖВНД, 2005, 55, № 5. С.477-484.

Фролов М.В., Кориневская И.В., Воробьева О.В. Распределение пауз в речевом потоке у здоровых лиц и при пароксизмальных расстройствах – Физиология человека, 2004, т.30, № 1, с.132-134.

Фролов М.В., Милованова Г.Б Особенности влияния музыки на показатели операторской деятельности – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, № 12, С.42-49.

Лебедева Н.Н. (соавт. О.В. Бецкий, Т.И. Котровская) Динамика ЭЭГ-реакций человека при воздействии электромагнитного поля мобильного телефона в начальный период его использования – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004, № 8-9 , с.4-10.

Бецкий О.В., Кислов В.В., Лебедева Н.Н. Миллиметровые волны и живые системы – М.: Сайнспрес, 2004, 273 с. (монография).

Фролов М.В., Кориневская И.В., Мехедова А.Я., Милованова Г.Б., Потулова Л.А., Шаров Ю.В. Диагностика функциональных и депрессивных состояний по характеристикам интонации и временного потока речи – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004, № 12.

Betskii O.V.,Lebedeva N.N. Low-Intensity Millimeter Waves in Medicine. – In: “Clinical Application of Bioelectromagnetic Medicine”, USA, N-Y, Marcel Dekker, Inc., 2003.

Лебедева Н.Н. (соавт. Бецкий О.В., Котровская Т.И.) Об условиях воспроизведения СПЕ-эффекта – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, № 6, с.20-27.

Марагей Р.А. (в соавт. с Сулимовым А.В.) Изучение ЭЭГ сна как нелинейного динамического процесса сравнения глобальной корреляционной размерности ЭЭГ человека и мер линейной зависимости между каналами – ЖВНД, 2003, Т.53, № 2, С.151-155.

Потулова Л.А., Марагей Р.А., Кориневская И.В. Влияние слабого электромагнитного поля на операторскую деятельность в режиме распознавания зашумленных зрительных стимулов – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, №5, С.51-55.

Фролов М.В., Кориневская И.В., Воробьева О.В. Феноменологическая оценка психогенных пароксизмов с позиций вербальной деятельности – Физиология человека, 2003, Т.29, №1, С.32-37.

Фролов М.В., Кориневская И.В., Мехедова А.Я., Милованова Г.Б., Потулова Л.А. Доплеровская микроволновая локация двигательной активности человека-оператора – Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, №6, С.51-58.

Фролов М.В., Милованова Г.Б. Двигательная активность век как показатель функционального состояния – Физиология человека, 2002, Т. 28, № 5, С.45.

Lebedeva N.N., Sulimov A.V., Sulimova O.P., Korotkovskaya T.I., Gailus T. Investigation of brain potentials in sleeping humans exposed to the electromagnetic field of mobile phones – Crit. Rev. Biomed. Eng., 2001; 29(1):125-33.

Lebedeva N.N., Kotrovskaya T.I. Electromagnetic perception and individual features of human beings – Crit. Rev. Biomed. Eng. – 2001; 29(3):440-9.

Сидорова О.А. Нейропсихология эмоций – М.: Наука, 2001, 146 с. (монография)

Фролов М.В., Сидорова О.А., Куликов М.А. Моделирование формулы эмоций: субъективные и количественные показатели – Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2000, Т. 50, № 3, С. 410.

Lebedeva NN, Sulimov AV, Sulimova OP, Kotrovskaya TI, Gailus T. Cellular phone electromagnetic field effects on bioelectric activity of human brain – Crit. Rev. Biomed. Eng., 2000; 28(1-2):323-37.
создание сайта www.filippoff.ru

© 2017, IHNA RAS