Системный подход к механизмам биоуправления: возможные перспективы использования в спорте

Исайчев С.А., Исайчев Е.С., Черноризов А.М.

Обзор литературы по применению новых аппаратных технологий с использованием биоуправления (БУ) или биологической обратной связи (БОС), показывает их высокую эффективность в лечении и коррекции психологических и психосоматических заболеваний различного генеза [2, 7, 9, 10, 13, 14]. В настоящее время  идет интенсивная работа по адаптации этих технологий к психологическим моделям формирования и развития социально востребованных индивидуальных и личностных характеристик человека и профессионально важных качеств различного профиля [3, 4 13, 14, 17,19]. 

 

Для дальнейшего совершенствования и развития технологий БУ и успешному использованию их в области прикладной психологии, образовании, стресс-менеджменте и спорте весьма актуальным является исследование и разработка методических и теоретических аспектов БУ, наиболее существенными из которых являются: изучение психофизиологических систем и механизмов, реализующих модификацию тренируемых в процессе БУ функций;  поиск комплекса качественных и количественных показателей, позволяющих дать объективную оценку успешности прохождения тренинга  или коррекционного курса;  разработка новых методик с использованием БУ, повышающих их эффективность и сокращающих период тренинга или лечения. Решение этих проблем позволит.

 

    Традиционно, изучение физиологических и психофизиологических механизмов БУ проходило в клинической сфере при лечении и коррекции психологических и психосоматических заболеваний различного генеза  Согласно представленным в научной литературе материалам, наиболее продуктивно использование БОС-терапии в лечении функциональных расстройств, индуцируемых  хроническим или эпизодическим стрессом, таких как - фобии, постстрессовые  тревожные расстройства, головные боли, расстройства сна, синдром повышенной усталости и т.п.  Но также широко представлены и публикации экспериментального плана, в которых излагаются результаты успешного применения метода БОС при коррекции различных патологий эндосоматического и смешанного генеза – травмы мозга, синдром дефицита  внимания и гиперактивности (СДВГ), нарушения мышечной регуляции, эпи-синдромы, постинсульные нарушения и т.п. [2, 6, 7, 8, 10, 11, 11].

 

    Для объяснения положительных эффектов биологической обратной связи при лечении расстройств и заболеваний различной нозологии, а также объяснения механизмов, лежащих в основе БУ, предложен ряд гипотез, которые в качестве объяснительного принципа используют различные аспекты деятельности отдельных мозговых структур, всего мозга в целом,  или его базовых качеств и свойств. По мнению большинства современных исследователей, в роли основных механизмов БУ чаще всего выступают фундаментальные свойства мозга, такие как: ритмика, пластичность, нарушения процессов гомеостаза, активации и внимания [1, 7, 8, 10, 11]. 

 

   Такой подход, предполагающий использование фундаментальных свойств мозга в качестве механизмов, объяснительных принципов БУ и его возможностей  при лечении различных патологий, кроме положительных моментов имеет и негативные аспекты. Во-первых, применяя такие общие модели механизмов БУ как ритмы мозга или его пластичность – можно объяснить любые изменения поведения человека или процессы развития любой психопатологии. Во-вторых, такой подход не позволяет выделить  и дифференцировать первичные механизмы патологических функций, которые могут находиться как в  центральных, так и периферических системах, обеспечивающих общие или локальные адаптационные процессы в организме человека. Что, соответственно, не позволяет разработать узко направленные и более эффективные  методы коррекции отдельных психологических и психосоматических нарушений, вызываемых такой дезадаптацией. Так, например, тренинги по повышению мощности альфа ритма используются, практически без всяких модификаций,  при коррекции различных патологий,  при повышении адаптивных возможностей, при формировании "спортивного интеллекта» и «личностного роста» спортсменов [3, 4, 13, 14]. В третьих,  этот подход препятствует выдвижению общих и частных гипотез о причинах и механизмах широкого спектра нарушений, которые традиционно обозначаются как функциональные расстройства.  В четвертых, нет общей теории и методологии по использованию БУ для развития отдельных профессионально важных качеств, психофизиологических функций и состояний здоровых людей.  

 

   На кафедре психофизиологии факультета психологии МГУ имени М.В.Ломоносова  в течение 10 последних лет проводятся интенсивные научно-исследовательские и практико-ориентированные исследовании по изучению процессов БУ и разработке новых теоретических и методических подходов по применению БУ в лечебной и коррекционной работе, формировании профессионально важных качеств и повышении адаптивных возможностей специалистов опасных профессий [5, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 22, 24].   Основными целями цикла исследований являлись: 1) изучение комплекса психофизиологических показателей, отражающих динамические изменения  различных параметров функционального состояния пациента при прохождении БОС-тренингов;  2) выявление психофизиологических механизмов, участвующих в реализации процессов БУ; 3) дальнейшая разработка теоретических и методологических основ БУ. 

 

  В качестве методологической базы исследований выступили основные постулаты теории функциональных систем П.К.Анохина  [12] и теории векторного кодирования Е.Н.Соколова [26, 26]. С позиций теории функциональных систем, БУ можно рассматривать как одну из форм обучения, а обучение, согласно этой же теории, - как процесс системогенеза, в ходе которого формируется новая функциональная система, обеспечивающая организацию и исполнение различных поведенческих актов, направленных на получение приспособительных результатов. В таком случае, любое функциональное расстройство можно рассматривать как определенное нарушение в организации системы управления или исполнительных механизмов конкретной функциональной системы, реализующей протекание какой-либо психофизиологической функции, отдельного процесса или состояния. Это нарушение возникает как результат неадекватной оценки взаимоотношений «организм-среда», которые вызывают дезадаптивные реакции отдельных подсистем организма или целостного поведенческого паттерна.  В данном случае тренинги с использованием БУ, включая корковые механизмы контроля за функционированием пораженной системы, активируют процессы системной самоорганизации  и восстанавливают оптимальную структуру управления и организации исполнительных звеньев этой функциональной системы. С этих же позиций можно объяснить успешность применения метода БОС при лечении различных патологий эндосоматического и смешанного генеза. В случае генетически детерминированных патологий, органических поражений и психосоматических расстройств БУ включается  в цепь саморегуляции пораженной системы, активирует процессы системогенеза и способствует перестройке ее функциональной организации для достижения возможного адаптивного результата.  

    В описываемых ниже исследованиях принимали участие лица как с функциональными нарушениями (фобии, постстрессовые  тревожные расстройства (ПСТР), депрессии, головные боли стрессового генеза), так и морфологическими или органическими поражениями мозга - больные с эпи-синдромами, постинсультными нарушениями, СДВГ. Спецификой проведения коррекционных БОС-процедур в этих исследованиях являлась одновременная регистрация контролируемых и сопутствующих психофизиологических показателей и параметров. В качестве контролируемых показателей выступали показатели, которые испытуемый учился регулировать в процессе тренинга и которые использовались в виде основного параметра обратной связи. В качестве сопутствующих показателей использовались психофизиологические показатели, не задействованные в процессе саморегуляции, но отражающие изменения других подсистем и функций организма. Например, испытуемый регулирует степень эмоционального напряжения по показателям амплитуды систолической волны фотоплетизмограммы  (АСВ – контролируемый показатель), и параллельно регистрируются показатели ЭКГ, КГР, ЭЭГ (сопутствующие показатели) (Рис.1 А, Б).

Такая организация экспериментальной процедуры позволяла  осуществлять контроль положительных изменений исходного патологичного состояния по динамике (снижение или повышение) показателей того или иного контролируемого  параметра. С другой стороны, регистрация комплекса сопутствующих показателей давала возможность параллельно анализировать совокупные изменения различных параметров центральной и вегетативной нервной системы пациентов, вызываемые серией последовательных тренингов.

 

                                                               А.                                                                                  Б.

 

 

Рис.1. А. – тренинг обучения саморегуляции по параметрам вегетативной нервной системы. В качестве контролируемого параметра используется показатель  АСВ (амплитуда систолической волны фотоплетизмограммы). Б. – регистрация сопутствующих показателей. Обозначения (сверху вниз): 1 канал - электрокардиограмма (ЭКГ), 2, 3 каналы объемная и дифференциальная фотоплетизмограмма (ФПГ), 4 канал – кожно-гальваническая реакция (КГР), 5 канал – электроэнцефалограмма (ЭЭГ)

Экспериментально-коррекционная процедура состояла из ряда последовательных этапов. На первом этапе проводилась психофизиологическая диагностика, основу которой составляла регистрация комплекса показателей различных параметров деятельности центральной и вегетативной нервных систем: электроэнцефалограммы (ЭЭГ), реоэнцефалограммы (РЭГ), электрокардиограммы (ЭКГ), кожно-гальванической реакции (КГР), фотоплетизмограммы (ФПГ), рекурсивного дыхания (РД). Эти показатели регистрировались в процессе моделирования различных функциональных состояний пациента (покой, активная деятельность, стресс). Специфическая динамика регистрируемых показателей в состоянии покоя и в стрессовой ситуации позволяла дифференцировать функциональные расстройства стрессового генеза от нарушений других нозологических форм (Рис. 2).

Рис. 2. Психофизиологическая диагностика стресса. Обозначения (сверху вниз):  1 канал - электрокардиограмма, показатель - частота сердечных сокращений; 2 канал - объемная фотоплетизмограмма, показатель – амплитуда систолической волны; 3 канал – кожно-гальваническая реакция, показатель - амплитуда фазической реакции; 4, 5 каналы – электроэнцефалограмма, показатели - индексы бета и альфа ритмов.

 

    На рис. 2 представлены графические результаты психофизиологической диагностики хронического стресса. Суть этой диагностики заключается в регистрации различия реакций у пациентов с хроническим стрессом и испытуемых контрольной группы (без стресса) на подачу одиночных интенсивных звуковых стимулов. На первых трех каналах регистрируется типичная оборонительная реакция, которая не угасает при повторении стимула и сопровождается резким снижением ЧСС, падением АСВ и выраженными ответами на каждый стимул КГР. Такой паттерн реакций характерен для индивидов с различными психологическими и психосоматическими расстройствами стрессового генеза.

 

     На втором, основном, тренинговом этапе проводилось обучение управлению контролируемыми параметрами, в качестве которых выступали различные количественные показатели ЭЭГ, РЭГ, ЭКГ, КГР, ФПГ, РД. Выбор контролируемых показателей, по которым в дальнейшем проходило обучение и коррекция, проводился в зависимости от типа патологии и методических разработок и стандартов, рекомендуемых для лечения данной патологии. Еще одним критерием выбора контролируемого показателя, являлось наличие значительных количественных изменений параметра при сравнении данных, зарегистрированных в различных тестируемых функциональных состояниях (покой, активная деятельность, стресс). Сценарий тренинга для каждого типа нарушений разрабатывался с учетом индивидуальных особенностей пациента. При разработке тренинговых процедур мы не придерживались стандартного разделения их на два типа: 1) neurofeedback, когда в качестве контролируемых параметров используются показатели  увеличения, снижения или изменения соотношений основных ритмов ЭЭГ; 2) biofeedback, когда в качестве контролируемых параметров используются показатели вегетативной НС.  В ряде разработанных нами тренингов доминировали  контролируемые показатели одного типа, а иногда этапы тренинга с контролем показателей первого или второго типа чередовались. Независимо от  типа проводимой тренинговой процедуры систематически, через каждые 5 тренингов, проводилась одновременная регистрация 21-канальной ЭЭГ и перечисленных выше параметров вегетативной НС (Рис.3 А).  Таким образом,  мы получали данные для построения общей картины динамических изменений ФС во время прохождения всей серии тренингов.

 

   Для  изучения динамики показателей ЭЭГ во время прохождения серии тренингов использовались стандартные методы спектрального и кросс-корреляционного анализа. В качестве примера, на рис. 3 Б приведен скриншот программы, иллюстрирующий    способы первичной обработки электроэнцефалограммы методом спектрального анализа. Программное обеспечение позволяло получать широкий набор показателей спектра ЭЭГ по любым частотным диапазонам, в любых отведениях и по различным временным эпохам. 

Рис. 3. Регистрация ЭЭГ и параметров вегетативной НС для мониторинга динамики ФС во время прохождения серии реабилитационных процедур с использованием БУ. 

Таким образом, параллельно с обучением управлению наиболее информативными для конкретной патологии параметрами проводился мониторинг и анализ изменений в организации ФС, вызываемых обучением. Продолжительность серии тренингов  для каждого пациента определялась тяжестью нарушения и успешностью обучения и варьировала от 15 до 40 процедур. Критерием успешности прохождения реабилитационного обучения  служили субъективные отчеты пациентов, результаты психологического и психофизиологического тестирования и возможность произвольно вызывать то функциональное состояние, которому испытуемый обучался во время тренингов, но без использования обратной связи.

 

   На третьем заключительном этапе проводился комплексный анализ всех контролируемых и регистрируемых показателей для констатации и интерпретации психофизиологических и функциональных изменений, вызываемых обучением саморегуляции с помощью БОС-метода. В ходе такого анализа полученные данные обрабатывались по единому алгоритму. Последовательность обработки данных и способы их представления лучше всего можно представить по приведенным ниже рисункам 4 и 5. По контролируемым и сопутствующим показателям строились кривые изменения параметров, отражающие положительную динамику коррекции патологичной ФС в результате БОС-тренингов. На рис.4 и рис. 5 приведены результаты проведения серии БОС-процедур, направленных на коррекцию внимания  ребенка 12 лет с диагнозом синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).  Тренинг при таком типе нарушений направлен на регуляцию ритмов мозга ребенка. При электроэнцефалографической диагностике основным критерием СДВГ является нетипичное для определенной возрастной нормы соотношение тета и бета ритмов. У детей в возрасте 10 – 12 лет при наличии СДВГ соотношение тета/бета  варьирует в диапазоне от 3 до 5 у.е.  Стандартные тренинги направлены на увеличение мощности бета ритма и на снижение тета ритма.  После  проведения серии тренингов мы видим существенные изменения в выраженности ритмов и их соотношении (рис. 4, 5)

Рис. 4. Увеличение мощности бета ритма в процессе прохождения тренингов ребенком с СДВГ. Обозначения: ось ординат – мощность ритма бета1 (мкв2), ось абсцисс – номер процедуры БОС. Исх.фон -  мощность ритма бета1 в исходном фоне,  Бета 1 -   мощность ритма бета1 в тренинге на его повышение.

Рис. 5. Изменение мощности тета и бета ритмов (мкв2) в процессе прохождения тренингов  по коррекции нарушений произвольного внимания. Обозначения: ось ординат – мощность ритмов (мкв2); ось абсцисс – время тестирования по ЭЭГ. 

Изменения в мозговой ритмике, которые происходят в результате тренингов с использованием БУ, затрагивают не только те области коры, с которых снимается ЭЭГ сигнал для обратной связи. Эти изменения захватывают различные отделы мозга, и их величину  можно оценить, анализируя структуру пространственного распределения ритмов по скальпу. Как упоминалось выше, через каждые 5 тренингов, с каждым испытуемым проводился контрольный эксперимент – регистрировался комплекс ЭЭГ показателей в фоне (спокойное состояние с закрытыми или открытыми глазами), при выполнении тренинговой задачи (снижение или увеличение регулируемого параметра) и посттренинговом тестировании (испытуемый должен представить состояние, которое он вызывал в успешном тренинге). Полученные таким «методом срезов» данные ЭЭГ обрабатывались независимо методами спектрального, кросскорреляционного и дипольного анализов, что позволяло  судить об изменениях в мозговой организации ФС пациента в процессе тренинговых сессий.

 

Общепринято при тренинге на увеличение или снижение ритмов мозга анализировать  изменения ритмов в одном-двух отведениях. Гистограммы на рис. 4 и 5 построены по данным ЭЭГ, зарегистрированной в отведении Cz. Мы видим, что обе гистограммы демонстрируют положительную динамику ритмов, т.е. рост или снижение мощности спектра ритмов направлены в «нужную» для экспериментатора сторону. Но, может быть, эта динамика отражает локальные процессы, характерные только для этой области?  Опираясь на эти данные, нам трудно судить о  глобальных изменениях в работе мозга, вызываемых сеансом БУ. Наиболее эффективно решить эту проблему можно решить путем использования  метода анализа структуры межцентральных связей, основанного на анализе вычисления кросс-корреляционных функций. Кросс-корреляционный анализ ЭЭГ открывает принципиально новые возможности для оценки взаимосвязи биоэлектрических процессов, протекающих в разных областях мозга. Он позволяет количественно оценить степень сходства этих процессов и величину их связи, вы­явить общие компоненты в  пространственном распределении ЭЭГ и их соотношение, а также оценить временные отношения разных ритмов в разных экспериментальных условиях.  На рис. 6 приведен пример такого анализа с данными ребенка с СДВГ.

 

     В отличие от линейной картины увеличения или снижения мощности  бета- и тета- ритмов (рис 4 и 5) пространственная динамика изменений  кросскорреляционных функций позволяет глобально оценить степень изменений ритмической активности мозга, происходящих под влиянием тренингов с БУ. Верхняя строка на рис. 6 позволяет интегрально оценить перестройки в диапазоне бета-ритма в процессе всей экспериментальной серии. Мы в качестве примера выбрали три среза – до тренингов, после 15 тренингов и после 30 тренингов. Если до проведения тренингов максимумы значимых связей (чем толще линия - тем выше значение коэффициента кросс-корреляции) локализованы  в левых фронтально-височных и центральных отведениях, то после проведения коррекционного курса происходят значительные перестройки в структуре ритмической организации в данной полосе частот – максимумы связей смещаются в центральную область. Такое распределение  характерно для возрастной нормы, и, как мы видим на рис. 4., оно сопровождается увеличением мощности бета-ритма, зарегистрированном в отведении Cz при анализе курсовой динамики контролируемого показателя. Аналогичные изменения, но с противоположным знаком, наблюдаются и в тета- диапазоне. Здесь мощные центры тета-активности, локализованные в лобных и левых центральных областях, перестраиваются и распадаются в процессе серий тренингов. И это сопровождается общим снижением тета-ритма как в отдельных отведениях, так и при вычислении суммарной мощности спектра по всем отведениям.

Рис. 6. Схемы межцентральных связей построенные основе кросс-корреляционной функции в полосе бета1 и тета ритма. Обозначения: верхний ряд – бета1 диапазон, нижний ряд – тета диапазон, А – регистрация ЭЭГ до прохождения тренингов, Б – после прохождения 15 тренингов, В – после прохождения 30 тренингов.

Анализ изменений в распределении ритмов по поверхности мозга, вызываемых тренингами с БУ, дополнялся методом локализации эквивалентных диполей. Этот метод позволяет выявить возможные механизмы патологической или ритмической активности по распределению волн или ритма по скальпу.  На  рис. 7. приведены данные локализации дипольных источников ЭЭГ, зарегистрированной в двух состояниях: слева (А) - пример ЭЭГ, зарегистрированной в состоянии активного бодрствования (моделировалось состояние стрессового напряжения) и справа (Б) – ЭЭГ, зарегистрированная в состоянии покоя.  Различия ЭЭГ, зарегистрированных в двух состояниях, проявляются различиями в ритмике и отражаются на распределении эквивалентных дипольных источников (обозначены точками разных цветов). На левом рисунке (7А) основное количество значимых диполей расположено в лобной области, что реально соответствует активации бета-ритма в состоянии напряжения и его распределению с доминированием в лобно-височных областях.  На рис. 7Б локализация диполей смещена в затылочную область, что соответствует наблюдаемой в ЭЭГ выраженности альфа-ритма. Известно, что генерация альфа-ритма связана с работой таламических пейсмекеров и их проекциями в затылочную область. Конечно, использование метода дипольной локализации дает нам довольно условное представление о мозговых механизмах, связанных с интересующим нас психофизиологическим процессом. Но есть широкие возможности по методическому и математическому совершенствованию такого подхода [16], и в совокупности с другими  психофизиологическими методами регистрации и анализа данных его можно эффективно использовать для проверки гипотез о возможных психофизиологических механизмах отдельных процессов и функциональных состояний мозга в различных экспериментальных условиях.

                                                                              А                                                                             Б

 

Рис. 7. Результаты локализации дипольных источников в состоянии стрессового напряжения (А) и спокойного состояния (Б).

 

На заключительном этапе исследования проводился также анализ психологических характеристик и субъективных отчетов пациентов. В зависимости от типа патологии или нарушения подбирались батареи психофизиологических и психологических тестов. Тестирование, как правило,  проходило три раза – до прохождения тренингов, в середине курса и в конце. На рис. 8 и 9 приводятся примеры прохождения таких тестов после курса коррекционных процедур испытуемым с нарушениями произвольного внимания. В данном случае мы использовали два типа тестов: традиционный для диагностики таких нарушений – таблицы Шульте (рис.8) или Горбова и разработанный на нашей кафедре - тест «Старс» (рис. 9).  Тест «Старс» позволяет проводить диагностику внимания в искусственно моделируемой стрессовой ситуации.  Испытуемые должны были в течение длительного времени следить за появлением на экране монитора среди нейтральных объектов «целевых стимулов» и отвечать в момент их появления нажатием на клавишу. Стрессовое напряжение создавалось за счет увеличения скорости перемещения нейтральных объектов и целевых стимулов.

 

Рис. 8. Динамика времени выполнения задания при тестировании произвольного внимания (таблицы Шульте). Обозначения: ось ординат- время выполнения задания в сек., ось абсцисс - этапы тестирования. Во время тестирования испытуемый проходил тест три раза (1, 2, 3 проба).

Рис. 9. Динамика времени реакции в процессе прохождения тренингов  по коррекции нарушений произвольного внимания. Обозначения: ось ординат- время реакции в (мсек.), ось абсцисс-  этапы изменения сложности задания.

 

Как видно из рис. 8 и 9, количество проведенных тренингов отражается на времени выполнения тестовой задачи как в «спокойных» условиях, так и в условиях стрессового напряжения.

 

   Таким образом, проведенные исследования показали, что процесс БУ сопровождается рядом изменений контролируемых и регистрируемых показателей, а также параметров, характеризующих общее функциональное состояние пациентов как во время прохождения тренингов, так и спустя длительное время после их окончания. В начале обучения изменения контролируемых параметров не выражены и характеризуются большой дисперсией показателей. В среднем, после пятого – седьмого тренинга дисперсия показателей уменьшается, и начинается произвольное последовательное количественное изменение контролируемого параметра в нужную сторону (уменьшение или увеличение).  Изменения контролируемых в тренингах параметров сопровождались изменением функционального состояния мозга пациентов, о чем свидетельствовала специфическая динамика спектральных составляющих ЭЭГ. Процесс обучения биоуправлению сопровождался увеличением (или уменьшением) отдельных ритмических составляющих спектра ЭЭГ. В ходе тренинговых занятий в зависимости от их количества и интенсивности последовательно менялась структура и система взаимосвязей между различными областями мозга, что отражалось в соответствующей динамике  паттернов кросскорреляций спектров различных частотных диапазонов. Дипольный анализ возможных мозговых механизмов и структур, обеспечивающих последовательные процессы функциональных перестроек в ходе БОС-терапии, показал, что систематические тренинги приводят к  изменению их локализации в трехмерной модели мозга.

 

    В ходе комплексного анализа,  включающего разнообразные способы обработки и представления ЭЭГ данных и различных  показателей вегетативной нервной системы, было установлено, что психологические или психосоматические нарушения одного типа (например, фобии, тревожные расстройства, СДВГ или ПТСР) характеризуются специфическим паттерном комплекса психофизиологических показателей и психологических характеристик, т.е. обладают выраженной типологической спецификой морфологической, функциональной и психологической организации. Так, например, тревожные расстройства характеризуются преимущественно выраженными изменениями вегетативных показателей (рис. 2) при несущественных изменениях ритмических параметров ЭЭГ. При диагностике фобий или ПТСР выраженные реакции регистрируются только при предъявлении видео- или аудиоряда, который связан с травмирующей ситуацией, объектом или местом, где произошло травмирующее событие. Депрессивные состояния, СДВГ, эпи-симптомы диагностируются только по параметрам ЭЭГ, а именно, - по нарушениям соотношения ритмов, выраженной асимметрией, специфическим комплексам. Кроме того, патологии и нарушения различного типа имеют определенную симптоматику и диагностируются по изменениям в индивидуально-личностных характеристиках, выявляемых специальными тестами. Такой же спецификой характеризуется и индивидуальный процесс реабилитации каждого конкретного нарушения у конкретного человека.  Как показывает наша практика, при использовании стандартных протоколов БОС-тренингов необходима их определенная модификация, которая учитывает индивидуальные физиологические и психологические особенности пациента.

 

   Полученные результаты подтверждают основную гипотезу исследования о роли обратных связей в генезе и формировании психосоматических заболеваний. Согласно гипотезе, психологические и психосоматические нарушения и заболевания вызываются модификациями функциональных систем, обслуживающих различные функции организма по адаптации к физической и социальной среде, сохранению биохимического гомеостаза организма и мозга. В основе таких модификаций могут лежать различные индивидуально специфические факторы -  генетические,  средовые и  факторы генно-средового взаимодействия. Наибольшее значение в генезе психосоматических заболеваний имеет постоянный хронический или сильный эпизодический стресс. Физиологическая реакция на стресс нарушает баланс регуляторных систем  организма, который по принципу обратной связи закрепляется в  процессе формирования  той или иной функциональной системы.  Как результат, реакция на стресс вносит биохимический патологический компонент в деятельность системы. В ходе проведения БОС-тренингов обратная связь выполняет корректирующую функцию в процессе  перенастройки регуляторных систем: под ее влиянием происходит ряд модификаций и перестроек в различных звеньях пораженной психосоматической функции, и формируется новая система ее морфологической организации и регуляции.

 

       Предлагаемый нами подход к интерпретации системных механизмов БУ открывает новые возможности к его использованию и в работе по формированию социально ценных характеристик, состояний и важных качеств у специалистов разных профилей и  профессиональных спортсменов. Если рассматривать личный рекорд спортсмена в реальных соревнованиях и в конкретных условиях как полезный результат, на  достижение которого направлена активность специфической функциональной системы, формируемой в процессе длительных тренировок и упражнений, то,  используя изложенный выше алгоритм анализа, можно выделить те звенья и подсистемы организма, которые имеют принципиально важное значение для достижения этого результата.

 

    Как любая другая функциональная система, система достижения рекордного результата формируется в процессе индивидуального развития каждого спортсмена в различные возрастные периоды на различной генотипической и психофизиологической основе. Система формируется спонтанно в зависимости от особенностей собственного индивидуального опыта и мастерства тренера, специфической окружающей социальной и культурной среды. Формирование системы происходит методом проб и ошибок и подвергается соответствующему отбору в процессе тренировок и соревнований. Физиологическое и нейродинамическое обеспечение такой «системы  рекорда» уникально для каждого человека. Построение оптимальной, с точки зрения достижения результата, функциональной системы для каждого спортсмена и для отдельных видов спорта, возможно только с учетом целого комплекса взаимосвязей и соотношений разноуровневых психофизиологических, психологических и поведенческих параметров и характеристик. Два спортсмена высшего класса, показывающие одинаково высокие стабильные результаты, могут иметь различные индивидуально специфические паттерны такого комплекса. То есть, они достигают одинаковые результаты, опираясь на количественно и качественно разные индивидуальные функциональные системы.

 

    Прорыв в спортивных результатах может быть достигнут только двумя путями - путем оптимизации наличной ФС спортсмена или же путем ее фундаментальной перестройки с учетом тщательного научного анализа этого вида спортивной деятельности. Пример первого пути – это замена работающего со спортсменом тренера на тренера более высокого порядка. Новый тренер обладает специфическим опытом, своими уникальными знаниями, своим видением процесса подготовки и тренинга и, таким образом, он перестраивает ФС спортсмена, вводя новые обратные связи в тренировочный процесс. Пример второго пути – это разработка кардинально новой техники достижения результата. Этот путь прекрасно демонстрирует история развития техники прыжков в высоту: «перешагивание», «волна», «перекат», «перекидной», «фосбери-флоп» - эти техники позволяли резко улучшить спортивный результат. Для каждой такой техники формируется своя «оптимальная», с точки зрения тренера, ФС спортсмена. Но практика показывает, что процесс совершенствования техники постоянно продолжается, и в основе этого совершенствования лежит, прежде всего,  возможность оптимизации организации и активности различных центральных и периферических элементов и механизмов функциональной «системы рекорда».

 

     Основной проблемой формирования и мониторинга оптимального уровня активации такой системы является огромное количество показателей, характеризующих состояние многочисленных взаимосвязанных физиологических и психофизиологических систем и механизмов. Так, например, при оценке функционального состояния машинистов электровозов, диспетчеров энергосетей и гражданских служащих  мы использовали порядка 180 различных показателей [23]. При оценке динамики ФС во время коррекции психосоматических нарушений с помощью метода БУ, представленной выше, – анализировалось порядка 60–80 показателей. В настоящее время на кафедре психофизиологии на базе «векторного подхода», предложенного академиком  Е.Н.Соколовым [25, 26], разрабатывается новая технология «Интегральной оценки функционального состояния», которая может быть адаптирована к анализу ФС спортсменов. Суть этой технологии - это оценка ФС человека по комплексу психологических, психофизиологических и профессионально важных характеристик. На математическом уровне, интегральная оценка  представлена в виде вектора в многомерном пространстве. Изменение направления и длины вектора может отражать средовые воздействия (тренировочные процедуры) на ФС спортсмена и позволяет в экспериментальном плане оценить эффективность таких воздействий. Таким образом, для дальнейшего повышения  мастерства и развития специфических профессионально важных качеств спортсменов-профессионалов мы предлагаем качественно новую систему их диагностики, развития и сопровождения. В основе такой системы лежит целенаправленное формирование (с использованием механизмов БУ) оптимально организованной функциональной «системы рекорда». Мониторинг формирования и коррекции этой системы осуществляется с помощью «Интегральной Оценки Функционального Состояния». 

 

Литература

1. Abarbanel A. Gates, states, rhythms, and resonances: The scientific basis of neurofeedback training. Journal of Neurotherapy, Vol 1(2), Fal 1995. pp. 15-38. 

2. Davidson, R. J., Pizzagalli, D., Nitschke, J. B., & Putnam, K. (2002). Depression: Perspectives from affective neuroscience. Annual Reviews of Psychology, 53, 545–574.

3. Hanslmayr S, Sauseng P, Doppelmayr M, Schabus M, Klimesch W. Increasing individual upper alpha power by neurofeedback improves cognitive performance in human subjects.  

Appl Psychophysiol Biofeedback. 2005 Mar;30(1):1-10.

4. Heinrich H., Gevensleben H., Strehl U. (2007). Annotation: Neurofeedback – train your brain to train behaviour  Journal of Child Psychology and Psychiatry.  48:1 pp 3–16

5. Isaychev S.A. Psychophysiological aspects of biomanagement. Joint Russian-Chinese Scientific Seminar «Methodology of psychophysiological research in Russia and China: theoretical and applied aspects». 7th - 11th December 2009, Department of Psychology of Lomonosov Moscow State University.

6. Kessler, R., Soukup, J., Davis, R., Foster, D., Wilkey, S., Van Rompay, M., & Eisenberg, D. (2001). The use of complementary and alternative therapies to treat anxiety and depression in the United States. American Journal of Psychiatry, 158 (20), 289-294.

7. Lubar, J.F. (2003). Neurofeedback for the management of Attention-Deficit Disorders. In: M. S. Schwartz & F. Andrasik (Eds.), Biofeedback: A Practitioner’s Guide (pp 409-437). New York: The Guilford Press.

8. Monastra, V.J. (2003). Clinical Applications of Electroencephalographic Biofeedback. In: M. S. Schwartz & F. Andrasik (Eds.), Biofeedback: A Practitioner’s Guide (pp. 438-463). New York: The Guilford Press.

9. Schwartz M.S. Biofeedback: A practitioner’s guide. 2nd ed., 1995, Guilford Press, NY

10. Sterman M. B., Egner T. (2006). Foundation and Practice of Neurofeedback for the Treatment of Epilepsy.  Applied Psychophysiology and Biofeedback, Vol. 31, No. 1, 21-35.

11. Sterman, M. B. (2000). Basic concepts and clinical findings in the treatment of seizure disorders with EEG operant conditioning. Clinical Electroencephalography, 31(1), 45–55.

12. Анохин П.К. Избранные труды: Философские аспекты теории функциональной системы. Издательство: М.: Наука, 1978 г. 400 с. 

13. Биоуправление в медицине и спорте: Материалы IV Всероссийской конференции 8-9 апреля 2002 года. - Омск: ИМББ СО РАМЫ, СибГАФК, 2002.-114с.

14. Биоуправление-4: Теория и практика. Под ред. Штарк М.Б., Шварц М. Новосибирск: ИМБК СО РАМН. 2002. 350с.

15. Гнездицкий В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография (картирование и локализация источников электрической активности). - Изд-во таганрогского государственного радиотехнического университета, 2000 г, 636 с.

16. Исайчев С.А., Осипова Д.С., Коптелов Ю.М. Дипольные модели генераторов альфа-ритма. Журн.высш.нервн.деят. 2003, т.53, №5, с.577-586

17. Исайчев С.А. Новые технологии - практическому психологу. Психологическая газета. 2004, №6

18. Исайчев С.А. Черноризов А.М., Соловьева К.C, Решетникова И.В. Коррекция стрессовых расстройств методом биологической обратной связи – психофизиологические аспекты. I Съезд врачей железнодорожного транспорта. Москва, ВВЦ, 30.11.2004.

19. Исайчев С.А. Использование бос-технологии в практической психологии. XХ съезд Физиологического Общества имени И.П. Павлова. Москва, 2007 4-8 июня.

20. Исайчев С.А., Роик А.О.  Психофизиологические методы диагностики и коррекции синдрома дефицита внимания и гиперактивности. IV съезд психологов "Психология - будущему России", 18-21 сентября 2007 года в г. Ростове-на-Дону.

21. Исайчев С.А., Едренкин И.В. Динамика активности мозга в процессе реабилитационной нейротерапии. Международная конференция "Восстановление сознания и психической деятельности после травмы мозга: междисциплинарный подход"  г. Москва, Россия, 2-4 июля  2008 г.

22. Исайчев С.А. Принцип обратной связи в генезе и коррекции психосоматических заболеваний. 2 СЪЕЗД врачей железнодорожного транспорта 

18 – 20 июня 2008 г.  г. Москва РФ. 

23. Курсак В.А., Исайчев С.А., Кунцев Ю.В., Мотовилин О.Г, Едренкин И.В., Приходько Г.И., Полетаев И.А.  Интегральная оценка профессионально важных качеств  гражданских служащих минфина России. «Кадровик Плюс» 2008, №11, с. 4 - 42

24. Роик А.О., Исайчев С.А. Влияние возрастных особенностей при использовании психофизиологических методов   для коррекции синдрома дефицита внимания и гиперактивности. Третья Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти А.Р. Лурия «Развитие научного наследия А.Р. Лурия в отечественной и мировой психологии»10 - 12 октября 2007 года. Белгород.

25. Соколов Е.Н. Принцип векторного кодирования в психофизиологии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 14. Психология. 1995. № 4.

26. Соколов Е.Н. Восприятие и условный рефлекс: новый взгляд. М., 2003. 287 с.