п
с
и
х
о
ф
и
з
и
о
л
о
г
и
я

 1

Механизмы Биологической Обратной связи (БОС)

ЛАБОРАТОРИЯ ПРОСТРАНСТВ 
galactic.org.ua 

 

ЧЕЛОВЕК 
 

 

 


Историко-научный аспект
Изучение биологической обратной связи (БОС) уходит корнями в учение И. П. Павлова об условных рефлексах и регулирующей роли коры. Это научное направление возникло в самом начале 20-го века в Институте экспериментальной медицины (Санкт-Петербург).
Развивая эти идеи, П. К. Анохин показал, что принципу обратной связи принадлежит решающая роль в регулировании как высших приспособительных реакций человека, так и его внутренней среды.
Норберт Винер определил "обратную связь" как способ регулирования на основе непрерывного поступления новой информации о функционировании системы (цит. по S. Diamond, 1983).
В 50-е годы учениками Павлова, как в России, так и в Америке, было разработано новое направление в физиологии - учение об инструментальных условных рефлексах.

В основе современного метода биологической обратной связи (БОС, в английском варианте – biofeedback) лежит следующий ряд научных открытий
а) работы N. Miller по выработке у животных висцеральных условных рефлексов (УР) оперантного типа;
б) данные M.B. Sterman о повышении порогов судорожной готовности после условнорефлекторного усиления сенсомоторного ритма в центральной извилине коры головного мозга как животных, так и человека;
в) открытие J. Kamiya способности испытуемых произвольно изменять параметры своей электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при наличии обратной связи об их текущих значениях. 70-е годы в истории развития БОС-технологий отмечены были небывалым общественным интересом к так называемому альфа-обучению и альфа-состояниям, обусловленным усиленным альфа-ритмом в ЭЭГ человека.

Составляющие развития БОС-технологий
В числе предпосылок бурного развития БОС-технологий специалисты рассматривают следующие факторы.
Во-первых, это появление новых компьютерных технологий, позволяющих регистрировать, обрабатывать и математически анализировать физиологический сигнал в околореальном времени.
Во-вторых, это осторожность и все более усиливающийся скептицизм в отношении применения фармакологических препаратов (лекарств) не только среди пациентов, но и медицинских работников. (Один из примеров такого возрастающего скептицизма связан со значительным снижением эффективности традиционных антибиотиков, обусловленным необоснованно частым и бесконтрольным их применением). В тех же случаях, когда симптомы не поддаются фармакологическому контролю или побочные действия применяемых лекарств неприемлемы по жизненным показаниям, тогда такие неинвазивные, немедикаментозные и надежные методы, какими являются БОС-процедуры, становятся просто незаменимыми.
В-третьих, это высокие цены на продукцию фармацевтических фирм, созданных с применением новейших технологий, с одной стороны, и относительно невысокая эффективность применения этих лекарств при лечении рака, дегенеративных расстройств, аллергий и большой группы заболеваний, связанных с хроническим стрессом. В отличие от преимущественно симптоматического характера фармакотерапии в рамках традиционной медицины, главной целью БОС-терапии является восстановление нормальной деятельности регуляторных систем организма, что приводит к устранению патологических симптомов и улучшению качества жизни.

Организационные моменты
Biofeedback-терапия, или метод биологической обратной связи, сформировался как лечебное направление в 60-е годы прошлого века. Родившись в США, он получил быстрое развитие на Западе.
Уже первым исследователям БОС-обучения стало ясно, что оперантный УР-контроль биоэлектрической активности головного мозга и вегетативной нервной системы (ВНС) может иметь важное клиническое применение. И метод БОС занимает особое место в современной психотерапии, фактически став технологией, и заняв прочное место в списке достижений современной медицины.
В Америке, Европе, Японии приборы для biofeedback-терапии установлены буквально в каждом кабинете врача, занимающегося двигательной реабилитацией, антистрессовой терапией или психоанализом.

Будучи формой прикладной психофизиологии, БОС-исследования организационно оформлены в виде Международного Общества Обратной связи и Прикладной Психофизиологии. По данной тематике выпускается 2 специализированных научных журнала, в США создан национальный Институт БОС-сертификации и лицензирования. О растущем доверии к БОС-технологиям в ортодоксально-медицинской среде говорит тот факт, что в настоящее время в США около 80% расходов на проведение БОС-терапии берут на себя страховые компании.

Согласно определению Американской ассоциации прикладной психофизиологии и биологической обратной связи (AAPB), «БОС является нефармакологическим методом лечения с использованием специальной аппаратуры для регистрации, усиления и «обратного возврата» пациенту физиологической информации. Основной задачей метода является обучение саморегуляции, обратная связь облегчает процесс обучения физиологическому контролю так же, как процесс обучения любому искусству. Оборудование делает доступной для пациента информацию, в обычных условиях им не воспринимаемую». Основные атрибуты терапии – врач (тренер), пациент, оборудование.

БОС - не только метод, но и концептуальный подход к регуляции функций и состояний организма человека. БОС - это дополнительная петля Обратной Связи (ОС) между телом и мозгом, дополняющая основную петлю, которая существует у всех людей, но в некоторых условиях оказывается недостаточной.
Методы биологической обратной связи (от греч. biо жизнь + logos учение) - это процедуры, которые позволяют с минимальной временной задержкой информировать человека о состоянии его телесных функций, за счет чего возникает возможность их сознательной регуляции.

Операциональное определение
Суть БОС-метода состоит в «возврате» пациенту на экран компьютерного монитора или в аудио-форме текущих значений его физиологических показателей, определяемых клиническим протоколом. (Протокол – совокупность условий, регламентирующая проведение БОС-процедуры). В этом смысле все БОС-протоколы разделяются на две большие группы
- во-первых, это направление, обозначаемое в англоязычной литературе понятием «neurofeedback», в рамках которого осуществляется модификация различных параметров ЭЭГ головного мозга (амплитуды, мощности, когерентности и т.д. основных ритмов ЭЭГ – обозначается также термином «neurotherapy»),
и другое направление, обозначаемое понятием «biofeedback», в рамках которого подвергаются изменению показатели вегетативной (симпатико-парасимпатической) активации (проводимость кожи, кардиограмма, частота сердечных сокращений, дыхание, электромиограмма, температура, фотоплетизмограмма и др.).
По современным представлениям, регуляторные изменения в деятельности вегетативной нервной системы, обусловленные сильным и/или хроническим стрессом, представляют собой один из важнейших факторов возникновения большой группы заболеваний, обозначаемых такими понятиями, как психосоматические расстройства, болезни регуляции и др.

Отдельного обсуждения заслуживает терминологическая сторона. В отечественной литературе используются такие разнообразные термины как «биологическая обратная связь», «биоадаптивное управление», «адаптивное биоуправление», «функциональное биоуправление», «биоадаптивная нейрореабилитация» и пр.
Еще больше пестрота и неудобоваримость терминологии усугубляются при необходимости обозначить клинические и неклинические варианты применения метода.
Сейчас за основу взято понятие «биологическая обратная связь» - БОС – и используется термин БОС-терапия (с возможной физиологической конкретизацией – БОС-ЭЭГ-терапия, БОС-КГР-терапия, БОС-бета/тета-терапия и т.д.) для клинических приложений и термин БОС-тренинг – для неклинических. С одной стороны, такой подход удовлетворяет требованиям краткости, а с другой – отражает суть и цели БОС-процедуры. Представляется также возможным для обозначения всего спектра терапевтических БОС-процедур использовать термин «нейротерапия».

Сферы применения БОС-технологий

С момента своего зарождения до настоящего времени объем проводимых исследований, а также «область интересов» БОС-технологий значительно выросли и условно могут быть разделены на две большие сферы – неклиническую и клиническую.

Неклиническая сфера применения связана с использованием БОС-технологий в эффективном стрессменеджменте, позволяющем повысить показатели эффективности в большом спорте, искусстве, а также в любой деятельности, требующей длительных усилий, а также большой ответственности. К неклинической сфере можно отнести также коррекцию так называемых пограничных состояний, вызванных неконтролируемым влиянием хронического стресса. Важной неклинической сферой применения БОС-методов является также педагогика, где с их помощью решаются вопросы повышения эффективности обучения, развития творческих способностей и др.

БОС-методология позволяет человеку модифицировать свое поведение с помощью обратной физиологической связи в сторону большей степени саморегуляции и гомеостатичности. Опираясь на фундаментальные принципы теории условных рефлексов И.Павлова и имплицитного обучения, процедура БОС-обучения также связана с особыми, «измененными» состояниями сознания, пока что мало изученными, однако имеющим непосредственное отношение к творчеству и креативным способностям в широком смысле. В этом плане БОС-обучение тесно соприкасается с такими техниками как хатха-йога, трансцендентальная медитация, гипноз, аутотренинг и др.

Приемы активной саморегуляции
БОС, с одной стороны, релаксационные и медитативные методы с другой, представляют собой два подхода к саморегуляции ("со стороны физиологии" и "со стороны психики"), хотя и тот, и другой направлены в конечном счете к одной цели - достижению гармоничной психофизиологической саморегуляции. Сравнение этих двух подходов включает,
во-первых, анализ вопроса о связи БОС с психическими состояниями (в том числе особыми состояниями сознания),
во-вторых, сопоставление эффективности физиологических и психологических методов.

 

В настоящее время используются многочисленные приемы активной саморегуляции, например различные виды медитации. Имеющиеся данные укладываются в представления о диффузном состоянии релаксации, включающем доминирование трофотропной системы над эрготропной и проявляющемся в снижении мышечного тонуса, уменьшении ЧСС, повышении электрокожного сопротивления, снижении концентрации стероидов и катехоламинов в крови.
Какие-либо данные, указывающие на специфику тех или иных вариантов релаксации, возникающую при применении различных методов саморегуляции. - отсутствуют. В качестве механизма пролонгированного действия состояния релаксации выступает, по современным представлениям, механизм снижения реактивности клеток-мишеней по отношению к биохимическим факторам стресса. Более специфическими являются особые состояния сознания, характеризующиеся многочисленными изменениями мышления, восприятия, образа "Я", эмоционального состояния, повышением внушаемости, чувством "потери контроля" и другими субъективными симптомами.

Среди особых состояний сознания необходимо упомянуть не только гипноз и медитативные приемы, основанные на предельной концентрации, или, наоборот, расфокусировке внимания, но и депривацию сна, сенсорную депривацию, биохимические и психофизиологические сдвиги, вызванные гипервентиляцией, дегидратацией, или введением препаратов типа ЛСД.
С точки зрения психофизиологии саморегуляции, наибольший интерес представляют гипноз, медитация и гипервентиляция (холотропное дыхание). В психофизиологии гипноза в последнее время выделяются 2 направления. Первое направление связано с механизмами доминирования правого полушария мозга в состоянии гипноза. Предполагается связь этого доминирования с особенностями образных процессов при гипнозе, связанных с необходимостью подавления механизмов логического мышления, субстратом которого является левое полушарие. Второе направление характеризуется поиском психофизиологических индикаторов психических изменений при гипнозе. При внушении взрослому, возраста 5 лет, его УНВ приобретает форму, характерную для младшего возраста. A.F. Barabash и С. Lonsdale 1983 г. нашли увеличение амплитуды РЗ на запахи при внушении аносмии. Увеличение РЗ отражает конфликт между разными уровнями восприятия стимула: глубинным уровнем, на котором стимул воспринимается правильно, и поверхностным, на котором испытуемый не может дать отчет об этом восприятии (перцептивная диссоциация в гипнозе).
D.Spiegel и соавт. 1985 г. зарегистрировали значительное уменьшение амплитуд N2 и РЗ в ситуации, когда испытуемому внушали, что он отделен от стимулятора непрозрачной ширмой (требование "не воспринимать" стимулы).

Выраженность релаксации, по показателям ЭМГ, ЧС, плетизмографии, в состоянии трансцендентальной медитации значительно больше, чем просто в покое с закрытыми глазами. ЭЭГ в состоянии медитации характеризуется хорошо выраженным альфа-ритмом, распространяющимся до прецентральных областей, веретенообразным тета-ритмом без сколько-нибудь заметной межполушарной асимметрии.
Асимметрия альфа-активности, вызванная применением вербально-логической и зрительно-пространственной нагрузки, сходна с таковой в обычном состоянии, но отличается большей выраженностью.

Психофизиологическое сравнение разных типов медитации (йога, дзен, трансцендентной) проведено D.Becker и D.Shapiro 1981 г. Все участники практиковали медитацию постоянно в течение 5-7 лет. Авторы не обнаружили никаких различий между тремя медитативными состояниями и контролем при зрительной и слуховой стимуляции по таким показателям, как величина блокады альфа-ритма, амплитуда КГР, компонентов N2 и РЗ ВП, а также по характеристикам привыкания этих показателей.
Единственно различие заключалось в более высокой амплитуде N1 неусредненного ВП при первом предъявлении звука в состоянии ТМ и йоги по сравнению с дзен-медитацией и фоном.

Одной из причин "бума обратной связи", имевшего место в США в 70-х годах, были появившиеся в то время работы, результаты которых свидетельствовали о том, что произвольная активация механизмов альфа-ритма ЭЭГ с помощью БОС вызывает изменение состояния сознания, характеризующееся положительными эмоциями. Однако, ряд исследований показали, что наблюдающиеся субъективные изменения могут быть либо результатом внушения, либо следствием резкого сокращения притока информации при пользовании приемом расфокусировки хрусталика.
Значительные изменения психического состояния под влиянием БОС отмечались в большом числе работ, не будучи напрямую связаны со спецификой регулируемого параметра. К этим изменениям относятся повышение общего чувства контроля, уверенности в себе, склонности к рефлексии, уменьшение чувства страха в ситуации стресса, существенное увеличение корреляций между самооценкой стресса и объективными физиологическими показателями стресса (от 0,3 до 0,8) в результате многомесячного обучения с помощью БОС.

Заслуживает внимания факт интернализации локуса контроля после применения БОС; если учесть, что эффективность БОС в большинстве случае у интерналов выше, чем у экстерналов, то использование этого метода само создает условия для повышения собственной эффективности. B.L.Bird и соавт. 1978 г. описывали состояния, получаемые в результате произвольного усиления различных диапазонов корковой ритмики. Метод Q-сортировки продемонстрировал существенные различия этих самоописаний. Так, для доминирования
альфа - ритма характерны выражения: легкое, прохладное, расслабленное, мирное, пассивное и т.п.,
для "тета-состояния" - сонное, смутное, неясное, туманное, плавающее, размытое, волшебное;
для бета-ритма (18-30 Гц) - активное, тревожное, возбужденное, взбудораженное, энергичное, живое, напряженное;
при преобладании быстрой ритмики (40 Гц) - внимательное, сфокусированное, поисковое, исследовательское (в отличие от ритмов 18-30 Гц, - в этом случае эмоциональные описания отсутствовали).
В других работах отмечалось появление чувства сфокусированного внимания при активной саморегуляции амплитуды УНВ.
J.P.Rosenfeld 1985 г. в результате многодневной тренировки на повышение/понижение амплитуды компонента Р200 ВП на электрокожные стимулы ниже болевого порога получил изменения болевой чувствительности, выражающиеся либо в повышении болевого порога (при снижении амплитуды ВП), либо в его уменьшении (при повышении амплитуды).

Использование БОС для активной саморегуляции реакций стресса также отражается на субъективном состоянии. После того, как обучаемые научались реагировать на неприятную стимуляцию урежением, а не учащением пульса, их субъективная оценка степени неприятности стимула уменьшалась.
Применение БОС для контроля сенсомоторного роландического ритма 14 Гц у подростков, не способных к школьному обучению, приводило не только к улучшению их адаптации, но и к повышению коэффициента умственного развития, за счет того из компонентов (вербального или невербального), который до тренинга имел худшие показатели.

 

К несомненным достоинствам БОС относятся - удобство демонстрации испытуемому его собственных успехов, легкость смены стратегий регуляции, удобство инструктирования; к недостаткам - возможность "фиксации" на аппарате, атрибуция ответственности "приборам", чрезмерная физиологичность, иногда мешающая применению когнитивных стратегий. Сочетание БОС с аутотренингом, позволяет сохранить все эти достоинства и компенсировать недостатки.
К сочетанию эффектов БОС и медитативных техник стремилась группа психофизиологов под руководством Fritz G., Fehmi L. 1982 г., разрабатывавшая методику "широкофокусного тренинга" (open-focus training). Цель ее - использовать БОС, чтобы позволить разнообразным стимулам внешнего мира свободно воздействовать на мозг. В комплекс тренинга входят обучение синхронизации альфа-ритма, тренировка рассредоточения, "регуляции без напряжения". По данным авторов, в результате, субъект становится более устойчивым по отношению к стрессу, более инициативным, открытым, менее формальным в общении.

Изучалось ритмовоздействие светом, звуком, инфразвуком, электромагнитными полями в режиме БОС, в т.ч. - по параметру ЭЭГ, КГС, ЧСС, дыхания (И.Г.Чугаев, Е.В. Безносюк, В.И. Пронин, А.Б. Веденяпин 1990 г.) при коррекции вегетативных нарушений, А.Ю.Водяным, С.А.Бугаевым с соавт. 1988 г. описано применение БОС при лечении головных болей.
Наиболее полный обзор приведен во втором международном выпуске "Биоуправление-2: теория и практика", (Штарк М.Б.), Институт медицинской и биологической кибернетики СО РАМН, Наука, Новосибирск, 1988г.

В ряде случаев БОС-регуляция весьма специфична: изменение пульса достигается без сопутствующих сдвигов общей вегетативной активации , температура на одной руке меняется вне зависимости от температуры на другой, амплитуда альфа - ритма увеличивается в одной изолированной области коры.
В других случаях, наряду с целевой функцией избирательно изменяется еще какой-либо параметр. Наконец, нередко регистрируются генерализованные сдвиги многих параметров при активной регуляции одного из них.

В причинно-следственной цепи физиологических регуляций целевым параметром может стать любое звено. Так, урежение сердечного ритма может служить механизмом, обеспечивающим произвольное снижение артериального давления, но это же урежение может стать и предметом саморегуляции, и тогда, наоборот, повышение его (благодаря деятельности синокаротидных рецепторов) оказывается механизмом такого урежения. Любой параметр, вынесенный с помощью прибора вовне и тем самым "овнешненный" и "означенный", может стать предметом регуляции. Взаимозаменяемость целей и средств - одна из замечательных особенностей этого метода.

БОС всегда включает компонент подкрепления, при этом, оно может быть направлено не только на удовлетворение первичных потребностей, но и потребности в информации, в положительной самооценке и т.д. Таким образом, само получение информации об успехе может служить подкреплением. Разнообразие и сложность возможных когнитивных и поведенческих приемов саморегуляции подчеркивается, в частности, той значительной ролью, которую может играть инструкция. БОС может привести к долговременным эффектам, сохраняющимся после прекращения активного обучения.

Анализируя возможные механизмы БОС, J.Brener 1980 г. выдвинул предположение, что успешность биоуправления должна быть связана с повышением чувствительности по отношению к интероцептивным сигналам. С его точки зрения, при получении сигнала ОС сенсорные систем интероцепции подвергаются рекалибровке, в результате чего формируется перцептивный образ предстоящей активности, который и становится подлинным регулятором вегетативных функций. Эта гипотеза привела к появлению большого числа работ, направленных на изучение роли интероцепции в психофизиологической саморегуляции. Те люди, которые при обучении использовали активные поведенческие приемы, типа задержки дыхания, напряжения мышц и т.п., добивались больших успехов в произвольном учащении ритма, однако достигалось это ценой повышения общего уровня активации.
L.C. Miller и соавт. 1981 г. обратили внимание на существование двух типов телесного самовосприятия: личного (ощущение себя изнутри) и публичного (ощущение "извне" своего физического облика), и предположили, что успешность БОС должна быть связана главным образом с собственным внутренним телесным самовосприятием. В ряде работ показано, что положение испытуемого перед зеркалом (ситуация, усиливающая самовосприятие) облегчает оценку своего сердечного ритма. Этот эффект наиболее выражен у испытуемых, которые в отсутствие зеркала плохо обучаются процедуре интероцептивного восприятия, в частности, у женщин, которые в целом отличаются плохой обучаемостью в таких ситуациях, и хуже, чем мужчины, регулируют свой сердечный ритм.

Авторы ряда работ способность к восприятию сердечного ритма связывают с активностью правого полушария мозга. Эти лица отличаются высокой энергией тета-ритма правого полушария. В последнее время, центральная регуляторная структура контроля вегетативных функций рассматривается не как образ, а как иерархически организованная система программ.
Опираясь на результаты исследования механизмов регуляции двигательных навыков, J. M. Lacroix 1986 г. выдвинув гипотезу о роли предсуществующих поведенческих стратегий, из которых в процессе БОС выбирается наиболее подходящая стратегия регуляции.
Первоначальная активация той или иной стратегии регуляции или программы действий может быть обусловлена внутренней готовностью субъекта, инструкцией, специфическим значением определенной функции. С этой точки зрения, сигнал ОС, как таковой, играет лишь вспомогательную роль ориентира для выбора одной программы из имеющегося набора. Эта теория предусматривает наличие двух уровней регуляции.
Первый связан с перебором предсуществующих программ и представляет собой по существу феномен антиципации (feedforward), а не ОС (feedback). В его функционировании большую роль играют процессы сознательного планирования и оформления программ с помощью вербальных "ярлыков". J.E.Roberts и соавт. 1980 г. показали, что способность к вербализации планов своих регуляторных действий играет огромную роль в успешности регуляции, и что эта успешность тесно связана с глубиной рефлексивного анализа своих регуляторных актов. Более высокая успешность саморегуляции у независимых от поля испытуемых, по сравнению с полезависимыми, предположительно связана с умением поленезависимых применять определенные приемы соматического воздействия на такие функции, как ЧСС и потоотделение. Произвольное увеличение ЧСС лучше удается индивидам с внутренним локусом контроля, произвольное уменьшение - с внешним; в основе этих различий могут лежать наиболее привычные для данных лиц формы направленности когнитивных процессов вовне или вовнутрь.
P.Quails и P.Sheehan 1981 г. отметили, что направленность внимания "вовнутрь" препятствует использованию сигнала ОС. Описано использование фокусировки хрусталика для подавления альфа-ритма, расфокусировки - для его усиления. Для произвольной регуляции межполушарной асимметрии применяются внутренние когнитивные нагрузки, характерные для правого и левого полушарий.
S.Ancoli и K.F.Green 1977 г. показали, что успешность регуляции альфа-ритма выше у лиц, склонных к интроспекции, и отрицательно связана с авторитарностью.

Необходимым компонентом и условием проведения БОС-обучения является мотивация на достижение результата, умение формирования которой у испытуемого является важным элементом профессионализма БОС-терапевта.

См. продолжение Сферы применения БОС-технологий
 

   

- человек - концепция - общество - кибернетика - философия - физика - непознанное
главная - концепция - история - обучение - объявления - пресса - библиотека - вернисаж - словари
китай клуб - клуб бронникова - интерактив лаборатория - адвокат клуб - рассылка - форум