I. АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА В ГОРАХ И РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

УДК 612.8:57.017.32

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ЧЕЛОВЕКА В ГОРАХ КАК ОСНОВА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Джунусова Г. С., Садыкова Г. С., Сатаева Н. У., Ибраимов С. Б., Мамбетакунова Р. К.

Институт горной физиологии и медицины НАН КР, лаб. нейрофизиологии, Бишкек, Кыргызская Республика

Аннотация: Для определения основных критериев адаптивных реакций и устойчивости человека в горах в настоящее время актуальными являются исследования по оценке и определению основных типов саморегуляции мозга, а также выявление характера межсистемных взаимоотношений. В статье изложены результаты элетроэнцефалографических исследований, проведенных на высокогорных жителей (n=370, в возрасте 17-55 лет), проживающих на высоте 2800м над уровнем моря в Нарынской, Иссык-Кульской и Ошской областях Кыргызской Республики. Установлено что успешность индивидуальной адаптивности и характер адаптации высокогорных жителей к постоянно меняяющимся условиям внешней среды определяются пластичностью нервной системы. Определение типа центральных механизмов регуляции мозга позволяет судить о степени функционирования центральной нервной системы в горах. Результаты исследований высокогорных жителей указанных регионов показали снижение спектральных и вероятностных показателей альфа-ритма и рост выраженности тета-ритма, что отражает сужение физиологических адаптивных границ у жителей гор. В условиях гор при избрании наиболее приемлемой стратегии адаптации значительную роль играет определение типа механизмов саморегуляции мозга, которые инициируют основные регулирующие системы организма, что в итоге формирует один из вариантов адаптивного поведения высокогорных жителей.

Ключевые слова: высокогорье, гипоксия, адаптация, человек, тип центральных механизмов регуляции мозга, пластичность мозга, ЭЭГ- ритмы.

ТООДОГУ АДАМДЫН ФУНКЦИОНАЛДЫК РЕСУРСТАРЫНЫН БААЛОО ЭКОЛОГИЯЛЫК КООПСУЗДУКТУН НЕГИЗИ КАТАРЫ

Джунусова Г. С., Садыкова Г. С., Сатаева Н. У., Ибраимов С. Б., Мамбетакунова Р. К.

КР УИАнын Бийик тоо физиологиясы жана медицина институту, нейрофизиология лабораторияся, Бишкек, Кыргыз Республикасы

Аннотация: Адамдын тоолордогу адаптациялык реакцияларынын жана туруктуулугунун негизги критерийлерин аныктоо үчүн мээнин өзүн өзү жөнгө салуунун негизги түрлөрүн баалоо жана аныктоо, ошондой эле системалар аралык мамилелердин мүнөзүн аныктоо боюнча изилдөөлөр азыркы учурда актуалдуу болуп саналат. Макалада Кыргыз Республикасынын Нарын, Ысык-Көл жана Ош облустарындагы деңиз деңгээлинен 2800 м бийиктикте жашаган тургундарга (n=370, 17-55 жаш) жүргүзүлгөн электроэнцефалографиялык изилдөөлөрдүн натыйжалары берилген. Бийик тоолуу жашоочулардын индивидуалдык адаптациясынын ийгилиги жана тынымсыз өзгөрүп туруучу экологиялык шарттарга ыңгайлашуу мүнөзү нерв системасынын пластикасы менен аныктала тургандыгы далилденген. Мээни жөнгө салуунун борбордук механизмдеринин түрүн аныктоо тоодогу борбордук нерв системасынын иштешинин даражасын баалоого мүмкүндүк берет. Бул аймактардын бийик тоолуу тургундарынын изилдөөлөрүнүн натыйжалары альфа ритминин спектрдик жана ыктымалдык көрсөткүчтөрүнүн төмөндөшүн жана тоонун тургундарынын физиологиялык адаптивдик чектеринин тарышын чагылдырган тета ритминин катаалдыгынын жогорулашын көрсөттү. Тоо шартында эң ылайыктуу адаптация стратегиясын тандоодо организмдин негизги жөнгө салуучу системаларын козгоочу мээнин өзүн-өзү жөнгө салуу механизмдеринин түрүн аныктоо маанилүү роль ойнойт, ал акырында тоо тургундарынын адаптациялык жүрүм-турумунун варианттарынын бирин түзөт.

Негизги сөздөр: бийик тоолор, гипоксия, адаптация, адам, мээни жөнгө салуунун борбордук механизмдеринин түрү, мээнин пластикасы, ЭЭГ ритмдери.

EVALUATION OF HUMAN FUNCTIONAL RESOURCES IN THE MOUNTAINS AS THE BASIS OF ENVIRONMENTAL SAFETY

Dzhunusova G. S., Sadikova G. S., Sataeva N. U., Ibraimov S. B., Mambetakunova R. K.

Institute of Mountain Physiology and Medicine of the NAS of the KR, neurophysiology lab., Bishkek city, Kyrgyz Republic

Abstract: To determine the main criteria for adaptive reactions and human stability in the mountains, studies on the assessment and definition of the main types of brain self-regulation, as well as identifying the nature of intersystem relationships, are currently relevant. The article presents the results of electroencephalographic studies conducted on high-altitude residents (n=370, aged 17-55 years) living at an altitude of 2800m above sea level in the Naryn, Issyk-Kul and Osh regions of the Kyrgyz Republic. It has been established that the success of individual adaptability and the nature of the adaptation of high-mountain residents to constantly changing environmental conditions are determined by the plasticity of the nervous system. Determining the type of central mechanisms of brain regulation makes it possible to judge the degree of functioning of the central nervous system in the mountains. The results of studies of high-mountain residents of these regions showed a decrease in the spectral and probabilistic indicators of the alpha rhythm and an increase in the severity of the theta rhythm, which reflects the narrowing of physiological adaptive boundaries among mountain residents. In mountain conditions, when choosing the most appropriate adaptation strategy, a significant role is played by determining the type of brain self-regulation mechanisms that initiate the main regulatory systems of the body, which ultimately forms one of the variants of adaptive behavior of high-mountain residents.

Key words: high mountains, hypoxia, adaptation, human, type of central mechanisms of brain regulation, brain plasticity, EEG rhythms.

Введение

Адаптация есть приспособление организма или популяции к изменившимся условиям среды, в основе которого заложена необходимость сохранения функций при изменении структурных связей среды, затрудняющих нормальное функционирование системы [1]. Выработанные в процессе эволюции способы адаптации обеспечивают существование организма человека в постоянно меняющихся условиях окружающей среды. На сегодняшний день, имеется значительное количестве работ, посвященных отбору и оценке физиологического состояния человека в высокогорных условиях. Исследования по оценке и определения центральных механизмов саморегуляции мозга, а также характера межсистемных взаимоотношений являются наиболее перспективными в определении действительных критериев адаптивности и стабильности организма человека к условиям высокогорной среды [1, 2].

Целью исследования является изучение особенностей устойчивости человека в условиях высокогорья для определения эффективных методов отбора и прогноза адаптационных возможностей человека.

Материалы и методы исследования

Исследование было проведено среди лиц, адаптирующихся к условиям высокогорья (68 человек), а также среди местных жителей, проживающих на высоте 2800 м над уровнем моря (170 человек в Нарынской области, 100 человек в Ошской области и 100 человек в Иссык-Кульской области КР). Для регистрации ЭЭГ использовался 21-канальный компьютерный электроэнцефалограф «Энцефалан-131-10». Анализ ЭЭГ включал спектральную оценку мощности, изучение доминирующих ритмов и функциональную асимметрию мозга. Определение центральных механизмов регуляции (ЦМР) проводилось на основе анализа роли различных ритмов в межволновой структуре ЭЭГ [3]. Также исследовалось психофизиологическое состояние, включая такие показатели, как внимание, память, мышление, тревожность и мотивация, с применением психологических тестов. Статистическая обработка данных проводилась с помощью программы SPSS-16.

Результаты исследования и их обсуждение

Известно, что успешность адаптации к изменяющимся условиям внешней среды  во многом определяются основными свойствами нервной системы, среди которых ведущим является пластичность [3, 4, 5]. Оценка функциональных сдвигов у человека, как в обычных, так и экстремальных условиях, предполагает индивидуальную оценку параметров его основных функциональных систем [6]. Важнейшим при этом является уровень ЦМР мозга, координирующих деятельность всего организма [2, 7].

В наших исследованиях определение типов ЦМР мозга показало иное распределение по типологическим группам у высокогорных жителей, а именно сниженные границы порогов вероятности возникновения альфа-ритма  у лиц I типа и повышенные границы вероятностных порогов мозговых ритмов в пределах своей группы у лиц III типа ЦМР мозга, свидетельствующих о снижении адаптивных границ у высокогорных жителей, что и констатирует снижение спектральных и вероятностных характеристик альфа-ритма а и рост медленно волновой активности в виде тета-ритма, усиливающегося при воздействии факторов высокогорья и являющегося признаком роста хронического напряжения центральных механизмов регуляции. А это, в свою очередь, и вызывает изменения в распределении типологических групп у горных жителей. У горцев с высокой пластичностью мозга (I тип ЦМР) отмечается низкочастотный альфа-ритм, больше выраженный в правых областях коры мозга, с выраженной спектральной мощностью до 100 мкВ2 в затылочных зонах коры. У средне пластичных горцев (II тип ЦМР) спектральная мощность альфа-ритма снижена до 70,5 мкВ2. У низко пластичных горцев (III тип ЦМР) спектральная мощность альфа-ритма на ЭЭГ слабо выражена и не превышает 6 мкВ2 [2].

В результате проведенных нами лонгитудинальных, более чем 20-летних исследований ЭЭГ параметров мозга у горцев, проживающих в различных горных территориях на высоте 2800 м н.у.м. обнаружена диспропорция в распределении типов ЦМР мозга у горцев. Так, если в 1996 г. среди жителей, проживающих в Нарынской области (200 чел.) к I типу ЦМР мозга (высоко пластичному) было отнесено 26% лиц, ко II типу (среднему) - 50% и 24% к III типу (низко пластичному), то через 10 лет уменьшилось число горцев со II типом до 43%, а число жителей с III типом увеличилось (до 30%). А через 20 лет в 2016 г. при обследовании 170 горцев в этом же регионе установлено, что в результате хронического воздействия факторов высокогорья распределение между основными типами ЦМР мозга изменилось еще в большей степени. Число лиц с III типом ЦМР мозга составило 78% от общего количества обследованных, со II типом – 12% и лишь 10% горцев отнесены в группу высоко пластичных и высоко адаптивных индивидов. Еще большие различия отмечаются при сравнении северных и южных регионов Кыргызстана. Так, обследование горного населения южных регионов Кыргызстана показало иное распределение между основными типами ЦМР мозга по ЭЭГ. Установлено, что к I группе относится 7% горцев, ко II группе относится 6% горцев, а к III группе относится 87% обследованных горцев, что свидетельствует о высокой представленности в южном регионе лиц с низкой пластичностью центральных механизмов регуляции мозга. А у горцев, проживающих в Иссык-кульской области к I типу ЦМР мозга относятся 10% обследованных лиц, ко II типу ЦМР мозга – 9%, а к III типу ЦМР относятся 81% из числа обследованных горцев.

У высокогорных жителей наблюдаются специфические нейродинамические характеристики функционального состояния центральной нервной системы. Это включает снижение спектральных и вероятностных показателей альфа-ритма, а также увиличение выраженности тета-ритма, что указывает на уменьшение запасов регуляционной устойчивости и сокращение диапазона регулирования в ЦНС. В условиях высокогорья возникает уникальный функциональный сдвиг в параметрах ЭЭГ: альфа-ритм снижается, а тета-ритм, связанный с напряжением, возрастает, что приводит к изменению типологических групп. Более того, у 80% обследованных горцев фиксируется низкоамплитудная ЭЭГ, а у 39% — нарушения в пространственном распределении альфа-ритма. Это свидетельствует о том, что регуляционные механизмы ЦНС у высокогорных жителей функционируют с повышенной нагрузкой, что, в свою очередь, способствует увеличению частоты и выраженности нарушений в функциональном состоянии ЦНС.

Горцы были разделены на три группы по значениям спектральной мощности (СМ) альфа-ритма: с высокими (> 91 мкВ²), средними (60-90 мкВ²) и низкими (<59 мкВ²) показателями СМ. У 40% горцев Иссык-Кульской области на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) преобладает альфа-ритм с частотой 8,5-10 ± 2,5 Гц и средней спектральной мощностью 75,4 мкВ². Распределение людей по группам в зависимости от исходных значений спектральной мощности основных ритмов ЭЭГ показано в таблице 1. У 37% горцев субдоминирует тета-ритм с частотой 4,9 ± 1,2 Гц и спектральной мощностью 20,8 мкВ², а у 23% наблюдается субдоминация бета-ритма с частотой 17,8 ± 4,3 Гц и спектральной мощностью 10,7 мкВ². Средние значения спектральной мощности у горцев представлены на рисунках (рис. 1, 2).

В устойчивом функциональном состоянии не наблюдается равномерного взаимодействия различных компонентов ЭЭГ [1]. Высокая пластичность нейродинамических перестроек способствует увеличению вероятности взаимодействия ЭЭГ-компонентов с альфа-волнами во всех областях коры головного мозга. У горцев с низкой пластичностью и устойчивостью нейродинамических процессов в ЭЭГ наблюдается высокая доля как высокочастотных, так и низкочастотных компонентов, однако сила этих взаимодействий снижается. У представителей этой группы наблюдается стабильная и четко организованная структура взаимодействий между корой и подкорковыми отделами мозга. Тип ЦМР связан с временной организацией мозговых ритмов и их взаимным взаимодействием. Любые сдвиги в мозговой активности сопровождаются перестройками временной и пространственной организации волновой структуры ЭЭГ [7].

Анализ регулирующей устойчивости параметров ЭЭГ показал, что наибольший запас устойчивости механизмов саморегуляции мозга наблюдается у представителей I группы, а наименьший — у лиц с III типом ЦМР. Эти индивидуальные особенности механизмов саморегуляции мозга и определяют перестройки в структуре ЭЭГ-паттернов. Десинхронизация служит объективным индикатором дезадаптации организма, отражающим его неспособность полностью адаптироваться.

У части обследованных горцев (46%) наблюдается десинхронизация, затрагивающая не только функции мозга, но и приводящая к нарушениям физиологического и психологического состояния, вызывая дезадаптационные сдвиги. Ключевую роль в этих перестройках в условиях высокогорья играют резервы регуляции, их надежность, устойчивость и предел возможностей.

В ответ на воздействие факторов окружающей среды активируются внутренние регуляторные механизмы, которые позволяют организму быстро включить необходимые компенсаторные реакции. Однако это снижает общий функциональный уровень организма, делая его менее приспособленным к дальнейшим изменениям среды. В условиях развивающегося десинхроноза адаптация становится более напряженной и менее эффективной [3, 7]. При любом воздействии внешних факторов происходит комплексная реакция регуляторных систем, включающая мобилизацию всех механизмов и перестройку внутрисистемных и межсистемных связей. Ключевую роль в долгосрочной адаптации играют стресс-лимитирующие системы, которые уменьшают расход резервов и переводят обмен веществ на более экономный уровень. Долговременные адаптационные механизмы связаны с переходом организма на новые уровни гомеостатического регулирования, где главную роль играют пластические и энергетические механизмы. Неблагоприятное взаимодействие с окружающей средой может приводить к дезадаптационным изменениям функционального состояния, что влияет на адаптивное поведение человека в горах. У 46% обследованных горцев выявлены дезадаптационные сдвиги, проявляющиеся в снижении функционального состояния нервной системы, уменьшении спектральной мощности основных мозговых ритмов, ухудшении памяти и повышении тревожности. В I группе горцев у 12% отмечается выраженная дизритмия альфа-активности с высокой амплитудой и нерегулярностью, особенно в правой затылочной области коры. Во II группе такие изменения наблюдаются у 6%, а в III группе — у 27% подростков. У 20% лиц из I группы выявлена неорганизованная, высокоамплитудная альфа-активность в правой затылочной области на фоне выраженного высокочастотного бета-ритма в левых височных и затылочных зонах. В то же время у 58% обследованных регистрируется организованная, регулярная и модулированная по амплитуде альфа-активность в затылочных областях мозга.

У 27% горцев с III типом ЦМР наблюдается полиморфная активность, на фоне которой регистрируется среднеамплитудная нерегулярная альфа-активность, наиболее выраженная в центральных затылочно-теменных областях коры, при этом сохраняются зональные различия. У 37% горцев на фоне полиморфной активности ЭЭГ характеризуется тета-активностью с частотой 4-4,9 Гц и средней амплитудой, более выраженной в височно-теменно-затылочных областях с обеих сторон. Как показали исследования по адаптивному биоуправлению на основе ЭЭГ, в том числе в условиях высокогорья, такие перестройки направлены на стабилизацию взаимодействия компонентов ЭЭГ, улучшение функционального состояния и способствуют выходу из состояния десинхроноза [2, 4].

Вопрос качества жизни человека в условиях высокогорья остается актуальным, поскольку достижение относительного равновесия между организмом и высокогорной средой является результатом адаптационных процессов [7]. Адаптация может приводить как к повышению, так и к снижению устойчивости к факторам окружающей среды, что сопровождается расширением или сужением диапазона адаптационных возможностей организма. Было установлено, что с увеличением экстремальности среды адаптация становится относительно стабильной на определенный период, после которого начинают проявляться признаки дезадаптации. Неспецифические компоненты адаптации отражают общие физиологические закономерности, и их динамика может служить показателем эффективности адаптации.

Прерывистая горная адаптация, сопровождающаяся частыми миграциями и изменением высоты более чем на 1000 м, характерная для обследованных горцев, вызывает адаптационное напряжение, что негативно отражается на самочувствии и работоспособности. В таких условиях усиливаются компенсаторные реакции организма, но часть из них переходит в дезадаптационные сдвиги, приводящие к снижению работоспособности и увеличению риска возникновения горной патологии.

Психофизиологические исследования показали, что у 40% обследованных горцев наблюдается высокий уровень личностной тревожности, у 57% — средний, и лишь у 3% — низкий. Ситуативная тревожность была высокой у 20% горцев, средней — у 63%, и низкой — у 17%. Высокий уровень концентрации внимания зафиксирован у 36% горцев, в то время как у 45% — низкий. При этом устойчивость внимания была высокой у 78% горцев, а переключаемость внимания — высокой у 57%, средней у 31% и низкой у 12%. Преобладающий тип памяти — слуховой, что отмечено у 76% обследованных. Наиболее продуктивен непосредственный тип запоминания, тогда как ассоциативная память выражена у 25% горцев. В актуальных мотивациях на первое место горцы ставят занятия спортом, на втором — музыку и пение, на третьем — изучение иностранных языков и прикладное творчество. В плане выбора профессий подростки отдают предпочтение сферам «человек-природа» (37%), «человек-человек» (25%) и «человек-техника» (20%).

двигийчивом функциональном со

Заключение:

Жизнедеятельность человека в условиях гор способствует приспособлению организма к окружающей среде, обеспечивая взаимодействие регуляторных, пластических и неспецифических компонентов адаптации. Неспецифические адаптационные изменения активируют защитные регуляторные механизмы, поддерживая стабильность гомеостатических показателей у горцев.

Литература:

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем / П.К. Анохин. - М.: Медицина, 1975. - 448 с.

2. Джунусова, Г.С. Центральные механизмы адаптации человека в горах.  Бишкек.: Изд-во КРСУ. 2013. - 280 с.

3. Джунусова Г.С., Сатаева Н.У., Ибраимов С.Б., Карыпова Б.К. Адаптация центральной нервной системы человека в условиях высокогорья // Известия национальной академии наук Кыргызской Республики, № 6 (2022) – с.116-119

4. Джунусова, Г.С. Горные жители Кыргызстана: особенности нейродинамических параметров мозга // Ульяновский медико-биологический журнал. № 1, 2013 – с.116-123

5. Джунусова Г.С., Садыкова Г.С. Динамика гормонов гипофизарно-тиреоидной системы и ЭЭГ активности мозга у высокогорных жителей // Бюллетень науки и практики, Т. 8. №9. 2022 – с.311-319

6. Сороко С.И., Бекшаев С.С., Сидоров Ю.А Основные типы механизмов саморегуляции мозга. Л.: Наука, 1990.  - 205 с.

7. Сороко С.И. Трубачев В.В. Нейрофизиологические и психофизиологические основы адаптивного биоуправления.  СПб.: Политехника, 2010. -607 с.

8. Сороко С.И., Алдашева А.А. Идивидуальные стратегии адаптации человека в экстремальных условиях // Физиол. человека. 2012.  Т. 38, № 6.  - С. 1-9.

9. Балыкин М.В., Каркобатов Х.Дж. Системные и органные механизмы кислородного обеспечения организма в условиях высокогорья//Российский физиологический журнал. 2012.№1.-С.127-136.

10. Новиков В.С., Сороко С.И., Шустов Е.Б. Дезадаптационные состояния человека при экстремальных воздействиях и их коррекция. С-Петербург: Политехника.2018.-547 с.