Высшая нервная деятельность

Клинические наблюдения, анализ записей в дневниках и анкетах указывают на возникновение в первые часы и сутки пребывания в ПЛ нервно-эмоционального напряжения, проявляющегося неадекватным возбуждением, эйфорией. Акванавты поэтизировали обстановку, красочно описывали подводный мир. Эти особенности можно объяснить резким изменением привычного образа жизни, новизной обстановки, которые воспринимались как близкие к стрессовой, и влиянием факторов сенсорной изоляции.

У акванавтов ПЛ "Ихтиандр-68" напряженность первых дней была в значительной мере устранена удлиненным подготовительным периодом, уменьшением влияния фактора новизны. Поэтому настроение у них было более ровным, стабильным, без столь явных признаков эйфории. Аналогичная картина наблюдалась и у обитателей ПЛ "Черномор-69", экипаж которой состоял из опытных акванавтов - трое из них участвовали в длительных погружениях на глубины 10 - 14 м. Наряду с общей собранностью и готовностью выполнять намеченную программу у акванавтов в течение 2 - 4 сут отмечались приподнятое настроение, стремление поделиться новыми ощущениями с людьми, находящимися на по-верхности и др. (С. А. Гуляр и соавт., 1972, 1974).

Скорость переработки информации в зрительном анализаторе и точность выполнения арифметических операций практически не изменялись. Выявлена тенденция к уменьшению скорости выполнения арифметических операций. Время сенсомоторной реакции в первые сутки изменялось по- разному с некоторой тенденцией к сокращению периода ответной двигательной реакции. Из 13 акванавтов у 4 этот показатель увеличивался, у 7 - уменьшался и у 2 испытателей не изменился. При исследовании тонкой моторики у 60% акванавтов во 2-й день отмечено увеличение ("улучшение") показателя эффективности на 0,003 - 0,07, хотя статистически эти изменения оказались несущественными (Р<0,5). Латентный период в ассоциативном тесте изменялся разнонаправленно. Примитивные речевые ответы (междометия, повторение слов-сигналов, отказы отвечать) отсутствовали. Ассоциации в основном были адекватными. Характер ответов на слова-раздражители указывал на некоторое угасание интереса к "земным" делам и в то же время на постоянную готовность к защитным действиям сообразно с изменениями окружающей обстановки. О напряженности психических функций свидетельствовало также увеличение среднеквадратического отклонения при выполнении тестовых исследований.

На 2-е сутки пребывания в ПЛ максимальная мышечная сила снизилась на 11,28 ± 2,63 кг (Р<0,001) на правой кисти и на 12,53 ± 3,05 кг (Р<0,001) на левой. Аналогичные изменения обнаружены при проведении этого теста в воде за пределами ПЛ. В 1-е сутки, как правило, время выносливости к статическому усилию увеличивалось, на 2-е сутки у большинства акванавтов мышечная выносливость снижалась.

Через 2 - 3 сут пребывания в ПЛ умственная работоспособность установилась на постоянном, достаточно высоком уровне (табл. 8). У большинства акванавтов уменьшилось время сенсомоторных реакций, максимальная мышечная сила при этом оставалась пониженной, выносливость к статическому усилию также снижалась.

Таблица 8. Динамика числа арифметических операций при проведении пробы Крепелина

Иногда отмечались ошибки в определении временных интервалов, раздражительность, апатия. В стрессовых ситуациях акванавты сохраняли выдержку и самообладание. В период устойчивого состояния записи в дневниках становились ровнее, в них было больше анализа, рассуждений, чувствовалась некоторая отрешенность от земных дел и одновременно развитие особого отношения к подводному дому, которое называют чувством "доверительной интимности".

В последующие дни, как видно из данных, полученных в ПЛ "Черномор" на глубине 15 м (исследования выполнены совместно с С. С. Сиротой), умственная работоспособность устойчивой была не всегда. Так, в период 14 - 20 и на 30-е сутки экспозиции под повышенным давлением у всех акванавтов скорость переработки информации при сложной корректурной работе уменьшалась до 0,560 - 0,519 бит/с по сравнению с фоновыми 0,751 бит/с, что составило 27 - 34%. В дальнейшем пониженные результаты наблюдались у акванавта С. на 27-е сутки, у акванавта Н.- на 23, 41 и 44-е сутки пребывания в подводном жилище. Простую корректурную работу акванавты выполняли с большей точностью и стабильностью, однако и при проведении этого теста на 23-и сутки скорость переработки информации снижалась в среднем на 25%. Ухудшение качества, а иногда и замедление темпа простой корректурной работы отмечались у отдельных акванавтов на 20, 16, 37 и 44-е сутки. Указанные изменения сопровождались снижением точности арифметических операций в подводной лаборатории в среднем на 50%, Р<0,001 (рис. 3). Оперативная память при воспроизведении цифр в течение 37 сут снижалась на 13%, от 42 бит на поверхности до 37 бит в подводном жилище.

Анализ процесса переработки информации при выполнении корректурной работы показал, что время поиска и обнаружения релевантного сигнала изменялось меньше, чем эффективность различения и идентификации. Так, в периоды значительного снижения скорости переработки информации время выполнения корректурной пробы с переключением замедлялось на 19 - 45%, количество же ошибочных реакций увеличивалось на 35 - 105%. Ошибочные реакции представляли собой, как правило, пропуски сигналов, то есть потери входной информации, которыми обычно характеризуется снижение эффективности деятельности летчиков при перегрузках во время полетов. Однако иногда наблюдались грубые ошибки типа "сбоев", когда акванавты зачеркивали не те кольца, которые требовалось согласно коду обработки таблицы.

Понижение качества выполняемых умственных операций указывало на ухудшение внимания, в частности таких его качеств, как концентрация, устойчивость и переключение. Через месяц после компрессии количество правильно воспроизведенной информации при прослушивании цифр возвратилось к фоновым значениям, уменьшилось количество пропусков при корректурной работе и стабилизировалась скорость ее переработки. Точность арифметических операций увеличивалась, хотя и не достигла исходных значений. Указанные сдвиги вызваны, по всей вероятности, улучшением микроклимата подводного жилища и полной адаптацией функций высшей нервной деятельности.

В этот же период кистевая мышечная сила была снижена на 8 - 12 кг. Уменьшение мышечного тонуса связано с развитием гиподинамии акванавтов и согласуется с результатами, полученным Б. А. Душковым (1959) и другими авторами.

Латентный период сенсомоторных реакций на световые и звуковые раздражители в подводной лаборатории увеличивался в среднем на 15 - 17% (Р<0,01 - 0,02). Вариабельность дизъюнктивных реакций существенно не изменялась, количество нарушенных дифференцировок не превышало 2 из 5 возможных. Скорость сенсомоторных реакций была относительно устойчивой, хотя в отдельные дни наблюдались индивидуальные отклонения.

Координация движений при выполнении теста Торндайка понижалась (см. рис. 3), при этом акванавты отмечали, что к концу экспозиции они стали чаще ударяться об острые предметы.

Рис. 3. Состояние некоторых функций высшей нервной деятельности у акванавтов в ПЛ 'Черномор' на глубине 15 м: 1 - кистевая сила (30 - 44-е сутки в ПЛ), 2 - оперативная память (13 - 37-е сутки в ПЛ), 3 - скорость реакции на звук, 4 - скорость реакции выбора, 5 - скорость реакции на свет, 6 - координация движений, 7 - точность арифметических операций

При оценке дозированных интервалов времени наряду с наличием четких индивидуальных особенностей в степени ориентации во времени были выявлены некоторые общие закономерности ее состояния. В целом, точность оценки 4-минутного интервала в подводных условиях существенно не менялась, в то время как 6-минутный промежуток времени оценивался менее точно и стабильно, чем до погружения. При оценке и отечете 15-секундных отрезков времени наблюдалась тенденция к переоценке и завышенному отсчету, при этом результаты были близки при обоих методах. В обычных условиях удержанный памятью промежуток меньше воспринятого (С. Н. Беляева-Экземплярская, 1965). Сглаживание наблюдавшихся нами различий указывает на возможное развитие и преобладание возбудительного процесса, поскольку в этом случае следы от восприятия могут усиливаться. Однако это возбуждение могло быть связано и с самим фактом проведения исследований на фоне сенсорной изоляции, характерной для подводной лаборатории. Наблюдались также известные эффекты сенсорной изоляции, затрагивающие временную структуру движений, в частности замедленность двигательных актов. Так, например, обычные движения новичков в подводной лаборатории настолько контрастировали с замедленными движениями адаптированных акванавтов, что вызывали у последних недоумение и даже раздражение.

Ухудшение функционального состояния изучаемых показателей высшей нервной деятельности приводило к снижению общей психической дееспособности. Вследствие этого обычная рабочая нагрузка представлялась акванавтам избыточной, чрезмерно напряженной. Объективные данные подтверждались субъективными ощущениями акванавтов. Так, они отмечали, что в подводной лаборатории "стало лень читать что-либо, кроме очень легкой литературы и писать что-либо, кроме писем друзьям".

Понижение уровня психических функций усугублялось тем, что экипаж в эксперименте "Черномор" подбирался лишь по деловой квалификации без учета психологической совместимости его членов. В результате этого период адаптации каждого акванавта к своим товарищам сопровождался напряженностью в эмоциональном микроклимате подводного жилища.

Ухудшение умственной работоспособности и психомоторных функций в ряде случаев вызывалось заболеваниями акванавтов, но в основном было связано с влиянием внешних условий, прежде всего сенсорной изоляцией. Показано, что недостаточный приток импульсов в центральную нервную систему уменьшает тонус корковых образований, вызывает снижение их работоспособности и утомление при продолжительном воздействии. Изменение уровня поступавшей афферентной импульсации, по-видимому, вызывает также рассогласование функциональной системности в работе головного мозга. При длительном пребывании в условиях сенсорной недостаточности в подводной лаборатории, вероятно, формируется новый динамический стереотип, новый уровень функциональной системности, способствующий более адекватному отражению окружающей среды.

В последний день перед декомпрессией у акванавтов возникало напряжение, обусловленное "финишным" эффектом и сознанием предстоящей опасности. Напряженность и нетерпение проявлялись, например, в значительном снижении показателя эффективности, характеризующего тонкую моторику.

После декомпрессии организм вновь сталкивается с перепадом афферентации, поскольку поток информации, обычный для наземных жителей, для обитателей подводной лаборатории является избыточным. Поэтому среди первых реакций организма акванавтов после выхода были такие ощущения, как впечатление обилия информации, контрастность видения предметов, обострение цветоощущения, "игра запахов", пониженная координация движений. Затем эти симптомы притупились, постепенно происходило восстановление психических функций до исходных значений.

После выхода из ПЛ "Ихтиандр" у акванавтов понизилась скорость выполнения арифметических операций в 1 мин с 74,7 ± 29,2 до 47,57 ± 5,7 (Р<0,01), время простой сенсомоторной реакции на свет - на 0,038 ± 0,019 с (Р<0,05), максимальная мышечная сила увеличилась, но оставалась ниже исходных величин, статическая выносливость и коэффициент эффективности тонкой моторики несколько увеличились. Восстановление исходного уровня психических функций акванавтов происходило в течение 10 - 12 ч после 3 - 4-суточной экспозиции в ПЛ и в течение 2 - 3 сут - после 7-дневной экспозиции.

В течение 2 - 3 сут после выхода из ПЛ "Черномор" акванавты испытывали общую слабость, одышку и быструю утомляемость при незначительных нагрузках, сонливость, периодическую легкую головную боль. По объективным данным, к 4-м суткам умственная работоспособность была лучше, чем в подводной лаборатории, но на 6-е сутки вновь уменьшилась скорость переработки информации при сложной корректурной работе в среднем на 18% за счет замедления темпа деятельности. К 8-м суткам качество и скорость выполнения корректурных тестов, способность к арифметическим операциям и оперативная память не отличались от фоновых данных у большинства акванавтов. Однако периодические понижения умственной работоспособности в этот период указывали на то, что приспособительные механизмы не вполне справлялись со своей задачей и ухудшение работоспособности могло вновь наступить после окончания исследований. Это подтверждается наблюдениями за акванавтом, покинувшим подводную лабораторию после 30-суточного пребывания в ней. В течение 15 сут пребывания на поверхности у него не было полного восстановления внимания при сложной корректурной работе, в то время как при простой корректурной работе уже к 11-м суткам отклонений от исходных данных не было. Быстрее восстановилась способность к арифметическим операциям - к 7-м суткам после декомпрессии. Оперативная память нормализовалась у него еще раньше - к 3-м суткам.

Иначе происходила реадаптация психомоторных функций. У акванавтов, находившихся в подводной лаборатории 48 - 52 сут, большинство изучаемых показателей полностью нормализовалось в течение 4 - 6 сут после выхода. Несколько дольше, до 8 сут, наблюдалось иногда замедление реакции на звуковые раздражители. Это было, вероятно, связано с остаточными явлениями ушных заболеваний акванавтов. Эти же показатели у акванавта, находившегося в подводной лаборатории 30 сут, нормализовались быстрее - в течение 1 - 5 сут после декомпрессии.

В результате статистической обработки ЭЭГ 3 акванавтов через 1 и 7 сут после декомпрессии были получены автокорреляционные и взаимно корреляционные функции левого правого полушарий (рис. 4). Анализ автокорреляционных функций свидетельствовал о том, что доминантная периодическая составляющая находилась в пределах 7 - 12 Гц, что указывало на превалирование а-ритма. Кросс-корреляционный анализ показал наличие общей компоненты периодической составляющей в обоих полушариях, соответствующей а-ритму. Однако в первые сутки после декомпрессии у некоторых акванавтов (акванавт Н.) появлялись медленные волны частотой 4 - 0,5 Гц (в и Д) в левом полушарии, что может быть характерным для утомления. Эти данные подтверждались наличием аналогичных частот в кросс-корреляционной функции. Через 7 сут состояние утомления сохранялось, но кросс-корреляционная связь была более выражена, причем, преобладающим был в ритм (4 Гц). Данные анализа ЭЭГ подтвердили наличие асимметрии между правым и левым полушариями, отражавшей наличие фокуса возбуждения преимущественно в височно-лобном и височно-затылочном отделах ведущего полушария. О динамике этого процесса судили по времени корреляции, которое составляло 0,3 - 0,4 с в 1-е сутки после декомпрессии, а к 7-м - наблюдалась тенденция к его увеличению. Сказанное свидетельствует о снижении уровня возбудительных процессов в коре головного мозга и через 7 сут после пребывания под водой.

Рис. 4. Автокорреляционные (А) и кросскорреляционные (Б) функции ЭЭГ акванавтов через сутки после 50-суточного пребывания на глубине 15 м: по оси ординат - значения нормированной функции, усл. ед., по оси абсцисс - время (т)г Рл(т)-нормированная корреляционная функция лобно-затылочного отведения левого полушария, R п(т) - нормированная корреляционная функция лобно-затылочного отведения правого полушария, тл,п - период доминирующей гармонической составляющей левого и правого полушарий, 6 - запаздывание

Ориентация во времени была обычной у всех акванавтов уже в 1 - 4-е сутки после возвращения на поверхность. В целом реадаптация происходила быстрее и легче после 30-суточного пребывания, чем после 48 - 52 сут экспозиции в подводных условиях.

В контрольном эксперименте в 1-е сутки пребывания в камере скорость переработки информации в зрительном анализаторе увеличивалась у 3 испытателей в среднем на 11%, а у 1 - уменьшилась на 10%. Аналогично изменялась скорость выполнения арифметических операций. Видимо, эти сдвиги являются следствием некоторой напряженности, возникающей по типу возбуждения у большинства испытателей, а у 1 - по типу тормозной реакции. В сенсорной и двигательной сферах изменений не было. Это согласуется с мнением некоторых авторов о том, что умеренный стресс не ухудшает состояние указанных функций (Ф. П. Космолинский, 3. П. Щербина, 1967).

Ко 2-м суткам несколько уменьшилась концентрация и распределение внимания между однородными объектами, что выразилось в снижении скорости переработки информации в зрительном анализаторе от 1,16 ± 0,13 до 1,10 ± 0,11 бит/с (Р<0,001), снизилась скорость выполнения арифметических операций в мин с 53 ± 8,8 до 49 ± 7,6 (Р<0,05) и максимальное усилие левой кисти. Несмотря на уменьшение кистевой силы статическая выносливость не увеличилась. В дальнейшем на 4-е сутки пребывания в измененных условиях внимание и умственная работоспособность испытателей значительно улучшились, однако в двигательной сфере полной адаптации еще не произошло. Наблюдалась тенденция к уменьшению показателя тонкой моторики, у 3 испытателей удлинилось время сенсомоторных реакций с выбором. Максимальная мышечная сила восстановилась еще не у всех испытателей, за счет чего увеличилась выносливость к статическому усилию. Перестройка моторных функций закончилась к 5 - 6-м суткам, при этом мышечная выносливость уменьшилась по сравнению с 4-ми сутками. Умственная работоспособность на 6-е сутки оставалась на высоком уровне (см. табл. 8).

В последние, 7-е сутки экспозиции в камере показатели корректурной пробы уменьшились по сравнению с данными 6-х суток (Р<0,01), увеличилось среднеквадратическое отклонение при выполнении арифметических действий, максимальное кистевое усилие, что связано с "финишным эффектом".

Скорость сенсомоторных реакций на свет и звук не выходила за пределы нормальных значений в течение всего эксперимента. Амплитуда а-ритма ЭЭГ в течение всего опыта была увеличенной, что указывало на некоторое преобладание тормозных процессов в коре головного мозга.

После выхода из камеры внимание и умственная работоспособность испытателей были несколько выше уровня, наблюдаемого в последние сутки пребывания в камере, но не выше обычных для этих лиц показателей. Вместе с тем колебания мышечной силы и выносливости к статическому усилию свидетельствовали о несколько неуравновешенном состоянии нервных процессов в корковом звене двигательного анализатора.

Приведенные результаты эксперимента в ПЛ позволяют заметить фазный характер изменений высшей нервной деятельности. Резкое отличие условий ПЛ от обычных требует перестройки функций центральной нервной системы. Эта начальная фаза адаптации занимает 2 - 3 сут и протекает на фоне снижения работоспособности и общей перестройки функционального состояния организма (С. А. Гуляр, 1971). Затем наступает стабилизация психического состояния - фаза относительно устойчивой адаптации. Сохранность корковых процессов осуществляется, по-видимому, собственными защитными механизмами и подкорковыми центрами вегетативной и нейро-эндокринной регуляции (В. В. Парин, 1967). Однако длительная сенсорная изоляция, сознание опасности и другие неблагоприятные факторы постепенно истощают резервные возможности организма. Поэтому возвращение функций высшей нервной деятельности к исходному уровню (фаза реадаптации) протекает тяжелее, чем адаптация к условиям ПЛ.

Четкое знание цели испытаний, чувство высокой ответственности, коллективизма, определенная полезная работа, являясь положительными стимулами, сглаживали изменения в состоянии высшей нервной деятельности испытателей. Этот факт отмечался и в других экспериментах с длительным пребыванием человека в ограниченном пространстве (А. В. Лебединский, С. В. Левинский, Ю. Г. Нефедов, 1966). Устранение в контрольном опыте ряда факторов, действующих в натурных условиях, прежде всего уменьшение эмоционального напряжения, облегчило и ускорило адаптацию и реадаптацию организма. Сдвиги в состоянии были менее выраженными и быстрее компенсировались. Умеренная гипероксия (300 мм рт. ст.), по-видимому, не является главным фактором, определяющим изменения высшей нервной деятельности. Можно думать, что регуляция деятельности органов дыхания и кровообращения перестраивается таким образом, что эти системы компенсируют повышение парциального давления кислорода, обеспечивая снабжение головного мозга кровью с нормальной концентрацией кислорода. Защитная роль сердечно-сосудистой системы при гипероксии достаточно велика. Полярографические исследования на животных (D. Jamieson, Н. Van den Brenk, 1963) показали, что при дыхании кислородом под давлением 3,5 кгс/см² его парциальное давление в мозговой ткани составляло всего лишь 0,7 кгс/см², а при давлении 4 кгс/см² - 0,8 кгс/см².

Основной причиной изменений высшей нервной деятельности акванавтов является, по- видимому, сенсорная депривация. Воспроизведение в лабораторных условиях показало, что она является сложным и необычным раздражителем, вызывающим при длительном воздействии изменения высшей нервной деятельности, соматических и вегетативных функций человека. Глубина изменений зависит от длительности изоляции, ее степени, индивидуальных особенностей организма. Сочетание сенсорной депривации, гиподинамии, повышенной температуры приводит к ухудшению возбудительного и тормозного процессов с преобладанием внутреннего торможения, снижению работоспособности и надежности (В. М. Банщиков, Г. В. Столяров, 1966; Ф. П. Космолинский, 3. Д. Щербина, 1967; А. М. Генин и соавт., 1969; Б. А. Душков, 1969).