RU2462180C1 - Method of selecting individual mode of physiological recovery of human organism - Google Patents
Method of selecting individual mode of physiological recovery of human organism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2462180C1 RU2462180C1 RU2011136977/14A RU2011136977A RU2462180C1 RU 2462180 C1 RU2462180 C1 RU 2462180C1 RU 2011136977/14 A RU2011136977/14 A RU 2011136977/14A RU 2011136977 A RU2011136977 A RU 2011136977A RU 2462180 C1 RU2462180 C1 RU 2462180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- values
- sleep
- wakefulness
- recovery
- kerdo index
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины и физиологии. Предлагаемая методика может быть использована как в медицинских целях (например, в клинике расстройств сна и неврозов, для составления индивидуального режима бодрствования и сна), так и в целях подготовки и контроля испытателей аппаратуры для решения задач длительного изолированного пребывания человека в условиях подводных и авиакосмических исследований, а также связанных с деятельностью человека, находящегося в экстремальных условиях.The invention relates to the field of medicine and physiology. The proposed technique can be used both for medical purposes (for example, in the clinic of sleep and neurosis disorders, for compiling an individual wakefulness and sleep regimen), and for the preparation and monitoring of equipment testers to solve the problems of long isolated human stay in underwater and aerospace studies , as well as related to the activities of people in extreme conditions.
Ритм сна и бодрствования (РСБ) является генетически обусловленным циркадиадным ритмом (с периодом около 24 часов, 24±4 ч). Так, например, переход на зимнее время тяжелее переносится и сопровождается более выраженными нарушениями РСБ у утренних хронотипов («жаворонков»), в то время как переход на летнее время - у вечерних хронотипов («сов»). Основными проявлениями таких нарушений являются снижение качества ночного сна и рост индекса фрагментации сна, последние, в свою очередь, могут служить факторами снижения работоспособности, внимания и ряда психологических нарушений, как, например, роста числа депрессий, особенно сезонных. Так, в одной из последних научных работ показан рост числа производственных травм и процента травм с тяжелыми последствиями в первый день после перехода на летнее время, когда теряется один час сна и работники спят в этот день в среднем на 40 минут меньше (Barnes СМ., Wagner D.T. Changing to Daylight Saving Times Cuts Into Sleep and Increases Workplace Injures. Journal of Applied Psychology. 2009. 94(5):1305-1317). В данной работе также продемонстрировано, что из-за роста производственного травматизма (на 5.7%) отмечается рост потери рабочего времени из-за временной нетрудоспособности на 67.6% по сравнению с другими днями.The rhythm of sleep and wakefulness (SSR) is a genetically determined circadian rhythm (with a period of about 24 hours, 24 ± 4 hours). For example, the transition to winter time is more difficult to tolerate and is accompanied by more pronounced violations of SSR in the morning chronotypes (“larks”), while the transition to summer time is in the evening chronotypes (“owls”). The main manifestations of such disorders are a decrease in the quality of night sleep and an increase in the index of sleep fragmentation, the latter, in turn, can serve as factors in decreasing the working capacity, attention, and a number of psychological disorders, such as, for example, an increase in the number of depressions, especially seasonal ones. So, in one of the latest scientific works, an increase in the number of industrial injuries and the percentage of injuries with serious consequences on the first day after switching to summer time, when one hour of sleep is lost and workers sleep on this day an average of 40 minutes less, is shown (Barnes SM., Wagner, DT Changing to Daylight Saving Times Cuts Into Sleep and Increases Workplace Injures. Journal of Applied Psychology. 2009. 94 (5): 1305-1317). This work also demonstrated that due to an increase in industrial injuries (by 5.7%), there is an increase in the loss of working time due to temporary disability by 67.6% compared to other days.
Нормальная продолжительность сна сильно варьируется. Есть люди, для которых 4-5 часов сна вполне достаточно, некоторым же для хорошего самочувствия необходим сон до 10-12 часов. Основным показателем нормального сна является ощущение отдыха после него. Если этого не происходит, имеет место нарушение цикла «сон-бодрствование», что неизбежно приводит к появлению ощущения усталости, вялости, сонливости, нарушению способности концентрироваться. При недосыпании организм компенсирует недостаток сна, удлиняя его на следующую ночь. При систематическом недосыпании компенсации не происходит, что приводит к расстройству деятельности нервной системы (неврозу). В мозгу начинают преобладать процессы возбуждения над торможением. В результате возникает бессонница. Она означает неспособность спать, несмотря на то, что обстоятельства это позволяют.The normal duration of sleep varies greatly. There are people for whom 4-5 hours of sleep is enough, while some need to sleep up to 10-12 hours to feel good. The main indicator of normal sleep is a feeling of relaxation after it. If this does not happen, there is a violation of the sleep-wake cycle, which inevitably leads to a feeling of fatigue, lethargy, drowsiness, and impaired ability to concentrate. With a lack of sleep, the body compensates for the lack of sleep, lengthening it the next night. With systematic lack of sleep, compensation does not occur, which leads to a breakdown in the activity of the nervous system (neurosis). In the brain, excitation processes begin to prevail over inhibition. As a result, insomnia occurs. It means the inability to sleep, despite the fact that circumstances allow it.
Известные методики оптимизации режима сна-бодрствования главным образом заключаются или в пробуждении человека в определенную фазу сна (RU 2061406, 10.06.96), или воздействии на человека во время сна тем или иным физическим фактором (Индурский П.А. и др. Улучшение качества сна посредством избирательной стимуляции во сне. (С.115-117, http://www.scorcher.ru/neuro/science/sleep/final2009.pdf)). Однако из литературы не известны методики именно подбора индивидуального режима сон-бодрствование.Known methods for optimizing the sleep-wakefulness regimen mainly consist in either awakening a person to a certain phase of sleep (RU 2061406, 06/10/96), or exposing a person to one or another physical factor during sleep (Indursky P.A. et al. Quality improvement sleep through selective stimulation in a dream. (P.115-117, http://www.scorcher.ru/neuro/science/sleep/final2009.pdf)). However, from the literature there are no known methods for precisely the selection of an individual sleep-wake regime.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа подбора индивидуального режима (сезонного, годового, однократного) сна и бодрствования, обеспечивающего адекватное физиологическое восстановление организма человека на основании измерения значения характеристик вегетативной нервной системы (ВНС).The objective of the invention is to develop a method of selecting an individual regimen (seasonal, annual, single) sleep and wakefulness, providing adequate physiological recovery of the human body based on measuring the values of the characteristics of the autonomic nervous system (ANS).
Достигаемым техническим результатом является подбор сбалансированного индивидуального режима физиологического восстановления организма человека на основании оценки суточного изменения характеристик ВНС.Achievable technical result is the selection of a balanced individual regime of physiological recovery of the human body based on the assessment of the daily changes in the characteristics of the ANS.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Осуществляют суточный мониторинг диастолического давления (d), мм рт.ст., и частоты сердечных сокращений (p), удары в минуту. Вычисляют значения индекса Кердо (V) по формуле: 
где ts - время сна, tb - время бодрствования. На основании значений индекса Кердо и полученного значения индивидуального нуля строят аппроксимирующий многочлен и определяют площади фигур над и под графиками многочлена, соответствующие периоду сна (S) и периоду бодрствования (B). Сравнивают значения S и В. На основании сравнения подбирают такую длительность сна и бодрствования, чтобы получилось равенство значений S и B.where t s is the time of sleep, t b is the time of wakefulness. Based on the values of the Kerdo index and the obtained individual zero value, an approximating polynomial is constructed and the area of the figures above and below the polynomial plots is determined, corresponding to the sleep period (S) and the wakeful period (B). The values of S and B are compared. Based on the comparison, such a duration of sleep and wakefulness is selected so that the values of S and B are equal.
Обоснование адекватности предлагаемой модели подбора сбалансированного индивидуального режима физиологического восстановления организма человекаJustification of the adequacy of the proposed model for the selection of a balanced individual mode of physiological recovery of the human body
Изучение ритмов преследует цели, которые связаны с разработкой эффективных способов управления биологическими процессами, протекающими на уровне организмов. Объектами исследования были 6 практически здоровых мужчин в возрасте от 27 до 38 лет. Исследование выполнено в 2010/2011 г. в Государственном научном центре РФ - Институте медико-биологических проблем РАН в рамках эксперимента «Марс-500», одобренном Биоэтической комиссией института. Измерения физиологических характеристик - частоты сердечных сокращений (ЧСС) и артериального давления крови были выполнены испытателями с помощью тонометров немецкой фирмы Medisana (модели МТХ и MTD), имеющих сертификат. У всех шестерых обследуемых троекратно 2 раза в сутки измерялось артериальное давление (в мм рт.ст.) и ЧСС (в ударах в мин). Значения индекса Кердо вычисляли применением формулы: 
где V - вегетативный индекс Кердо (ВИК), d - диастолическое давление в мм рт.ст., p - частота сердечных сокращений в количестве ударов в минуту. Вместе с тем, у Кердо правая часть выражения умножена на 100%. Мы множитель 100% не используем. Результаты 6 измерений каждого испытуемого усредняли, а найденное значение округляли до десятых и принимали за среднесуточное значение индекса Кердо конкретного испытуемого. Анализу были подвергнуты первые 365 суток эксперимента. Таким образом, в нашем распоряжении оказались по 365 среднесуточных значений индекса Кердо для каждого обследуемого. Найденные нами ряды численных значений индекса Кердо для каждого из испытуемых интерпретируются как временные ряды или временные процессы.where V is the Kerdo vegetative index (VIC), d is the diastolic pressure in mmHg, p is the heart rate in the number of beats per minute. At the same time, in Kerdo, the right side of the expression is multiplied by 100%. We do not use the 100% multiplier. The results of 6 measurements of each subject were averaged, and the found value was rounded to tenths and was taken as the average daily value of the Kerdo index of a particular subject. The first 365 days of the experiment were analyzed. Thus, at our disposal were 365 daily average values of the Kerdo index for each subject. The series of numerical values of the Kerdo index that we found for each of the subjects are interpreted as time series or time processes.
В нашем случае под стационарностью будем понимать неизменность закона распределения вероятностного процесса. Следствием стационарности будет неизменность значений начальных и центральных моментов, вплоть до k-го порядка, и вероятностных характеристик. При стационарности неизменны значения одного или нескольких моментов. Под нестационарностью будем понимать изменения значений моментов и вероятностных характеристик во времени.In our case, by stationary we mean the invariance of the law of distribution of the probabilistic process. The consequence of stationarity will be the invariability of the values of the initial and central moments, up to the kth order, and probability characteristics. When stationary, the values of one or several moments are unchanged. By non-stationarity we mean changes in the values of moments and probability characteristics in time.
Известно, что если выборки однородны, то есть извлечены из одной и той же генеральной совокупности, то численные значения их моментов, вплоть до k-го порядка, одинаковы, а также одинаковы значения их вероятностных характеристик. Использование этого свойства позволяет применить критерий Смирнова для поиска стационарных отрезков временных рядов. Следуя содержанию поставленной задачи, в качестве длины лага стационарности нами выбраны продолжительности сезонов (90 суток) и половин сезонов (45 суток), прошедших в процессе рассматриваемого годового временного интервала эксперимента «Марс-500». За начала сезонов были выбраны 3 июня (начало эксперимента), 1 сентября, 1 декабря 2010 и 1 марта 2011 г. В целях удобства обозначим испытуемых буквами A, B, C, D, E. F.It is known that if the samples are homogeneous, that is, extracted from the same general population, then the numerical values of their moments, up to the kth order, are the same, and the values of their probability characteristics are the same. Using this property allows you to apply the Smirnov criterion to search for stationary segments of time series. Following the content of the task, we selected the length of the stationary lag as the duration of the seasons (90 days) and half of the seasons (45 days) that passed during the considered annual time interval of the Mars-500 experiment. For the beginning of the seasons, June 3 (the beginning of the experiment), September 1, December 1, 2010 and March 1, 2011 were chosen. For convenience, we designate the subjects with the letters A, B, C, D, E. F.
С использованием критерия Смирнова нами выполнена последовательная попарная проверка стационарности процессов с лагом в 90 и 45 суток - для каждого из 6 испытуемых. В целях усиления адекватности заключений значения вероятности ошибки первого рода а (отвержения нулевой гипотезы) нами повышены с 0.05 до 0.2 и выше.Using the Smirnov criterion, we performed a sequential pairwise verification of the stationarity of processes with a lag of 90 and 45 days for each of the 6 subjects. In order to strengthen the adequacy of the conclusions, we increased the probability values of the first kind of error a (rejection of the null hypothesis) from 0.05 to 0.2 and higher.
При вычислениях использованы система символьной математики DERIVE и пакет MATLAB. В нашем случае при значениях >0.2 процесс можно считать стационарным в узком смысле (строго стационарным).For calculations, the DERIVE symbolic math system and the MATLAB package were used. In our case, for values> 0.2, the process can be considered stationary in the narrow sense (strictly stationary).
Вследствие того, что при стационарных процессах значения моментов постоянны, значения математического ожидания правомерно оценить с помощью точечной оценки среднего.Due to the fact that during stationary processes the values of the moments are constant, the values of the mathematical expectation can be legitimately estimated using a point estimate of the average.
Теперь перейдем к поиску решения на нестационарных временных интервалах. Вследствие того, что при нестационарном процессе постоянных значений моментов не существует, воспользуемся условными моментами. Известно, что множество условных значений первого начального момента является линейной регрессионной функцией. Кроме того, при аппроксимации результатов измерений для определения направления развития процесса ограничимся полиномами 1-го и 2-го порядка. С помощью метода наименьших квадратов нами найдены аналитические выражения полиномов 1-го и 2-го порядка, описывающие изменения условных математических ожиданий на нестационарных участках.Now we turn to the search for a solution at non-stationary time intervals. Due to the fact that in a non-stationary process there are no constant values of the moments, we use the conditional moments. It is known that the set of conditional values of the first initial moment is a linear regression function. In addition, when approximating the measurement results to determine the direction of the development of the process, we restrict ourselves to polynomials of the 1st and 2nd order. Using the least-squares method, we found analytic expressions of polynomials of the first and second order describing changes in conditional mathematical expectations in non-stationary sections.
Известно, что исходя из содержания физиологической интерпретации значений индекса Кердо, доказывающей ее правомерность математической модели, высокие значения ВИК являются указанием на преобладание симпатического тонуса ВНС, низкие - парасимпатического. Достаточно продолжительное преобладание парасимпатического тонуса интерпретируется как процесс восстановления. Использованием результатов модели нами установлено, что у испытуемого A на нестационарном временном участке в первый (летний) сезон монотонно возрастал процесс восстановления, в последующий осенний сезон процесс восстановления приобрел стационарность (α=0.2) парасимпатического тонуса. При смене сезонов с осеннего на зимний наблюдался скачок значения тонуса в симпатическую область с последующим возвращением - монотонным возрастанием парасимпатического тонуса в зимний сезон. В весенний сезон 2011 г. вновь приобрел слабую стационарность (α=0.1). Причем вероятностный закон распределения значений вегетативного индекса в осенний (2010 г.) и весенний (2011 г.) сезоны у испытуемого А тождественен (α=0.89). Физиологически это означает, что осенью и весной у данного человека ВНС функционирует в одинаковом режиме восстановления.It is known that, based on the content of the physiological interpretation of the values of the Kerdo index, proving its validity of the mathematical model, high VIC values indicate the predominance of the sympathetic tone of the ANS, low - parasympathetic. A sufficiently long predominance of parasympathetic tone is interpreted as a recovery process. Using the results of the model, we found that, in test A, in the unsteady time section, the recovery process monotonically increased in the first (summer) season, and in the following autumn season, the recovery process became stationary (α = 0.2) of parasympathetic tone. When the seasons changed from autumn to winter, a jump in the tone value to the sympathetic region was observed, followed by a return - a monotonous increase in parasympathetic tone in the winter season. In the spring season of 2011, it again acquired a weak stationarity (α = 0.1). Moreover, the probabilistic law of the distribution of the values of the vegetative index in the autumn (2010) and spring (2011) seasons in subject A is identical (α = 0.89). Physiologically, this means that in the fall and spring of a given person, the ANS functions in the same recovery mode.
Качественно одинаковые сезонные изменения наблюдались у испытуемых B и E: нестационарный временной участок соответствовал летнему сезону, в течение которого монотонно возрастал процесс восстановления, после чего процесс восстановления в течение осени и зимы приобрел строго стационарный характер (α>0.8).Qualitatively the same seasonal changes were observed in subjects B and E: the unsteady time section corresponded to the summer season during which the recovery process monotonically increased, after which the recovery process during the fall and winter became strictly stationary (α> 0.8).
В оставшийся весенний сезон - установившийся в осеннее-зимнее полугодие строго стационарный процесс перешел также в строго стационарный процесс, но более интенсивного восстановления (α=0.55). У испытуемого Е нестационарный временной участок соответствовал летнему сезону, в течение которого также монотонно возрастал процесс восстановления; после чего процесс восстановления в течение осеннего и летнего сезонов приобрел строго стационарный характер (α=0.65); в оставшийся весенний сезон - установившийся в осеннее-зимнее полугодие строго стационарный процесс перешел также в строго стационарный процесс, но более интенсивного восстановления (α=0.95).In the remaining spring season, which was established in the autumn and winter half of the year, a strictly stationary process also passed into a strictly stationary process, but with a more intensive recovery (α = 0.55). In subject E, the non-stationary time section corresponded to the summer season, during which the recovery process also increased monotonously; after which the recovery process during the autumn and summer seasons became strictly stationary (α = 0.65); in the remaining spring season, a strictly stationary process, established in the autumn and winter half of the year, also turned into a strictly stationary process, but with a more intensive recovery (α = 0.95).
Другая качественная картина сезонных изменений тонуса ВНС наблюдалась у добровольцев C и D. У них первые три сезона (лето-осень-зима) были строго стационарным процессом, а последующий весенний сезон - стационарным процессом большего парасимпатического тонуса. А именно у испытуемого C: первые 3 сезона процесса тонус ВНС был строго стационарен (α>0.8), а потом весенний стационарный процесс перешел также в строго стационарный, но более интенсивного восстановления процесс. У испытуемого D: первые 3 сезона процесс тонуса ВНС был строго стационарен (α=0.97 и α=0.46), затем весенний стационарный процесс перешел в строго стационарный процесс, но более интенсивного восстановления (α=0.95).Another qualitative picture of seasonal changes in the ANS tone was observed among volunteers C and D. Their first three seasons (summer-autumn-winter) were strictly stationary, and the subsequent spring season - the stationary process of greater parasympathetic tone. Namely, in test C: in the first 3 seasons of the process, the ANS tone was strictly stationary (α> 0.8), and then the spring stationary process also went into a strictly stationary, but more intensive recovery process. Subject D: for the first 3 seasons, the ANS tone process was strictly stationary (α = 0.97 and α = 0.46), then the spring stationary process turned into a strictly stationary process, but more intensive recovery (α = 0.95).
Качественно отличным от A, B, C, E оказались годовой процесс изменения тонуса ВНС у добровольца-испытателя F. После монотонного возрастания восстановления в первый летний сезон наибольший парасимпатический строгостационарный тонус ВНС наблюдался у F в осенний сезон. После этого тонус перешел в строго стационарный режим симпатического тонуса.The annual process of changing the ANS tone in the test volunteer F turned out to be qualitatively different from A, B, C, E. After a monotonous increase in recovery in the first summer season, the highest parasympathetic, strictly stationary ANS tone was observed in F in the autumn season. After that, the tone went into a strictly stationary mode of sympathetic tone.
Изменения сезонных ритмов вегетативного тонуса у испытателей в рамках традиционных физиологических воззрений интерпретируются как усиление процессов восстановления с последовательным выходом на стационарные режимы разного уровня восстановления (парасимпатического тонуса). Сезон наибольшего парасимпатического тонуса и, следовательно, восстановления у этих четырех испытателей - весна. У испытателя F восстановление монотонно усиливалось в летний сезон, затем вышло в стационарный режим восстановления, и в последующее весенне-летнее полугодие отмечено ослабление процессов восстановления - переход в строго стационарный режим симпатического тонуса. Таким образом, в отличие от остальных добровольцев стационарный сезон наибольшего восстановления добровольца F - осень. У добровольца A обнаружено 2 сезона наибольшего восстановления при парасимпатическом тонусе: осень и весна, причем значения вегетативного индекса в эти 2 интервала были распределены по одному и тому же закону (α=0.89). Стационарные режимы наибольшего парасимпатического тонуса добровольца А чередовались с сезонными интервалами нестационарности - монотонного увеличения парасимпатического тонуса.Changes in the seasonal rhythms of the vegetative tone of the testers in the framework of traditional physiological views are interpreted as an intensification of the recovery processes with a consistent exit to stationary modes of different levels of recovery (parasympathetic tone). The season of the greatest parasympathetic tone and, therefore, recovery of these four testers is spring. In test F, recovery was monotonically enhanced in the summer season, then went into a steady-state recovery regime, and in the subsequent spring-summer half-year, weakening of recovery processes was noted — a transition to a strictly stationary regime of sympathetic tone. Thus, in contrast to the rest of the volunteers, the stationary season of the greatest restoration of volunteer F is autumn. Volunteer A revealed 2 seasons of greatest recovery with parasympathetic tone: autumn and spring, and the values of the vegetative index in these 2 intervals were distributed according to the same law (α = 0.89). The stationary regimes of the highest parasympathetic tone of volunteer A alternated with seasonal intervals of non-stationarity - a monotonic increase in parasympathetic tone.
Таким образом, благодаря проведению исследований и анализу результатов нами были обнаружены индивидуальные сезонные ритмы тонуса ВНС людей. В большинстве случаев-реализаций в сезонные интервалы тонус ВНС оказался строго стационарным (с лагом 45 суток) процессом, в отдельных случаях - слабо стационарным, в других отдельных случаях - нестационарным. Найдены аналитические выражения полиномов, достаточно адекватно аппроксимирующих изменение вегетативного тонуса на сезонных нестационарных интервалах. На нестационарных сезонных интервалах парасимпатический тонус ВНС возрастал, а следовательно, возрастало восстановление организма. Во всех исследованных случаях весной тонус ВНС был слабо или строго стационарным, и в большинстве случаев (в 5 случаях из 6) весна была интервалом наибольшего парасимпатического тонуса, то есть весна была периодом восстановления. Исключением стала единичная реализация, когда сезоном наибольшего восстановления оказалась осень. В одном случае кроме слабо стационарного весеннего сезона наибольшего восстановления обнаружен второй такой же сезон - осень. Причем законы распределения значений вегетативного индекса и эти два сезона оказались тождественны. Методом доверительных интервалов доказано, что в каждой годовой реализации тонуса ВНС наблюдался один или два стационарных периода (календарных сезона) наибольшего парасимпатического тонуса: восстановление было наибольшим весной и/или осенью. В большинстве случаев летний сезон выделился как сезон наибольшего симпатического тонуса.Thus, through research and analysis of the results, we have found individual seasonal rhythms of the tone of the ANS of people. In most of the sales cases at seasonal intervals, the ANS tone turned out to be strictly stationary (with a lag of 45 days), in some cases weakly stationary, in other separate cases non-stationary. Analytical expressions of polynomials are found that adequately approximate the change in vegetative tone at seasonal non-stationary intervals. At non-stationary seasonal intervals, the parasympathetic tone of the ANS increased, and therefore, the body's recovery increased. In all cases studied in the spring, the ANS tone was weakly or strictly stationary, and in most cases (in 5 cases out of 6), the spring was the interval of the highest parasympathetic tone, that is, spring was the recovery period. The exception was a single implementation, when the season turned out to be the most recovery. In one case, in addition to the weakly stationary spring season of the greatest recovery, the second of the same season was discovered - autumn. Moreover, the laws of distribution of the values of the vegetative index and these two seasons were identical. Using the confidence interval method, it was proved that in each annual realization of the ANS tone one or two stationary periods (calendar seasons) of the highest parasympathetic tone were observed: the restoration was the largest in spring and / or autumn. In most cases, the summer season stood out as the season of greatest sympathetic tone.
Таким образом, нами доказано, что ритмы ВНС человека индивидуально связаны с продолжительностями сезонов, а именно изменения временных процессов тонуса ВНС человека могут быть исчислены протяженностями календарных сезонов. В работах о взаимосвязях иммунной и нервной систем (Абрамов В.В. Взаимодействие иммунной и нервной систем. Новосибирск. Наука. 1988. - 165 с) есть указания на то, что симпатический и парасимпатический отделы ВНС непосредственно вовлечены в регуляцию иммунного ответа, в частности отмечается неразрывность функционирования парасимпатического отдела ВНС и 1-иммуннокомпетентных клеток на уровне лимфоидных органов (Абрамов В.В. Комплексные механизмы взаимодействия иммунной и нервной систем: Автореферат диссертации д-ра мед. наук. М. 1991). Можно предположить, что сезонные различия в тонусе ВНС могут обуславливать сезонное усиление или ослабление защитных систем организма.Thus, we have proved that the rhythms of the human ANS are individually associated with the duration of the seasons, namely, changes in the temporal processes of the tone of the human ANS can be calculated by the lengths of calendar seasons. In works on the relationship of the immune and nervous systems (Abramov V.V. Interaction of the immune and nervous systems. Novosibirsk. Science. 1988. - 165 p.) There are indications that the sympathetic and parasympathetic divisions of the ANS are directly involved in the regulation of the immune response, in particular the indissolubility of the functioning of the parasympathetic division of the ANS and 1-immunocompetent cells at the level of lymphoid organs is noted (VV Abramov. Complex mechanisms of the interaction of the immune and nervous systems: Abstract of the dissertation of the Doctor of Medical Sciences. M. 1991). It can be assumed that seasonal differences in the tone of the ANS may cause seasonal strengthening or weakening of the body's defense systems.
Овладение рефлекторным механизмом регуляции восстановительных процессов служит предпосылкой для целенаправленного управления работоспособностью человека. Если применить аппарат теории управления к известным (аналитически найденным) ритмам ВНС то, по нашему мнению, можно осуществить индивидуализированное целенаправленное управление и оптимизацию долговременных режимов труда и отдыха обследуемого/испытателя/космонавта.Mastering the reflex mechanism of regulation of recovery processes is a prerequisite for the targeted management of human performance. If we apply the apparatus of control theory to the known (analytically found) ANS rhythms, then, in our opinion, it is possible to carry out individualized targeted management and optimization of long-term working and resting modes of the subject / test / cosmonaut.
Изложим подробно результаты, найденные использованием измерений у испытателя Д.We present in detail the results found using measurements from tester D.
Результаты моделирования ИК в процессе бодрствованияThe results of modeling IR in the wakefulness process
Нами установлено, что наибольшее значение ИК из 26462 измерений равно +0.63, наименьшее равно -1 (минус 1). Выполнив очевидные вычисления, находим, что значение характеристики сдвига a=-0.086757 (в дальнейшем ограничимся a=-0.09). Значение характеристики масштаба S2=0.013526, S=0.1163. Ограничимся S2=0.014 и S=0.12. Запишем аппроксимацию нормальным законом. fN(x,-0.09, 0.12) - плотность вероятностей. Нами установлено, что около 0.7 объема выборки оказалось в интервале a±S. Очевидно, для случая выбранного нами приближения это означает, что 
где f(x) - плотность вероятности, P(D|x) - условная вероятность.where f (x) is the probability density, P (D | x) is the conditional probability.
Воспользовавшись (1), выполнив очевидные действия, находим условные плотности вероятностей.Using (1), having performed the obvious actions, we find the conditional probability densities.
Очевидно, что (2) - усеченные нормальные законы. На рис.1 (по оси абсцисс значение индекса Кердо, по оси ординат - значения плотностей вероятностей) помещена графическая интерпретация плотностей (2).Obviously, (2) are truncated normal laws. In Fig. 1 (along the abscissa axis the value of the Kerdo index, along the ordinate axis - the values of probability densities) there is a graphical interpretation of the densities (2).
Из (2) следует, что граничные зарегистрированные значения x=-1, x=+0.63 и прилежащие к ним значения могут быть интерпретированы как выбросы. Очевидно также, что нормировав функции (2) по совокупности и найдя функцию распределения F(x|A, B, C), не трудно доказать, что X - сингулярная случайная величина.It follows from (2) that the boundary recorded values x = -1, x = + 0.63 and the adjacent values can be interpreted as outliers. It is also obvious that normalizing the functions (2) in the aggregate and finding the distribution function F (x | A, B, C), it is not difficult to prove that X is a singular random variable.
В целях наглядности ограничимся примером прикладного содержания. Пусть в результате некоторой физической нагрузки (например, на велоэргометре) установлено, что точечное значение ИК у испытателя Д изменилось с -0.09 (минус 0.09) до +0.15. Оценим значение вероятностной меры того, что событиеFor illustrative purposes, we restrict ourselves to an example of applied content. Suppose that as a result of some physical activity (for example, on a bicycle ergometer), it was established that the point value of the IR at the tester D changed from -0.09 (minus 0.09) to +0.15. Let us estimate the value of the probabilistic measure that the event
C=x=+0.15 произошло. Сформулируем гипотезы:C = x = + 0.15 happened. Let us formulate the hypotheses:
H0:x∈[0.03; 0.15],H 0 : x∈ [0.03; 0.15],
H1:x∉[0.03; 0.15].H 1 : x∉ [0.03; 0.15].
Выполнив вычисления, находим, что 
Опишем теперь результат моделирования ИК в процессе 7 ч сна.Let us now describe the result of the simulation of IR during 7 hours of sleep.
В нашем распоряжении оказалось 20868 измерений. Наименьшее зарегистрированное значение ИК равно -2.3 (минус 2.3). Наибольшее +0.54. Выполним приближение нормальным законом. Нами вычислено, что значение характеристики сдвига a=-0.4297, значение характеристики масштаба S2=0.0257, S=0.16. Следовательно, аппроксимацией нормальным законом является fN(x, -0.43, 0.16). Из тех же соображений, что и для случая бодрствования, разобьем интервал возможных значений ИК на x∈(-∞; -0.59], x∈[-0.59; -0.27], x∈[+0.27; +1]. Обозначим события через A'=x∈(-∞; -0.59], B'=x∈[-0.59; -0.27], C'=x∈[+0.27; +1]. Воспользовавшись результатами теоремы Байеса и выражением (1), запишем условные законы распределенияAt our disposal were 20,868 measurements. The smallest recorded IR value is -2.3 (minus 2.3). The highest is +0.54. We perform the approximation by the normal law. We calculated that the value of the shear characteristic is a = -0.4297, the value of the scale characteristic is S 2 = 0.0257, S = 0.16. Therefore, the approximation by the normal law is f N (x, -0.43, 0.16). For the same reasons as in the case of wakefulness, we divide the interval of possible IR values by x∈ (-∞; -0.59], x∈ [-0.59; -0.27], x∈ [+0.27; +1]. Denote the events by A '= x∈ (-∞; -0.59], B' = x∈ [-0.59; -0.27], C '= x∈ [+0.27; +1]. Using the results of Bayes theorem and expression (1), we write conditional distribution laws
Область значений A' можно назвать «глубокий сон», область значений B' - «обычный сон», область значений C' - «поверхностный сон».The range of values of A 'can be called "deep sleep", the range of values of B' is "normal sleep", the range of values of C 'is "superficial sleep".
Сравнение начальных эмпирических моментов ИК бодрствования и снаComparison of the initial empirical moments of IR wakefulness and sleep
Вычислим доверительные интервалы для бодрствования. Зададимся надежностью, значительно превышающей используемую в большинстве работ по физиологии (надежность 0.95). Мы зададимся надежностью 0.9973. Выполнив очевидные вычисления, находим, что с надежностью 0.9973 доверительным интервалом для бодрствования является интервал (-0.089; -0.085). Доверительный интервал для снаWe calculate the confidence intervals for wakefulness. Let us set ourselves reliability that significantly exceeds that used in most physiology works (reliability 0.95). We will set ourselves the reliability of 0.9973. Having performed the obvious calculations, we find that with a reliability of 0.9973 the confidence interval for wakefulness is the interval (-0.089; -0.085). Confidence Interval for Sleep
(-0.43; -0.426). Доверительные интервалы не пересекаются.(-0.43; -0.426). Confidence intervals do not overlap.
Найденный результат является доказательством того, что в состоянии сна значения ИК меньше, чем в состоянии бодрствования. В целях полноты применим аппарат проверки гипотез.The result found is evidence that in a state of sleep, IR values are less than in a state of wakefulness. For completeness, a hypothesis testing apparatus is applicable.
Обозначим через гипотезу:We denote by hypothesis:
H0:аср.бодр=аср.сон,H 0: a = a sr.bodr sr.son,
H1:аср.бодр=аср.сон.H 1: a = a sr.bodr sr.son.
Очевидно, что, отвергая гипотезу H0, мы совершим ошибку с вероятностьюObviously, rejecting the hypothesis H 0 , we will make a mistake with probability
α=1-0.9973≈0.003. Вероятность 0.003 в рамках требований в физиологии считается ничтожно малой. Следовательно, гипотеза H0 отклоняется в пользу гипотезы H1.α = 1-0.9973≈0.003. A probability of 0.003 within the framework of requirements in physiology is considered negligible. Therefore, the hypothesis H 0 is rejected in favor of the hypothesis H 1 .
Сформулируем результат. Впервые с надежностью γ=0.9973 доказано, что значения вегетативного индекса Кердо в процессе сна меньше значений индекса Кердо в процессе бодрствования. Выполним физиологическую интерпретацию. В процессе отдыха во время сна тонус ВНС существенно ниже тонуса ВНС в состоянии бодрствования.We state the result. For the first time with reliability γ = 0.9973, it was proved that the values of the vegetative Kerdo index during sleep are less than the values of the Kerdo index during wakefulness. Perform a physiological interpretation. During rest during sleep, the tone of the ANS is significantly lower than the tone of the ANS in the wakeful state.
Введем полезную для дальнейших исследований деятельности ВНС величину - среднесуточное значение ИК x0. В целях удобства среднее значение ИК бодрствования и сна обозначим, соответственно, как xб и xc. В нашем случае сон испытателя Д продолжался 7 часов, бодрствование 17 часов, следовательно, в нашем случае 
Назовем значения x0 - индивидуальным нулем индекса Кердо ВНС. В таком случае значения ИК, превышающие x0, можно интерпретировать как преобладание симпатического тонуса, а значения ИК, меньшие x0, - как преобладание парасимпатического тонуса ВНС. Тогда соотношение между симпатическим и парасимпатическим тонусом можно вычислить, воспользовавшись площадями фигур, расположенных над осью индивидуального нуля ИК и под осью нуля ИК. Нетрудно вычислить: (0.19-0.09)·17=1.7 и (0.43-0.19)·7=1.68. 1.7≈1.68. Возможно сделать заключение о том, что за 7 ч сна произошло достаточное восстановление после 17 часов бодрствования. Увеличение у испытателя Д длительности сна до 8 часов сна способствовало сбалансированному физиологическому восстановлению организма.We call the values x 0 the individual zero of the Kerdo VNS index. In this case, the IR value exceeding x 0, can be interpreted as the predominance of the sympathetic tone and IR values smaller x 0 - as predominance parasympathetic tone ANS. Then the ratio between the sympathetic and parasympathetic tone can be calculated using the areas of the figures located above the axis of individual zero IR and below the zero axis IR. It is easy to calculate: (0.19-0.09) · 17 = 1.7 and (0.43-0.19) · 7 = 1.68. 1.7≈1.68. It is possible to conclude that after 7 hours of sleep there was a sufficient recovery after 17 hours of wakefulness. The increase in the test D's sleep duration to 8 hours of sleep contributed to a balanced physiological recovery of the body.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136977/14A RU2462180C1 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Method of selecting individual mode of physiological recovery of human organism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011136977/14A RU2462180C1 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Method of selecting individual mode of physiological recovery of human organism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2462180C1 true RU2462180C1 (en) | 2012-09-27 |
Family
ID=47078364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011136977/14A RU2462180C1 (en) | 2011-09-08 | 2011-09-08 | Method of selecting individual mode of physiological recovery of human organism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2462180C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2527845C1 (en) * | 2013-08-13 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации-Институт медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ-ИМБП РАН) | Method for capnometric measurement of level of individual's rest energy consumption (versions) |
| RU2527848C1 (en) * | 2013-09-13 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации-Институт медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ-ИМБП РАН) | Method for indirect carbonometric measurement of anaerobic threshold of individual's physical efficiency |
| RU2762612C1 (en) * | 2021-10-25 | 2021-12-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method for predicting the corrected mean sleep phase according to the munich test in persons aged 18 to 22 years inclusive with an increase in screen time |
| RU2763641C1 (en) * | 2021-09-22 | 2021-12-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method for assessing the predicted shift in the corrected mean sleep phase according to the munich chrono-type questionnaire test when changing the time of daytime light exposure in individuals with a free work schedule |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2061406C1 (en) * | 1993-07-14 | 1996-06-10 | Евгений Антонович Юматов | Method and device for waking a person during a preset sleep phase |
-
2011
- 2011-09-08 RU RU2011136977/14A patent/RU2462180C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2061406C1 (en) * | 1993-07-14 | 1996-06-10 | Евгений Антонович Юматов | Method and device for waking a person during a preset sleep phase |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШАПОШНИКОВА В.И. и др. Многолетние и годовые циклы человека. Хронобиология и хрономедицина. - М.: Триада-Х, 2000, с.115-139. МАРКИНА Л.Д. Гармонизация функционального состояния организма методом активационной профилактики и терапии. Учеб. пособие для студентов мед. и психол. спец. вузов, 2003. ВЕЙН А.М. Характеристики ночного сна у больных неврозами с субъективно хорошим и плохим сном. - Журн. невропатологии и психиатрии им. Корсакова, 1988, т.88, №11, с.83-86. АБУШЕВ Б.М. Морфофункциональный анализ влияния тотальной депривации сна на ЦНС. - Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2009, т.95, №3, с.297-306. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2527845C1 (en) * | 2013-08-13 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации-Институт медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ-ИМБП РАН) | Method for capnometric measurement of level of individual's rest energy consumption (versions) |
| RU2527848C1 (en) * | 2013-09-13 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации-Институт медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ-ИМБП РАН) | Method for indirect carbonometric measurement of anaerobic threshold of individual's physical efficiency |
| RU2763641C1 (en) * | 2021-09-22 | 2021-12-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method for assessing the predicted shift in the corrected mean sleep phase according to the munich chrono-type questionnaire test when changing the time of daytime light exposure in individuals with a free work schedule |
| RU2762612C1 (en) * | 2021-10-25 | 2021-12-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тюменский Государственный Медицинский Университет" Министерства Здравоохранения Российской Федерации | Method for predicting the corrected mean sleep phase according to the munich test in persons aged 18 to 22 years inclusive with an increase in screen time |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vahle-Hinz et al. | Effects of work stress on work-related rumination, restful sleep, and nocturnal heart rate variability experienced on workdays and weekends. | |
| Giese-Davis et al. | Depression and stress reactivity in metastatic breast cancer | |
| Lackschewitz et al. | Physiological and psychological stress responses in adults with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) | |
| Kurklinsky et al. | The efficacy of interdisciplinary rehabilitation for improving function in people with chronic pain | |
| US20130018592A1 (en) | Systems and Methods for Inter-Population Neurobehavioral Status Assessment Using Profiles Adjustable to Testing Conditions | |
| RU2504325C1 (en) | Method of early diagnostics of cognitive disorders in patients of young and mature age with metabolic syndrome | |
| RU2462180C1 (en) | Method of selecting individual mode of physiological recovery of human organism | |
| Halberg et al. | Engineering and governmental challenge: 7-day/24-hour chronobiologic blood pressure and heart rate screening: Part I | |
| EP3420890A1 (en) | Prediction of mood and associated outcomes based on correlation of autonomous and endocrine parameters | |
| RU2461353C1 (en) | Method for determining level of physiological recovery of individual | |
| Rönnlund et al. | The Betula study: Reliabilities and long-term stabilities | |
| Mathersul et al. | Heart rate and heart rate variability as outcomes and longitudinal moderators of treatment for pain across follow-up in Veterans with Gulf War illness | |
| CN111696011B (en) | System and method for monitoring, regulating and controlling student autonomous learning | |
| Mahesworo et al. | Sleep quality and daily activity association assessment from wearable device data | |
| Kishimoto et al. | Examination of evaluation method on human error during work by bioinstrumentation | |
| Rukina et al. | Novel smartphone sensor-based scores for remote measurement of gait and hand function impairment in people with MS | |
| Chuangchai et al. | Measuring effects of height on the autonomic nervous system in middle-aged adolescents using the very low frequency band of heart rate variability | |
| US11957480B2 (en) | Systems and methods for sleep optimization | |
| Massar et al. | 0287 Motivated Performance While Sleep Deprived: Neurobehavioral Correlates of Attentional Effort Deployment | |
| Sridhar et al. | 247 Automated sleep staging using wrist-worn device and deep neural networks | |
| Demiral et al. | 0290 Caffeine Efficacy Varies as a Function of Individual Vulnerability to Sleep Restriction | |
| US20220020461A1 (en) | Contextualized personalized insomnia therapy regimen, system, and method | |
| Rajcani et al. | Increased heart rate variability in allergic and highly trait anxious individuals | |
| Chang et al. | Short Term Physiological Effects of Yoga on Relieving Acute Stress Induced by Task-Anxiety | |
| Gorzelanczyk et al. | Effects of BF-HRV of opioid-dependent persons with pathological gambling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180909 |