RU2510619C1

RU2510619C1 - Способ повышения уровня когнитивных способностей операторов

Info

Publication number: RU2510619C1
Application number: RU2013107438/14A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Григорьев; Виктор Иванович Гришин; Алексей Тимофеевич Логунов; Олег Игоревич Орлов; Николай Борисович Павлов; Александр Владимирович Суворов
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии, восстановительной и профилактической медицине, гигиене труда, и направлено на повышение уровня когнитивных способностей операторов. Сначала определяют чувствительность к гипоксии путем гипоксического воздействия продолжительностью до 10-ти минут с измерением с дискретностью не менее одного раза в две секунды частоты сердечных сокращений (ЧСС) и насыщения гемоглобина кислородом (SpO₂). В ходе воздействия регистрируют индивидуальный для каждого человека минимум SpO₂ (SpO₂min) и максимум ЧСС (ЧСС max). Затем в барокамере создают избыточное давление 0,03 МПа и проводят сеанс дыхания подогретой до 40-80°C гипоксически-гипероксической газовой смесью, в качестве которой используют кислородно-гелиевую газовую смесь. Продолжительность сеанса составляет 25-30 минут. Один сеанс включает 5-7 циклов, каждый из которых представляет собой чередование гипербарического гипоксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 6% и гипербарического гипероксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 30%. Гипоксическое воздействие проводят до достижения либо индивидуального минимума SpО₂, либо максимума ЧСС, в зависимости от того, какое событие наступит первым. Гипероксическое воздействие проводят до достижения исходных значений SpO₂ и ЧСС. Количество сеансов составляет 3-7, проводят их ежедневно. Способ позволяет повысить уровень восприятия, внимания, памяти, мышления, способности к совмещенной деятельности за счет гипоксического и гипероксического воздействия подогретыми кислородно-гелиевыми газовыми смесями, обеспечивающими оптимизацию температурного режима организма и повышение компенсаторно-приспособительных возможностей организма вследствие циклической гипоксии и гипероксии с длительностью воздействия, которая устанавливается индивидуально по принципу биологической обратной связи в зависимости от нарастания тренированности человека. 3 ил.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии, восстановительной и профилактической медицине, гигиене труда, и направлено на повышение уровня когнитивных способностей операторов.

Открытие инертных газов (Не, Ar, Кr, Ks) предопределило развитие многих современных отраслей промышленности: ядерной энергетики, космонавтики, авиации и электроники. В XX веке были сделаны первые шаги по использованию инертных газов в медицине. Ученым, в тандеме с медиками, удалось выяснить, что в зависимости от физико-химических свойств кислорода в сочетании с инертными газами, а также методов их применения, можно целенаправленно воздействовать на различные уровни регуляции жизненно-важных функций организма, в том числе стимулировать улучшение интеллектуально-мнестических функций.

В клинической медицине с 1985 г. по разрешению Минздрава СССР используется метод прерывистой нормобарической гипоксической стимуляции - ПНГ для повышения неспецифической резистентности организма (Стрелков Р.Б. 1971, 2002, Чижов А.Я., Караш Ю.М., Филимонов В.Г., Стрелков Р.Б. 1981, 1990). Суть метода состоит в фракционно-циклическом режиме дыхания газовыми смесями с пониженным содержанием кислорода и атмосферным воздухом. ПНГ относится к общебиологическим, нефармакогенным, физиотерапевтическим методам.

Адаптация к гипоксии (ответ на гипоксистимуляцию) оптимизирует измененную общую и специфическую реактивность организма, улучшает гемодинамику и кровоснабжение поврежденных органов и тканей за счет формирования новых капиллярных связей и реваскуляризации. В коре головного мозга активизируется синтез нуклеиновых кислот, белков, нейромедиаторов (ГАМК, серотонин, дофамин, адреналин, норадреналин и др.), улучшающих межнейрональные связи. Адаптация к гипоксии активизирует эндогенную опиоидную систему, увеличивает синтез эндорфинов клетками коры надпочечников (Г.К.Золоев, 1989), снижает уровень аутоантител к нейротрофическим факторам (А.А.Глушко, Т.П.Клюшник, 2000, 2005), регулирующим нейрокогнитивные и интеллектуально-мнестические процессы.

Ткань мозга обладает относительно слабой ферментативной системой антиокислительной защиты, более важную роль, вероятно, играет скорость поступления О2 в клетку, сродство кислорода к фосфолипидам, высокая его "растворимость" в мембранном слое нейрона и митохондрий. О данном предположении свидетельствует чередование тормозных и возбудительных процессов, фазность нейронального ответа на разную концентрацию кислорода. Тормозная реакция наблюдалась у нейронов мозжечка, гиппокампа при концентрации О2 - 69 и 18%, фаза активации протекала при 35-39% О2, гипоталамуса при 25%. У нейронов зрительной коры отсутствовала фаза торможения, а возбуждение начиналось при О2 - 72% и медленно снижалось вплоть до полного угнетения при O2 - 16%.

Фазность электрогенеза нервной ткани отражает специфику метаболизма, адаптации, резистентности и окситопографии различных структур мозга к гипоксии (Власова И.Г. с соавт.1999). Захарова Е.И. и соавт.(2002.) подчеркивают ведущую роль 1 слоя неокортекса и малых холинергических (холинацетилтрансфераза, ацетилхолинэстераза, Na/K-АТФаза) систем как "сенсоров" кислорода, ответственных за устойчивость к гипоксии соответствующих структур мозга, а бульбарные ядра принимают участие только в патогенезе гипоксии. Стельмашук Е.В. с соавт.(2002) с помощью предварительной гипероксигенации в карбогеновой (95% О2, 5% СO2) среде культивируемых клеток мозжечка крыс не выявили экспрессии антиапоптотического белка bcl-2, гибели нейронов по механизму апоптоза и некроза, установили повышение их устойчивости к кислородно-глюкозной депривации (КГД). Увеличение активности Na/K-АТФазы на 32% стимулирует захват глутамата клетками глии, и снижает, тем самым, гибель нейронов от КГД. Избыток кислорода может вести к продукции свободных радикалов в клетках, которые активируют эндогенные антиоксидантные системы и способствуют формированию ишемически-гипоксической толерантности мозга.

Технический результат изобретения заключается в повышении уровня восприятия, внимания, памяти, мышления, способности к совмещенной деятельности за счет гипоксического и гипероксического гипербарического воздействия подогретыми кислородно-гелиевыми газовыми смесями, обеспечивающими оптимизацию температурного режима организма и повышение компенсаторно-приспособительных возможностей организма вследствие циклической гипоксии и гипероксии с длительностью гипербарического воздействия, которая устанавливается индивидуально по принципу биологической обратной связи в зависимости от нарастания тренированности человека.

Способ осуществляется следующим образом.

В барокамере устанавливается аппарат типа «Ингалит» с дыхательным автоматом и нагревателем с маской. Вне камеры остаются источники искусственных дыхательных газовых смесей, аппаратура оперативного медицинского контроля, блок низковольтного питания аппарата типа «Ингалит».

Человек размещается внутри барокамеры на шезлонге с регулируемым углом наклона спинки.

Сначала определяют чувствительность к гипоксии путем гипоксического воздействия продолжительностью до 10 минут с измерением с дискретностью не менее одного раза в две секунды частоты сердечных сокращений (ЧСС) и содержания оксигемоглобина в артериальной крови (SpO₂). В ходе воздействия регистрируют индивидуальный для каждого человека минимум SpО₂ (SpO₂min) и максимум ЧСС (ЧСС max).

Затем в барокамере создают избыточное давление 0,03 МПа и проводят сеанс дыхания подогретой до 40-80°C гипоксически-гипероксической газовой смесью, в качестве которой используют кислородно-гелиевую газовую смесь. Продолжительность сеанса составляет 25-30 минут. Один сеанс включает 5-7 циклов, каждый из которых представляет собой чередование гипербарического гипоксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 6% (жесткая гипоксия) и гипербарического гипероксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 30%. Гипоксическое воздействие проводят до достижения либо индивидуального минимума SpO₂, либо максимума ЧСС, в зависимости от того, какое событие наступит первым, и добавляют к этому времени 1 минуту. Гипероксическое воздействие проводят до достижения исходных значений SpO₂ и ЧСС. Количество сеансов составляет 3-7, проводят их ежедневно.

Таким образом, реализуется принцип обратной биологической связи, который продемонстрирован на схеме и алгоритме (фиг.1, 2), когда гипоксическая смесь поступает к человеку через систему внешнего дыхания (СВД), что раздражает соответствующие центры в ЦНС, откуда импульсы поступают к сердечно-сосудистой системе (ССС), что проявляется увеличением ЧСС в ответ на снижение содержания оксигемоглобина в артериальной крови. Эти параметры регистрируются блоком измерения ЧСС и SpО₂ с последующей передачей этих данных на блок управления подачей кислородно-гелиевой смеси. На основании этих параметров осуществляется переключение на подачу гипероксической смеси.

В исследовании принимали участие 56 диспетчеров.

На протяжении пяти дней проводили тестирование когнитивных способностей испытуемых по методике «Адаптивная Модель Операторской деятельности» («АМОД») и по методике «САН» в процессе курсового проведения кислородно-гелиевой терапии подогретой дыхательной смесью и через 10 дней после окончания сеансов воздействия дыхательной смеси (для оценки пролонгированного эффекта).

Обработку данных и статистический анализ проводили с помощью пакета SPSS для оценки достоверности различий в результатах тестирования под влиянием дыхательной смеси (за вычетом эффекта тренировки).

Начальные результаты тестирования (до процедуры) на третий день оказались выше, чем исходные результаты в первый день воздействия. Рост всех показателей (СЧЕТА, СЛЕЖЕНИЯ, СОВМЕЩЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ) после первого сеанса воздействия продолжается на протяжении первых трех дней (см. фиг.1. Динамика показателя счета (ось х - номер сеанса тестирования, ось У - количество счета), фиг.2. Динамика показателя совмещенной деятельности (ось х - качество совмещенной деятельности, ось У - номер сеанса тестирования), фиг.3. Динамика показателя совмещенной деятельности (ось х - качество слежения, ось У - номер сеанса тестирования)). На четвертый и пятый день применения смеси когнитивные способности приблизились к верхнему пределу одновременного роста. Повышение продолжилось по одному направлению, в данном случае по - слежению (фиг.3).

Прирост конечных результатов по показателю СОВМЕЩЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ в процентном выражении составил 86% от начального уровня тестрования.

Таким образом, применение подогретой кислородно-гелиевой смеси на протяжении пяти дней ее использования обеспечило повышение уровня когнитивных способностей испытуемых. Статистически достоверно повысились показатели восприятия, внимания, памяти, мышления, способности к совмещенной деятельности. Максимальное повышение уровня когнитивных функций наблюдалось на третий день экперимента. Этого времени оказалось достаточно для полной актуализации имеющего психического ресурса. Дальнейшее вдыхание кислородно-гелиевой смеси не давало выраженного эффекта: не происходило одновременного повышения нескольких когнитивных функций, т.е. подъем уровня одной функции осуществлялся за счет небольшого снижения уровня прироста другой функции (проявлялся компенсаторный эффект).

С момента окончания применения кислородно-гелиевой смеси было зафиксировано сохранение повышенного уроня когнитивных функций на протяжении еще 10 дней, что свидетельствует о пролонгированном эффекте позитивного воздействия этой смеси на психику человека.

Используемая кислородно-гелиевая смесь оказывала благоприятное влияние на психофизиологическое состояние в целом: это выражалось в улучшении физического самочувствия, повышении активности и улучшении настроения после проведения дыхательных процедур (согласно самооценкам испытуемых).

Claims

Способ повышения уровня когнитивных способностей операторов, характеризующийся тем, что предварительно определяют чувствительность пациента к гипоксии путем гипоксического воздействия продолжительностью до 10-ти минут с измерением с дискретностью не менее одного раза в две секунды частоты сердечных сокращений (ЧСС) и содержания оксигемоглобина в артериальной крови (SpO₂) с последующей регистрацией индивидуального для каждого человека минимума SpO₂ (SpO₂min) и максимума ЧСС (ЧСС max); затем проводят 3-7 сеансов дыхания подогретой до 40-80°С гипоксически-гипероксической газовой смесью, в качестве которой используют кислородно-гелиевую газовую смесь; продолжительность сеанса составляет 25-30 минут, при этом один сеанс включает 5-7 циклов, каждый из которых представляет собой чередование гипербарического, с избыточным давлением 0,03 МПа, гипоксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 6% и гипербарического гипероксического воздействия газовой смесью с объемной долей кислорода 30%; при этом гипоксическое воздействие проводят до достижения либо индивидуального минимума SpO₂, либо максимума ЧСС, в зависимости от того, какое событие наступит первым, и добавляют к этому времени 1 минуту, а гипероксическое воздействие проводят до достижения исходных значений SpO₂ и ЧСС; сеансы воздействия газовыми смесями проводят ежедневно.