RU2515150C2 - Method for assessing light exposure on functional status of human brain - Google Patents

Method for assessing light exposure on functional status of human brain Download PDF

Info

Publication number
RU2515150C2
RU2515150C2 RU2012133343/14A RU2012133343A RU2515150C2 RU 2515150 C2 RU2515150 C2 RU 2515150C2 RU 2012133343/14 A RU2012133343/14 A RU 2012133343/14A RU 2012133343 A RU2012133343 A RU 2012133343A RU 2515150 C2 RU2515150 C2 RU 2515150C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
alpha
rhythm
light exposure
human brain
Prior art date
Application number
RU2012133343/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012133343A (en
Inventor
Валерий Борисович Слезин
Екатерина Анатольевна Корсакова
Михаил Николаевич Мизеров
Александр Львович Закгейм
Андрей Вальменович Аладов
Мария Викторовна Мошко
Original Assignee
Валерий Борисович Слезин
Михаил Николаевич Мизеров
Мария Викторовна Мошко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Борисович Слезин, Михаил Николаевич Мизеров, Мария Викторовна Мошко filed Critical Валерий Борисович Слезин
Priority to RU2012133343/14A priority Critical patent/RU2515150C2/en
Publication of RU2012133343A publication Critical patent/RU2012133343A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515150C2 publication Critical patent/RU2515150C2/en

Links

Landscapes

  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine and may be used for assessing the light exposure generated by a light-emitting-diode source on the functional status of human brain cortex. The white light exposure covers individual's open eyes at colour temperature 1700-10000 °K, illumination 80-300 lx at the eye level. That is followed by electroencephalogram recording and spectral analysis. If observing an increase or a decrease of alpha or teta wave spectral power by more than 25% of a baseline value, the light exposure is considered to be physiologically active, and by less than 25% - as physiologically neutral.
EFFECT: method provides more reliable assessment of the functional status of human brain that is ensured by biological activity rating within the alpha and teta wave range.
4 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для оценки воздействия на функциональное состояние человека световым излучением от светодиодного источника.The invention relates to medicine and can be used to assess the effects on the functional state of a person by light radiation from an LED source.

В настоящее время отмечается широкое распространение новых источников освещения на основе полупроводниковых светодиодов. Такие полупроводниковые источники света обладают не только чрезвычайно высокой эффективностью, но (если они построены по принципу RGB смешения) и способностью варьировать качественные (цвет, спектр), количественные (интенсивность) и модуляционные (частота вспышек) параметры света по заданному алгоритму. Это качество получило название «интеллектуальный свет».Currently, there is a wide spread of new lighting sources based on semiconductor LEDs. Such semiconductor light sources have not only extremely high efficiency, but (if they are built on the basis of RGB mixing) and the ability to vary the qualitative (color, spectrum), quantitative (intensity) and modulation (flash frequency) light parameters according to a given algorithm. This quality is called "intellectual light."

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки воздействия на функциональное состояние человека светового излучения (Мартиросова В.Г. и др. «Физиолого-гигиеническая оценка излучения светодиодных источников света». Укр. Журн.з пробл. Медицина працi. 2011, 26, 2, стр.27-34).The closest in technical essence and the achieved result is a method of assessing the impact on the functional state of a person of light radiation (Martirosova V.G. et al. "Physiological and hygienic assessment of the radiation of LED light sources." Ukr. Journal. Prob. Medicine pratsi. 2011, 26, 2, pp. 27-34).

Недостатками известного способа является недостаточные информативность и надежность оценки воздействия на функциональное состояние головного мозга человека световым излучением.The disadvantages of this method is the lack of information and reliability of the assessment of the impact on the functional state of the human brain by light radiation.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении информативности, точности и надежности оценки воздействия на функциональное состояние человека светового излучения от светодиодного источника.The technical result to which the present invention is directed is to increase the information content, accuracy and reliability of assessing the impact on the functional state of a person of light radiation from an LED source.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки воздействия на функциональное состояние головного мозга человека светового излучения, включающий воздействие белым светом от светодиодного источника, согласно изобретению, воздействие осуществляют на открытые глаза человека белым светом с цветовой температурой 1700-10000 K, освещенностью на уровне глаз 80-300 лк, регистрируют электроэнцефалограмму, проводят ее спектральный анализ и при повышении или снижении спектральной мощности альфа- или тета-ритма более чем на 25% от фоновых значений по большинству отведений световое воздействие оценивают как физиологически активное, а менее чем на 25% - физиологически нейтральное.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of assessing the impact on the functional state of the human brain of light radiation, including the exposure to white light from an LED source, according to the invention, the effect is carried out on the open eyes of a person with white light with a color temperature of 1700-10000 K, illumination level eye 80-300 lux, register an electroencephalogram, conduct its spectral analysis and with an increase or decrease in the spectral power of the alpha or theta rhythm by more than 25% of ph of new values for most leads, the light exposure is evaluated as physiologically active, and physiologically neutral by less than 25%.

Проводили исследование особенностей воздействия на функциональное состояние головного мозга человека динамически управляемого («интеллектуального») света от полупроводникового источника с цветовой температурой, варьируемой в диапазоне от теплого 1700 К до холодного 10000 K оттенков белого света.We conducted a study of the effects on the functional state of the human brain of dynamically controlled (“intelligent”) light from a semiconductor source with a color temperature ranging from warm 1700 K to cold 10000 K shades of white light.

Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оцепить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.The spectral analysis of the EEG made it possible to objectively cordon off the changes in the basic rhythms of the electrical activity of the brain under the influence of illumination with a variable color temperature.

В ходе проведения исследования апробировался опытный образец светодиодного источника интеллектуального света, управляемого с помощью специального программного обеспечения. Световой поток источника света в зависимости от цветовой температуры составлял 1000-4000 лм. Цветовая температура белого света изменялась и устанавливалась температурой в диапазоне 1700-10000 K. Индекс цветопередачи для этих цветовых температур лежал в диапазоне 80-90.During the study, a prototype of an LED intelligent light source controlled using special software was tested. The luminous flux of the light source depending on the color temperature was 1000-4000 lm. The color temperature of white light changed and was set by a temperature in the range of 1700-10000 K. The color rendering index for these color temperatures was in the range of 80-90.

Во время экспозиции белого света с различными цветовыми температурами регистрировалась электрическая активность головного мозга обследуемых. В исследовании принимали участие 20 человек в возрасте от 17 до 47 лет (9 женщин, 11 мужчин). Запись ЭЭГ проводилась с помощью электроэнцефалографа «Телепат-104Д» (г. Санкт-Петербург) монополярным методом по международной системе «10-20» в точках Fp1, Fp2, F3, F4, С3, С4, Р3, Р4, O1, O2, F7, F8, Т3, Т4, Т5 и Т6 с индифферентными электродами, расположенными на мочках ушей. Частота оцифровки сигналов составляла 250 Гц, полоса пропускания по высоким частотам - 35 Гц, постоянная времени - 0.3 с.During the exposure of white light with different color temperatures, the electrical activity of the brain of the subjects was recorded. The study involved 20 people aged 17 to 47 years (9 women, 11 men). EEG recording was carried out using the Telepath-104D electroencephalograph (St. Petersburg) using the monopolar method according to the 10-20 international system at points Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7, F8, T3, T4, T5 and T6 with indifferent electrodes located on the earlobes. The sampling frequency of the signals was 250 Hz, the passband at high frequencies was 35 Hz, and the time constant was 0.3 s.

В качестве контрольного состояния использовалась ЭЭГ при открытых глазах в условиях затемненного помещения. Далее обследуемые, оставаясь с открытыми глазами, подвергались последовательному воздействию 5-ти вариантов освещения, различающихся предустановленной цветовой температурой светодиодного источника. Длительность фоновой записи и проб с различной освещенностью соответствовала 2 мин в каждом случае, интервалы между экспозициями света также имели продолжительность в 2 мин.EEG was used as a control state with open eyes in a darkened room. Further, the subjects, remaining with their eyes open, were subjected to sequential exposure to 5 lighting options, differing in the preset color temperature of the LED source. The duration of background recording and samples with different illumination corresponded to 2 min in each case, the intervals between light exposures also had a duration of 2 min.

Изучение полученных данных проводилось визуально и с помощью спектрального анализа. Определялись значения спектральной мощности альфа-, тета-, дельта- и бета-ритмов во всех регистрируемых областях коры головного мозга на всех упомянутых этапах регистрации мозговой активности. Спектральный анализ осуществлялся с помощью электроэнцефалографической программы «WinEEG Версия 1.3». Эпоха анализа при расчете спектров составляла 4 с. Усредненные спектральные показатели вычислялись по всей продолжительности фоновой записи и ЭЭГ во время воздействия световых проб.The study of the data was carried out visually and using spectral analysis. The values of the spectral power of alpha, theta, delta and beta rhythms were determined in all recorded areas of the cerebral cortex at all the mentioned stages of recording brain activity. Spectral analysis was carried out using the WinEEG Version 1.3 electroencephalographic program. The analysis period in calculating the spectra was 4 s. Averaged spectral indices were calculated over the entire duration of the background recording and EEG during exposure to light samples.

При статистической обработке полученных результатов рассчитывались средние значения анализируемых характеристик, их стандартные отклонения, стандартные ошибки среднего значения. Определение степени достоверности различий усредненных показателей проводилось в статистическом пакете программ «Statistica 6» по уровню p<0.05 с использованием критерия Вилкоксона.During statistical processing of the obtained results, the average values of the analyzed characteristics, their standard deviations, and standard errors of the average value were calculated. The degree of significance of differences in the averaged indices was determined in the statistical package “Statistica 6” at the level p <0.05 using the Wilcoxon criterion.

Визуальный анализ динамики ЭЭГ во время экспозиций белого света с варьируемой цветовой температурой показал наличие неоднозначных реакций в группе обследуемых на освещение от светодиодного источника. В одних случаях наблюдалось видимое увеличение представленности α-ритма и усиление его регулярности, что соответствует возрастанию устойчивости общего функционального состояния головного мозга, а в других, наоборот, снижение выраженности альфа-ритма с тенденцией к переходу от постоянной активности к эпизодическим вспышкам и нерегулярным волнам.A visual analysis of the EEG dynamics during expositions of white light with a variable color temperature showed the presence of ambiguous reactions in the group of subjects on illumination from an LED source. In some cases, there was a visible increase in the representation of the α rhythm and an increase in its regularity, which corresponds to an increase in the stability of the general functional state of the brain, and in others, on the contrary, a decrease in the severity of the alpha rhythm with a tendency to switch from constant activity to episodic flashes and irregular waves.

Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой. Наиболее заметны два типа изменений ЭЭГ. Отмечалось либо возрастание спектральной мощности альфа-ритма и небольшое, но достоверное возрастание мощности тета-, дельта-ритмов по ряду отведений, либо снижение мощности альфа-ритма и умеренное уменьшение мощности тета-ритма. Следует подчеркнуть, что оба типа реакции на световое воздействие определялись по динамике альфа- и тета-ритмов, изменения по спектрам дельта-ритма присоединились лишь в одном типе реакции. Какого-либо существенного влияния предъявляемого света на мощность бета-ритмов не прослеживалось. Таким образом, основными критериями воздействия света можно считать повышение или снижение спектральной мощности именно альфа- и тета-ритмов.The spectral analysis of the EEG made it possible to objectively evaluate changes in the basic rhythms of the electrical activity of the brain when exposed to illumination with a variable color temperature. The most noticeable are two types of EEG changes. Either an increase in the spectral power of the alpha rhythm and a small but significant increase in the power of theta and delta rhythms in a number of leads, or a decrease in the power of the alpha rhythm and a moderate decrease in the power of the theta rhythm, were noted. It should be emphasized that both types of reactions to light exposure were determined by the dynamics of alpha and theta rhythms, changes in the spectra of the delta rhythm joined in only one type of reaction. There was no significant effect of the presented light on the power of beta rhythms. Thus, the main criteria for the influence of light can be considered an increase or decrease in the spectral power of alpha and theta rhythms.

Способ оценки воздействия на функциональное состояние головного мозга человека светового излучения поясняется примерами.A method for assessing the impact on the functional state of the human brain of light radiation is illustrated by examples.

Пример 1.Example 1

В группе из 10 человек со средним возрастом 30.80±3.21 лет (3 женщины и 7 мужчин) осуществлялось воздействие белым светом с цветовой температурой 10000 K на протяжении 120 с, при этом проводилась регистрация ЭЭГ. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.In a group of 10 people with an average age of 30.80 ± 3.21 years (3 women and 7 men), they were exposed to white light with a color temperature of 10,000 K for 120 s, and EEG was recorded. The spectral power of alpha and theta rhythms was calculated.

Уровень изменений усредненной спектральной мощности альфа- и тета-ритмов при воздействии света относительно фоновых значений показателей в состоянии спокойного бодрствования приведен в табл.1. Средняя спектральная мощность ЭЭГ увеличилась более чем на 25% в диапазоне альфа-ритма по всем отведениям и в диапазоне тета-ритма - по большинству отведений. В части этих отведений отмечается достоверные повышения показателей (p<0.05, с использованием критерия Вилкоксона), а в части - соответствующие тенденции. В целом, выявленный уровень изменений спектральной мощности альфа- и тета-ритмов, превышающий фоновые значения более чем на 25%, подтверждает влияние света с 10000 K на функциональное состояние головного мозга человека, и, следовательно, данное световое воздействие является физиологически активным.The level of changes in the average spectral power of alpha and theta rhythms when exposed to light relative to background values of indicators in a state of calm wakefulness is shown in Table 1. The average spectral power of the EEG increased by more than 25% in the alpha rhythm range for all leads and in the theta rhythm range for most leads. In part of these assignments, significant increases were noted (p <0.05, using the Wilcoxon test), and in part, corresponding trends. In general, the detected level of changes in the spectral power of alpha and theta rhythms, exceeding the background values by more than 25%, confirms the effect of light from 10,000 K on the functional state of the human brain, and therefore this light exposure is physiologically active.

Таблица 1Table 1 Изменения средних значений спектральной мощности альфа- и тета-ритмов при воздействии света с цветовой температурой 10000 КChanges in the average spectral power of alpha and theta rhythms when exposed to light with a color temperature of 10,000 K ОтведенияLeads α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm % изменений% change ФонBackground СветShine ФонBackground СветShine α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm Fp1Fp1 6.22±1.721 6.22 ± 1.72 1 8.39±2.238.39 ± 2.23 3,11±0,673.11 ± 0.67 4,69±0,934.69 ± 0.93 34,9034.90 50,8750.87 Fp2Fp2 5.51±1.625.51 ± 1.62 8.39±2.01*8.39 ± 2.01 * 3,00±0,653.00 ± 0.65 3,97±0,743.97 ± 0.74 52,3252.32 32,6832.68 F3F3 7.29±2.257.29 ± 2.25 9.99±2.789.99 ± 2.78 3,26±0,683.26 ± 0.68 4,63±0,74*4.63 ± 0.74 * 37,1237.12 42,2342.23 F4F4 6.14±1.796.14 ± 1.79 9.40±2.00*9.40 ± 2.00 * 3,31±0,633.31 ± 0.63 3,71±0,413.71 ± 0.41 53,0253.02 12,1712.17 С3C3 7.74±2.277.74 ± 2.27 12.02±3.8612.02 ± 3.86 2,91±0,462.91 ± 0.46 3,98±0,54*3.98 ± 0.54 * 55.2655.26 37,0137.01 С4C4 7.19±2.037.19 ± 2.03 http://10.96i2.76±http: //10.96i2.76 met 2,96±0,592.96 ± 0.59 3,22±0,313.22 ± 0.31 52,3552.35 8,888.88 Р3P3 9.4±3.419.4 ± 3.41 18.55±6.67*18.55 ± 6.67 * 2,71±0,442.71 ± 0.44 3,66±0,593.66 ± 0.59 97,2397,23 34,8634.86 Р4P4 7.87±2.307.87 ± 2.30 http://14.29ib3.73*±http: //14.29ib3.73* 2,83±0,522.83 ± 0.52 3,03±0,313.03 ± 0.31 81,4681.46 7,157.15 O1O1 12.84±5.3512.84 ± 5.35 25.52±9.44*25.52 ± 9.44 * 2,24±0,412.24 ± 0.41 2,98±0,502.98 ± 0.50 98,7498.74 33,3233.32 O2O2 18.09±11.0718.09 ± 11.07 28.90±10.43*28.90 ± 10.43 * 2,69±0,572.69 ± 0.57 3,01±0,493.01 ± 0.49 59,7859.78 12,0412.04 F7F7 3.72±1.073.72 ± 1.07 5.01±1.185.01 ± 1.18 1,84±0,361.84 ± 0.36 2,97±0,63*2.97 ± 0.63 * 34,6634.66 61,7261.72 F8F8 3.20±0.753.20 ± 0.75 4.48±1.114.48 ± 1.11 2,27±0,492.27 ± 0.49 3,12±0,773.12 ± 0.77 40,1540.15 37,5337.53 Т3T3 4.16±1.114.16 ± 1.11 7.39±2.707.39 ± 2.70 1,69±0,301.69 ± 0.30 2,09±0,212.09 ± 0.21 77,4477.44 24,0424.04 Т4T4 2.89±0.612.89 ± 0.61 4.72±1.04*4.72 ± 1.04 * 1,35±0,211.35 ± 0.21 1,71±0,171.71 ± 0.17 63,7163.71 26,9226.92 Т5T5 5.2±1.495.2 ± 1.49 9.77±3.289.77 ± 3.28 1,66±0,301.66 ± 0.30 2,23±0,28*2.23 ± 0.28 * 87,5587.55 33,9233.92 Т6T6 4.32±1.284.32 ± 1.28 7.83±1.89*7.83 ± 1.89 * 1,44±0,251.44 ± 0.25 1,70±0,121.70 ± 0.12 81,0781.07 18,2718.27 Примечание: 1 - средние значения спектральной мощности ритма и их стандартные ошибки; * - p<0.05 по сравнению с фоновыми значениями.Note: 1 - average values of the spectral power of the rhythm and their standard errors; * - p <0.05 compared with background values.

Пример 2.Example 2

В группе из тех же 10 человек со средним возрастом 30.8±03.21 лет (3 женщины и 7 мужчин) проводилась экспозиция белым светом с цветовой температурой 7000 K в течение 120 с, при этом осуществлялась запись ЭЭГ. Определялась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.In the group of the same 10 people with an average age of 30.8 ± 03.21 years (3 women and 7 men), a white light exposure was carried out with a color temperature of 7000 K for 120 s, and EEG was recorded. The spectral power of alpha and theta rhythms was determined.

Уровень изменений средних значений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света, рассчитанных относительно их исходного уровня, приведен в табл.2. Из таблицы видно, что спектральная мощность как альфа-, так и тета-ритма ни по одному из отведений не изменилась более чем на 25% ни в сторону уменьшения, ни в сторону увеличения. Действительно, во всех отведениях динамика показателей недостоверна (p>0.05). Низкий уровень изменений, не превышающий 25%, не позволяет говорить о значимом влиянии света с 7000 K на функциональное состояние головного мозга человека, и, следовательно, данное световое воздействие является физиологически нейтральным.The level of changes in the average spectral power of the EEG rhythms under the influence of light, calculated relative to their initial level, is given in Table 2. The table shows that the spectral power of both the alpha and theta rhythm in none of the leads did not change by more than 25% either in the direction of decrease or increase. Indeed, in all leads, the dynamics of indicators is unreliable (p> 0.05). The low level of changes, not exceeding 25%, does not allow us to talk about a significant effect of light from 7000 K on the functional state of the human brain, and therefore this light exposure is physiologically neutral.

Таблица 2table 2 Изменения средних значений спектральной мощности альфа- и тета-ритмов при воздействии света с цветовой температурой 7000 KChanges in the average spectral power of alpha and theta rhythms when exposed to light with a color temperature of 7000 K ОтведенияLeads α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm % изменений% change ФонBackground СветShine ФонBackground СветShine α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm Fp1Fp1 8,47±1,928.47 ± 1.92 7,28±1,717.28 ± 1.71 4,29±0,774.29 ± 0.77 4,47±0,624.47 ± 0.62 -14,03-14.03 4,024.02 Fp2Fp2 6,92±1,916.92 ± 1.91 6,13±1,226.13 ± 1.22 3,50±0,623,50 ± 0,62 3,69±0,443.69 ± 0.44 -11,45-11.45 5,335.33 F3F3 9,05±2,009.05 ± 2.00 7,63±1,517.63 ± 1.51 4,26±0,854.26 ± 0.85 3,90±0,503.90 ± 0.50 -15,66-15.66 -8,48-8.48 F4F4 7,70±1,697.70 ± 1.69 7,07±1,237.07 ± 1.23 3,38±0,433.38 ± 0.43 3,93±0,443.93 ± 0.44 -8,14-8.14 16,1616.16 С3C3 9,20±2,209.20 ± 2.20 8,55±1,978.55 ± 1.97 3,58±0,813.58 ± 0.81 3,27±0,293.27 ± 0.29 -7,06-7.06 -8,52-8.52 С4C4 7,85±1,737.85 ± 1.73 8,13±1,588.13 ± 1.58 3,32±0,593.32 ± 0.59 3,39±0,393.39 ± 0.39 3,513,51 2,142.14 Р3P3 13,27±3,0213.27 ± 3.02 14,56±4,9914.56 ± 4.99 3,86±0,963.86 ± 0.96 3,00±0,343.00 ± 0.34 9,759.75 -22,31-22.31 Р4P4 9,73±2,249.73 ± 2.24 10,48±2,0210.48 ± 2.02 3,17±0,623.17 ± 0.62 3,17±0343.17 ± 034 7,647.64 -1,68-1.68 O1O1 22,07±6,9422.07 ± 6.94 22,33±8,7322.33 ± 8.73 3,26±0,763.26 ± 0.76 2,65±0,452.65 ± 0.45 1,161.16 -18,81-18.81 O2O2 24,10±10,8424.10 ± 10.84 22,80±9,0822.80 ± 9.08 3,30±0,773.30 ± 0.77 2,76±0,422.76 ± 0.42 -5,40-5.40 -16,24-16.24 F7F7 4,99±0,864.99 ± 0.86 4,36±0,874.36 ± 0.87 2,64±0,532.64 ± 0.53 2,92±0,492.92 ± 0.49 -12,74-12.74 10,2710.27 F8F8 4,63±1,094.63 ± 1.09 3,93±0,863.93 ± 0.86 2,67±0,622.67 ± 0.62 2,46±0,332.46 ± 0.33 -15,23 -15.23 -7,91-7.91 Т3T3 5,21±1,115.21 ± 1.11 4,42±1,144.42 ± 1.14 1,92±0,371.92 ± 0.37 1,66±0,201.66 ± 0.20 -15,06-15.06 -13,82-13.82 T4T4 3,46±0,753.46 ± 0.75 1,08±0,801.08 ± 0.80 1,79±0,261.79 ± 0.26 1,50±0,141,50 ± 0,14 17,9317.93 -16,02-16.02 T5T5 7,32±1,747.32 ± 1.74 7,19±2,017.19 ± 2.01 2,06±0,442.06 ± 0.44 1,91±0,351.91 ± 0.35 -1,70-1.70 -7,22-7.22 T6T6 4,68±1,174.68 ± 1.17 5,43±0,935.43 ± 0.93 1,70±0,301.70 ± 0.30 1,53±0,171.53 ± 0.17 15,9315.93 -10,12-10.12 Примечание: обозначения такие же, как в табл.1.Note: designations are the same as in table 1.

Пример 3.Example 3

В группе из 10 человек со средним возрастом 26.30±3.26 лет (6 женщин и 4 мужчин) осуществлялось воздействие белым светом с цветовой температурой 3800 K на протяжении 120 с, при этом проводилась регистрация ЭЭГ. Рассчитывалась спектральная мощность альфа- и тета-ритмов.In a group of 10 people with an average age of 26.30 ± 3.26 years (6 women and 4 men), they were exposed to white light with a color temperature of 3800 K for 120 s, while EEG was recorded. The spectral power of alpha and theta rhythms was calculated.

Количественная оценка изменений средних значений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно их исходного уровня продемонстрирована в табл.3. В таблице показано, что в диапазоне тета-ритма не произошло ни увеличения, ни снижения спектральной мощности более чем на 25%. Однако световое излучение оказало воздействие на альфа-активность в правых затылочной, средневисочной и задневисочной областях, где спектральная мощность альфа-ритма понизилась более чем на 26%. При этом в отведениях Т4 и Т6 динамика показателей достигла уровня достоверности (p<0.05). Локальное снижение спектральной мощности альфа-ритма свидетельствует о значимом влиянии света с 3800 К на функциональное состояние правого полушария головного мозга человека, и, следовательно, данное световое воздействие является физиологически активным.A quantitative assessment of changes in the average spectral power of EEG rhythms under the influence of light relative to their initial level is shown in Table 3. The table shows that in the theta rhythm range there was no increase or decrease in spectral power by more than 25%. However, light radiation had an effect on alpha activity in the right occipital, middle temporal and posterior temporal regions, where the spectral power of the alpha rhythm decreased by more than 26%. Moreover, in leads T4 and T6, the dynamics of the indicators reached a confidence level (p <0.05). A local decrease in the spectral power of the alpha rhythm indicates a significant effect of light from 3800 K on the functional state of the right hemisphere of the human brain, and therefore this light exposure is physiologically active.

Таблица 3Table 3 Изменения средних значений спектральной мощности альфа- и тета-ритмов при воздействии света с цветовой температурой 3800 KChanges in the average spectral power of alpha and theta rhythms when exposed to light with a color temperature of 3800 K ОтведенияLeads α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm % изменений% change ФонBackground СветShine ФонBackground СветShine α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm Fp1Fp1 12,65±4,5012.65 ± 4.50 11,73±3,9611.73 ± 3.96 5,56±0,835.56 ± 0.83 6,11±1,146.11 ± 1.14 -7,26-7.26 9,969.96 Fp2Fp2 12,22±4,0612.22 ± 4.06 12,46±14,0712.46 ± 14.07 6,01±1,056.01 ± 1.05 6,13±1,196.13 ± 1.19 1,911.91 1,991.99

F3F3 14,52±4,3614.52 ± 4.36 14,94±5,1214.94 ± 5.12 5,79±0,885.79 ± 0.88 7,13±1,637.13 ± 1.63 2,942.94 22,9722.97 F4F4 14,52±4,1214.52 ± 4.12 14,53±5,3714.53 ± 5.37 6,35±1,086.35 ± 1.08 6,88±1,496.88 ± 1.49 0,050.05 8,398.39 С3C3 21,50±6,0521.50 ± 6.05 19,52±7,5219.52 ± 7.52 5,52±0,955.52 ± 0.95 6,36±1,736.36 ± 1.73 -9,21-9.21 15,0515.05 С4C4 http://21.00i5.63±http: //21.00i5.63 met 18,13±6,8718.13 ± 6.87 5,97±0,965.97 ± 0.96 6,13±1,456.13 ± 1.45 -13,68-13.68 2,642.64 Р3P3 27,38±8,0327.38 ± 8.03 25,48±-9,1925.48 ± -9.19 6,15±1,046.15 ± 1.04 6,04±1,596.04 ± 1.59 -6,94-6.94 -1,80-1.80 Р4P4 25,73±6,9125.73 ± 6.91 22,24±7,2222.24 ± 7.22 5,76±0,955.76 ± 0.95 6,24±1,546.24 ± 1.54 -13,58-13.58 8,418.41 O1O1 39,44±12,6239.44 ± 12.62 32,53±12,0732.53 ± 12.07 5,35±0,845.35 ± 0.84 4,91±1,004.91 ± 1.00 -17,51-17.51 -8,26-8.26 O2O2 41,31±13,2441.31 ± 13.24 30,35±9,4030.35 ± 9.40 6,15±1,156.15 ± 1.15 6,10±1,706.10 ± 1.70 -26,53-26.53 -0,74-0.74 F7F7 8,01±2,618.01 ± 2.61 7,58±2,497.58 ± 2.49 3,26±0,493.26 ± 0.49 3,60±0,653.60 ± 0.65 -5,40-5.40 10,5910.59 F8F8 8,21±3,028.21 ± 3.02 8,05±2,948.05 ± 2.94 3,85±0,823.85 ± 0.82 4,01±10,814.01 ± 10.81 -1,88-1.88 4,314.31 T3T3 9,75±12,149.75 ± 12.14 9,01±2,649.01 ± 2.64 3,15±0,503.15 ± 0.50 3,22±0,573.22 ± 0.57 -7,58-7.58 2,042.04 Т4T4 8,11±2,398.11 ± 2.39 5,98±1,52*5.98 ± 1.52 * 2,92±0,472.92 ± 0.47 2,79±0,552.79 ± 0.55 -26,25-26.25 -4,27-4.27 Т5T5 13,89±13,0513.89 ± 13.05 12,89±3,5612.89 ± 3.56 3,35±0,523.35 ± 0.52 3,09±0,573.09 ± 0.57 -7,25-7.25 -7,68-7.68 Т6T6 15,61±4,8215.61 ± 4.82 10,80±3,22*10.80 ± 3.22 * 2,69±0,362.69 ± 0.36 3,06±0,733.06 ± 0.73 -30,80-30.80 13,6713.67 Примечание: обозначения такие же, как в табл.1.Note: designations are the same as in table 1.

Пример 4.Example 4

В группе из 10 человек со средним возрастом 30.80±3.21 лет (3 женщины и 7 мужчин) производилась экспозиция белым светом с цветовой температурой 1700 K длительностью 120 с, при этом регистрировалась ЭЭГ. Далее осуществлялся расчет спектральной мощности альфа- и тета-ритмов.In a group of 10 people with an average age of 30.80 ± 3.21 years (3 women and 7 men), they were exposed to white light with a color temperature of 1700 K for a duration of 120 s, and EEG was recorded. Then, the spectral power of alpha and theta rhythms was calculated.

Количественные изменения усредненных значений спектральной мощности ритмов ЭЭГ при воздействии света относительно их исходного уровня в состоянии спокойного бодрствования представлены в табл.4. Из таблицы видно, что средняя спектральная мощность альфа-ритма в Fp1, Fp2, F4, Р3, O1, O2, F7, F8, Т3, Т5 и средняя спектральная мощность тета-ритма в Fp1, F3, Р3, O1, F7, Т4 увеличились более чем на 25%. В части этих областей повышение показателей достигло достоверных значений (p<0.05). Таким образом, экспозиция света оказала воздействие на церебральную электрическую активность по подавляющему большинству отведений ЭЭГ, не коснувшись только P4 и Т6. В целом, выявленный уровень изменений спектральной мощности альфа- и тета-ритмов, превышающий фоновые значения более чем на 25%, подтверждает влияние света с 1700 K на функциональное состояние головного мозга человека, и, следовательно, данное световое воздействие является физиологически активным.Quantitative changes in the averaged spectral power of EEG rhythms when exposed to light relative to their initial level in a state of calm wakefulness are presented in Table 4. The table shows that the average spectral power of the alpha rhythm in Fp1, Fp2, F4, P3, O1, O2, F7, F8, T3, T5 and the average spectral power of theta rhythm in Fp1, F3, P3, O1, F7, T4 increased by more than 25%. In some of these areas, the increase in indicators reached reliable values (p <0.05). Thus, exposure to light had an effect on cerebral electrical activity in the vast majority of EEG derivations, without touching only P4 and T6. In general, the detected level of changes in the spectral power of alpha and theta rhythms, exceeding the background values by more than 25%, confirms the effect of light from 1700 K on the functional state of the human brain, and therefore this light exposure is physiologically active.

Таблица 4Table 4 Изменения средних значений спектральной мощности альфа- и тета-ритмов при воздействии света с цветовой температурой 1700 KChanges in the average spectral power of alpha and theta rhythms when exposed to light with a color temperature of 1700 K ОтведенияLeads α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm % изменений% change ФонBackground СветShine ФонBackground СветShine α-ритмα rhythm θ-ритмθ rhythm Fp1Fp1 6,22±1,726.22 ± 1.72 8,47±1,928.47 ± 1.92 3,11±0,673.11 ± 0.67 4,29±0,774.29 ± 0.77 36,0536.05 37,9537.95 Fp2Fp2 5,51±1,625.51 ± 1.62 6,92±1,916.92 ± 1.91 3,00±0,653.00 ± 0.65 3,50±0,623,50 ± 0,62 25,7125.71 16,9916,99 F3F3 7,29±2,257.29 ± 2.25 9,05±2,009.05 ± 2.00 3,26±0,683.26 ± 0.68 4,26±0,854.26 ± 0.85 24,1424.14 30,6530.65 F4F4 6,14±1,796.14 ± 1.79 7,70±1,697.70 ± 1.69 3,31±0,633.31 ± 0.63 3,38+0,433.38 + 0.43 25,3125.31 2,312,31 С3C3 7,74±2,277.74 ± 2.27 9,20±2,209.20 ± 2.20 2,91±0,462.91 ± 0.46 3,58+0,813.58 + 0.81 18,8718.87 23,1123.11 С4C4 7,19±2,037.19 ± 2.03 7,85±1,737.85 ± 1.73 2,96±0,592.96 ± 0.59 3,32±0,593.32 ± 0.59 9,209.20 12,1412.14 Р3P3 9,41±3,419.41 ± 3.41 13,27±3,9213.27 ± 3.92 2,71±0,442.71 ± 0.44 3,86±0,963.86 ± 0.96 41,0741.07 42,1642.16 Р4P4 7,87±2,307.87 ± 2.30 9,73±2,249.73 ± 2.24 2,83±0,522.83 ± 0.52 3,17±0,623.17 ± 0.62 23,6023.60 11,7511.75 O1O1 12,84±5,3512.84 ± 5.35 22,07±6,94*22.07 ± 6.94 * 2,24±0,412.24 ± 0.41 3,26±0,763.26 ± 0.76 71,9271.92 45,7645.76 O2O2 18,09±11,0718.09 ± 11.07 24,10±10,8424.10 ± 10.84 2,69±0,572.69 ± 0.57 3,30±0,773.30 ± 0.77 33,2433.24 22,6222.62 F7F7 3,72±1,073.72 ± 1.07 4,99±0,864.99 ± 0.86 1,84±0,361.84 ± 0.36 2,64±0,53*2.64 ± 0.53 * 34,3234.32 43,7843.78 F8F8 3,20±0,753.20 ± 0.75 4,63±1,094.63 ± 1.09 2,27±0,492.27 ± 0.49 2,67±0,622.67 ± 0.62 44,8044.80 17,5717.57 Т3T3 4,16±1,114.16 ± 1.11 5,21±1,115.21 ± 1.11 1,69±0,301.69 ± 0.30 1,92±0,371.92 ± 0.37 25,0925.09 14,0014.00 Т4T4 2,89±0,612.89 ± 0.61 3,46±0,753.46 ± 0.75 1,35±0,211.35 ± 0.21 1,79±0,26*1.79 ± 0.26 * 19,9419.94 32,6732.67 Т5T5 5,21±1,495.21 ± 1.49 7,32±1,747.32 ± 1.74 1.66±0,301.66 ± 0.30 2,06±0,442.06 ± 0.44 40,4240,42 23,9023.90 Т6T6 4,32±1,284.32 ± 1.28 4,68±1,174.68 ± 1.17 1,44±0,251.44 ± 0.25 1,70±0,301.70 ± 0.30 8,268.26 18,3118.31 Примечание: обозначения такие же, как в табл.1.Note: designations are the same as in table 1.

Спектральный анализ ЭЭГ позволил объективно оценить изменения основных ритмов электрической активности головного мозга при воздействии освещенности с варьируемой цветовой температурой.The spectral analysis of the EEG made it possible to objectively evaluate changes in the basic rhythms of the electrical activity of the brain when exposed to illumination with a variable color temperature.

Исходя из полученных данных, можно сделать заключение, что при воздействии на открытые глаза человека белым светом с цветовой температурой 1700-10000 K, освещенностью на уровне глаз 80-300 лк, спектральный анализ электроэнцефалограммы показал, что при повышении или снижении спектральной мощности альфа- или тета-ритма более чем на 25% от фоновых значений световое воздействие оценивают как физиологически активное, а менее чем на 25% - физиологически нейтральное.Based on the data obtained, it can be concluded that when exposed to white eyes with a white light with a color temperature of 1700-10000 K, illumination at the eye level of 80-300 lux, spectral analysis of the electroencephalogram showed that with an increase or decrease in the spectral power of alpha or theta rhythm, more than 25% of the background values, the light exposure is estimated as physiologically active, and less than 25% - physiologically neutral.

Предложенный способ позволяет осуществить подбор цветовой температуры, оказывающей воздействие на функциональное состояние человека, при воздействии на него светового излучения от светодиодного источника.The proposed method allows the selection of color temperature that affects the functional state of a person when exposed to light from an LED source.

Claims (1)

Способ оценки воздействия на функциональное состояние головного мозга человека светового излучения, включающий воздействие белым светом от светодиодного источника, отличающийся тем, что воздействие осуществляют на открытые глаза человека белым светом с цветовой температурой 1700-10000 K, освещенностью на уровне глаз 80-300 лк, регистрируют электроэнцефалограмму, проводят ее спектральный анализ и при повышении или снижении спектральной мощности альфа- или тета-ритма более чем на 25% от фоновых значений световое воздействие оценивают как физиологически активное, а менее чем на 25% - физиологически нейтральное. A method of evaluating the impact on the functional state of the human brain of light radiation, including exposure to white light from a LED source, characterized in that the effect is carried out on open human eyes with white light with a color temperature of 1700-10000 K, illumination at the eye level of 80-300 lux, register electroencephalogram, conduct its spectral analysis and with an increase or decrease in the spectral power of the alpha or theta rhythm by more than 25% of the background values, the light exposure is estimated as physio ogicheski active and less than 25% - a physiologically neutral.
RU2012133343/14A 2012-07-27 2012-07-27 Method for assessing light exposure on functional status of human brain RU2515150C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133343/14A RU2515150C2 (en) 2012-07-27 2012-07-27 Method for assessing light exposure on functional status of human brain

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133343/14A RU2515150C2 (en) 2012-07-27 2012-07-27 Method for assessing light exposure on functional status of human brain

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012133343A RU2012133343A (en) 2014-02-10
RU2515150C2 true RU2515150C2 (en) 2014-05-10

Family

ID=50031969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012133343/14A RU2515150C2 (en) 2012-07-27 2012-07-27 Method for assessing light exposure on functional status of human brain

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515150C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206300C1 (en) * 2002-07-24 2003-06-20 Тетерина Татьяна Прохоровна Method and device for evaluating state and correction macular area functions
RU100399U1 (en) * 2010-07-23 2010-12-20 Сергей Александрович Жестков APPARATUS OF COLOR PULSE STIMULATION, PREVENTION AND CORRECTION OF FUNCTIONAL SYSTEMS OF THE HUMAN BODY

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206300C1 (en) * 2002-07-24 2003-06-20 Тетерина Татьяна Прохоровна Method and device for evaluating state and correction macular area functions
RU100399U1 (en) * 2010-07-23 2010-12-20 Сергей Александрович Жестков APPARATUS OF COLOR PULSE STIMULATION, PREVENTION AND CORRECTION OF FUNCTIONAL SYSTEMS OF THE HUMAN BODY

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУЧМА В.Р. и др. Гигиенические аспекты применения светодиодных источников в системах общего искусственного освещения. Гигиена и санитария. 2011, 2, с. 41-45. . ШЕЛЕСТИНА Н.В. Влияние светодиодного фотоматричного облучения красного цвета на когнитивные функции больных дисциркуляторной энцефалопатией. Автореф. дисс., М., 2010, с. 8-18. KATSUURA T. et al. Effects of color temperature of illumination on physiological functions. J Physiol Anthropol Appl Human Sci. 2005 Jul;24(4):321-5 *
МАРТИРОСОВА В.Г. и др. Физиолого-гигиеническая оценка излучения светодиодных источников света. Укр. Журн. з пробл. Медицини працi. 2011, 26, 2, с. 27-34. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012133343A (en) 2014-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. Eye movement and pupil size constriction under discomfort glare
Min et al. Bright illumination reduces parietal EEG alpha activity during a sustained attention task
Barrionuevo et al. Assessing rod, cone, and melanopsin contributions to human pupil flicker responses
Scholkmann et al. Effect of short-term colored-light exposure on cerebral hemodynamics and oxygenation, and systemic physiological activity
Keles et al. Hemodynamic correlates of spontaneous neural activity measured by human whole-head resting state EEG+ fNIRS
Meckler et al. Motor inhibition and response expectancy: A Laplacian ERP study
Askaripoor et al. Non-image forming effects of light on brainwaves, autonomic nervous activity, fatigue, and performance
CN112533672A (en) Device and method for controlling brain waves and cell activity based on light stimulation and device for improving, preventing or enhancing brain function
RU2515150C2 (en) Method for assessing light exposure on functional status of human brain
Tabbal et al. Brain Computer Interface for smart living environment
Park Color temperature’s impact on task performance and brainwaves of school-age children
Boucher et al. The relation of lead neurotoxicity to the event-related potential P3b component in Inuit children from arctic Quebec
Norton et al. Brain-computer interface-based assessment of color vision
RU2517367C2 (en) Method for activating effect of optical emission generated by light-emitting-diode source on human functional status
Satoh et al. Effects on humans elicited by inhaling the fragrance of essential oils: Sensory test, multi-channel thermometric study and forehead surface potential wave measurement on basil and peppermint
Ceylan et al. Comparison of CE-Chirp ABR and Click ABR methods in patients with bilateral sensorineural hearing loss
RU2514727C2 (en) Method for relaxant effect of optical emission generated by light-emitting-diode source on functional status
Kukleta et al. Cognitive network interactions and beta 2 coherence in processing non-target stimuli in visual oddball task.
Huchzermeyer et al. Summation of temporal L-cone-and M-cone-contrast in the magno-and parvocellular retino-geniculate systems in glaucoma
Fauchon et al. Contextual modulation of autonomic pain reactivity
Wulff-Abramsson et al. Experiencing the Light Through our Skin-an EEG Study of Colored Light on Blindfolded Subjects
Basso Neurobiological relationships between ambient lighting and the startle response to acoustic stress in humans
Nishifuji et al. EEG changes associated with mental focusing to flicker stimuli under eyes closed condition for SSVEP-based BCI
Külekçi et al. 500 Hz logon versus click ABR maturation
Moriyama et al. Comparative Analysis on the Effect of Illumination Color in Clinical Environment of Preventive Care

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180728