RU2780128C1 - Устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга - Google Patents
Устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780128C1 RU2780128C1 RU2022107504A RU2022107504A RU2780128C1 RU 2780128 C1 RU2780128 C1 RU 2780128C1 RU 2022107504 A RU2022107504 A RU 2022107504A RU 2022107504 A RU2022107504 A RU 2022107504A RU 2780128 C1 RU2780128 C1 RU 2780128C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic signal
- light
- frequency
- rhythm
- attenuator
- Prior art date
Links
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 claims abstract description 61
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 29
- 210000003710 Cerebral Cortex Anatomy 0.000 claims abstract description 21
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 10
- 210000004556 Brain Anatomy 0.000 claims description 20
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 9
- 206010002855 Anxiety Diseases 0.000 description 8
- 206010057666 Anxiety disease Diseases 0.000 description 7
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 7
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 7
- 230000003340 mental Effects 0.000 description 7
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 5
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 230000036642 wellbeing Effects 0.000 description 5
- 206010029216 Nervousness Diseases 0.000 description 4
- 206010062519 Poor quality sleep Diseases 0.000 description 4
- 230000002060 circadian Effects 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 4
- 230000002996 emotional Effects 0.000 description 4
- 230000003203 everyday Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 4
- 210000001525 Retina Anatomy 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 3
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 3
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 3
- 230000000926 neurological Effects 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 2
- 206010050685 Cytokine storm Diseases 0.000 description 2
- 206010012378 Depression Diseases 0.000 description 2
- 206010013982 Dysthymic disease Diseases 0.000 description 2
- 229940088597 Hormone Drugs 0.000 description 2
- 206010041349 Somnolence Diseases 0.000 description 2
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 2
- 230000001936 parietal Effects 0.000 description 2
- 230000001314 paroxysmal Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 2
- 230000003304 psychophysiological Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000001020 rhythmical Effects 0.000 description 2
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 201000010874 syndrome Diseases 0.000 description 2
- 208000006096 Attention Deficit Disorder with Hyperactivity Diseases 0.000 description 1
- 206010003736 Attention deficit/hyperactivity disease Diseases 0.000 description 1
- 210000003403 Autonomic Nervous System Anatomy 0.000 description 1
- 206010003840 Autonomic nervous system imbalance Diseases 0.000 description 1
- 241001678559 COVID-19 virus Species 0.000 description 1
- 210000003986 Cell, Retinal Photoreceptor Anatomy 0.000 description 1
- 210000003169 Central Nervous System Anatomy 0.000 description 1
- 206010010254 Concussion Diseases 0.000 description 1
- 208000010118 Dystonia Diseases 0.000 description 1
- 208000002877 Epileptic Syndromes Diseases 0.000 description 1
- 208000003098 Ganglion Cysts Diseases 0.000 description 1
- 210000001035 Gastrointestinal Tract Anatomy 0.000 description 1
- 210000001320 Hippocampus Anatomy 0.000 description 1
- 210000003016 Hypothalamus Anatomy 0.000 description 1
- 208000008238 Muscle Spasticity Diseases 0.000 description 1
- 210000003205 Muscles Anatomy 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000009025 Nervous System Disease Diseases 0.000 description 1
- 206010053643 Neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 1
- 206010029305 Neurological disorder Diseases 0.000 description 1
- 206010029897 Obsessive thoughts Diseases 0.000 description 1
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 1
- 208000007542 Paresis Diseases 0.000 description 1
- DAFOCGYVTAOKAJ-UHFFFAOYSA-N Phenibut Chemical compound OC(=O)CC(CN)C1=CC=CC=C1 DAFOCGYVTAOKAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000008348 Post-Concussion Syndrome Diseases 0.000 description 1
- 208000001431 Psychomotor Agitation Diseases 0.000 description 1
- 208000002094 Psychophysiologic Disorders Diseases 0.000 description 1
- 206010061920 Psychotic disease Diseases 0.000 description 1
- 206010038743 Restlessness Diseases 0.000 description 1
- 206010040984 Sleep disease Diseases 0.000 description 1
- 210000000221 Suprachiasmatic Nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 208000005400 Synovial Cyst Diseases 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 201000005913 acute stress disease Diseases 0.000 description 1
- 230000016571 aggressive behavior Effects 0.000 description 1
- 230000000949 anxiolytic Effects 0.000 description 1
- 201000006287 attention deficit hyperactivity disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002567 autonomic Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 1
- 230000037326 chronic stress Effects 0.000 description 1
- 230000035591 circadian rhythms Effects 0.000 description 1
- 230000001149 cognitive Effects 0.000 description 1
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated Effects 0.000 description 1
- 230000001054 cortical Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000537 electroencephalography Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005714 functional activity Effects 0.000 description 1
- 201000001916 hypochondriasis Diseases 0.000 description 1
- 230000001771 impaired Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000004301 light adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000002582 magnetoencephalography Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003533 narcotic Effects 0.000 description 1
- 230000001537 neural Effects 0.000 description 1
- 210000002569 neurons Anatomy 0.000 description 1
- 230000001777 nootropic Effects 0.000 description 1
- 239000002664 nootropic agent Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organs Anatomy 0.000 description 1
- 230000001575 pathological Effects 0.000 description 1
- 230000001991 pathophysiological Effects 0.000 description 1
- 229960004122 phenibut Drugs 0.000 description 1
- 108091008017 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000003334 potential Effects 0.000 description 1
- 230000000272 proprioceptive Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 230000001850 reproductive Effects 0.000 description 1
- 102220240796 rs553605556 Human genes 0.000 description 1
- 230000001953 sensory Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000000392 somatic Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001519 thymoleptic Effects 0.000 description 1
- 230000002618 waking Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Устройство относится к медицинской технике. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания устройства фото- ритмической и звуковой стимуляции коры головного мозга с целью воздействия на биоритмы человека с учетом окружающей обстановки. Устройство содержит источник питания, источник светового излучения в области 480±5 нм, модулятор света, выполненный с возможностью регулировки режимов подачи светового потока, генератор акустического сигнала и аттенюатор, выполненный с возможностью регулировки режимов подачи акустического сигнала. При этом модулятор света, генератор акустического сигнала и аттенюатор выполнены с возможностью установки длительности пауз между осцилляциями, частоты пульсаций и частоты акустического сигнала, соответствующих частоте, эквивалентной ритмам электрофизиологической активности коры головного мозга от 2 Гц до 180 Гц, при этом устройство содержит датчики освещенности и звука с возможностью подбора уровней яркости светового потока и акустического сигнала с учетом аналогичных параметров окружающей среды. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
Description
Устройство относится к области медицины, а именно к способам создания комфортной физиологической нормы, путем неинвазивной визуально-акустической стимуляции мозга [A61P 43/00, A61H 99/00].
Из уровня техники известен СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ НАЧАЛЬНЫХ КАТАРАКТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ [RU 2030908 C1, опубл.: 20.03.1995], включающий физиотерапевтическое воздействие на глаз, отличающийся тем, что осуществляют воздействие световым излучением длиной волны 360-450 нм с частотой 0,05-1,0 Гц при освещенности 5 лк, продолжительностью 15-20 мин, 1-2 раза в день, 10-20 сеансов на курс лечения. Устройство для лечения начальных катаракт, включающее генератор тока, отличающееся тем, что в него введены соединенный с генератором триггер, а также две цепи, содержащие соединенные между собой транзисторные ключи и выходные оптические элементы со светофильтрами, при этом входы каждого транзисторного ключа подключены к выходам триггера.
Недостатком аналога является невозможность воздействия на биоритмы человека, неудобства при эксплуатации из-за массивности и значительных размеров устройства с системой специальных ремней крепления аппарата на лице и уплотнителя и расположение электронного блока аппарата в той его части, которая фиксируется на лице.
Также известно УСТРОЙСТВО ТЕТЕРИНОЙ ДЛЯ КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА [RU 2098059 C1, опубл.: 10.12.1997], содержащее очки с двумя светоизолированными окулярами, каждый из которых имеет светорассеивающий отражатель, внутри которого жестко закреплен источник светового излучения, при этом устройство имеет задающий генератор, регулятор частоты мигания светового излучения и блок питания, отличающееся тем, что оно содержит регулятор яркости светового излучения, последовательно соединенные блок управления, формирователь модулирующих импульсов и модулятор, входы которого подключены соответственно к выходам регулятора частоты мигания светового излучения, а выходы к соответствующим входам регулятора яркости светового излучения, два коммутатора, каждый из которых своим входом подключен к регулятору яркости светового излучения, а выходом к источнику светового излучения, представляющему собой набор светодиодных излучателей разной длины волны светового излучения, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам регулятора частоты мигания светового излучения, регулятора яркости светового излучения и коммутаторов.
Недостатком данного устройства является невозможность воздействия на биоритмы человека, а также массивность и значительные габаритные размеры устройства, громоздкая и дискомфортная система фиксации аппарата на лице в виде уплотнителя и специальных ремней крепления.
Известен аппарат цветоимпульсного воздействия ViDENS [https://biodenas.ru/products/videns, опубл.: 11.04.2021], предназначенный для коррекции психосоматических нарушений, состоящий из корпуса, уплотнителя, излучателей, батарейного отсека, жидкокристаллического индикатора, кнопок управления, крепления для фиксации аппарата на лице.
Недостатком данного устройства является невозможность воздействия на биоритмы человека, массивность и значительные габаритные размеры устройства, громоздкая и дискомфортная система фиксации аппарата на лице в виде уплотнителя и специальных ремней крепления, расположение электронного блока аппарата в той его части, которая фиксируется на лице.
Известен электронно-оптический аппарат "АСИР" [https://www.spetsmedpribor.net/asir, опубл.: 01.03.2021] для проведения процедур снятия эмоционального напряжения, состоящий из электронного блока управления, миниатюрных лампочек накаливания в виде двух источников света (излучатели), вмонтированных в два окуляра оптической системы, светофильтров, закрепляемых в оптической системе.
Недостатком известного устройства является невозможность воздействия на биоритмы человека, громоздкая оптическая система с элементами крепления аппарата на лице человека, трудоемкость в эксплуатации из-за наличия в конструкции прибора сменных светофильтров и источника питания от сети переменного тока.
Известен аппарат «Очки АПК-01У МЕЛЛОН» [https://www.zrenia.ru/article/mellon-apk-01u-m2-apparat-cvetoimpulsnoy-terapii-otzyvy-i-ceny, опубл.: 18.05.2021], предназначенный для коррекции психоэмоционального состояния человека методом ЦИТ (цветоимпульсной терапии), состоящий из корпуса, электронного блока, источников питания, кнопочных устройств управления, элементов фиксации аппарата на лице человека, излучателей различных длин световых волн.
Недостатком известного устройства является невозможность воздействия на биоритмы человека, громоздкая электронно-оптическая система с элементами крепления аппарата на лице человека, трудоемкость в эксплуатации и неудобство использования аппарата.
Известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И КОРРЕКЦИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА [RU 66964 U1, опубл.: 10.10.2007], содержащее корпус со светоизолированным окуляром, который имеет светорассеивающий отражатель, внутри которого жестко закреплен источник светового излучения, а напротив источника светового излучения установлен экран из светонепроницаемого материала с отверстиями, при этом устройство имеет задающий блок, блок управления и блок питания, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде светоизолированной маски, а источник светового излучения выполнен в виде двух светоизлучающих RGB-панелей, при этом задающий блок выполнен в виде микропроцессора с записанными в нем цветограммами, состоящими из функционально законченных фрагментов, причем микропроцессор содержит генератор импульсов выбора фрагментов, генератор импульсов выбора цветограмм, энергонезависимую память фрагментов, энергонезависимую память последовательности фрагментов, формирователь цветограмм и цифро аналоговый преобразователь, а блок управления снабжен двух-, четырехразрядным индикатором, отражающим номер цветограммы. Экран из светонепроницаемого материала выполнен с 3-12 отверстиями диаметром 0,5-1,45 мм или 3,55-4,0 мм.
Недостатком данного устройства является невозможность воздействия на биоритмы человека, индикаторные светодиоды имеют большой разброс по длине волны на цвет, неудобства и при эксплуатации из-за массивности и значительных размеров устройства с системой специальных ремней крепления аппарата на лице, расположение электронного блока аппарата в той его части, которая фиксируется на лице.
Наиболее близким по технической сущности является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЦИРКАДИАННЫМИ ЧАСАМИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА [RU (11) 182 615 (13) U1, опубл.: 23.08.2018], состоящее из источника питания, светодиодных излучателей, регуляторов режимов подачи светового потока, отличающееся тем, что излучатель светового потока состоит из светодиодов синего света и светофильтров, пропускающих спектр голубого света в области 480±5 нм и смонтированных внутри дугообразного носителя, содержащего электрическую цепь блока управления светофильтрами и источник энергии. Электрическая цепь блока управления светофильтрами содержит управляемое реле-прерыватель светового потока с временем от 150 мс до 400 мс.
Основной технической проблемой прототипа является невозможность селективного и управляемого воздействия на электрофизиологические ритмы головного мозга человека, так как, и прототип и приведенные аналоги рекомендованы для нормализации только циркадианных биологических ритмов, улучшения общего самочувствия и настроения, повышения работоспособности человека, путем воздействия произвольными ритмическими цветовыми стимулами на палочки и колбочки сетчатки глаза человека, не имеющие отношения к электрофизиологическим ритмам коры головного мозга человека и не эквивалентные им. Нейрофизиологическими исследованиями последних лет доказано, что палочки и колбочки сетчатки не имеют отношения к регуляции циркадианных часов человека, а, следовательно, не участвуют в нормализации биологических ритмов человека. Классические фоторецепторы - колбочки и палочки участвуют в только в функции зрения. Регуляция же ритмогенеза коры головного мозга взаимосвязана не с физиологической деятельностью органов зрения, а с реакцией усвоения ритма, используемой в неврологических и психиатрических исследованиях электрофизиологической активности коры головного мозга, по фото- ритмической стимуляции.
В научной литературе содержится достаточно доказательств, что цветность, яркость, ритм и форма световых импульсов через зрительный анализатор позволяет добиться нормализации биоритмов и ликвидировать или существенно уменьшить различные болезненные состояния, сопряженные с нарушением биоритмов.
Так в статье СОВРЕМЕННАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ АЛЬФА-АКТИВНОСТИ ЭЭГ [Базанова О.М., Афтанас Л.И. // Журн. невропатол. и психиатр. им. С.С. Корсакова. – 2006. – Т. 106. – № 2. – С. 31–36] раскрываются индивидуальные частотные компоненты электроэнцефалограммы, которые обладают альфа-активностью или альфа-ритмом. Результатами исследований, отраженных в статье, продемонстрировано, что индивидуальная ширина альфа-диапазона варьирует на меж- и внутрииндивидуальном уровн, а характеристики реактивности на зрительную стимуляцию — глубина и длительность снижения мощности альфа-осцилляций и ширина диапазона, в котором отмечается реакция активации, могут служить индивидуальными маркерами альфа-активности мозга. Для количественной оценки альфа-активности мозга необходимо выяснить как минимум величину трех основных ЭЭГ-признаков:
1) амплитуды и частоты доминирующих осцилляций в теменно-затылочной области в состоянии покоя с закрытыми глазами;
2) авторитмичности — по характеристикам микроструктуры альфа-веретена: внутрисегментной вариабельности амплитуды, длительности, средней амплитуде и крутизне нарастания веретена;
3) зрительной активации по показателям глубины и стабильности снижения амплитуды, а также по ширине частотного диапазона, в котором происходит активация.
Очевидно, что измерение какой-либо отдельной характеристики, например частоты или амплитуды, не может претендовать на полноту оценки альфа-активности, а анализ вместе взятых индивидуальных параметров альфа-активности ЭЭГ и их взаимосвязей может привести к выяснению особенностей работы психофизиологических механизмов поведения и адаптации.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания устройства фото- ритмической и звуковой стимуляции коры головного мозга с целью воздействия на биоритмы человека с учетом окружающей обстановки.
Указанный технический результат изобретения достигается за счет того, что устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга, содержащее источник питания, источник светового излучения в области 480±5 нм, модулятор света, выполненный с возможностью регулировки режимов подачи светового потока, при этом устройство содержит генератор акустического сигнала и аттенюатор, выполненный с возможностью регулировки режимов подачи акустического сигнала, при этом модулятор света, генератор акустического сигнала и аттенюатор выполнены с возможностью установки длительности пауз между осцилляциями, частоты пульсаций и частоты акустического сигнала соответствующих частоте, эквивалентной ритмам электрофизиологической активности коры головного мозга от 2 Гц до 180 Гц, при этом устройство содержит датчики освещенности и звука с возможностью подбора уровней яркости светового потока и акустического сигнала с учетом аналогичных параметров окружающей среды.
В частности, длительности пауз между осцилляциями, частоты пульсаций и частоты акустического сигнала устанавливают соответствующей альфа-ритму головного мозга 8 Гц.
В частности, управление режимами подачи светового потока и акустического сигнала осуществляют с микроконтроллера, к которому подключены источник светового излучения через модулятор света и источник акустического сигнала через последовательно подключенные генератор акустического сигнала и аттенюатор.
В частности, к микроконтроллеру подключен модуль памяти с возможностью хранения предустановленных режимов работы устройства.
В частности, к микроконтроллеру подключен модуль ввода/вывода информации с возможностью управления устройством.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 схематично показано устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга.
На фиг.2-9 показаны электроэнцефалограммы головного мозга пациентов, при этом на четных фигурах показаны ЭЭГ до фото-ритмической и звуковой стимуляции, а на нечетных – во время применения фото-ритмической и звуковой стимуляции.
На фигурах обозначено: 1 – микроконтроллер, 2 – модулятор света, 3 – источник светового излучения, 4 – звукогенератор, 5 – усилитель, 6 – аттенюатор, 7 – источник звука, 8 – модуль памяти, 9 – модуль ввода/вывода, 10 – датчик освещенности, 11 – датчик звука.
Осуществление изобретения.
Электрические колебания ритмов головного мозга выделяются в общей электрической активности мозга с помощью методов электроэнцефалографии и магнитоэнцефалографии. Кроме ритмов в такой активности, также выделяются потенциалы, связанные с событиями.
Выделяют следующие ритмы:
А) Гамма-ритм (γ-ритм) — частота колебания выше 30 Гц, иногда достигает 100 Гц, амплитуда обычно не превышает 15 мкВ. Регистрируется в прецентральной, фронтальной, височной и теменной зонах коры головного мозга. Обычно очень хорошо наблюдается при решении задач, которые требуют максимального сосредоточения внимания.
Б) Бета-ритм (β-ритм) — частота колебания варьируется от 14 до 40 Гц. Амплитуда колебания обычно до 20 мкВ. В норме он весьма слабо выражен и в большинстве случаев имеет амплитуду 3-7 мкВ. Регистрируется в области передних и центральных извилин. Распространяется на задние центральные и лобные извилины. Бета-волны в норме связаны с высшими когнитивными процессами и фокусированием внимания, в обычном бодрствующем состоянии, когда мы с открытыми глазами наблюдаем за происходящими событиями, или сосредоточены на решении каких-либо текущих проблем. Бета-ритм связан с соматическими, сенсорными и двигательными корковыми механизмами и даёт реакцию угасания на двигательную активацию или тактильную симуляцию. При выполнении или даже умственном представлении движения бета-ритм исчезает в зоне соответствующей активности. Повышение бета-ритма — острая реакция на стрессовое воздействие.
В) Альфа-ритм (α-ритм) — частота колебания варьируется от 8 до 13 Гц. Амплитуда 5-100 мкВ, наибольшая амплитуда проявляется при закрытых глазах и в затемнённом помещении. Регистрируется преимущественно в затылочной и теменной областях (зрительных отделах мозга). Регистрируется у 85-95 % здоровых взрослых людей. Альфа-ритм связан с расслабленным состоянием бодрствования, покоя. Альфа-волны возникают тогда, когда мы закрываем глаза и начинаем расслабляться. Депрессия альфа-ритма (недостаток альфа-волн) возникает тогда, когда человек открывает глаза или думает над задачей, которая требует определённых зрительных представлений. При повышении функциональной активности мозга амплитуда альфа-ритма уменьшается вплоть до полного исчезновения. Также может быть признаком беспокойства, гнева, страха, тревоги, вызывающие депрессию; нарушений, связанных в той или иной мере с изменениями в деятельности активирующих систем мозга и, как следствие, с повышенным уровнем активации вегетативной и центральной нервной системы.
Г) Каппа-ритм (κ-ритм) — частота колебания данного ритма лежит в пределах от 8 до 13 Гц. Амплитуда располагается в промежутке 5-40 мкВ. Регистрация данного ритма происходит в височной области головного мозга. Схож по частоте с альфа-ритмом. Наблюдается при подавлении альфа-ритма в других областях в процессе умственной деятельности.
Д) Мю-ритм (μ-ритм) — частота колебания ритма от 8 до 13 Гц. Амплитуда обычно не превышает 50 мкВ. Регистрируется в роландической области, то есть соответственно распределению бета-ритма (локализован в области Роландовой борозды). Имеет параметры, сходные с альфа-ритмом, но отличается формой волн, имеющих округлённые вершины и поэтому похожи на арки. Наблюдается у 10-15 % индивидуумов. Связан с тактильным и проприоцептивными раздражениями и воображением движения. Активируется во время умственной нагрузки и психического напряжения.
Е) Тау-ритм, лямбда-ритм, сигма-ритм. Частота колебания тау-ритма (τ-ритма) лежит в пределах от 8 до 13 Гц, частоты колебания лямбда-ритма (λ-ритма) и сонных веретён совпадают и находятся в пределах от 12 до 14 Гц. Регистрация тау- и лямбда- ритмов происходит в области височной коры головного мозга. Сонные веретёна регистрируются по всей коре головного мозга, однако наиболее выражены в центральных отведениях. Тау-ритм отвечает блокадой на звуковые стимулы. Сигма-ритм наблюдается в ЭЭГ, но полностью блокируется в развитой фазе быстрого сна.
Ж) Тета-ритм (θ-ритм) — частота колебания данного ритма составляет от 4 до 8 Гц. Амплитуда находится в пределах от 20 до 100 мкВ. Регистрируется во фронтальных зонах и гиппокампе. Тета-волны появляются тогда, когда спокойное, расслабленное бодрствование переходит в сонливость. Колебания в головном мозге становятся более медленными и ритмичными. Это состояние называется ещё «сумеречным», поскольку в нём человек находится между сном и бодрствованием. В норме тета-волны связаны с изменением состояния сознания. Часто такое состояние сопровождается видением неожиданных, сноподобных образов, сопровождаемых яркими воспоминаниями. Большинство людей засыпают, как только в головном мозге появляется заметное количество тета-волн. Тета-ритм связан с поисковым поведением, усиливается при эмоциональном напряжении, часто наблюдается при психотических нарушениях, состояниях спутанности сознания, сотрясениях мозга. Высокий уровень тета-ритма может показывать состояние сонливости и утомления, что может быть проявлением астенического синдрома, хронического стресса.
З) Дельта-ритм (δ-ритм) — частота колебания варьируется от 1 до 4 Гц. амплитуда расположена в пределах 20-200 мкВ (высокоамплитудные волны). Дельта-ритм (медленные волны) связан с восстановительными процессами, особенно во время сна, и низким уровнем активации. При многих неврологических и других нарушениях дельта-волны заметно усилены. Избыток усиленных дельта-волн практически гарантирует наличие нарушений внимания и других когнитивных функций. Возникает при естественном и наркотическом сне, а наблюдается так же, как при регистрации от участков коры, граничных с областью, поражённой опухолью.
Соотношение активности различных ритмов в мозге позволяет оценить спектральный анализ ЭЭГ [https://cmi.to/%d0%bc%d0%b5%d1%82%d0%be%d0%b4%d1%8b/%d1%81%d0%bf%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%b0%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d1%8b%d0%b9-%d0%b0%d0%bd%d0%b0%d0%bb%d0%b8%d0%b7/]. Когда человек возбуждён или насторожен, альфа-волны замещаются низковольтными нерегулярными быстрыми колебаниями. Увеличение бета-активности при снижении альфа-активности может свидетельствовать о росте психоэмоционального напряжения, появлении тревожных состояниях (при закрытых глазах). Снижение альфа-ритма, повышение тета-ритма свидетельствует о проявлении депрессии (при закрытых глазах). Усиление бета-составляющей и одновременное ослабление тета-составляющей эффективно при различных эпилептических синдромах, при синдроме нарушения внимания и гиперактивности, постинсультных нарушениях (спастичность, парезы, плегии), посттравматических синдромах и др.
Тета- и дельта-колебания могут встречаться у бодрствующего человека в небольших количествах и при амплитуде, не превышающей амплитуду альфа-ритма. Патологическими считаются содержание θ и δ, которые превышают по амплитуде 40 мкВ и занимают более 15 % времени регистрации.
Устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга конструктивно выполнено в виде микроконтроллера 1, к одному из каналов которого подключен через модулятор света 2 источник светового излучения 3, выполненный в виде светодиодной панели с возможностью излучения светового потока длиной волны 480±5 нм. Модулятор света 2 выполнен с возможностью управления параметрами световых потоков (амплитудой, частотой, фазой, поляризацией).
К другому каналу микроконтроллера 1 подключены последовательно звукогенератор 4, усилитель 5, аттенюатор 6 источник звука 7.
Звукогенератор 4 выполнен, например, на основе микросхемы генераторов звуковой частоты.
Аттенюатор 6 выполнен с возможностью изменения интенсивности электромагнитных колебаний акустического сигнала.
К микроконтроллеру 1 подключены модуль памяти 8 с возможностью хранения предустановленных режимов работы устройства и модуль ввода/вывода 9 информации с возможностью управления устройством, ввода и/или изменения режимов работы устройства и т.д.
К микроконтроллеру 1 также подключены датчик освещенности 10 и датчик звука 11.
По своей сущности устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга представляет собой регулируемый излучатель искусственного светового потока и акустического сигнала, который используется следующим образом.
В помещении с пациентом размещают устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга. Включают устройство и с помощью блока ввода/вывода 9 в микроконтроллере 1 задают режим работы источника светового излучения 3 по показателям яркости и частоте пауз пульсаций светового излучения с помощью модулятора света 2 и режим работы звукогенератора 4, генерирующего акустический сигнал на источник звука 7 по показателям громкости с помощью усилителя 5 и частоты пауз акустического сигнала с помощью аттенюатора 6. Режимы работы устройства могут также выбирать из предустановленных и хранящихся в модуле памяти 8.
Яркость светового потока от источника светового излучения 3 и уровня акустического сигнала от источника звука 7 устанавливают исходя из уровней освещенности и шума в помещении, измеряемых с помощью датчиков освещенности 10 и звука 11 и с учетом индивидуальных реакций организма, исключая отрицательную реакцию, а частоту и длительность пауз в световом излучении и акустическом сигнале соотносят по времени с частотой и формой задаваемого ритма, эквивалентного электрофизиологической активности коры головного мозга, полученной с помощью электроэнцефалограммы в расслабленном, спокойном состоянии человека, с хорошей подвижностью нервных процессов, при которых смена процессов возбуждения и торможения быстро сменяют друг друга. Частоту и длительность пауз в световом излучении и акустическом сигнале выбирают от 2 до 180 Гц, соответствующие параметрам работы электрофизиологических ритмов головного мозга в альфа-, бета-, гамма-, тета-, дельта диапазонах. Причем диапазоны устанавливают как в моночастотном режиме, так и в сочетании диапазонов друг с другом. В данном случае используют альфа-, тета- диапазоны – в некоторых долях представленности в общем потоке полезных сигналов, преимущественно с использованием частот близких к резонансам Шумана (7.83 Гц) и поддиапазону альфа-ритма, соответствующего восьми пульсациям в секунду, то есть частотой 8 Гц.
Фото-ритмическая и звуковая стимуляция, посредством данного устройства вызывает чувство покоя и удовлетворенности, снимает тревожность, устраняет страх, нормализует циркадные (в том числе и в первую очередь ритмы «сна-бодрствования») и циркадианные ритмы. Выраженное воздействие такой стимуляции эквивалентно воздействию ноотропов с ярко выраженным анксиолитическим и тимолептическим эффектами, как например фенибут. Заявляемое устройство может применяться либо по расписанию – в случаях применения в клинической практике или в образовательных учреждениях, либо в удобное для человека время – в случае бытового использования.
Устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга могут использовать в области неврологии для профилактики неврологических и иных патофизиологических и психопатологических последствий невесомости в условиях невесомости при осуществлении космических полетов, лечения двигательных и аффективных неврологических расстройств, нейродегенеративных заболеваний, для повышения неспецифической резистентности у пациентов во время эпидемий и пандемий, для моделирования ясного уровня сознания и нормального нервно-психического статуса, формирования позитивного настроения (антифобическое действие, а также снижение обсессивности и ипохондрии) с целью создания спокойного и уверенного мотива к выздоровлению, для реабилитационных целей при нарушениях структуры личности, в том числе и у представителей силовых ведомств, после выполнения задач.
Адекватная световая активация центра циркадианных часов человека (нейроны супрахиазматического ядра гипоталамуса) посредством фоторецепторных ганглиозных клеток сетчатки позволяет непосредственно воздействовать на центральные механизмы регуляции биоритмов, обусловливающих секрецию гормонов в течение суток, управление вегетативных функций, а также познавательную деятельность человека в течение дня. Активация биоритмов человека с помощью заявляемого устройства направлена на восполнение дефицита положительных эмоций при ипохондрических и депрессивных состояниях, а также для общей стимуляции жизненного тонуса и мотива к выздоровлению.
Специфическая стимуляция центральных и периферических биоритмов человека обеспечивает нормальное функционирование цикла «сон-бодрствование» либо его восстановление при нарушениях сна, либо при изменении функционального состояния организма человека в периоде бодрствования.
Использование предлагаемого устройства является эффективным средством для восстановления нарушений периферических биоритмов, к которым относится мышечная координация, время реакции человека на стимулы окружающей среды, динамика уровней артериального давления и температуры тела, функции желудочно-кишечного тракта на протяжении суток, глубина сна и фазы сна, секреция гормонов в разное время суток, а также динамика когнитивных процессов (внимание, восприятие, память).
Предлагаемое устройство позволит проводить профилактику и лечение утомления и депрессивных состояний, которые является следствием нарушения функции биоритмов человека. Заявляемое устройство для воздействия на биоритмы человека является необходимым при лечении возрастных нарушений репродуктивной функции мужского и женского организмов. Поэтому предлагаемое устройство для адекватной активации центральных механизмов регуляции биоритмов может найти широкое применение как в медицинской и образовательной практике, так и у населения для применения в бытовых целях.
Примеры, подтверждающие достижение технического результата устройства аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга.
Пример 1.
Женщина 30 лет. Синдром вегетативной дисфункции. На ЭЭГ (см.Фиг.2) отмечаются единичные пароксизмальные разряды низкочастотного тета-ритма в лобно-центральных и височных отделах. Во время проведения фото- ритмической и звуковой стимуляции отмечается отчетливая реакция усвоения ритма (см.Фиг.3). Альфа- ритм распределен по всей конвекситальной поверхности головного мозга с акцентом в лобно-теменных и затылочных отведениях.
Фото-ритмическую и звуковую стимуляцию получала в течение 7-ми дней в условиях стационара с помощью заявленного устройства. Воздействие осуществлялось на частоте 8 Гц, в течение 6-ти минут каждый день в процессе проведения инфузионных и других процедур.
В результате фото- ритмической и звуковой стимуляции, благодаря реакции усвоения ритма у пациентки нормализовался сон, уменьшилась утомляемость, улучшилось общее самочувствие со значительной депривацией симптоматики клинической картины вегетососудистой дистонии.
Пример 2.
Женщина 60 лет. На фоне манифестации клинических признаков SARS-CoV-2 Omicron, наблюдается повышенное эмоционально-вегетативное состояние, приступы агрессии сменяющиеся тревожно-депрессивным состоянием. Девиантное поведение. На ЭЭГ (см.Фиг.4) отмечается выраженная по амплитуде межполушарная асимметрия тета-активности с преобладанием в правом полушарии с фокусом в задне-височном отделе (Т6).
В течение 10-ти дней получала фото-ритмическую и звуковую стимуляцию с помощью заявленного устройства. Воздействие осуществлялось на частоте 8 Гц, в течение 6-ти минут каждый день в процессе проведения инфузионных и других процедур. В результате фото- ритмической и звуковой стимуляции у пациентки в первые пять дней наблюдалось стойкое снижение температуры с 37.8-38.6 до 36.8-37.2 градусов Цельсия, нормализовался сон, уменьшилась тревожность, улучшилось общее самочувствие со значительной супрессией цитокинового шторма или гиперцитокинемии. Отмечалось выраженное преобладание активности альфа- ритма в лобно-теменных и затылочных отведениях (см.Фиг.5).
Пример 3.
Мужчина 50 лет. Повышенный уровень тревожности. На ЭЭГ (см.Фиг.6) по всей конвекситальной поверхности отмечается доминирование низкочастотного бета-ритма, пароксизмальные разряды высокочастотного бета-ритма.
В течение 5-ти дней получал фото-ритмическую и звуковую стимуляцию с помощью заявленного устройства. Воздействие осуществлялось на частоте на частоте 8 Гц, в течение 6-ти минут каждый день в процессе проведения инфузионных и других процедур. В результате фото- ритмической и звуковой стимуляции, благодаря реакции усвоения ритма у пациента нормализовался сон, уменьшилась тревожность, улучшилось общее самочувствие со значительной депривацией симптоматики по типу выраженных дистимических расстройств и нормализации психического статуса личности. Отмечалось выраженное преобладание активности альфа- ритма в лобно-теменных и затылочных отведениях (см.Фиг.7).
Пример 4.
Мужчина 19 лет, студент очного отделения высшего учебного заведения. Психофизиологической особенностью заключается в аддиктивности к обстоятельствам, застреваемости на фоновых мелочах в процессе ориентировочных рефлексов, ригидности нервных процессов и общей дистимичности психического профиля. На ЭЭГ (см.Фиг.8) отмечается отсутствие стабильности по частоте, частотная асимметрия альфа-ритма более 1 кол/сек, отсутствие модуляции, нарушение синусоидальности волн, повышение амплитуды свыше 90 мкВ, что характеризует состояние умственного и эмоционального напряжения, нервозности, тревожности.
В течение 30 дней получал фото-ритмическую и звуковую стимуляцию. Воздействие осуществлялось на частоте на частоте 8 Гц, в течение 6-ти минут каждый день – в процессе проведения аудиторных занятий по специальности. По окончании курса нормализовалось внимание, уменьшилась неусидчивость и застреваемость на фоновых мелочах, улучшилось общее самочувствие и подвижность нервных процессов, а также значительно повысилась толерантность к умственным и эмоциональным нагрузкам. Выросла успеваемость. Отмечалось выраженное преобладание активности альфа- ритма в лобно-теменных и затылочных отведениях (см.Фиг.9).
Технический результат – обеспечение возможности создания устройства фото- ритмической и звуковой стимуляции коры головного мозга с целью воздействия на биоритмы человека с учетом окружающей обстановки достигается за счет дополнительного подключения к микроконтроллеру 1 звукогенератора 4, усилителя 5 и аттенюатора 6, обеспечивающих генерацию акустического сигнала параллельно световому излучению с частотой акустического сигнала соответствующей длительности пауз между осцилляциями и частоте пульсаций светового потока, эквивалентных ритмам электрофизиологической активности коры головного мозга от 2 Гц до 180 Гц, преимущественно 8 Гц, соответствующей альфа-ритму электрических колебаний головного мозга, при этом с целью учета окружающей обстановки устройство дополнительно содержит датчики освещенности 10 и звука 11 с возможностью подбора уровней яркости светового потока и акустического сигнала с учетом аналогичных параметров окружающей среды с целью их исключения.
Claims (5)
1. Устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга, содержащее источник питания, источник светового излучения в области 480±5 нм, модулятор света, выполненный с возможностью регулировки режимов подачи светового потока, при этом устройство содержит генератор акустического сигнала и аттенюатор, выполненный с возможностью регулировки режимов подачи акустического сигнала, при этом модулятор света, генератор акустического сигнала и аттенюатор выполнены с возможностью установки длительности пауз между осцилляциями, частоты пульсаций и частоты акустического сигнала, соответствующих частоте, эквивалентной ритмам электрофизиологической активности коры головного мозга от 2 Гц до 180 Гц, при этом устройство содержит датчики освещенности и звука с возможностью подбора уровней яркости светового потока и акустического сигнала с учетом аналогичных параметров окружающей среды.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что длительности пауз между осцилляциями, частоты пульсаций и частоты акустического сигнала устанавливают соответствующими альфа-ритму головного мозга 8 Гц.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что управление режимами подачи светового потока и акустического сигнала осуществляют с микроконтроллера, к которому подключены источник светового излучения через модулятор света и источник акустического сигнала через последовательно подключенные генератор акустического сигнала и аттенюатор.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что к микроконтроллеру подключен модуль памяти с возможностью хранения предустановленных режимов работы устройства.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что к микроконтроллеру подключен модуль ввода/вывода информации с возможностью управления устройством.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2780128C1 true RU2780128C1 (ru) | 2022-09-19 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6443977B1 (en) * | 1998-11-30 | 2002-09-03 | Peter D. Jaillet | Apparatus and method for changing critical brain activity using light and sound |
RU2314132C1 (ru) * | 2006-03-22 | 2008-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная медицинская компания "Антистрессовый центр" | Способ немедикаментозной коррекции психоэмоционального, нейрогормонального и иммунного статусов человека |
RU2556840C2 (ru) * | 2013-10-28 | 2015-07-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Рязанский Государственный Радиотехнический Университет | Способ коррекции функционального состояния человека-оператора и устройство для его осуществления |
RU182615U1 (ru) * | 2018-01-15 | 2018-08-23 | Василий Федорович Пятин | Устройство для функционального управления циркадианными часами организма человека |
RU2671199C1 (ru) * | 2017-10-23 | 2018-10-30 | Марина Владимировна Зуева | Способ тренировки головного мозга |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6443977B1 (en) * | 1998-11-30 | 2002-09-03 | Peter D. Jaillet | Apparatus and method for changing critical brain activity using light and sound |
RU2314132C1 (ru) * | 2006-03-22 | 2008-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная медицинская компания "Антистрессовый центр" | Способ немедикаментозной коррекции психоэмоционального, нейрогормонального и иммунного статусов человека |
RU2556840C2 (ru) * | 2013-10-28 | 2015-07-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования Рязанский Государственный Радиотехнический Университет | Способ коррекции функционального состояния человека-оператора и устройство для его осуществления |
RU2671199C1 (ru) * | 2017-10-23 | 2018-10-30 | Марина Владимировна Зуева | Способ тренировки головного мозга |
RU182615U1 (ru) * | 2018-01-15 | 2018-08-23 | Василий Федорович Пятин | Устройство для функционального управления циркадианными часами организма человека |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6559666B2 (ja) | 光線療法を提供し、概日リズムを修正するためのシステム及び方法 | |
US6299632B1 (en) | Method for changing critical brain activity using light and sound | |
RU2707365C2 (ru) | Система и способ проведения светотерапии и изменения циркадного ритма | |
US20190046758A1 (en) | Methods for Independent Entrainment of Visual Field Zones | |
US20020198577A1 (en) | Apparatus and method for changing critical brain activity using light and sound | |
US20090005837A1 (en) | Method and apparatus for stimulating the neurochemistry of the brain resulting in increased overall brain function, cognitive performance, and intelligence quota | |
Ochs | The low energy neurofeedback system (LENS): theory, background, and introduction | |
KR20200031483A (ko) | 수면 보조장치를 이용한 스케줄 추천 시스템 및 장치 | |
TW201941216A (zh) | 光照護系統以及光照護方法 | |
US11197975B2 (en) | Light health care system and light health care method | |
RU2780128C1 (ru) | Устройство аудиовизуальной стимуляции коры головного мозга | |
JP2015502813A (ja) | 照明信号、システム、および方法 | |
TWI713806B (zh) | 光源裝置以及穿戴式裝置 | |
JP2003117001A (ja) | リラクセーション誘導装置 | |
Thompson et al. | Neurofeedback with biofeedback for stress management | |
RU2689037C1 (ru) | Устройство для цветотерапии | |
CA3102208A1 (en) | Technologies for audio-visual entrainment with breathing cues for managing heart rate variability | |
RU2428927C2 (ru) | Способ нормализации психофизиологического состояния | |
Fedotchev | Correction of stress-induced states using sensory stimulation automatically modulated by endogenous human rhythms | |
JP2695142B2 (ja) | リラクセーション誘導装置とこれを利用した学習方法 | |
US11536965B2 (en) | Technologies for multi-randomized audio-visual entrainment | |
Easwaran | Brainwave entrainment using visual-auditory stimulation as therapy for sleep disorders | |
KR102643867B1 (ko) | Ai 기반 뇌파동조 및 자율신경계조절을 이용한 수면 건강 관리 서비스 제공 시스템 | |
RU2785266C1 (ru) | Способ коррекции уровня тревожности и повышения умственной работоспособности | |
GB2393786A (en) | Visual stimulation in synchronisation with heartbeat |