Знакомимся с биологической обратной связью

Биологическая обратная связь – естественный инструмент жизнеобеспечения, и есть она у всякого живого организма. Без нее просто не может быть жизни.

Чем выше уровень организации живого организма, тем совершеннее (и сложнее) биологическая обратная связь.

Интересна биологическая обратная связь, однако, и своими приложениями, более всего во врачебной практике, превосходя по результатам многие иные методы лечения.

Термин “биологическая обратная связь” (биофидбек) предложен в конце 1960-х годов для описания лабораторных процедур, использовавшихся в обучении испытуемых изменять активность мозга, артериальное давление (АД), частоту сердечных сокращений (ЧСС) и другие физиологические параметры, которые в обычных условиях не поддаются контролю [1,2].

Сегодня понимание биологической обратной связи (далее биофидбека) расширилось и под нею понимают «технологию, включающую в себя комплекс исследовательских, лечебных и профилактических физиологических процедур, в ходе которых пациенту посредством внешней цепи обратной связи, организованной преимущественно с помощью микропроцессорной или компьютерной техники, предъявляется информация о состоянии и изменении тех или иных собственных физиологический процессов» [3].

 

История метода

 

Первые работы в области биофидбека были выполнены в клинической нейрофизиологии. В 1958 году Kamiya [4,5] начал изучать изменения альфа-ритма электроэнцефалограммы (ЭЭГ) испытуемых (альфа-нейрофидбек) при выполнении различных ментальных упражнений. В целях выработки дискриминационного условного рефлекса по условиям опыта периодически звонил колокольчик, а испытуемый должен был сам указать, «генерировал» ли его мозг альфа-ритм непосредственно перед аудиторным стимулом. Многие испытуемые смогли обучиться этому, что привело к дальнейшим исследованиям управления альфа-ритмом.

В последующем Kamiya и сотр. [6] продемонстрировали, что испытуемые могли подавлять активность альфа-ритма, когда им предоставлялась звуковая информация о его наличии. Хотя первоначальные ожидания от возможности произвольно управлять альфа-ритмом оказались преувеличенными, эти исследования были продолжены, так как предполагалось, что они в конечном итоге могут привести к разработке более эффективных клинических методов биофидбека.

Несмотря на оптимистичные ожидания, не удалось продемонстрировать четкую корреляцию между высокой плотностью альфа-ритма и субъективным ощущением покоя и расслабленности. Как оказалось, альфа-ритм не имеет универсального стресс-снижающего действия, отмеченного в ранних исследованиях [7]. Однако, это не послужило причиной полного отказа от концепции нейрофидбека и впоследствии появились многие другие виды лечения с использованием биофидбека.

Так, Martin Orne и сотр. оспорили утверждение, что альфа-нейрофидбек фактически означает тренинг индивидуума произвольно регулировать мозговую деятельность [8]. В ответ на это J. Hardt и J. Kamiya опубликовали статью, в которой доказывали эффективность нейрофидбека, и что его эффективность не зависела от визуально-моторной информации [9].

В 1978 г. Ancoli и Kamiya исследовали, является ли или нет усиление альфа-ритма на ЭЭГ результатом снижения визуального и глазодвигательного ответа [10]. Они провели метаанализ 45 различных исследований нейрофидбека и пришли к выводу, что в большинство выполненных ранее исследований страдали от методологических недостатков. По их выводам, многие негативные результаты появились из-за слишком короткого периода обучения и неоптимальных условий биофидбека. Как результат, ими было предложено проводить не менее 4 учебных занятий с непрерывным биофидбеком, каждое продолжительностью не менее 10 минут с количественной оценкой достигаемых результатов тренировки.

В дальнейшем, Barry Sterman и сотр. продемонстрировали высокую эффективность нейрофидбека с использованием бета-ритма (бета-нейрофидбек), включая и роль сенсомоторной ритмической активности ЭЭГ [11]. Бета-нейрофидбек был использован в лечении эпилепсии [12, 13], синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) [14]. Сенсомоторный ритм (SMR, СМР) является ритмической активностью мозга в диапазоне 12-16 Гц, которая может быть зарегистрирована вблизи сенсомоторной области коры. СМР регистрируется во время бодрствования и очень похож, если не идентичен, веретенам сна, которые возникают во второй стадии сна.

Также В. Sterman показал, что у обезьян и кошек, прошедших СМР-тренинг отмечались повышение порогового уровня монометилгидразина (вещества, вызывающего судороги). Эти исследования показывают, что СМР связан с процессами торможения в двигательных областях коры и, следовательно, усиление СМР через оперантные рефлексы увеличивает способность контролировать припадки [13].

Исследования сканограмм мозга позволили связать СДВГ с изменениями работы коры передней поясной извилины (anterior cingulate cortex, ACC) в задачах, связанных с выборочным вниманием. В 2006 году Johanne Levesque и сотр. опубликовали результаты исследований функциональной МРТ (fMRI), демонстрирующие нормализацию активации ACC в задачах с выборочным вниманием у испытуемых с СДВГ, прошедшим нейрофидбек-тренинг. Испытуемые были рандомизированы либо в группу нейрофидбека, либо в группу контроля; в группе контроля не было отмечено никаких изменений в активации АСС по сравнению с группой нейрофидбека [15].

В последние 15-20 лет отмечается резкое повышение интереса к нейрофидбеку, связанное с более глубоким пониманием тонких механизмов, лежащих в его основе. Нейрофидбек с альфа- и тета-ритмом использовался в лечении алкогольной [16-20] и других зависимостей, а также тревожных расстройств [21-22]. Нейрофидбек на этих низких частотах сильно отличается нейрофидбека с бета-ритмом или СМР. Бета- и СМР-нейрофидбек можно рассматривать как наиболее физиологичный метод, усиливающий процессы торможения в сенсомоторных зонах коры и подавляющий альфа-ритм. С другой стороны, альфа-тета-нейрофидбек, имеет в своей основе психотерапевтическую модель и включает в себя доступ к болезненным или подавленным воспоминаниям через альфа-тета состояние (термин, который происходит от регистрируемого паттерна ритма на ЭЭГ).

В 2010 году T. Ros и сотр. было проведено исследование, впервые продемонстрировавшее наличие нейропластического эффекта, происходящие непосредственно после нейрофидбека [23]. Как было показано, достаточно получасового сеанса нейрофидбека, чтобы вызвать длительные изменения в возбудимости коры головного мозга и корковой активности. Авторы отметили, что ответ коры на транскраниальную магнитную стимуляцию (transcranial magnetic stimulation, ТМС) был значительно усилен после нейрофидбека и сохранялся, по крайней мере, 20 минут.

Одной из интересных областей исследований биофидбека стала эмпирическая оценка висцеральных или гладкомышечных оперантных условных рефлексов, принимая во внимание, что в 1938 г. Skinner не смог продемонстрировать выработки оперантного вазоконстрикторного условного ответа [24].

N. Miller и сотр. (прежде всего, L. DiCara) занимались выработкой оперантных условных рефлексов вегетативной нервной системы на животных. В 1968 году DiCara и Miller [25] продемонстрировали, что курарезированных крыс можно научить избегать удара электрическим током, снижая частоту сердечных сокращений. Хотя попытки Miller повторить эти результаты были неудачными, все же удалось показать, что висцеральные оперантные условные рефлексы с помощью биофидбека могут быть выработаны и у человека [26].

Были ли первоначальные выводы Miller искажены артефактами измерений или сложным взаимодействием различных факторов, не известно до сих пор. Однако публикация его ранних исследований по висцеральным оперантным условным рефлексам у животных заинтересовала многих ученых и вдохновила исследовать подобные явления на человеке, что и привело в конечном итоге к разработке новых, более сложных технологий биофидбека.

H D Kimmel исследовал инструментальные оперантные условные рефлексы вегетативной нервной системы (ВНС) у человека. Опираясь на результаты более ранних экспериментов в развитии оперантных условных рефлексов управления кожногальваническими реакциями (КГР), он обнаружил, что изменение КГР субъектов могло быть обусловлено использованием приятных запахов [27]. Далее он просуммировал итоги исследований, в том числе 16 исследований биофидбека с КГР, 5 – с сердечным ритмом и 3 – вазомоторными реакциями, которые поддержали предположение, что на ВНС можно влиять с помощью оперантных условных рефлексов [28].

Эти выводы были подвергнуты критике Katkin и Murray [29], которые тоже получили положительные результаты, но связывали их с эффектом медиаторов.

Lang и Melamed продемонстрировали формирование оперантного рефлекса у девятимесячного ребенка [30]. Впоследствии, Frezza и Holland [31] показали, что слюноотделение у человека также можно контролировать с помощью оперантных условных рефлексов.

Elmer и Alyce Green [32] разработали клинический протокол для тренировки управления кожной температурой с помощью биофидбека. Использовались данные о периферической температуре кожи в качестве меры вазодилатации и комбинацию температурного биофидбека с аутогенной тренировкой Schultz и Luthe [33].

Sargent, Green и Walters [34] применили температурный биофидбек для лечения мигрени. Пациентов обучали повышать температуру кончиков пальцев (вазодилатация), снижая температуру в области лба (вазоконстрикция). По их данным почти 75% испытуемых смогли уменьшить продолжительность и интенсивность приступов мигрени. Более поздние исследования подтвердили эти результаты.

Thomas Budzynski и сотр. использовали электромиографическую тренировку (ЭМГ-биофидбек) для обучения пациентов снижать напряжение в мышцах лба при головных болях мышечного генеза [35]. Они показали, что за 16-недельный период тренировки снизились интенсивность головных болей и средний уровень мышечного напряжения с 10 до 3,5 микровольт. В их исследованиях были предусмотрены две контрольные группы пациентов с головной болью – первая группа получала “ложный” или псевдобиофидбек, а во второй группе биофидбек не применялся вообще. Ни в одной из них не отмечалось такого же улучшения, как в группе ЭМГ-биофидбека.

В 1960 Marinacci и Horande продемонстрировали, что ЭМГ-биофидбек может быть применен в лечении нервно-мышечных расстройств [36]. В 1977 году Baker и сотр. предложили шкалу для стратификации пациентов, перенесших инсульт, по степени прогресса в восстановлении нервно-мышечного контроля [37]. Basmajian показал, что пациенты могут обучиться контролировать активность отдельных мотонейронов [38, 39]. При постоянных физических упражнениях с ЭМГ-биофидбеком, функционирование мышц во многих случаях может быть постепенно восстановлено, даже в тех случаях, когда она была полностью утрачена. B. Brucker занимался практическим применением этой методики восстановления контроля над отдельными мышечными группами при травмах спинного мозга и других случаев паралича. К сожалению, этот впечатляющий прорыв в лечении различных видов параличей и парезов еще не широко известен. J. Cram и S. Donaldson разработали стандартизованные методы ЭМГ-биофидбека специальные упражнения для различных групп мышц.

В связи с накоплением значительного числа исследований в 1968 году в Санта-Монике, США, было проведено первое заседание Bio-Feedback Research Society (BRS). В 1976 году BRS была переименована в Biofeedback Society of America (BSA).

В 1981 году основана независимая бесприбыльная организация Biofeedback Certification Institute of America (BCIA), в марте 2010 года переименованная в Biofeedback Certification International Alliance (http://www.bcia.org/), имевшая своей целью сертификацию и контроль приборов и методик биофидбека, а также обучение и сертификацию врачей, практикующих биофидбек.

В дальнейшем, в связи с расширением поля деятельности, в 1989 году BSA была переименована в Association for Applied Psychophysiology and Biofeedback (AAPB, http://www.aapb.org/). В 1995 году было основано Society for the Study of Neuronal Regulation (SSNR), в 2006 переименованное в International Society for Neurofeedback & Research (ISNR, http://www.isnr.org/). По примеру США, в ряде других стран были созданы организации и профессиональные общества, занимающиеся проблемами биофидбека, например в Чехии (Feedback Institute, Ltd. and EEG-Biofeedback institute, http://www.eeg-bfb-i.cz), Австрии (The Austrian Society of Biofeedback and Psychophysiology, http://www.austria-biofeedback.at/), Франции (BFKT Association pour l’Enseignement du Biofeedback Thйrapeutique, http://www.bek.fr), Германии (Biofeedback in der Medizin, http://www.schlafmedizin.com/) и т.д., многочисленные региональные и международные конференции. В 1996 году был основан Biofeedback Foundation of Europe (BFE, http://www.bfe.org/). В 2008 году произошло объединение ресурсов AAPB, BCIA и ISNR в Biofeedback Neurofeedback Alliance [40].

По проблемам биофидбека выпускается два специализированных научных журнала: Biofeedback Magazine (http://www.aapb-biofeedback.com/toc/biof/current) и Applied Psychophysiology and Biofeedback Journal (http://www.aapb.org/magazine.html)

 

Контуры и технологии биофидбека

 

Контуры биофидбека обычно реализуются через регистрацию доступных для измерения быстрореактивных физиологических параметров, например, таких как кожная температура, кожно-гальваническая реакция, биоэлектрическая активность мышц или головного мозга, частоты дыхания или сердечных сокращений, вариабельности сердечного ритма, артериального давления, и др. [1]. Наиболее распространенным являются контуры кожной термометрии, кожно-гальванической реакции, электромиографии, дыхания, ЭЭГ, вариабельности сердечного ритма.

Биофидбек с контуром кожной термометрии является одним из самых первых и простых. Технически прибор температурного биофидбека состоит из пластинки, меняющей свое сопротивление в зависимости от температуры. Электрическое сопротивление пластины измеряется и может быть преобразовано обратно в градусы температуры, и отображены в виде графика или рисунка для обратной связи с испытуемым. Хотя кожная температура в основном, отражает диаметр артериол, повышение и понижение температуры реализуются через различные механизмы и их регуляция требует различных навыков [41]. Так, повышение температуры на руках реализуется через дилатацию артериол, вызываемую бета2-адренергическими гормональными влияниями [42]. Снижение кожной температуры происходит из-за вазоконстрикции, вызываемой повышением активности симпатических С-волокон [43]. Метод является неинвазивным и требует только крепления датчика на коже (обычно, на кончиках пальцев), электротравма при этом полностью исключена. Температурный биофидбек применяется в лечении хронической боли, головной боли (мигрени и головной боли напряжения), артериальной гипертензии, болезни Рейно, при тревожных расстройствах и стрессе [44].

4
Leave your comment

avatar
4 Comment threads
0 Thread replies
0 Followers
 
Most reacted comment
Hottest comment thread
2 Comment authors
GEORG Recent comment authors
  Subscribe  
newest oldest most voted
Notify of
GEORG
Guest
GEORG

Очень интересно! И может быть очень полезным для : а) занимающихся практиками оздоровления, построенными на медитации, аутотренинге. Современные научные методы и инструментальные средства контроля состояния организма помогут осваивать систему, адаптироваться с учетом своих особенностей (не каждый найдет настоящего Гуру) ; б) врачей, которые с уважением и вниманием относятся к многовековому опыту *нетрадиционных* систем оздоровления.

GEORG
Guest
GEORG

Давайте будем развивать, внедрять – врачи и пациенты,, профи и аматоры, главное – все энтузиасты!