Экспериментальное исследование «психических моделей» гапер- и гиповесомости
Ощущения реального изменения веса тела, как в сторону его повышения, так и снижения встречаются в повседневной жизни человека нередко. Значительные, хотя и очень кратковременные, колебания весомости имеют место при полетах на самолетах, пользовании скоростными лифтами, при нахождении в водных бассейнах и в особенности при различного рода прыжках. Так, например, при рекордном прыжке В. Брумеля невесомость продолжалась около одной секунды. При прыжке парашютиста с аэростата в первые несколько секунд падение происходит с ускорением, затем скорость падения становится постоянной. В течение тех секунд, когда его движение вниз ускоренно, возникает сила инерции – направленная вертикально вверх перегрузка, которая обусловливает кратковременное состояние невесомости. Находясь в жидкости, человек также может не ощущать внешнего давления па поверхность тела. В этом случае субъективные ощущения будут напоминать одну из особенностей невесомости.
Еще чаще в повседневной жизни человек испытывает перегрузки, связанные с локомоциями, Каждое движение начинается и заканчивается возникновением ускорений, а следовательно, и перегрузок. Обычно их длительность и величина невелики. Однако в отдельных случаях испытываемые перегрузки могут быть весьма значительными. Так, по данным Нейлера, разрывы мышц и переломы костей, нередко наблюдаемые у спринтеров и прыгунов, происходят в тех случаях, когда возникающие в связи с локомоциями ускорения превышают 12^. По его же данным, футболисты при падении на землю в некоторых случаях испытывают перегрузку до 20g.
Вместе с тем тогда, когда описанные выше кратковременные ощущения невесомости или перегрузки сопровождаются сильным эмоциональным напряжением, в сознании обычно не остается достаточно ярких воспоминаний об этом вследствие проявления эффекта ретроактивного торможения. Однако в долговременной памяти сохраняются энграммы с запечатленным опытом субъективных переживаний, вызванных колебаниями весомости, и соответствующих вегетативных реакций. Можно утверждать, что каждый взрослый человек имеет определенный опыт субъективной оценки состояния, испытываемого при изменении весомости собственного тела.
В психиатрической практике также известны случаи субъективных переживаний изменения веса собственного тела. Как правило, они возникали под действием некоторых психически активных веществ. Так, И.А. Сикорский приводит несколько примеров отравления гашишем с развитием состояний, сопровождающихся ощущением утраты веса, чувством «всплывания». У больных с деперсонализационными синдромами нередко встречаются стойкие иллюзии невесомости, что позволило Р.Я. Голант выделить деперсонализационный синдром, в котором ведущим является чувство невесомости. Логично допустить, что подобные случаи гипогравитационных иллюзий возникают вследствие временной активизации в коре головного мозга тех этограмм, в которых запечатлен жизненный опыт субъективных ощущений при кратковременных изменениях весомости тела. Разумеется, непременным условием такой активизации должно быть нарушение контроля и регуляции, связанных с высшими психическими функциями. Вместе с тем следует иметь в виду, что «содержание клинической картины любой болезни, особенно на начальных этапах, формируется из материала прошлого жизненного опыта».
С целью экспериментальной проверки наличия у взрослого человека таких этограмм и выяснения их действенности при соответствующей активизации была проведена серия специальных опытов с репродуктивным внушением в гипнотическом состоянии различных гравитационных воздействий. В экспериментах участвовало 12 испытуемых в возрасте от 20 до 22 лет, у которых не было нарушений опорно-двигательного аппарата. Каждый из них имел опыт обычных полетов на пассажирских самолетах или же передвижения на скоростном лифте. Одним из основных требований, которым должны были удовлетворять испытуемые, являлась высокая степень гипнабильности. Формула внушения в экспериментах строилась на основе воспоминания ранее пережитой ситуации. Например: «Сейчас Вы в скоростном лифте. Он стремительно опускается. Ваше тело, все органы стали во столько-то раз легче». После этого испытуемому представлялась возможность с открытыми глазами стоять, передвигаться. Запись физиологических показателей производилась, как правило, в позе сидя, в покое, с закрытыми глазами.
Особенности позы при репродуктивном внушении сниженной весомости тела
У всех испытуемых при репродуктивном внушении частичной весомости наблюдаются весьма характерные изменения статической позы: осанка уплощается, нередко испытуемый приподнимается на носках, его руки несколько сгибаются в локтевых суставах и отходят от туловища. Аналогичные изменения наблюдаются и в позе сидя. Эти особенности сохраняются и при ходьбе, которая осуществляется в замедленном темпе, с ограниченным биодинамическим участием рук.
Согласно словесному отчету испытуемых, они действительно ощущали необычайно приятное состояние легкости, пониженной весомости тела, что делало их движения плавными и свободными. Нередко это субъективное переживание сопровождалось мимикой удовольствия и улыбкой. Лишь в единичных случаях отмечались жалобы на умеренную слабость, неустойчивость при стоянии и ходьбе, головокружение и поташнивание.
Сравнительный анализ основных биомеханических характеристик произвольных движений производился на основе двигательных тестов, выполняемых в удобном для испытуемого темпе. Такими тестами являлись: ходьба, поднимание до уровня плеч и опускание правой вытянутой руки, сгибание и разгибание в локтевом суставе правой опущенной руки.
Типичные изменения вертикальных слагаемых тестового движения «поднимание руки до уровня плеч и опускание» в удобном темпе представлены на рис. 30. Анализируемые движения производились в состоянии гипноза при ощущении обычной весомости, а также при репродуктивном внушении l/6g. Средние данные изменения параметров движений представлены в табл. 2,
Основные параметры тестового движения в состоянии гипноза
Вид движения
Условия эксперимента
Время движения
Средняя скорость
Максимальная скорость
Среднее ускорение
Максим, ускорение
Поднимание руки
и
1,0
0,9
27,4
6,6
31,0
i/6g
1,7
0,5
14,0
3,6
13,5
Опускание руки
is
0,56
1,7
41,0
13,2
58,5
2,3
0,35
8,8
1,8
11,5 --PAGE_BREAK--
Как видно из таблицы, при репродуктивном внушении частичной гравитации время выполнения активной части тестового движения увеличивается в 1,7 раза, пассивной – в 4,1 раза. При этом средняя и максимальная скорости уменьшились соответственно при поднимании руки в 18 и 1,9 раза, при опускании – в 4,8 и 4,6 раза; среднее и максимальное ускорения в первом случае уменьшились в 1,8 и 2,3 раза, во втором – в 7,3 и 5,0. Судя по этим цифрам, можно сказать, что первоначальный биомеханический эффект при частичной гравитации в большей степени проявляется в пассивной части локомоторного акта и в меньшей степени – в его активной фазе, отличающейся большей произвольностью. Сравнительный анализ горизонтальных слагаемых здесь не проводится, поскольку они в значительно меньшей степени отражают взаимодействие двигательного анализатора с внешним силовым полем, т.е. функциональную роль мышечной системы во взаимодействии с силами гравитации.
Исследование вегетативных реакций на репродуктивное внушение гравитационных воздействий показало, что частота пульса возрастает как при внушении перегрузок, так и в первый период внушения частичной весомости, хотя в последнем случае она остается значительно более низкой.
/>
График изменения вертикальных скоростей и ускорении ври поднимании и опускании руки в обычном состоянии и при внушении пониженной весомости тела
I – вертикальная скорость при весомости Jgi2 – вертикаль ная скорость при весомости 1/6 g; з – ускорение 0) при весомости lg; 4 – ускорение Ш при весомости 1/6 g
Характерно, что последовательное «нарастание» весомости тела сопровождается прогрессивным увеличением частоты пульса. Для сравнения на этом же рисунке представлены усредненные цифры частоты пульса при реальном воздействии на организм гравитационных изменений, имевших место во время тренировок космонавтов Ю.А. Гагарина, Г.С. Титова, В.В. Терешковой и В.Ф. Быковского на центрифуге и при полетах «на невесомость» в самолете. Как видно на рис, изменения пульса в том и в другом случае однонаправлены, хотя абсолютное их значение не совпадает. В большей степени это проявляется при воздействии перегрузок: репродуктивное внушение дает значительно меньший прирост частоты пульса, чем реальное влияние.
В эксперименте отсутствовали физические факторы гравитационного воздействия в виде деформации и смещения внутренних органов, изменения гидростатического давления в кровеносных сосудах и пр. Следовательно, наблюдаемая реакция сердечнососудистой системы на репродуктивное внушение гравитации обусловливается повышением общего психического напряжения, а также повышением или перераспределением общего мышечного тонуса. Косвенным подтверждением этого являются данные кожно-гальванической реакции и актографии. Однако непосредственное отражение функционального состояния различных групп мышц при указанных воздействиях могли дать лишь специальные миографические исследования.
Регистрация электрических потенциалов, отводимых от двуглавой и трехглавой мышц плеча во время сгибания опущенной правой руки в локтевом суставе, показала интересную особенность. При внушении частичной весомости сгибание предплечья сопровождается значительным нарастанием электропотенциалов, отводимых от двуглавой мышцы плеча, и снижением электроактивности соответствующего антагониста. Это свидетельствует о том, что в момент движения субъективное переживание уменьшения веса предплечья сопровождается неосознаваемым дополнительным приростом тонуса мышц-сгибателей. Этот прирост усилий и расходуется на преодоление неизменного действия сил тяжести, причем большая часть обратной афферентации, поступающей от проприорецепторов, оказывается заторможенной, а осознается лишь ее меньшая часть. Таким образом, происходит своеобразное вычитание части усилий, необходимых для преодоления неизменно действующих сил тяжести.
Как уже отмечалось, при одном из способов моделирования частичной весомости тела, в том числе и рук, используется частичное вывешивание локомоторных звеньев соответствующими грузами. Специальная система таких грузов с подвесками, перекинутыми через блоки, снимает часть собственного веса локомоторных звеньев конечностей. При репродуктивном внушении частичной весомости аналогичное явление, как об этом свидетельствует ЭМГ, создается за счет прироста тонуса антигравитационных мышц. Однако в этом случае обратная афферентация, которая на каком-то уровне должна сигнализировать об изменениях функционального состояния данной группы мышц, подвергается частичному торможению. Сигналы о приросте тонуса не воспринимаются сознанием, а импульсация, необходимая для управления движением, в новых условиях, естественно, формирует ощущение сниженной весомости конечностей.
Характерно, что частичное затормаживание афферентной импульсации системы антигравитационных мышц приводит к снижению электрофизиологической активности тех мышц, функция которых в меньшей степени связана с гравитационными силами. Так, например, на рис. 32 достаточно четко видно, что относительное повышение электрофизиологической активности двуглавой мышцы плеча при сгибании опущенной руки в локтевом суставе сопровождается значительным снижением миографических показателей трехглавой мышцы. На рис. 33 можно видеть, что снижение электрофизиологической активности при внушении частичной весомости наблюдается при статической нагрузке мышц голени: передней болыпеберцовой и камбаловидной, функция которых в большей мере связана с преодолением гравитационных влияний. Тем не менее субъективное переживание частичной весомости снижает активность этих мышц при выполнении двигательного теста.
Следовательно, мышцы конечностей не являются ведущими в формировании уровня электрофизиологической активности в связи с изменением гравитационных воздействий. Наоборот, их активность определяется афферентацией, поступающей, по-видимому, из тех групп мышц, которые непосредственно и постоянно противостоят гравитационным силам. К этим мышцам относятся, надо полагать, мышцы спины и шеи, поддерживающие в вертикальном положении все тело. Их тонус прежде всего и сказывается на особенностях кинематики конечностей за счет постоянного функционирования моторно-моторных рефлексов. Несомненно, что эти рефлексы являются первым уровнем регуляции движений, важнейшим центром которой служат органы равновесия с их кинестетическими клетками.
Специальная серия экспериментов показывает, что описанные ранее изменения ЭМГ являются закономерными. Кроме того, данные миографии подтверждают результаты биомеханического анализа локомоций, показавшего, что время выполнения двигательных актов при субъективном переживании частичной гравитации увеличивается.
Функциональная перестройка двигательного анализатора в процессе снижения афферентации, сопровождающей субъективное переживание уменьшения весомости, определенным образом сказывается и на электроэнцефалограмме. На рис. 35 представлены данные, характеризующие динамику частотного спектра ЭЭГ при внушении постепенного снижения веса тела испытуемых до 5 кг. Количественный анализ данных показал, что этот процесс сопровождается нарастанием активности и постепенным снижением остальных частотных компонентов ЭЭГ.
Характер и кинематические особенности тестовых движений при репродукции перегрузок свидетельствуют о том, что усиление афферентации за счет внушения повышенной тяжести тела приводит к значительному нарастанию всех параметров ЭМГ, особенно в активной фазе движения. И если при репродукции частичной весомости удлинение времени выполнения тестового движения сопровождается уменьшением электрофизиологической активности функционирующих мышц, то при перегрузках, наоборот, замедление тестовых движений происходит на фоне значительного увеличения параметров ЭМГ.
Как показали исследования, субъективные переживания сниженной весомости существенным образом сказываются на динамике сердечнососудистых реакций при ортостатических нагрузках. В ряду воздействий на течение ортостатических реакций, о которых шла речь в главе III, внушенную «гравитационную гипостезию» по силе влияния необходимо поставить на первое место.
/>
Изменение показателей ЭМГ при выполнении тестовых движений и условиях внушении различных гравитационных воздействий
Так, до сравнению с данными контрольных ортостазов, частота сердечных сокращений в состоянии «гравитационной гипостезии» увеличивалась на 1–27% >0,01). Систолическое артериальное давление почти во всех случаях было ниже значений контрольных ортостазов на 3–50%. Следует подчеркнуть, что даже внушенная полная релаксация мышц дает менее выраженные изменения указанного параметра. Это позволяет утверждать, что «гравитационная гидостезия» выступает в качестве фактора,
воздействующего не только на мышечную систему, обеспечивающую произвольные двигательные акты, но прежде всего на позную мускулатуру, которой необходимо отводить одно из ведущих мест в формировании соответствующих гемодинамических сдвигов в условиях невесомости. Значительное снижение лроприодептивной импульсации антигравитационных мышц при внушенной «гравитационной гипостезии» за счет моториокардинальных рефлексов приводит к заметному снижению тонуса кровеносных сосудов и сократительной способности миокарда, что в свою очередь вызывает падение систолического давления крови.
Диастолическое давление крови при субъективном переживании сниженной весомости тела в ортостазе по сравнению с контрольными значениями также снижалось?на 3–50%. При внушенной релаксации мышц этот показатель в большинстве случаев превышал контрольные цифры. Следовательно, уровень ттроприоцептивной импульсации позной мускулатуры в значительной степени определяет тонус сосудистой системы. Пульсовое давление в этом состоянии снижалось ниже контрольных значений гга 2–62%, но в последние минуты ортостаза наблюдались и случаи превышения. Данный показатель при внушенной «гравитационной гипостезии» также был более выраженным, чем при общей мышечной релаксации. Индекс «К» практически у всех испытуемых увеличивался на 3–290 условных единиц по сравнению с контрольными значениями. Это свидетельствует о том, что состояние «гравитационной гипостезии» вызывает более напряженные ортостатические реакции. На рис. представлен типичный случай изменения гемодинамических реакций при субъективном переживании невесомости в состоянии пассивного ортостаза.
/>
Динамика частотного спектра электроэнцефалограммы при внушении постепенного снижения веса ЧП – частота пульса
Результаты экспериментов, изложенные в настоящем разделе, свидетельствуют о том, что у каждого человека в долговременной памяти сохраняются энграммы состояний, связанных с пережитыми ранее ощущениями сниженной весомости тела. Эти энграммы могут быть активированы в гипнозе посредством репродуктивного внушения и послужить основой для «психической модели» соответствующего состояния. Как следует из экспериментов, действенность модели проявляется не только на уровне психических процессов, но и на физиологических показателях, на течении ортостатических реакций и локомоторных функциях.
Представлялось важным выяснить также, будет ли с течением времени иметь место естественная деактивация модели. Не исключалась возможность того, что реальная импульсация, свидетельствующая о неизменном весе, станет постепенно снижать уровень активности энграмм гиповесомости. Вместе с тем можно было рассчитывать и на то, что при определенных условиях их активность сможет сохраняться устойчиво и в постгипнотическом периоде. В этом случае модель можно было бы использовать для исследования работоспособности оператора на фоне специфического состояния.