Российские ученые узнали, что происходит с нашим телом в положении стоя

Статья опубликована в журнале Frontiers in Neuroscience. В ней изложены результаты исследования Лаборатории физиологии движения Института физиологии имени И. П. Павлова РАН в области чрескожной стимуляции спинного мозга.

Одно из направлений работы Лаборатории физиологии движения ИФ РАН – исследование механизмов и эффективности электрического воздействия (чрескожной стимуляции)  на спинной мозг при реабилитации пациентов с различными заболеваниями, связанными с нарушениями работы спинного мозга – травмы, инсульт, спинальная мышечная атрофия у детей и другими патологиями.

Благодаря многолетней практике и сотрудничеству с медицинскими учреждениями, сегодня уже очень много известно о том, какие механизмы задействованы в процессах реабилитации таких пациентов, при каких патологиях какую программу реабилитации и стимуляции необходимо назначить и как их сочетать. Однако эта, близкая к практике, ветвь работы лаборатории требует создания новых подходов, которые могут открыться только в фундаментальных исследованиях.  Именно в этой парадигме и была проведена работа, в центре которой стояло изучение механизмов контроля позы.

Надо отметить, что лаборатория сильно продвинулись в исследовании локомоции, движения. Благодаря исследованиям, ведущимся здесь, мы многое знаем о том, как управлять, в частности, путем чрескожной стимуляции спинного мозга (ЧССМ) шагательными движениями. В данном исследовании сотрудники лаборатории подступают к теме контроля позы.

Отметим, что поза человека – не статичное состояние, а сложный и нетривиальный процесс. Есть иллюзия, что стоя мы неподвижны. На самом деле задействовано большое количество мышечных синергий, активно ведет себя нервная система. Результаты фундаментальных исследований в этой области могут, в частности, помочь понять биомеханику нарушений позы у людей с неврологическими заболеваниями. А это подскажет – как эффективнее помочь больному, зная его изначальную постуральную стратегию (когнитивный стиль).

Когда мы стоим, на нас оказывается множество воздействий как внутренних, так и внешних. Мы дышим, у нас постоянно активированы разные мышечные группы, на нас влияет внешний шум, зрительные образы, многое другое. Нервная система должна такие потоки возмущений интегрировать и адаптироваться к ним. Человека «не шатает», только если организм справляется с широким комплексом задач. Нервная система человека, страдающего неврологическим заболеванием не способна эффективно управлять сложными процессами. Например, тело начинает колебаться в такт какой-то определенной ритмике  – в такт дыханию чаще всего. Знание механизмов, удерживающих нас в статичной позе и того, как мы реагируем на внешние воздействия – ключевые в понимании того, чем мы можем помочь людям, у которых этот механизм нарушен.

Исследователи разделили испытуемых на две группы – полезависимые и поленезависимые – по показателю сенсорно-когнитивный стиль. Этот стиль понимался в его изначальном физиологическом смысле – то, как человек воспринимает себя в пространстве, за счет каких механизмов поддерживает свою позу. Понятие впервые в 1954 году применил психолог Герман Уиткин. Он выделил два когнитивных стиля – полезависимость и поленезависимость. Полезависимые люди больше зависят от зрительной информации – они определяют положение своего тела, ориентируясь на объекты и других людей вокруг. Поленезависимые на зрительный образы ориентируются в меньшей степени, в большей – на ощущения в собственных суставах (проприоцепция).

Как правило, люди сочетают в себе признаки обоих стилей, однако для своего исследования ученые ИФ РАН использовали тест включенных фигур Готтшальдта, по результатам которого испытуемые разделились на группу с выраженной полезависимостью (ПЗ, девять человек) и выраженной поленезависимостью (ПН, девять человек).

В первой части исследования оценивалась разница в поддержании позы представителями двух групп при отсутствии внешних ориентиров (стоя с закрытыми глазами). ПН в таких условиях позу не меняли, а ПЗ, ориентирующиеся на внешние предметы, «теряли опору» – у них достоверно увеличивались постуральные (обеспечивающие поддержание определенного положения в пространстве) колебания в сравнении с группой ПН (при том, что с открытыми глазами, ПЗ поддерживают позу успешнее, чем ПН).

Именно условие «с закрытыми глазами» послужило контрольным условием, с которым в дальнейшем сравнивались проводимые воздействия. Что интересно, достоверная разница между группами ПЗ и ПН уже наблюдалась в нескольких не связанных исследованиях. Исследования были проведены с разницей в год на разных испытуемых, это говорит о воспроизводимости полученных результатов и сильной корреляцией между когнитивным стилем и неосознанным выбором постуральной стратегии.

В ходе настоящего исследования было изучено влияние чрескожной электростимуляции спинного мозга на постуральный контроль (контроль поддержания позы). Ранее та же группа исследователей показала, что ЧССМ на уровне поясничных позвонков (этот сегмент активирует мышцы-разгибатели нижних конечностей) снижает устойчивость только у ПЗ. Теперь стимуляция применялась на уровне позвонков T11-T12 (грудной отдел). Гипотеза заключалась в том, что при стимуляции этой зоны будет происходить стабилизация позы, так как активация мышц сгибателей нижних конечностей, с которыми связаны стимулируемые позвонки, приведет к фиксации бедер.

Испытуемые стояли на платформе в позе Ромберга (с закрытыми глазами, пятки вместе, носки в стороны, руки вытянуты вдоль тела по сторонам).  Стабилометрическая платформа измеряла положение проекции центра давления испытуемых (проводилась оценка постурального баланса).

Результаты исследования гипотезу подтвердили – ЧССМ значительно повлияла на поддержание позы и снова, как и в прошлых исследованиях, – только у полезависимых участников. Однако в этот раз, при стимуляции грудного отдела, произошло улучшение устойчивости (до 28%). В то же время у поленезависимых испытуемых устойчивость не изменилась. Это значит, что ЧССМ по-разному влияет на людей с разным сенсорно-когнитивным стилем.

Фундаментальное исследование найдет применение в медицинской практике. – Подчеркну значимость учета сенсорно-когнитивного стиля в программах реабилитации. Учитывая его, мы можем варьировать параметры стимуляции спинного мозга – строить программы реабилитации, уточнять количество сессий по стимуляции спинного мозга – говорит одна из исследователей Наталия Шаманцева. – Важным результатом оказалось и то, что мы вообще способны модулировать позу у здоровых людей, это показано впервые! Прежде это было продемонстрировано только для людей с травмой спинного мозга.

Сенсорно-когнитивный стиль определяет постуральную стратегию как в условиях поддержания равновесия с закрытыми глазами, так и в условиях с ЧССМ. Учитывая сенсорно-когнитивный стиль мы можем определять и оценивать эффективность постуральной стратегии у больных с неврологическими нарушениями и у лиц пожилого возраста.

Есть у исследования и «сопутствующие» открытия. – Мы были удивлены, наблюдая за тем, сколь разные стратегии поддержания позы используют люди с разными когнитивными стилями – продолжает Наталия Шаманцева – Когда полезависимые люди стоят с закрытыми глазами, они двигаются единым блоком. Бедра и плечи связаны, они двигаются, как единый стержень. Если их качнет, они всем телом в этом направлении и наклоняются. У поленезависимых иначе – у них сегментарная стабилизация. Движения разных суставов происходят в разных направлениях, позволяя более эффективно поддерживать позу и компенсировать воздействия внутренней и внешней среды. Исследование на эту тему мы продолжим.

На вопрос, что еще, по ее личным наблюдениям, отличает полезависимых и поленезависимых, Наталия Шаманцева отвечает:  

– Мы не проводили такие исследования и не будем – это не наше направление, но если делиться опытом общения с испытуемыми, то могу сказать, что, на мой взгляд, можно говорить о связи полезависимости и математических способностей. Чаще технари – поленезависимые, их можно отнести к типу архитектор-чертёжник, а полезависимых к типу художник-импрессионист. Можно привести метафору леса, заходя в который полезависимые воспримут его как единый живой организм, тогда как для поленезависимых он будет уравнением, которое необходимо решить.

Институт физиологии Павлова

17 статей

Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН — один из институтов Отделения биологических наук Российской академии наук. Институт ведет фундаментальные и прикладные исследования, направленные на раскрытие механизмов высшей нервной деятельности, функционирования сенсорных и висцеральных систем организма.

Показать больше