двухфазный двигательно-когнитивный тест с биологической обратной связью по опорной реакции

Формула изобретения

Способ исследования двигательных и когнитивных функций человека, реализуемый в виде стабилометрического исследования, где испытуемый, управляя позой, выполняет инструкцию по удержанию собственного центра давления на стабилометрическую платформу в заданной зоне, отличающийся наличием двух последовательных равных по длительности фаз, в первой из которых отсутствует биологическая обратная связь по опорной реакции, а во второй - присутствует, и по итогам теста проводится сопоставление полученных в двух фазах количественных параметров, связанных с управлением позой, и количественных параметров, отражающих степень выполнения инструкции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к психофизиологии, медицине и может применяться в биомедицинских и психологических исследованиях для решения диагностических задач, неинвазивного мониторинга состояний человека, оценки эффективности воздействия различных факторов на двигательно-когнитивные способности испытуемого. Данное изобретение позволяет проводить объективную оценку состояний, количественное исследование способности человека выполнять заданное инструкцией управление позой тела и вниманием - сочетанными двигательной и когнитивной задачами.

Известны двухфазные стабилометрические тесты для биомедицинских целей - например, вариант теста Ромберга по RU 2260370, где оценивают степень различий стабилометрических показателей у человека в двух одинаковых по длительности фазах, в одной из которых человек поддерживает условленную позу с открытыми глазами, а в другой - с закрытыми. При этом диагностическая значимость процедуры основана на возможности сравнить отраженные в стабилометрических параметрах особенности организации функции поддержания позы при наличии зрительного контроля испытуемого и без зрительного контроля. Недостатком указанного способа для применения в биомедицинских и психологических исследованиях является недостаточная объективность, поскольку здесь применяется метод косвенной оценки когнитивных составляющих в реализации испытуемым способности управлять заданной позой - по так называемому «индексу присоединения психопатологического компонента», который в RU 2260370 используется при трактовке данных, но не является объективно измеряемым результатом реализации испытуемым какой-либо когнитивной задачи.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является объективизация оценки состояния человека за счет прямого измерения влияния когнитивной составляющей на реализацию испытуемым способности управлять заданной позой при включении в одной из фаз стабилометрического исследования биологической обратной связи по опорной реакции. При этом показатели стабилометрического исследования, связанные со стабильностью поддержания заданной позы тела, и показатели качества выполнения инструкции рассматриваются как связанные с когнитивной функцией, критериями внимания, например: 1) внешние реакции, способствующие выполнению инструкции - моторные, позно-тонические; 2) продуктивность, результативность - объективные данные о результативности действия (Гиппенрейтер Ю.Б. Деятельность и внимание. // А.Н.Леонтьев и современная психология. / Под ред. А.В. Запорожца и др. Москва: МГУ. 1983. С.165-177).

Стабилометрическое исследование выполняется в виде двухфазного теста, при этом испытуемому предъявляется инструкция по управлению позой в обеих фазах теста. В первой фазе теста испытуемый управляет заданной позой без биологической обратной связи. Во второй фазе теста происходит включение биологической обратной связи, что предоставляет испытуемому дополнительные возможности в управлении заданной позой, поскольку позволяет оценить степень рассогласования между сигнализацией о положении тела от собственных рецепторов и дополнительной сигнализацией, поступающей по искусственному каналу обратной связи, организованному с помощью стабилометрической платформы - пример в Фиг.1. Оценка способности человека использовать эту дополнительную сигнализацию в сравнении с его же способностью к управлению без биологической обратной связи является ценным диагностическим материалом. Для оптимальной коррекции позы, с точки зрения следования инструкции, требуются сочетанные когнитивные и двигательные действия испытуемого, направленные на устранение обнаруженного рассогласования. Такая трактовка согласуется с классическими теориями об организации поведения, двигательных актов (Анохин П.К. Функциональная система как основа физиологической архитектуры поведенческого акта. // Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М.: Медицина, 1968. С.194-262; Бернштейн И.К. Физиология движений и активность. М.: Наука. 1990. С.373-410). При этом успешность коррекции позы испытуемым по сигналам обратной связи может быть количественно измерена, например, по степени среднего отклонения измеренного положения центра давления от заданной позиции. Сопоставление показателей двигательной активности в разных фазах данного стабилометрического теста позволяет оценить степень усилий испытуемого, направленных на реализацию инструкции по поддержанию заданной позы - например, с помощью сопоставления показателей энергозатрат на поддержание заданной позы согласно RU 2456920 в обеих фазах теста, или производных величин.

Пример реализации предлагаемого способа может быть проиллюстрирован проведенным исследованием, с применением серийного стабилометрического комплекса ST-150 по ТУ 9441-005-49290937-2009. Испытуемому, в частности, предъявлялась инструкция: «Встаньте прямо, не двигаясь, смотрите на экран, следите за меткой в центре мишени. Когда метка станет подвижной, постарайтесь удерживать ее в центре мишени». После предъявления инструкции, в течение 30 секунд, происходила регистрация стабилометрических параметров в условиях отсутствия обратной связи по опорной реакции. По истечении 30 секунд без уведомления испытуемого автоматически включалась обратная связь, что проявлялось созданием визуальной сигнализации, проявляющейся в движении метки на экране монитора, связанном с перемещением центра давления пациента на платформу. При этом регистрировались те же самые стабилометрические параметры.

Фиг.2. иллюстрирует алгоритм проведения теста и примеры изображений на экране монитора в процессе проведения исследования.

На Фиг.3 представлен вариант оформления результатов проведенного теста. Приведены графики и пространственно-временные характеристики перемещения общего центра давления (далее ОЦД) испытуемого, которые характеризуют его двигательную функцию, а также показатели, отражающие качество выполнения предъявленной инструкции, которые характеризуют успешность выполнения, энергетическую цену успешности выполнения инструкции и т.п.

В данном исследовании показатели с индексом 1 относятся к первой фазе теста - с отключенной обратной связью, а с индексом 2 соответственно ко второй - с включенной обратной связью. В частности, получены следующие характеристики: A1=0.44 Дж; A2=0.95 Дж; S1=98.6 мм ²; S2=35.4 мм², где A означает величину, отражающую энергозатраты, связанные с поддержанием заданной позы в соответствии с предъявленной инструкцией, рассчитанную по RU 2456920, a S - площадь статокинезиограммы, рассчитанная согласно традиционным алгоритмам (например: Скворцов Д.В. Стабилометрическое исследование. М.: Маска, 2010. 176 с.). При сравнении одноименных характеристик первой и второй фазы легко заметить уменьшение во второй фазе исследования площади статокинезиограммы в 2,8 раза при одновременном увеличении в 2,16 раза индекса энергозатрат на поддержание заданной позы. Факт уменьшения площади в фазе теста с включенной обратной связью в сочетании с малой величиной (0,2 мм) показателя среднего отклонения положения ОЦД от заданного инструкцией положения (центра мишени) указывает на успешность (результативн ость) выполнения предъявленной испытуемому инструкции - NR=(1-R/Rmax)*100, где Rmax - это радиус центральной зоны «мишени», то есть на улучшение контроля позы благодаря включению обратной связи. Сравнение энергозатратности процессов поддержания заданной позы во второй (управляемой) и первой (неуправляемой) фазах теста обусловливает характеристику энергоэффективности выполнения предъявленной инструкции - NE=100*A1/A2. Общая оценка выполнения теста складывается из оценок результативности и энергоэффективности выполнения предъявленной инструкции - N =(NR+NE)/2. Хороший результат достигается при оптимальном сочетании успешности двигательной и когнитивной функций испытуемого.

Анализ показателей неуправляемой фазы теста позволяет оценить энергоэффективность неуправляемого баланса - NA=100*Ao/A1, где Ао=0,033*Ти - нормативная величина энергозатрат неконтролируемого баланса, а Ти - время исследования. А также неконтролируемые постуральные отклонения в неуправляемой фазе вдоль фронтальной - X=100*X/Rmax и саггитальной Y=100*Y/Rmax осей, где X - среднее значение координаты Х в фазе 2; Y - среднее значение координаты Y в фазе 2. Для каждого из вышеприведенных параметров устанавливаются нормативные значения соответственно, нормативные величины и методы расчетов оценок могут варьироваться. В данном случае состояние двигательно-когнитивной функции испытуемого по результатам теста характеризуется следующим образом: энергоэффективность баланса NA=100 - высокая; результативность выполнения тестовой задачи NR=97 - высокая; энергоэффективность управления NE=60 - средняя; общая оценка эффективности управления (N =89) - высокая при умеренной фронтальной ( X=-42) и выраженной саггитальной ( Y=165) асимметрии.

После приема определенной дозы психоактивного препарата состояние данного испытуемого изменилось, что проявилось в изменении результатов описываемого теста - в частности, в ухудшении обсуждаемых показателей. Так, здесь A1=1.43Дж; A2=3.27Дж; S1=123.4 мм²; S2=78.5 мм². При этом значение среднего отклонения измеренного положения центра давления от центра мишени во второй фазе теста составило 1.4 мм. То есть общая оценка выполнения теста снизилась, отражая изменения внимания и способности управлять позой. Подобным образом можно оценивать изменения состояния человека, например, при назначениях соответствующих медикаментов, в том числе подборе дозировок препаратов, влияющих на психику; при воздействии токсинов; до и после физической нагрузки; в ходе реабилитационного процесса или течения болезни; при проведении регулярных предсменных осмотров персонала/ и так далее. При этом биологическая обратная связь по опорной реакции может быть реализована в виде визуального или акустического либо визуально-акустического сигнала или иного в зависимости от конкретной задачи и условий применения теста.