Блог

Результаты исследования тренинга «Sress resistancе» в Mind Tracker BCI

Введение

Нарушения сна и хронический стресс – проблемы, с которыми сталкивался почти каждый в современном мире. Тренинг «Stress resistancе» в приложении Mind tracker BCI рассчитан на решение этих проблем. Тренинг состоит из 25 уровней - десятиминутных тренировок с нейробиологической обратной связью (нейрофидбеком), направленных на обучение управлению ритмами головного мозга – повышению мощности альфа-ритма и снижение мощности бета-ритма. Уровни тренинга усложняются в зависимости от индивидуальных показателей электроэнцефалограммы.

Альфа-ритм – волна головного мозга с частотой колебаний 8–12 Гц, регистрируется у 85-95% здоровых взрослых преимущественно в затылочных долях. Этот ритм имеет наибольшую амплитуду в состоянии спокойного бодрствования, особенно с закрытыми глазами, он усиливается во время медитаций и в процессе расслабления. Альфа-ритм стал первой волной головного мозга, использованной в системе нейрофидбека (Kamiya, 2011). Сейчас альфа-тренинг, направленный на увеличение мощности альфа-ритма, является одним из наиболее хорошо изученных и часто используемых протоколов нейробиоуправления. Его используют для лечения различных психических расстройств, хронической боли, а также для снижения тревоги, улучшения памяти, когнитивных функций и работоспособности (Angelakis et al., 2007; Marzbani et al., 2016; Zoefel et al., 2011).

Частота колебаний бета-ритма лежит в диапазоне 14–30 Гц. Наиболее сильно он выражен в лобных долях при различных видах когнитивной нагрузки, концентрации внимания, умственном напряжении и эмоциональном возбуждении. Однако чрезмерное усиление этого ритма сопутствует тревожности, нарушениям внимания (Roohi-Azizi et al, 2017), а кроме того, о хронического стрессе (Díaz et al., 2019; Vanhollebeke et al., 2022, Jena, 2015).

Увеличение отношений мощности альфа-ритма к мощности бета-ритма или ко всем остальным ритмам мозга способствует улучшению качества сна (Benatti et al., 2023; Gomes et al., 2016)и снижению уровня стресса (Hafeez et al., 2016, 2019).
Данное исследование оценивает влияние тренинга «Stress resistancе» Mind tracker BCI на два этих параметра.


Материалы и методы

В исследовании приняли участие 10 здоровых респондентов (средний возраст 34±4.4., mean ± SD), выбранных из числа людей, сообщивших в предварительном опросе о постоянных проблемах со сном и хроническом стрессе, однако не обращавшихся за медицинской помощью с этими проблемами. Стресс, который испытывали респонденты, как правило был связан с работой.

В начале и в конце исследования респонденты проходили два опросника. Сон оценивался по Питтсбургскому опроснику (PSQI), содержащему вопросы о субъективной оценки качества сна и достаточного количества сна, латентности и длительности сна, о его нарушениях и проблемах функционирования в дневное время, а также о приеме снотворных медикаментов (Buysse et al., 1989). Уровень стресса оценивался по шкале психологического стресса (Psychological Stress Measure, РSМ-25), предназначенной для измерения стрессовых ощущений в соматических, поведенческих и эмоциональных показателях (Crosswell & Lockwood, 2020).

Респондентам было предложено по возможности ежедневно проходить тренинг «Stress resistancе» в приложении Mind tracker BCI и воздержаться на время исследования от использования снотворных и успокоительных препаратов, а также ежедневно заполнять короткий дневник, состоявший из четырех вопросов о количестве часов сна, времени засыпания и субъективной оценки качества сна и уровня стресса по 10-бальной шкале.

Запись ЭЭГ проводилась с помощью устройства Neiry Headband c сухими электродами по четырем каналам — О1, О2, T3, Т4 и частотой дискретизации 250 Гц. При обработке данных использовались стандартные статистические тесты.

Результаты и обсуждения

Дневники исследования
По окончанию исследования 70% респондентов сообщили, что по их ощущениям тренинг помог улучшить качество сна и снизить уровень стресса, хотя изменений в субъективной ежедневной оценки качества сна и уровня стресса на протяжении 25 дней тренинга обнаружено не было. Не менялось и среднее по группе количество часов сна, однако было обнаружено достоверное снижение среднего времени засыпания (p<0.01). Для определения наличия трендов в данных использовался статистический тест Манна-Кендалла.
Рисунок 1. Изменение среднего времени засыпания на протяжении 25 дней тренинга. Точками обозначены усредненное по группе время засыпания для каждого дня. Линия соответствуют линейной регрессии, цветом выделена область, соответствующая 95%-ному доверительному интервалу.
Результаты опросников
Анализ данных опросников также показал изменения в состоянии респондентов (Рис. 2). Значение индекса Питсбургского индекса качества сна (PSQI) больше 5 свидетельствует о наличии проблем со сном, до начала исследования среднее значение этого показателя в группе респондентов составило 7.4 ± 2.29 (mean ± SD). По завершению этот показатель снизился до 5.6 ± 2.13, что находится на границе нормы по качеству сна. Попарное сравнение индивидуальных результатов участников Т-критерием Уилкоксона показало достоверные изменения (p <0.05).

Снижение, не подтвержденное статистически наблюдалось и в опроснике Шкалы психологического стресса (Psychological Stress Measure, РSМ-25). Средний результат респондентов до исследования составил – 95.5 ± 25.61, после – 78.0 ± 31.32. О нормальном уровне стресса адаптации свидетельствует результат теста ниже 100 баллов, результат в диапазоне от 100 до 155 баллов говорит о среднем уровне стресса, больше 155 балов – о сильном хроническим стрессе. Отсутствие достоверного результата может быть связано с тем, что начальные показатели большинства респондентов уже находились в диапазоне, свидетельствующем о состоянии психологической адаптации.
Рисунок 2. А – результаты Питсбургского опросника качества сна (PSQI) до и после треннинга. Б – результаты Шкалы психологического стресса (РSМ-25) до и после тренинга.
Изменения ЭЭГ-активности
Рисунок 3. Изменения относительной мощности ритмов головного мозга по уровням тренинга. Точками обозначены усредненные по группе значения для каждого уровня тренинга. Цветной областью вокруг линий регрессии выделена область, соответствующая 95%-ному доверительному интервалу.
При повышении уровня тренинга наблюдалось падение усредненной по группе мощности альфа-ритма и снижение мощности бета ритма, на что и был рассчитан тренинг. Как было показано многочисленными исследованиями эти изменения могут способствовать не только об улучшении качества сна и снижению уровня стресса, но и улучшению когнитивных функций и памяти, а также снижению тревожности (Gomes et al., 2016; Marzbani et al., 2016; Roohi-Azizi et al., 2017).

Заключение

Прохождение тренинга с нейрофидбеком «Stress resistancе» Mind tracker BCI в течение 25 дней помогло улучшить качество сна респондентов, о чем свидетельствует, субъективная оценка участников в конце исследования, снижение среднего времени засыпания на протяжении всего периода исследования и результаты Питсбургского опросника качества сна.

Снижение уровня стресса было подтверждено субъективной оценкой 70% участников, однако не было подкреплено другими данными, вероятно, из-за того, что перед начало исследования уровень стресса большинства респондентов уже находился в пределах нормы по Шкале психологического стресса (Psychological Stress Measure, РSМ-25).

Изменения данных ЭЭГ свидетельствуют об изменении соотношения ритмов головного мозга – падению относительно мощности бета-ритма и увеличению относительной мощности альфа-ритма, что также, согласно литературным данным, коррелируют с качеством сна и снижением уровня стресса.

Список литературы

Angelakis, E., Stathopoulou, S., Frymiare, J. L., Green, D. L., Lubar, J. F., & Kounios, J. (2007). EEG neurofeedback: A brief overview and an example of peak alpha frequency training for cognitive enhancement in the elderly. In Clinical Neuropsychologist (Vol. 21, Issue 1). https://doi.org/10.1080/13854040600744839

Benatti, B., Girone, N., Conti, D., Celebre, L., Macellaro, M., Molteni, L., Vismara, M., Bosi, M., Colombo, A., & Dell’osso, B. (2023). INTENSIVE NEUROFEEDBACK PROTOCOL: AN ALPHA TRAINING TO IMPROVE SLEEP QUALITY AND STRESS MODULATION IN HEALTH CARE PROFESSIONALS DURING THE COVID-19 PANDEMIC. A PILOT STUDY. Clinical Neuropsychiatry, 20(1). https://doi.org/10.36131/cnfioritieditore20230108

Buysse, D. J., Reynolds, C. F., Monk, T. H., Berman, S. R., & Kupfer, D. J. (1989). The Pittsburgh sleep quality index: A new instrument for psychiatric practice and research. Psychiatry Research, 28(2). https://doi.org/10.1016/0165-1781(89)90047-4

Crosswell, A. D., & Lockwood, K. G. (2020). Best practices for stress measurement: How to measure psychological stress in health research. Health Psychology Open, 7(2). https://doi.org/10.1177/2055102920933072

Gomes, J. S., Ducos, D. V., Akiba, H., & Dias, Á. M. (2016). A neurofeedback protocol to improve mild anxiety and sleep quality. In Revista Brasileira de Psiquiatria (Vol. 38, Issue 3). https://doi.org/10.1590/1516-4446-2015-1811

Hafeez, Y., Ali, S. S. A., & Malik, A. S. (2016). Neurofeedback training content for treatment of stress. IECBES 2016 - IEEE-EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences. https://doi.org/10.1109/IECBES.2016.7843429

Hafeez, Y., Ali, S. S. A., Mumtaz, W., Moinuddin, M., Adil, S. H., Al-Saggaf, U. M., Yasin, M. A. B. M., & Malik, A. S. (2019). Investigating Neurofeedback Protocols for Stress Mitigation: A Comparative Analysis of Different Stimulus Contents. IEEE Access, 7. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2944202

Kamiya, J. (2011). The first communications about operant conditioning of the EEG. In Journal of Neurotherapy (Vol. 15, Issue 1, pp. 65–73). https://doi.org/10.1080/10874208.2011.545764

Marzbani, H., Marateb, H. R., & Mansourian, M. (2016). Methodological note: Neurofeedback: A comprehensive review on system design, methodology and clinical applications. Basic and Clinical Neuroscience, 7(2), 143–158. https://doi.org/10.15412/j.bcn.03070208

Roohi-Azizi, M., Azimi, L., Heysieattalab, S., & Aamidfar, M. (2017). Changes of the brain’s bioelectrical activity in cognition, consciousness, and some mental disorders. In Medical Journal of the Islamic Republic of Iran (Vol. 31, Issue 1). https://doi.org/10.14196/mjiri.31.53

Zoefel, B., Huster, R. J., & Herrmann, C. S. (2011). Neurofeedback training of the upper alpha frequency band in EEG improves cognitive performance. NeuroImage, 54(2). https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2010.08.078