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 (нейрофидбэком), направленных на обучение управлению ритмами головного мозга: повышению мощности альфа-ритма и снижению 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 нейрофидбэка (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, хроническому стрессу (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.
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 нейрофидбэка (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, хроническому стрессу (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 оценке 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 оценке качества сна и уровня стресса по 10-балльной 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.
В начале и в конце исследования респонденты проходили два опросника. Сон оценивался по Питтсбургскому опроснику (PSQI), содержащему вопросы о субъективной оценке 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 оценке качества сна и уровня стресса по 10-балльной 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 окончании исследования 70% респондентов сообщили, что, по их ощущениям, тренинг помог улучшить качество сна и снизить уровень стресса, хотя изменений в субъективной ежедневной оценке 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.
По окончании исследования 70% респондентов сообщили, что, по их ощущениям, тренинг помог улучшить качество сна и снизить уровень стресса, хотя изменений в субъективной ежедневной оценке 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.
Результаты опросников
Анализ данных опросников также показал изменения в состоянии респондентов (рис. 2). Значение индекса Питтсбургского 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 завершении 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 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.
Анализ данных опросников также показал изменения в состоянии респондентов (рис. 2). Значение индекса Питтсбургского 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 завершении 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 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.
Изменения ЭЭГ-активности
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 улучшению 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 нейрофидбэком 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 Питтсбургского 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.
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
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