Експериментальне дослідження закономірностей, що відбуваються у мозку слабозорих людей під дією на шкіру долонь електромагнітного випромінювання різних довжин хвиль видимого діапазону

Активність тета-ритмів перевищувала активність альфа-ритму під час дії на шкіру долонь таких кольорів: помаранчевий, жовтий, зелений, чорний та білий. Найбільше перевищення активності тета-ритму над альфа-ритмом спостерігалося на білому кольорі -- на 42%, на помаранчевому -- на 25%, на зеленому -- на 17%. Рівень альфа-ритму перевищував рівень як дельта-, так і тета-ритмів при дії на шкіру долонь червоного та фіолетового кольорів.

Слід зазначити, що спектр електромагнітних хвиль видимого діапазону, відбитих від фіолетового паперу, мав у своєму складі доволі інтенсивну компоненту з довжиною хвилі 667,7 нм.

Іншою мовою, у світлі, що відбито від фіолетового паперу, була присутня помітна домішка червоного кольору. Можливо, червоний колір, який у психології сприйняття кольорів вважається збудливим [73], сприяв пригніченню повільних тета- і дельта-хвиль мозку, що може свідчити про підсилення активації центральної нервової системи під дією червоного кольору на шкіру долонь (при відсутності зорових стимулів).

Така зміна ритмів мозку учасників експерименту в залежності від різних довжин хвиль електромагнітного випромінювання видимого діапазону під час розпізнавання кольору із зав'язаними очима за допомогою шкірного аналізатора свідчить про зміну концентрації уваги, що є природним, а також про зміну емоційного стану.

Перевищення рівнів активності тета- і дельта-ритмів над рівнем активності альфа-ритму при дії на шкіру долонь всіх досліджених кольорів, крім червоного та фіолетового, може свідчити про те, що під час навчання шкірно-оптичному сприйняттю слабозорі діти входили у стан підвищеної зосередженості, близький до медитативного.

Однак, конкретні зміни ритмів мозку в залежності від конкретного діапазону хвиль електромагнітного випромінювання видимого діапазону (кольору) може підтверджувати відому й останнім часом все більш обгрунтовану дослідженнями теорію про те, що в залежності від виду та кількості інформації, що надходить (аналізується або оброблюється), активуються відповідні ділянки мозку, що генерують відповідні частоти (ритми мозку). Чим більша кількість нейронів задіяна в обробці інформації, тим менші частоти генерує мозок [55].

У випадку нашого дослідження різні довжини хвиль електромагнітного випромінювання видимого діапазону (різний колір) і є різною інформацією, що може оброблюватись різною кількістю задіяних нейронів та викликати генерацію різних частот (ритмів) мозком.

Висновки

Результати проведеного дослідження закономірностей, що відбуваються під час шкірно-оптичного сприйняття електромагнітного випромінювання видимого діапазону з різними довжинами хвиль у мозку слабозорих, дозволили розширити наукові знання в області фізіології сенсорного сприйняття. Отримані дані насамперед підтверджують те, що у людей із слабким зором у звичайному спокійному стані ритми мозку значно відрізняються від ритмів мозку у такому стані людей із нормальним зором. Відомо, що у спокійному стані із заплющеними очима у темряві найбільш вираженим у здорової людини повинен бути альфа-ритм мозку. У випадку нашого дослідження в учасників експерименту із слабким зором на початку вимірювань у таких умовах найбільш вираженим був тета-ритм.

Під час проведених експериментів було виявлено збільшення активності сітківки ока та деяких ділянок зорового аналізатора під дією електромагнітного випромінювання видимого діапазону з різними довжинами хвиль при визначенні кольору із зав'язаними очима за допомогою шкірного аналізатора, що свідчить про можливі механізми адаптації нервової системи людей із слабким зором до умов навколишнього середовища та підтверджує той факт, що усі сенсорні системи (органи чуттів) пов'язані між собою.

Результати проведених експериментів також показали, що різні довжини хвиль електромагнітного випромінювання видимого діапазону через шкірний аналізатор здатні викликати активацію або пригнічення фізіологічних процесів, в залежності від конкретних довжин хвиль. Так, наприклад, у ході експериментів було встановлено, що дія синього кольору на шкіру долонь (при відсутності впливу світла на зоровий аналізатор) приводить до підвищення рівня концентрації уваги, про що свідчило підвищення у досліджуваних бета-ритму мозку з одночасним пониженням альфа-ритму. Також було встановлено, що вплив зеленого кольору на шкіру долонь (при наявності у випробуваних щільної чорної пов'язки на очах) діяв заспокійливо на центральну нервову систему, що відображалося у незмінно високому рівні тета-ритму. В той же час при впливі на шкіру долонь кольорів червоного та фіолетового (в спектрі якого є довгохвильова червона компонента) сприяло активації центральної нервової системи, що приводило до відносного зменшення тета- і дельта-ритмів у порівнянні з альфа-ритмом. Це може бути підтвердженням наявності у людини механізмів, що забезпечують шкірно-оптичне сприйняття кольору.

Отримані під час проведених експериментів факти потребують подальшого більш ретельного та всебічного дослідження, а також систематизації у відповідності до найсучасніших теорій функціонування мозку, зокрема, голографічної моделі сприйняття та обробки зорової інформації мозком вищих тварин. Подальші експерименти у напрямку вивчення механізмів шкірно-оптичного сприйняття та їх теоретичне осмислення відкриють перспективи у створенні робочої гіпотези явища сенсорного заміщення та нейропластичності мозку. Це дозволить удосконалити існуючу методику та розробити нові підходи у навчанні сліпих та слабозорих розпізнаванню оптичних стимулів за допомогою шкіри, що буде сприяти соціальній адаптації таких людей у суспільне життя.

Література

[1] Zeki, S. 1993. A vision of the brain. Cambridge, MA, US: Blackwell Scientific Publications.

[2] GOST 7601-78. 1980. Fizicheskaya optika. Terminy, bukvennye obozna- cheniya і opredeleniya osnovnykh velichin. Mezhgosudarstvennyj standart. Izdanie oficzial'noe. Moskva. Izdatel'stvo standartov; 18 p. (In Russian).

[3] Spravochnik konstruktora optiko-mekhanicheskikh priborov. 1980. Pod red. V. A. Panova. Leningrad : Mashinostroenie; 741 p. (In Russian).

[4] Molochkov, V. P. Komp'yuternaya grafika dlya Interneta. Samouchitel'. SPb.: Piter; 2004. 368 p. In Russian.

[5] Sukovataya, I.E., Kratasyuk, V. A., Mezhevikin, V.V., Sviderskaya, I.V., Esimbekova, E. N., Nemczeva, E. V. Fotobiofizika. Uchebnoe posobie. Krasnoyarsk: IPK SFU; 2008. 438 p. In Russian.

[6] Prokopenko, V. T., Trofimov, V. A., Sharok, L. P. Psikhologiya zritel'nogo vospriyatiya. Uchebnoe posobie. Gosudarstvennyj universitet informaczi- onnykh tekhnologij, mekhaniki і optiki, Sankt-Peterburg; 2006. In Russian.

[7] Strettoi, E., Novelli, E., Mazzoni, F., Barone, I., & Damiani, D. 2010. Complexity of retinal cone bipolar cells. Progress in Retinal and Eye Research, 29(4), 272-283.

[8] Kolb, H. 2003. How the retina works: much of the construction of an image takes place in the retina itself through the specialized neural circuits. American Scientist, 91 (1), 28-35.

[9] Gegenfurtner, K. R. 2003. Cortical mechanisms of colour vision. Nature Reviews Neuroscience, 4 (7), 563.

[10] Duplessis, Y., & Novomeysky, A. S. Dermo-Optic Sensitivity Investigations. Proceedings of the second Simposium on Bioenergotherapia and Radi- esthesia; 1983 Sep 24-25; Warsawa, Poland; 1983. p.102-114,

[11] Novomeiskii, A. S. 1964. The nature of the cutaneous optical sense in man. Soviet Psychology and Psychiatry, 3, 3-18.

[12] Novomejskij, A. S. 1963. O prirode kozhno-opticheskogo chuvstva u chelo- veka. Voprosy psikhologii, 5, 99-117. In Russian.

[13] Mizrakhi, V. M. Problemy kozhno-opticheskogo vospriyatiya czveta sle- pymi. Sb. statej. Khar'kov: KhGU; 1993. 48 p. In Russian.

[14] Duplessis, Y., & Novomeysky, A. S. 1986. Eye Perception of Invisible Radiation of Colored Surfaces. International Journal of Paraphysics, 20(1;2), 3-9.

[15] Nowomiejski, A. S. 1987. Dotukanie Barw. Trzecie Oko, Warszawa, 10(46), 17-23. In Polish.

[16] Duplessis, Y., Novomeysky, A. S., & Guilev, D.K. 1988. Influence of the Colors of Working places on Speed of individuals using a Calculator. International Journal of Paraphysics, 22(1;2), 2-18.

[17] Mizrakhi, V. M., Titar', V. P. Voprosy czveta, supergravitaczii i vremeni. Sb. nauch. statej. Khar'kov: KhNU im. V. N. Karazina; 2013. 75 p. In Russian.

[18] Youtz, R. P., Weintraub, D.J., Makous, W. L., & Buckhout, R. 1966. Dermo-optical Perception.Science, 152, 1108--1110.

[19] Morell, F. The MORA concept. Patients' own and coloured light oscillations. Theory and practice. Karl F Haug Verlag GmbH & Co; 1990. 160 p.

[20] Novomejskij, A. S. 1965. Problemy kozhno-opticheskoj chuvstvitel'nosti. Uchenye zapiski Sverdlovskogo gos. pedinstituta. Sverdlovsk, 93-115. In Russian.

[21] Mizrakhi, V. M. Zakonomernosti i fenomeny kozhno-opticheskogo vospri- yatiya czveta i izobrazheniya slepymi. Sb. statej. Khar'kov: KhGU; 1994. 32 p. In Russian.

[22] Ryszard Tadeusiewicz. Neurocybernetyka teoretyczna. Podrecznik akade- micki. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego; 2009. 314 s. In Polish.

[23] Valyeyev, I. S., Osyennij, O. S., Tornuyev, Yu. V., Rakityanskij, D. F. 1963. Do pitannya pro pokhodzhennya zovnishn'ogo elektrichnogo polya, shho reyestruyet'sya poblizu tvarin i` lyudini. Fi`zi`olog. zhurn. URSR, 19(1), 99-104. In Ukrainian.

[24] Sobakin, M.A. Fizichekie polya zheludka. Novosibirsk: Nauka; 1978. 112 p. In Russian.

[25] Kulin, E. T. Bioelektretnyj effekt. Minsk: Nauka i tekhnika; 1980. 216 p. In Russian.

[26] Berezovskij, V. A., Kolotilov, N.N. Biofizicheskie kharakteristiki tkanej cheloveka. Spravochnik. Otv. red. i avt. predisl. Kostyuk P. G. Kiev: Nauk. Dumka; 1990. 224 p. In Russian.

[27] Rostovczev, V. N., Ruban, A. P. Metod spektral'no-dinamicheskoj diagnosti- ki: Instrukcziya po primeneniyu. Minsk; 2005. 14 p. In Russian.

[28] Registraczionnoe udostoverenie na mediczinskoe izdelie ot 27 fevralya 2015 g. № FSR 2009/04973. In Russian.

[29] Kafanov, Yu. N., Myagkov, V.I., Yurin, D. V. Metodicheskie i apparatnye sredstva sovremennoj integral'noj medicziny: kompleks mediczinskij eks- pertnyj (KME). -- Elektronnyj resurs. Rezhim dostupa (in Russian): http://web.archive.Org/web/20191018035224/https://kmedex.org/technology CME.php

[30] Litaeva, M. P. 2014. Komp'yuternye informaczionnye mediczinskie tekh- nologii: perspektivnye napravleniya. Ezhemesyachnyj nauchnyj zhurnal «Evrazijskij Soyuz Uchenykh (ESU)», 8, 65-67. In Russian.

[31] Registraczionnoe udostoverenie MOZ RF FSZ № 2009/05666 ot 1 dekabrya 2009 g. In Russian.

[32] Sertifikat vidpovidnosti MOZ Ukrayini № UA. TR.039.560, data vidachi -- 27.06.2018 r. In Ukrainian.

[33] Svidocztvo pro reyestracziyu avtors'kogo prava na tvir № 30892 «Baza danikh elektromagnitnikh kharakteristik biologichnikh ob'yektiv», Ukra- yina / Koptyelov O. O. -- Data reyestracziyi 05.11.2009. In Ukrainian.

[34] Svydocztvo pro reyestraczyyu avtors'kogo prava na tvyr № 32528: komp'yu- terna programa «Programa dlya zapisu elektromagnytnikh kharakteristik byologychnikh ob'yektyv», Ukrayina / Koptyelov O.O. -- Data reyestra- czyyi 23.03.2010. In Ukrainian.

[35] Svydocztvo pro reyestraczyyu avtors'kogo prava na tvyr № 25853: komp'yu- terna programa «Programno-aparatnij kompleks “Family doctor”», Ukrayi- na / Koptyelov O.O. -- Data reyestraczyyi 26.09.2008. In Ukrainian.

[36] Patent № 19807, Ukrayina, MPK A61N 5/00, A61B 5/04, A61H 39/02 (2006.01) Sposyb zapisu byoynformaczyj nikh kharakteristik byologych- nogo ob'yekta / Tyutyunnik I. O., Tyutyunnik 1.1., Dyachenko V. V., Koptyelov O.O. -- Nomer zayavki u200611298, zayavl. 26.10.2006, opubl.15.12.2006, byul. № 12/2006. In Ukrainian.

[37] Patent № 19808, Ukrayina, MPK A61N 5/02, A61B 5/04, A61H 39/02 (2006.01) Pristryj dlya zapisu ta koriguvannya byoynformaczyjnikh kharakteristik byologychnogo ob'yekta / Tyutyunnik I. O., Tyutyunnik 1.1., Dyachenko V.V., Koptyelov O.O. -- Nomer zayavki u200611299, zayavl.

26.10.2006, opubl. 15.12.2006, byul. № 12/2006. In Ukrainian.

[38] Patent № 30545, Ukrayina, MPK A61N 5/00, A61H 39/02 (2007.01) Pristryj dlya zapisu ta koriguvannya byoynformaczyjnikh kharakteristik byologychnogo ob'yekta / Koptyelov O. O., Dyachenko V. V., -- Nomer zayavki u200713651, zayavl. 06.12.2007, opubl. 25.02.2008, byul. № 2/2008. In Ukrainian.

[39] Patent № 4606, Respublika Belarus', MPK A61B 5/04, A61N 5/00, A61H 39/02 (2006.01) Ustrojstvo dlya zapisi i korrektirovaniya bioinformaczi- onnykh kharakteristik biologicheskogo ob'ekta / Koptelov A. O., Dyachenko V.V., -- Nomer zayavki u20080032, zayavl. 17.01.2008, opubl. 30.08.2008, byul. № 8/2008. In Russian.

[40] Patent №102882, RF, MPK A61B 5/04 (2006.01) Diagnosticheskij pribor / Bondar' M. P., Minaev V. T., Koptelov A. O., Dyachenko V. V., -- Nomer zayavki 2010128883, zayavl. 12.07.2010, opubl. 20.03.2011, byul. № 8/2011. In Russian.

[41] Mizrakhi, V. M. Problemy kozhno-opticheskogo vospriyatiya czveta sle- pymi. Sb. statej. Khar'kov: KhGU; 1993. 48 p. In Russian.

[42] Kravkov, S.V. Glaz i ego rabota. M.-L.: Izd-vo AN SSSR; 1950. 532 p. In Russian.

[43] Titar, V. P., Shpachenko, O.V. 2006. Computer simulation of visual processes in the framework of holographic model of physiological optics. Proceeding of 8th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling (LFNM 2006), June 29 -- July 1, 2006. Kharkiv; 2006. 191-194.

[44] Titar, V.P., Shpachenko, O.V. 2010. Reflection of laser radiation from retina quasi-crystal layers: model investigations. Optical Memory and Neural Networks (Information Optics), 19(1), 39-49.

[45] Andrillon, T., Nir, Y., Cirelli, C., Tononi, G., & Fried, I. 2015. Singleneuron activity and eye movements during human REM sleep and awake vision. Nature communications, 6(1), 1-10.

[46] Bechara, A., Damasio, H., & Damasio, A. R. 2000. Emotion, decision making and the orbitofrontal cortex. Cerebral cortex, 10 (3), 295-307.

[47] Dougherty, R.F., Koch, V. M., Brewer, A. A., Fischer, B., Modersitzki, J., & Wandell, B. A. 2003. Visual field representations and locations of visual areas V1/2/3 in human visual cortex. Journal of vision, 3(10), 1-1.

[48] Rasser, P. E., Johnston, P. J., Ward, P. B., & Thompson, P. M. 2004. A deformable Brodmann area atlas. In 2004 2nd IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: Nano to Macro (IEEE Cat No. 04EX821) (pp. 400-403). IEEE.

[49] Olsen, S.R., Bortone, D.S., Adesnik, H., & Scanziani, M. 2012. Gain control by layer six in cortical circuits of vision. Nature, 483(7387), 47-52.

[50] Krasnoschekova, E.I. Modulnaya organizatsiya nervnyih tsentrov. SPb, izd-vo SpbGUB; 2007. 130 p, In Russian.

[51] Sanchez-Panchuelo, R. M., Besle, J., Beckett, A., Bowtell, R., Schluppeck, D., & Francis, S. 2012. Within-digit functional parcellation of Brodmann areas of the human primary somatosensory cortex using functional magnetic resonance imaging at 7 tesla. Journal of Neuroscience, 32 (45), 1581515822.

[52] Shipp, S. 2007. Structure and function of the cerebral cortex. Current Biology, 17(12), R443-R449.

[53] .Chrobak, J. J, Buzsaki, G. 1994. Selective activation of deep layer (V-VI) retrohippocampal cortical neurons during hippocampal sharp waves in the behaving rat. Journal Neurosciense, 14, 6160-6170.

[54] Zvezdochkina, N. V., Chelyishev, Yu. A. 2008. Funktsionalnaya morfologi- ya nervnoy sistemyi: Uchebnoe posobie. Kazanskiy gosudarstvennyiy uni- versitet. Elektronnyiy resurs: http://old.kpfu.ru/f1/neuro/AutoPlay/Docs/ index.html701_03_02_02_02.htm. In Russian.

[55] Buzsaki, G. 2006. Rhythms of the Brain. Oxford University Press; 448 p.

[56] Kiroy, V. N., Ermakov, P. N. Elektroentsefalogramma i funktsionalnyie sostoyaniya cheloveka. Rostov-na-Donu: Izd-vo Rost. un-ta; 1998. 264 p. In Russian.

[57] Hassett, J. A primer of psychophysiology. San Francisco, W. H.Freeman & Co.; 1978. 215 p.

[58] Gebber, G.L., Zhong, S., Lewis, C., Barman, S.M. 1999. Human brain alpha rhythm: Nonlinear oscillations or filtered noise. Brain Res, 818, 5660.

[59] Anokhin, A., Vogel, F. 1996. EEG alpha rhythm frequency and intelli- ngence in normal adults. Intelligence, 23, 1-14.

[60] Cantero, J.L., Atienza, M., Stickgold, R., Kahana, M.J., Madsen, J.R., Kocsis, B. 2003. Sleepdependent theta oscillations in the human hippocampus and neocortex. Journal Neurosciense, 23, 10897-10903.

[61] Buzsaki, G. 2002. Theta oscillations in the hippocampus. Neuron, 33, 325340.

[62] Vertes, R. P. 2005. Hippocampal theta rhythm: a tag for short-term memory. Hippocampus, 15(7), 923-935.

[63] Buzsaki, G. 2005. Theta rhytm of navigation: link between path integration and landmark navigation, episodic and semantic memory. Hippocampus, 15(7), 827 - 840.

[64] Lee, D. J., Kulubya, E., Goldin, P., Goodarzi, A., & Girgis, F. 2018. Review of the neural oscillations underlying meditation. Frontiers in neuroscience, 12, 178.

[65] Guselnikov, V. I. Elektrofiziologiya golovnogo mozga. Kurs lektsiy. M.: Vyisshaya shkola; 1976. 423. In Russian.

[66] Thompson, E. The neuroscience of meditation. An introduction to the scientific study of meditation impacts the brain. Awake Technologies; 2011. 51 p.

[67] Gerasimova, E.V., Hazipov, R. N., Sitdikova, G. F. Fiziologiya nervnoy sistemyi: Uchebno-metodicheskoe posobie. Kazan: Kazanskiy universitet; 2012. 43 p. In Russian.

[68] Ielchishcheva, I.V., Titar, V. P., Tytar, O.V., & Melnikova, A.V. 2019. The Influence of Coherent Monochromatic and Non-monochromatic Electromagnetic Radiation on the Human Brain Rhythms. In 2019 IEEE 8th International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL) (pp. 312-315). IEEE.

[69] Jan, J.E., Wong, P. K. 1988. Behavior of the alpha rhythm in electroencephalograms of visually impaired children. Dev. Med. Child Neurol., 30(4), 444-450.

[70] Tolstova, V. A. 1996. Zavisimost ekvivalentnyih istochnikov raznyih poddi- apazonov a-ritma ot sostoyaniya zritelnoy sistemyi u detey 8-10 let. Fiziologiya cheloveka, 22(5), 13-19. In Russian.

[71] Red'ka, I. V., Mayorov, O. Yu. 2014. Spectral characteristics of the ongoing electroencephalogram in children suffering from visual dysfunctions. Neurophysiology. 46(2), 149 -- 159.

[72] Pahmesterova, O., Chertina, E., Vishnyakova, E. 2012. Vliyanie tsveta interera uchebnogo zavedeniya na psihologicheskoe sostoyanie uchaschi- hsya. Mezhvuz.sb.nauch. statey «Nauchnyiy potentsial regionov na sluzhbu modernizatsii», Astrahan: AISI.,S. 1 (2), 64 -- 67. In Russian.

[73] Braem, H.Die macht der farben. Mьnchen: Langen-Mьller und Herbig; 2004. 228 s. In German.

Размещено на Allbest.ru