Биологическая обратная связь (БОС) — это комплекс методов, которые базируются на принципах обратной связи физиологических параметров организма человека с целью активизации внутренних резервов, формирования навыков самоконтроля и саморегуляции физиологических функций и их адекватного управления.
Метод биологической обратной связи в опорно-двигательной реабилитации (метод адаптивного биоуправления, биореабилитации, оперантного обуславливания) — это современный метод реабилитации, направленный на восстановление или совершенствование двигательных навыков путем предъявления человеку текущего состояния искомых параметров.
Исходя из этого определения, ключевым в биоуправлении является возврат биологической обратной связи. Но как это работает и почему?
С точки зрения кибернетики человек является открытой информационной системой. Поэтому для полноценного функционирования в среде ему необходимо получать информацию извне и сличать ее с внутренним состоянием. По П. К. Анохину, любое взаимодействие с внешней средой — это работа функциональных систем, через которые организму необходимо получать обратную связь о результатах его действий.
На принципах обратной связи построены все гомеостатические механизмы, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма. Каждый день любой человек постоянно сталкивается с таким регулирующим механизмом обратной связи, например поддержание вертикального положения тела — это динамический процесс, который учитывает влияние внешних факторов (ветер, плоскость опоры и т. д.). Также в процессах обучения и формирования навыков человеку необходимо получать обратную связь о результатах его действий. M. T. Orne и D. A. Paskewitz в своих работах говорили о том, что результат обучения зависит не только от методики, но и от того, насколько человек осведомлен о том, хорошо ли он выполняет тренировочные действия.
Таким образом, метод БОС представляет собой тренинговые занятия, при проведении которых человеку с помощью специальных технических устройств (цепи внешней обратной связи) передается информация о состоянии той или иной функции его организма. Получая такую обратную связь, тренируемый корректирует выполнение формируемого навыка и развивает навыки управления искомыми физиологическими параметрами. Так как в процессе таких занятий на основе механизмов саморегуляции вырабатываются новые адаптивные функциональные состояния нервной системы, метод БОС также называют адаптивным биоуправлением.
Теоретические основания метода БОС во многом опираются на работы отечественных ученых: учение об условно-рефлекторной деятельности И. М. Сеченова и И. П. Павлова и их идейных последователей — К. М. Быкова (теория кортиковисцеральных связей), П. К. Анохина (теория функциональных систем) и Н. П. Бехтеревой (теория устойчивых патологических состояний).
Если говорить о самом термине «биологическая обратная связь», то приоритет в этом вопросе принадлежит исследователям США.
Канадский академик и ученый Дж. Басмаджян занимался изучением вопросов саморегуляции в активизации работы мышц. То есть он искал ответ на следующие вопросы:
— как помочь человеку в формировании навыков произвольного контроля над собственными физиологическими процессами?
— как дать такую обратную связь о работе внутренних и невидимых внешним восприятием процессах?
Басмаджян придумал подавать электромиографический сигнал так, чтобы он был понятен обычному человеку, т. е. путем регистрации сигнала и передачи его на экран монитора, что стало визуальной обратной связью для испытуемого (visual feedback). Но ученый придумал еще способ звуковой обратной связи (aural feedback): преобразованный сигнал электрической активности подавался на громкоговоритель, громкость звука которого менялась с изменением электрической активности.
(21 июня 1921 – 18 марта 2008)
Получая такую информацию о работе своей мышцы, тренируемые обучались напрягать и расслаблять отдельное мышечное волокно в нужном ритме, т. е. развивать навык произвольного контроля. Результаты своих исследований Дж. Басмаджян опубликовал в статье в 1963 году. После этой работы исследователи стали применять вместо термина «оперантное обусловливание» термин «биологическая обратная связь».
Далее вклад в развитие и практическое применение метода БОС внесли американские ученые, исследования которых были направлены на обучение контролю над вегетативной нервной системой. Так, Н. Э. Миллер в 1969 году в американском журнале «Science» опубликовал статью, которую многие специалисты в области БОС считают авторитетной. В статье были изложены результаты опытов Миллера на крысах, в ходе которых для получения вознаграждения животным необходимо было замедлять свой ритм сердца. И у них это получилось! Как только животное улавливало, что получает удовольствие при замедлении ритма сердца, то училось им управлять. Получение /неполучение удовольствия (стимуляция центра удовольствия в головном мозге) — это и есть способ передачи биологической обратной связи, с помощью которого крысы овладевали навыками саморегуляции над вегетативной нервной системой. Также Миллер привел результаты исследования на парализованных больных, которых он обучал регулировать артериальное давление через предъявление испытуемым показателей этого физиологического параметра.
История развития метода биологической обратной связи и практического применения этой новой технологии началась с работы именно над электромиографическим сигналом. Первым практиком в использовании ЭМГ-БОС является Эдмунд Джейкобсон, один из авторов современной теории управления стрессом. Э. Джексобсон использовал метод биологической обратной связи с целью формирования навыка релаксации, что и легло в основу его методики прогрессивной релаксации, которая активно применяется и по сей день. Его исследования уже в то время показали, что метод ЭМГ-БОС может применяться в психотерапии.
Ценность метода БОС для опорно-двигательной реабилитации стала практически неоспоримой, но оставался только вопрос о возможности его практического применения. К решению этого вопроса было приложено немало сил, например в 1971 году для коррекции двигательных нарушений при детском церебральном параличе С. А. Бортфельд рекомендовала применение плоской звучащей игрушки, на которую пациент должен был надавливать подбородком при сгибании головы. Звук, который издавала игрушка, передавал информацию о правильности выполнения двигательной задачи. В дальнейшем на основе этой идеи для развития движений у детей с ДЦП разрабатывались специальные тренажеры, которые отражали движения ребенка. Например, для коррекции гиперкинезов применялись тренажеры- куклы, которые воспроизводили движения ребенка. Но по причине своей узконаправленности и отражения только лишь внешней схемы движений данные приборы получили широкого распространения.
За счет регистрации активности мышцы и передачи такой информации пользователю распространение получил метод БОС по электромиографии. Можно привести много примеров применения ЭМГ-БОС для коррекции параличей, парезов, для уменьшения спастической и гиперкинетической активности, уменьшения синкинезий, коррекции походки.
Таким образом, метод биоуправления в реабилитации опорно-двигательного аппарата заслуживает особого внимания по ряду причин:
- двигательные функции и процессы их контроля исследуются на протяжении многих десятилетий и в сравнении с другими физиологическими системами изучены наиболее полно;
- ценность обратной связи в процессах обучения впервые показана на примере опорно-двигательного аппарата;
- двигательная система характеризуется наибольшей степенью произвольности и в большей степени подвергается обучению и переобучению, что говорит о возможности формирования навыков саморегуляции данными физиологическими параметрами;
- высокая пластичность систем регуляции движения в сочетании с высокой степенью автоматизма также позволяет рассчитывать на высокую эффективность применения метода БОС не только для целей реабилитационной медицины, но и в коррекционной педагогике.
- в настоящее время можно говорить о достаточно заметном росте количества ортопедических и неврологических заболеваний с нарушением двигательных функций, которые зачастую с большим трудом поддаются лечению методами традиционной терапии;
- все больше растет интерес к немедикаментозным и физиологичным методам, которые работают в сторону активации компенсаторных возможностей.
В дополнение ко всему вышеизложенному нам представляется важным подчеркнуть то, что прогресс не стоит на месте и сфера практического применения метода БОС продолжает дополняться различными технологиями, особенно в вопросах коррекции опорно-двигательного аппарата, что и создает необходимость классификации этих технологий.