Начало разработки метода биоакустической коррекции (БАК) приходится на конец 1980-х – начало 1990-х гг. Метод разработан при участии сотрудников Физиологического отдела им. И. П. Павлова ФГБНУ «ИЭМ» К. В. Константинова, В. В. Сизова и Д. Б. Мирошникова. Учитывая принципиальное методологическое отличие технологии БАК от существовавших к тому времени методов биоуправления, следует обратиться к истории возникновения метода и последующему его развитию. Данная технология получает всее большее распространение в области неврологии и нейрореабилитации, достаточно широко используется в клиниках Российской Федерации, ближнего и дальнего зарубежья.
К началу 1990-х гг. отечественная наука переживала не лучшие времена. Но в Физиологическом отделе им. И. П. Павлова атмосфера оставалась творческой и продуктивной. Работа головного мозга, процессы нервной регуляции, формирование поведения и многие другие вопросы интересовали сотрудников отдела, возглавляемого членом-корреспондентом АМН СССР Г. А. Вартаняном.
Большой интерес вызывали идеи интервалоселективного взаимодействия нейронов при формировании условного рефлекса. В дальнейшем именно эта концепция избирательного реагирования нейронов на различные межимпульсные (временные) интервалы оказала значительное влияние на становление технологии биоакустической коррекции. Именно в то время стало складываться понимание важности временных параметров в работе нейронных ансамблей. Иногда мозг называли «машина времени» в том смысле, что он работает со временем, совпадения во времени являются значимыми событиями в работе нейросетей.
Перед разработчиками стояла задача освоения методов регистрации внеклеточной и внутриклеточной нейронной активности, анализа этой активности, её соотнесения с процедурами обучения животных. Остро ощущалась нехватка вычислительных технических средств. Однако на рубеже 1980–1990-х гг. представилась возможность реализовывать некоторые технические задумки. Одной из них было желание если не увидеть, то хотя бы услышать работу мозга. Важно, что, ставя перед собой такую задачу, недостаточно было удовлетвориться поверхностными формальными решениями, например, модуляцией слышимых частот, параметрами биоэлектрической активности мозга.
Очевидно, что при таком способе озвучивания ЭЭГ спектр исходного сигнала переносится в область слышимых частот, но исходные частотные соотношения гармоник нарушаются, и восприятие слышимой картины не соответствует источнику, а между тем ширина спектра ЭЭГ составляет не менее пяти октав, т. е. в музыкальном смысле «богатая». Также не представляла интерес идея превращения ЭЭГ в музыку. Впрочем, первые варианты БАК делали именно это – собранный синтезатор извлекал из ЭЭГ весьма фантастичные звучания. Получалось шоу, а не наука. Научного удовлетворения это не приносило.
Хотелось услышать подлинное «звучание» биоэлектрической активности мозга, открыть и увидеть что-то новое. Прежде всего было интересно, что представляет собой ЭЭГ в акустической области.
Возникла идея транспонирования спектра ЭЭГ в слышимый диапазон частот с сохранением исходных частотных соотношений, т. е. с умножением спектра, по аналогии с музыкой, когда одна и та же мелодия может быть проиграна в разных октавах с сохранением исходного музыкального содержания, которое, по сути, заключается в последовательности музыкальных интервалов (отношений частот, а не их абсолютных значений).
Однако для реализации такого транспонирования спектра ЭЭГ в слышимую область требовалось разбить исходный сигнал на отдельные фрагменты, каждый из которых записывался бы в память компьютера, а затем ускоренно и многократно воспроизводился. Возникал важный вопрос: на какие фрагменты разбивать исходный сигнал? Фиксировать ли временные участки разбиения сигнала? Если да, то каковы должны быть величины этих временных отрезков? Интуитивно чувствовалось, что разбивать ЭЭГ на фиксированные временные отрезки не надо, искусственность такого преобразования была очевидной. Впрочем, пробовали делать и так. Подсказка возникла при анализе спайковой активности нейронов. Если значимым параметром этой активности является величина межимпульсного интервала, то и озвучивать надо именно эти интервалы с сохранением отношений между ними. Было сделано такое преобразование, и авторы услышали нейронную «песню» мозга сначала моллюсков (прудовиков, катушек), а затем и крысы. Мозг млекопитающих звучал интереснее, разнообразие интервалов было больше, мелодия – богаче. Но вряд ли это можно было назвать музыкой.
Переход от нейронной активности к ЭЭГ сначала представлялся несложным, однако дальнейшие исследования это не подтвердили. Приближенным аналогом межспайковых интервалов мы сочли одиночные колебания ЭЭГ, т. е. буквально промежутки времени и соответствующие им паттерны, заключенные между двумя пересечениями биоэлектрической активности нулевой линии, но с одинаковой производной. При таком преобразовании тембр звучания и его амплитуда определялись формой паттерна ЭЭГ, а «нота» – длительностью периода этого колебания. Озвученная биоэлектрическая активность в целом нам понравилась: красиво «пел» альфа-ритм, «щебетала» бета-активность, «гудел» тета-ритм и медленные волны. Но всее-таки это не было музыкой. После прослушивания собственной ЭЭГ, друзей, знакомых встал вопрос: «Что делать дальше?» Обратили внимание на то, что оценка звучания собственной ЭЭГ была очень разной. В целом складывалось впечатление, что чем ближе к норме психо эмоциональное состояние испытуемого, тем выше оценка звучания с точки зрения гармонии. Также заметили, что в ходе прослушивания этих звуков спектр ЭЭГ часто смещался в сторону тета-активности, а амплитуда ЭЭГ уменьшалась. Однако подчеркнем, что никаких планомерных исследований в начале не было – наблюдали за реакцией слушателей и за изменениями их ЭЭГ, пока однажды не произошел интересный случай.
Однажды в лабораторию пришёл сотрудник института. У него сильно болел зуб. Ему предложили послушать его собственную ЭЭГ. В ходе прослушивания зубная боль прошла. Зуб спасти не удалось, за что он нас впоследствии упрекал (конечно, в шутку). Но этот случай породил некоторую уверенность, что все это не зря, так как данные процедуры могут оказывать лечебное воздействие. Действительно, постепенно стали накапливаться случаи уменьшения головных болей, снижения тревожности, релаксации и в целом улучшения самочувствия во время и после процедур прослушивания звуков, отражающих биоэлектрическую активность собственного мозга. Эти звуки получили название «акустический образ ЭЭГ».
Руководство отдела об этих исследованиях знало, активно не поддерживало, но и не препятствовало их проведению. Коллеги, конечно, были в курсе работ по адаптивной саморегуляции, которые проводились в ИЭМе. Но авторы в своих занятиях прослушивания «звуков» мозга удивительным образом оставались вне контекста теперь уже классических исследований Н. П. Бехтеревой, Н. Н. Василевского, П. В. Бундзена, Н. Б. Суворова [1–3] и в целом работ по биоуправлению и биологической обратной связи. Энтузиастом биологической обратной связи и биоуправления был В. В. Сизов. Прослушивание собственной ЭЭГ – это, по сути, реализация известных к тому времени принципов нейробиоуправления и ЭЭГ–БОС.
Сенсорный образ ЭЭГ-сигнала возвращался пациенту, что подразумевало управление этим сигналом, а значит, и параметрами ЭЭГ. Однако были и важные отличия.
Разработанный и изготовленный аппаратно-программный комплекс озвучивал почти весь физиологически активный спектр ЭЭГ – от 1 до 30 Гц. Мы не выделяли из этого спектра какой-либо узкий диапазон частот. Задача состояла в том, чтобы услышать всю ЭЭГ целиком. При ее озвучивании не ставилась конкретная задача управления отдельными частотными диапазонами, так как, например, увеличение мощности альфа-ритма предполагает уменьшение мощности бета-диапазона, и наоборот. Следовательно, одновременное предъявление целостного образа альфа- и бета-диапазонов создает противоречивые условия для задачи управления этими ритмами. Такая задача и не ставилась. Единственное что предлагалось испытуемым – это «слушать работу собственного мозга». Эти концерты «музыки мозга» продолжались до середины 1990-х гг. Возглавивший отдел профессор, д-р мед. наук В. М. Клименко поддержал изучение биоэффектов «музыки мозга», включив это направление в научную тематику отдела.
Впоследствии «музыкой мозга» заинтересовались квалифицированные специалисты в области биологической обратной связи и врачи: Н. М. Яковлев, М. И. Лохов, О. Н. Вовк, В. Н. Трушина; помогали советами Н. Б. Суворов, С. Г. Цикунов, Т. В. Авалиани. Работа над публикациями, диссертациями и отчетами потребовала разработки четких формулировок терминов и концепции метода. Так появилось название «биоакустическая коррекция» (БАК). И хотя метод называли биологической обратной связью, или биоуправлением (возможно, эти дискуссии будут продолжаться), но концепция БАК, отличающая данную технологию от биоуправления, была сформулирована как непроизвольная саморегуляция функционального состояния мозга. В настоящее время, уточняя эту концепцию, правильнее говорить о создании условий для реализации естественных процессов саморегуляции, но не о когнитивном управлении параметрами собственной ЭЭГ. Иногда задают вопрос: «Почему “биоакустическая”, а, например, не “нейроакустическая”?» Ответ: в первых исследованиях авторов озвучивалась не только ЭЭГ, но кардиограмма и дыхание. Впоследствии сосредоточились только на ЭЭГ (так было проще), а название осталось.
Основной вопрос, который необходимо было решить в ходе анализа получаемых данных, заключался в следующем: почему БАК работает, почему в систематических процедурах наблюдается нормализация функционального состояния мозга? Нормализация функционального состояния подтверждалась объективными показателями ЭЭГ и психологического тестирования. Были предложены механизмы непроизвольной саморегуляции в условиях биоакустической коррекции. Эти интерпретации в целом не выходили за рамки концепции биоуправления, хотя и непроизвольного. Они были приняты и одобрены коллегами, о чем свидетельствовали успешные защиты кандидатских диссертаций. Но интеллектуального удовлетворения эти объяснения не приносили и требовали дополнительных исследований.
Читать монографию «Биологическая обратная связь и биоакустическая коррекция в Институте экспериментальной медицины» на официальном сайте производителя.