Влияние стимуляции монофоническими ритмами на тревожность и когнитивные способности
Отделение эпилептологии Боннского университета, Германия
Кафедра нейропсихологии, факультет психологии, Институт когнитивной нейронауки Университет Бохум, Германия
Оригинал на английском языке: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5871151/
Отделение эпилептологии Боннского университета, Германия
Кафедра нейропсихологии, факультет психологии, Институт когнитивной нейронауки Университет Бохум, Германия
Оригинал на английском языке: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5871151/
Существует предположение, что применение стимуляции слуховыми ритмами может стать новым перспективным инструментом, с помощью которого можно облегчить симптомы тревожности и улучшить когнитивные способности. Несмотря на сообщения о схожести ЭЭГ-эффектов бинауральных и монофонических ритмов, данных о влиянии монофонических биений на поведение по-прежнему недостаточно.
Поэтому мы изучили влияние стимуляции монофоническими ритмами на тревожность, настроение и работу памяти. Помимо механизмов долговременной и оперативной памяти мы стремились воздействовать на состояния, связанные с различными уровнями тревожности и общим самочувствием, используя монофонические биения в диапазоне основных кортикальных ритмов.
Частоты биений в тета- (6 Гц), альфа- (10 Гц) и гамма- (40 Гц) диапазонах, а также контрольный стимул применялись к здоровым участникам в течение 5 минут. После каждого периода стимуляции участников просили оценить свое текущее настроение и выполнить когнитивные задания, оценивающие процессы долговременной и оперативной памяти, а также задачу на бдительность. Было обнаружено, что стимуляция монофоническими ритмами снижает уровень реактивной тревожности. При оценке индивидуальной реакции на различные частоты биений наблюдалось их положительное влияние на состояние тревожности по сравнению с контрольной стимуляцией при всех режимах монофонических ритмов. Наши результаты подтверждают способность монофонических ритмов снижать уровень ситуативной тревожности и согласуются с предыдущими исследованиями, в которых сообщалось об эффектах снижения тревожности при стимуляции слуховыми ритмами.
Введение
Новые исследования показали, что стимуляция слуховыми ритмами может влиять на состояние настроения с точки зрения различных уровней тревожности ³⁶ (Le Scouarnec et al., 2001; Padmanabhan et al., 2005) и общего самочувствия ³⁶ (Lane et al., 1998; Le Scouarnec et al., 2001. Применение слуховых ритмов либо монофонически (т.е. в виде физических биений, передаваемых в оба уха), либо бинаурально (в виде двух разных синусоидальных волн смежных частот, передаваемых в каждое ухо отдельно) также может стать новым перспективным инструментом, с помощью которого можно воздействовать на когнитивные функции обратимым, неинвазивным способом. Однако большинство исследований, изучающих воздействие слуховых ритмов, было проведено с использованием бинауральных стимулов, несмотря на наличие данных о том, что реакция коры головного мозга на монофонические стимулы сильнее, чем на бинауральные ритмы ⁹,²⁹ .
Слуховые биения - это амплитудно-модулированные сигналы, которые могут быть сгенерированы путем наложения двух слуховых синусоидальных волн со смежными частотами одним из двух способов. Стимуляция монофоническим ритмом достигается путем передачи одного и того же амплитудно-модулированного сигнала на оба уха одновременно. Этот сигнал физического биения сначала модулируется в улитке внутреннего уха, а затем передается через нейроны ствола головного мозга в слуховую кору (рис. 1). Поскольку оба уха воспринимают одну и ту же ритмическую волну, для восприятия ритма не требуется интеграции информации, поступающей от обоих ушей (Pratt et al., 2009). Бинауральные ритмы, напротив, возникают, когда синусоидальные волны со смежными частотами воспринимаются каждым ухом отдельно. Например, колебания частотой 40 Гц, направленные к левому уху, и колебания частотой 45 Гц, направленные к правому уху, приводят к восприятию амплитудно-модулированного стимула ("биения") частотой 5 Гц. Бинауральное ощущение биения часто субъективно описывается как локализованное "внутри" головы и понимается как модулируемое на уровне ствола мозга в верхних оливарных ядрах, тогда как монофонические стимулы модулируются на уровне улитки внутреннего уха (Regan and Regan, 1988; ²⁹. В ходе предыдущих исследований, посвященных изучению стационарного протекания реакций и топографического картирования кортикальных реакций на монофонические и бинауральные биения, были выявлены максимальные значения во фронтоцентральной, срединной сагиттальной и височной областях, как для монофонических, так и для бинауральных биений (Karino et al., 2006; , Pratt et al., 2009)⁹ , , , . Однако более выраженными были реакции на монофонические стимулы биения при всех применяемых частотах ритмов (Schwarz and Taylor, 2005; Pratt et al., 2010). Несмотря на это, в предыдущих работах по исследованию влияния стимуляции слуховыми ритмами на тревожность, состояние настроения и когнитивные способности, использовались именно бинауральные ритмы (Le Scouarnec et al., 2001; Padmanabhan et al., 2005; Wahbeh et al., 2007a,b).
Поэтому мы изучили влияние стимуляции монофоническими ритмами на тревожность, настроение и работу памяти. Помимо механизмов долговременной и оперативной памяти мы стремились воздействовать на состояния, связанные с различными уровнями тревожности и общим самочувствием, используя монофонические биения в диапазоне основных кортикальных ритмов.
Частоты биений в тета- (6 Гц), альфа- (10 Гц) и гамма- (40 Гц) диапазонах, а также контрольный стимул применялись к здоровым участникам в течение 5 минут. После каждого периода стимуляции участников просили оценить свое текущее настроение и выполнить когнитивные задания, оценивающие процессы долговременной и оперативной памяти, а также задачу на бдительность. Было обнаружено, что стимуляция монофоническими ритмами снижает уровень реактивной тревожности. При оценке индивидуальной реакции на различные частоты биений наблюдалось их положительное влияние на состояние тревожности по сравнению с контрольной стимуляцией при всех режимах монофонических ритмов. Наши результаты подтверждают способность монофонических ритмов снижать уровень ситуативной тревожности и согласуются с предыдущими исследованиями, в которых сообщалось об эффектах снижения тревожности при стимуляции слуховыми ритмами.
Введение
Новые исследования показали, что стимуляция слуховыми ритмами может влиять на состояние настроения с точки зрения различных уровней тревожности ³⁶ (Le Scouarnec et al., 2001; Padmanabhan et al., 2005) и общего самочувствия ³⁶ (Lane et al., 1998; Le Scouarnec et al., 2001. Применение слуховых ритмов либо монофонически (т.е. в виде физических биений, передаваемых в оба уха), либо бинаурально (в виде двух разных синусоидальных волн смежных частот, передаваемых в каждое ухо отдельно) также может стать новым перспективным инструментом, с помощью которого можно воздействовать на когнитивные функции обратимым, неинвазивным способом. Однако большинство исследований, изучающих воздействие слуховых ритмов, было проведено с использованием бинауральных стимулов, несмотря на наличие данных о том, что реакция коры головного мозга на монофонические стимулы сильнее, чем на бинауральные ритмы ⁹,²⁹ .
Слуховые биения - это амплитудно-модулированные сигналы, которые могут быть сгенерированы путем наложения двух слуховых синусоидальных волн со смежными частотами одним из двух способов. Стимуляция монофоническим ритмом достигается путем передачи одного и того же амплитудно-модулированного сигнала на оба уха одновременно. Этот сигнал физического биения сначала модулируется в улитке внутреннего уха, а затем передается через нейроны ствола головного мозга в слуховую кору (рис. 1). Поскольку оба уха воспринимают одну и ту же ритмическую волну, для восприятия ритма не требуется интеграции информации, поступающей от обоих ушей (Pratt et al., 2009). Бинауральные ритмы, напротив, возникают, когда синусоидальные волны со смежными частотами воспринимаются каждым ухом отдельно. Например, колебания частотой 40 Гц, направленные к левому уху, и колебания частотой 45 Гц, направленные к правому уху, приводят к восприятию амплитудно-модулированного стимула ("биения") частотой 5 Гц. Бинауральное ощущение биения часто субъективно описывается как локализованное "внутри" головы и понимается как модулируемое на уровне ствола мозга в верхних оливарных ядрах, тогда как монофонические стимулы модулируются на уровне улитки внутреннего уха (Regan and Regan, 1988; ²⁹. В ходе предыдущих исследований, посвященных изучению стационарного протекания реакций и топографического картирования кортикальных реакций на монофонические и бинауральные биения, были выявлены максимальные значения во фронтоцентральной, срединной сагиттальной и височной областях, как для монофонических, так и для бинауральных биений (Karino et al., 2006; , Pratt et al., 2009)⁹ , , , . Однако более выраженными были реакции на монофонические стимулы биения при всех применяемых частотах ритмов (Schwarz and Taylor, 2005; Pratt et al., 2010). Несмотря на это, в предыдущих работах по исследованию влияния стимуляции слуховыми ритмами на тревожность, состояние настроения и когнитивные способности, использовались именно бинауральные ритмы (Le Scouarnec et al., 2001; Padmanabhan et al., 2005; Wahbeh et al., 2007a,b).
Рис.1 Применение монофонических ритмов.
Монофонические ритмы могут быть созданы путем наложения амплитудно-модулированных сигналов смежных частот, подаваемых либо в одно ухо, либо в оба уха. В качестве примера здесь показаны несущие сигналы частотой 200 Гц и 240 Гц, генерирующие биение частотой 40 Гц.
Монофонические ритмы могут быть созданы путем наложения амплитудно-модулированных сигналов смежных частот, подаваемых либо в одно ухо, либо в оба уха. В качестве примера здесь показаны несущие сигналы частотой 200 Гц и 240 Гц, генерирующие биение частотой 40 Гц.
В некоторых исследованиях сообщалось, что бинауральные ритмы влияют на показатели тревожности. Например, Падманабхан (Padmanabhan et al., 2005) применял бинауральные дельта-ритмы к пациентам, страдающим от предоперационной тревоги. Полученные по шкале STAI-S баллы (тест на ситуативную и личностную тревожность STAI) указывали на снижение ситуативной тревожности после стимуляции. Было также обнаружено, что ежедневное применение бинауральных ритмов в диапазоне дельта/тета снижает показатели ситуативной тревожности у участников, страдающих легкими тревожными расстройствами (Le Scouarnec et al., 2001). Сообщалось, что бинауральные ритмы с дельта-частотой (2,5 Гц) снижают тревожность у здоровых участников после 40-минутного применения. ³⁴ Подводя итог, можно сказать, что существуют убедительные доказательства снижения уровня тревожности с помощью стимуляции бинауральными ритмами.
Что касается влияния бинауральных ритмов на настроение и когнитивные способности, то в исследовании среди здоровых участников с использованием бинауральных тета-ритмов (с частотой 7 Гц), которые снова применялись в течение 30 мин, наблюдалось увеличение по сравнению с контрольным состоянием показателей по шкале депрессии «Профиля состояний настроения» (POMS) и снижение вербальной памяти в тесте на слуховое вербальное обучение Рея (Rey Auditory Verbal Learning Test). ³⁵ В других исследованиях сообщалось об улучшении вербальной памяти при воздействии ритмами тета-частоты (Ortiz et al., 2008), а также повышении бдительности и снижении уровня негативного настроения при воздействии ритмами бета-частоты по сравнению с ритмами дельта- и тета-частоты (Lane et al., 1998; Ortiz et al., 2008). Более того, существуют описания поведенческих эффектов бинауральных ритмов частот альфа (10 Гц) и гамма (40 Гц) и их воздействие на креативность (Reedijk et al., 2013; альфа и гамма), когнитивную гибкость (Hommel et al., 2016; гамма), а также на контроль внимания (Reedijk et al., 2015; альфа и гамма) и фокусировку внимания ⁷. Интересно отметить, что степень влияния на креативность и контроль внимания зависела от такого дополнительного показателя, как индивидуальный уровень дофамина в стриатуме (частота спонтанных мигательных движений глаз). Кроме того, недавно появились сообщения о том, что благодаря бета-бинауральным ритмам (15 Гц) точность реагирования в тесте на зрительно-пространственную рабочую память увеличивается ¹. Таким образом, в настоящий момент мы располагаем лишь весьма скудными доказательствами эффективности применения бинауральных ритмов для решения других возможных задач, помимо снижения тревожности. Более того, влияние стимуляции монофоническими ритмами на изменение настроения и когнитивные способности остается в значительной степени неизвестным.
Важно отметить, что результаты исследований по изучению воздействия ритмических стимулов, сильно различаются в зависимости от продолжительности применяемой стимуляции. Одна из последних работ, посвященных использованию как бинауральной, так и монофонической стимуляции биений с использованием данных внутричерепной ЭЭГ, записанных у пациентов с эпилепсией до операции, показала, что кратковременная стимуляция биений (5 сек) изменяет показатели мощности ЭЭГ и фазовой синхронизации². Бинауральные ритмы частотой пять Герц увеличивали фазовую синхронизацию в височно-латеральных участках, в то время как монофонические ритмы частотой 5 Гц снижали среднетемпоральную фазовую синхронизацию ². В другом исследовании применялись монофонические и бинауральные ритмы продолжительностью 40-400 сек и сообщалось о сдвиге фазы устойчивых слуховых реакций от лобных к затылочным участкам при частоте 40 Гц ²⁹. В более ранних исследованиях, изучавших влияние стимуляции бинауральными ритмами на показатели тревожности, использовалась более продолжительная стимуляция - до 30-60 минут ежедневно (Le Scouarnec et al., 2001; Wahbeh et al., 2007a³⁵). С целью избежать возможных побочных эффектов мы приняли решение применять монофонические биения в течение 5 минут во время каждого блока серии тестов, чтобы суммарно продолжительность стимуляции монофоническими ритмами не превышала 15 минут. Побочные эффекты стимуляции слуховыми ритмами, например, потенциальная утомляемость и головные боли, до сих пор не были окончательно изучены.
В данном исследовании мы изучали влияние стимуляции монофоническими ритмами на ряд нейропсихологических показателей. Хотя мы стремились в первую очередь изучить влияние стимуляции биениями на состояние тревожности, мы также проверили, можно ли повлиять на другие взаимосвязанные с этим нейропсихологические факторы. С этой целью мы использовали исследовательский подход для изучения влияния стимуляции ритмами на состояние настроения, бдительность, работоспособность и долговременную память. Мы использовали сбалансированный внутрисубъектный план исследования, чтобы устранить эффекты, связанные с межиндивидуальной вариативностью. Поскольку влияние монофонических ритмов на ЭЭГ топографически сходно с влиянием бинауральных ритмов и даже сильнее ²⁹, мы предположили, что при стимуляции монофоническими ритмами может наблюдаться снижение ситуативной тревожности в аналогичной или даже более выраженной степени, чем та, о которой сообщается в литературе, посвященной стимуляции бинауральными ритмами. Эта гипотеза относится, прежде всего, к условиям стимуляции частотами 10 Гц и 6 Гц, использованными в настоящем исследовании, так как в предыдущих работах, связанных с тревожностью, применялись бинауральные ритмы с частотами в альфа-диапазоне или ниже. Поскольку существующие сообщения о влиянии бинауральной стимуляции ритма на настроение и память несколько расходятся, у нас не было четких направленных гипотез относительно влияния монофонической стимуляции ритма на эти показатели. Тем не менее, мы все же предположили, что монофоническая стимуляция частотой 6 Гц может снизить производительность долговременной памяти, поскольку в предыдущем исследовании мы обнаружили снижение средне-временной фазовой синхронизации в результате стимуляции тета-монофоническими ритмами².
Стимулы биения охватывали амплитудные модуляции частотой 6 Гц, 10 Гц и 40 Гц, что соответствовало доминирующим частотам ЭЭГ в тета-, альфа- и гамма-диапазонах, сравниваемых с контрольным состоянием чистой синусоидальной волны. Мы выбрали именно эти стимулы ритмов, так как в более ранних исследованиях сообщалось о снижении подшкал оценки тревожности с использованием аналогичных частот (тета и альфа) ³⁶ ; Le Scouarnec et al., 2001; , а также потому, что эти частоты (тета и гамма) также связаны с процессами долговременной и оперативной памяти Axmacher¹⁰.
Что касается влияния бинауральных ритмов на настроение и когнитивные способности, то в исследовании среди здоровых участников с использованием бинауральных тета-ритмов (с частотой 7 Гц), которые снова применялись в течение 30 мин, наблюдалось увеличение по сравнению с контрольным состоянием показателей по шкале депрессии «Профиля состояний настроения» (POMS) и снижение вербальной памяти в тесте на слуховое вербальное обучение Рея (Rey Auditory Verbal Learning Test). ³⁵ В других исследованиях сообщалось об улучшении вербальной памяти при воздействии ритмами тета-частоты (Ortiz et al., 2008), а также повышении бдительности и снижении уровня негативного настроения при воздействии ритмами бета-частоты по сравнению с ритмами дельта- и тета-частоты (Lane et al., 1998; Ortiz et al., 2008). Более того, существуют описания поведенческих эффектов бинауральных ритмов частот альфа (10 Гц) и гамма (40 Гц) и их воздействие на креативность (Reedijk et al., 2013; альфа и гамма), когнитивную гибкость (Hommel et al., 2016; гамма), а также на контроль внимания (Reedijk et al., 2015; альфа и гамма) и фокусировку внимания ⁷. Интересно отметить, что степень влияния на креативность и контроль внимания зависела от такого дополнительного показателя, как индивидуальный уровень дофамина в стриатуме (частота спонтанных мигательных движений глаз). Кроме того, недавно появились сообщения о том, что благодаря бета-бинауральным ритмам (15 Гц) точность реагирования в тесте на зрительно-пространственную рабочую память увеличивается ¹. Таким образом, в настоящий момент мы располагаем лишь весьма скудными доказательствами эффективности применения бинауральных ритмов для решения других возможных задач, помимо снижения тревожности. Более того, влияние стимуляции монофоническими ритмами на изменение настроения и когнитивные способности остается в значительной степени неизвестным.
Важно отметить, что результаты исследований по изучению воздействия ритмических стимулов, сильно различаются в зависимости от продолжительности применяемой стимуляции. Одна из последних работ, посвященных использованию как бинауральной, так и монофонической стимуляции биений с использованием данных внутричерепной ЭЭГ, записанных у пациентов с эпилепсией до операции, показала, что кратковременная стимуляция биений (5 сек) изменяет показатели мощности ЭЭГ и фазовой синхронизации². Бинауральные ритмы частотой пять Герц увеличивали фазовую синхронизацию в височно-латеральных участках, в то время как монофонические ритмы частотой 5 Гц снижали среднетемпоральную фазовую синхронизацию ². В другом исследовании применялись монофонические и бинауральные ритмы продолжительностью 40-400 сек и сообщалось о сдвиге фазы устойчивых слуховых реакций от лобных к затылочным участкам при частоте 40 Гц ²⁹. В более ранних исследованиях, изучавших влияние стимуляции бинауральными ритмами на показатели тревожности, использовалась более продолжительная стимуляция - до 30-60 минут ежедневно (Le Scouarnec et al., 2001; Wahbeh et al., 2007a³⁵). С целью избежать возможных побочных эффектов мы приняли решение применять монофонические биения в течение 5 минут во время каждого блока серии тестов, чтобы суммарно продолжительность стимуляции монофоническими ритмами не превышала 15 минут. Побочные эффекты стимуляции слуховыми ритмами, например, потенциальная утомляемость и головные боли, до сих пор не были окончательно изучены.
В данном исследовании мы изучали влияние стимуляции монофоническими ритмами на ряд нейропсихологических показателей. Хотя мы стремились в первую очередь изучить влияние стимуляции биениями на состояние тревожности, мы также проверили, можно ли повлиять на другие взаимосвязанные с этим нейропсихологические факторы. С этой целью мы использовали исследовательский подход для изучения влияния стимуляции ритмами на состояние настроения, бдительность, работоспособность и долговременную память. Мы использовали сбалансированный внутрисубъектный план исследования, чтобы устранить эффекты, связанные с межиндивидуальной вариативностью. Поскольку влияние монофонических ритмов на ЭЭГ топографически сходно с влиянием бинауральных ритмов и даже сильнее ²⁹, мы предположили, что при стимуляции монофоническими ритмами может наблюдаться снижение ситуативной тревожности в аналогичной или даже более выраженной степени, чем та, о которой сообщается в литературе, посвященной стимуляции бинауральными ритмами. Эта гипотеза относится, прежде всего, к условиям стимуляции частотами 10 Гц и 6 Гц, использованными в настоящем исследовании, так как в предыдущих работах, связанных с тревожностью, применялись бинауральные ритмы с частотами в альфа-диапазоне или ниже. Поскольку существующие сообщения о влиянии бинауральной стимуляции ритма на настроение и память несколько расходятся, у нас не было четких направленных гипотез относительно влияния монофонической стимуляции ритма на эти показатели. Тем не менее, мы все же предположили, что монофоническая стимуляция частотой 6 Гц может снизить производительность долговременной памяти, поскольку в предыдущем исследовании мы обнаружили снижение средне-временной фазовой синхронизации в результате стимуляции тета-монофоническими ритмами².
Стимулы биения охватывали амплитудные модуляции частотой 6 Гц, 10 Гц и 40 Гц, что соответствовало доминирующим частотам ЭЭГ в тета-, альфа- и гамма-диапазонах, сравниваемых с контрольным состоянием чистой синусоидальной волны. Мы выбрали именно эти стимулы ритмов, так как в более ранних исследованиях сообщалось о снижении подшкал оценки тревожности с использованием аналогичных частот (тета и альфа) ³⁶ ; Le Scouarnec et al., 2001; , а также потому, что эти частоты (тета и гамма) также связаны с процессами долговременной и оперативной памяти Axmacher¹⁰.
Материалы и методы
Участники
В исследовании принимали участие двадцать пять здоровых испытуемых (12 мужчин, возрастной диапазон: 24,4 ± 2 года). С участниками связывались по электронной почте методом случайной выборки, используя информацию из базы данных участников исследования. Для эксперимента были отобраны первые 25 откликнувшихся человек, которые соответствовали критериям отбора. Данное исследование было проведено в соответствии с рекомендациями Комитета по этике Боннского университета с письменного согласия всех испытуемых. Все участники исследования дали письменное информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией. Протокол был одобрен Комитетом по этике Боннского университета. Никто из испытуемых не указал на наличие у него каких-либо неврологических или психических расстройств. Ни один из участников не сообщил о проблемах со слухом, не носил слуховых аппаратов или кохлеарных имплантатов. Все участники подтвердили, что они отчетливо слышат звуковые ритмы при уровне звукового давления 60 дБ. Ни один из испытуемых не принимал на регулярной основе никаких лекарств, способных оказать влияние на результаты исследования, и не употреблял алкоголь перед участием в исследовании. Один участник сообщил, что является постоянным курильщиком.
Стимуляция монофонического ритма
Монофонические ритмы генерировались при помощи тонгенератора NCA версии 2.01 (компания NCH Swift Sound). Мы применяли биения на частотах 6 (тета), 10 (альфа), 40 (гамма) Гц и контрольный синусоидальный сигнал. Частоты стимулов биений генерировались с использованием несущих тонов вокруг центральных частот в диапазоне от 110 Гц до 220 Гц. Например, стимул биения с частотой 6 Гц был сгенерирован путем подачи двух несущих тонов частотой 107 Гц и 113 Гц (см. также таблицу 1). Для исследования был использован уровень звукового давления в 60 дБ. Предыдущее исследование, проведенное нашей группой, показало, что стимуляции слухового ритма на уровне 60 дБ достаточно, чтобы вызвать выраженные электрофизиологические эффекты². Чтобы поддерживать постоянный уровень внимания к слуховым стимулам в течение всего периода стимуляции, высота каждого биения линейно увеличивалась в течение 1 минуты до центрального значения 220 Гц, а затем снова уменьшалась до 110 Гц, сохраняя при этом одинаковую частоту биений. Таким образом, каждый 5-минутный период стимуляции включал последовательность чередований увеличения/уменьшения/ увеличения/уменьшения высоты тона, и то же самое имело место для контрольного сигнала частотой 110-220 Гц. Участникам было дано указание следить за изменением высоты тона (от увеличения к уменьшению, от уменьшения к увеличению) и нажимать кнопку на клавиатуре в момент его изменения. Кнопка со стрелкой "вверх" указывала на изменение высоты тона с понижения на повышение, а кнопка со стрелкой "вниз" - на обратное изменение высоты тона от повышения к понижению. Одна из двух стрелок на экране загоралась в ответ на решение, принятое участниками при нажатии кнопки. Участники не получали никакой обратной связи относительно того, был ли их ответ правильным или нет. Ритмические стимулы подавались через накладные наушники закрытого типа, что изолировало участников от внешнего шума (Sennheiser, Wedemark-Wennebostel, Germany), и воспроизводились с помощью программного обеспечения, установленного на портативном компьютере. Участники не снимали наушники на протяжении всего экспериментального сеанса и не были проинформированы о порядке стимуляции ритмов и о том, когда будет отправлен контрольный сигнал. Общая продолжительность ритмической стимуляции составляла 60 минут для каждого участника в течение всего сеанса.
Участники
В исследовании принимали участие двадцать пять здоровых испытуемых (12 мужчин, возрастной диапазон: 24,4 ± 2 года). С участниками связывались по электронной почте методом случайной выборки, используя информацию из базы данных участников исследования. Для эксперимента были отобраны первые 25 откликнувшихся человек, которые соответствовали критериям отбора. Данное исследование было проведено в соответствии с рекомендациями Комитета по этике Боннского университета с письменного согласия всех испытуемых. Все участники исследования дали письменное информированное согласие в соответствии с Хельсинкской декларацией. Протокол был одобрен Комитетом по этике Боннского университета. Никто из испытуемых не указал на наличие у него каких-либо неврологических или психических расстройств. Ни один из участников не сообщил о проблемах со слухом, не носил слуховых аппаратов или кохлеарных имплантатов. Все участники подтвердили, что они отчетливо слышат звуковые ритмы при уровне звукового давления 60 дБ. Ни один из испытуемых не принимал на регулярной основе никаких лекарств, способных оказать влияние на результаты исследования, и не употреблял алкоголь перед участием в исследовании. Один участник сообщил, что является постоянным курильщиком.
Стимуляция монофонического ритма
Монофонические ритмы генерировались при помощи тонгенератора NCA версии 2.01 (компания NCH Swift Sound). Мы применяли биения на частотах 6 (тета), 10 (альфа), 40 (гамма) Гц и контрольный синусоидальный сигнал. Частоты стимулов биений генерировались с использованием несущих тонов вокруг центральных частот в диапазоне от 110 Гц до 220 Гц. Например, стимул биения с частотой 6 Гц был сгенерирован путем подачи двух несущих тонов частотой 107 Гц и 113 Гц (см. также таблицу 1). Для исследования был использован уровень звукового давления в 60 дБ. Предыдущее исследование, проведенное нашей группой, показало, что стимуляции слухового ритма на уровне 60 дБ достаточно, чтобы вызвать выраженные электрофизиологические эффекты². Чтобы поддерживать постоянный уровень внимания к слуховым стимулам в течение всего периода стимуляции, высота каждого биения линейно увеличивалась в течение 1 минуты до центрального значения 220 Гц, а затем снова уменьшалась до 110 Гц, сохраняя при этом одинаковую частоту биений. Таким образом, каждый 5-минутный период стимуляции включал последовательность чередований увеличения/уменьшения/ увеличения/уменьшения высоты тона, и то же самое имело место для контрольного сигнала частотой 110-220 Гц. Участникам было дано указание следить за изменением высоты тона (от увеличения к уменьшению, от уменьшения к увеличению) и нажимать кнопку на клавиатуре в момент его изменения. Кнопка со стрелкой "вверх" указывала на изменение высоты тона с понижения на повышение, а кнопка со стрелкой "вниз" - на обратное изменение высоты тона от повышения к понижению. Одна из двух стрелок на экране загоралась в ответ на решение, принятое участниками при нажатии кнопки. Участники не получали никакой обратной связи относительно того, был ли их ответ правильным или нет. Ритмические стимулы подавались через накладные наушники закрытого типа, что изолировало участников от внешнего шума (Sennheiser, Wedemark-Wennebostel, Germany), и воспроизводились с помощью программного обеспечения, установленного на портативном компьютере. Участники не снимали наушники на протяжении всего экспериментального сеанса и не были проинформированы о порядке стимуляции ритмов и о том, когда будет отправлен контрольный сигнал. Общая продолжительность ритмической стимуляции составляла 60 минут для каждого участника в течение всего сеанса.
Таблица 1.
Краткое описание стимулов монофонического ритма и применяемых несущих тонов.
Краткое описание стимулов монофонического ритма и применяемых несущих тонов.
Процедура проведения эксперимента
Все экспериментальные сеансы проводились в тихой комнате и на портативном компьютере, где испытуемым предлагалось сидеть в вертикальном положении, повернув монитор компьютера под удобным углом. Участники эксперимента были ознакомлены с инструкциями по выполнению задания путем просмотра короткой презентации. Общая схема процедуры проведения эксперимента изображена на рисунке 2. Тестовые блоки состояли из задания, тестирующего долговременную память и состояние ситуативной тревожности (STAI-S; тестовый блок 1), шкалы эмоций Дальберта и задачи на бдительность (тестовый блок 2), а также варианта задачи Стернберга на проверку рабочей памяти (тестовый блок 3). Затем каждый тестовый блок запускался один раз для каждого из 4 видов слуховой стимуляции (частоты биений 6 Гц, 10 Гц, 40 Гц и рандомизированный контрольный тон). Перед каждым тестовым блоком применялся период звуковой стимуляции продолжительностью 5 мин. Последовательность блоков, а также последовательность видов стимуляции были выбраны случайным образом для каждого испытуемого. Последовательность тестовых блоков у каждого участника эксперимента не менялась для различных условий стимуляции. Время, затрачиваемое на выполнение каждого тестового блока, варьировалось от 5 до 7 минут. Перед тестированием и началом стимуляции звуковыми ритмами участники заполняли опросник депрессии Бека (BDI) и проходили диагностику личностной тревожности. Для презентации когнитивных задач на портативном компьютере была использована Программа подготовки презентаций компании Neurobehavioral Systems (Беркли, Калифорния, США), и участникам было предложено заполнить рейтинговые шкалы, представленные на экране, используя стандартную клавиатуру. Для каждого вида стимуляции были подготовлены различные варианты заданий на оперативную и долговременную память. Это означает, что одни и те же задания выполнялись с разным стимульным материалом (т.е. с разными числовыми последовательностями для задания на оперативную память и разными словами для задания на долговременную память). Продолжительность полного сеанса составила приблизительно 3 часа, включая 10-минутные перерывы между каждым экспериментальным прогоном.
Все экспериментальные сеансы проводились в тихой комнате и на портативном компьютере, где испытуемым предлагалось сидеть в вертикальном положении, повернув монитор компьютера под удобным углом. Участники эксперимента были ознакомлены с инструкциями по выполнению задания путем просмотра короткой презентации. Общая схема процедуры проведения эксперимента изображена на рисунке 2. Тестовые блоки состояли из задания, тестирующего долговременную память и состояние ситуативной тревожности (STAI-S; тестовый блок 1), шкалы эмоций Дальберта и задачи на бдительность (тестовый блок 2), а также варианта задачи Стернберга на проверку рабочей памяти (тестовый блок 3). Затем каждый тестовый блок запускался один раз для каждого из 4 видов слуховой стимуляции (частоты биений 6 Гц, 10 Гц, 40 Гц и рандомизированный контрольный тон). Перед каждым тестовым блоком применялся период звуковой стимуляции продолжительностью 5 мин. Последовательность блоков, а также последовательность видов стимуляции были выбраны случайным образом для каждого испытуемого. Последовательность тестовых блоков у каждого участника эксперимента не менялась для различных условий стимуляции. Время, затрачиваемое на выполнение каждого тестового блока, варьировалось от 5 до 7 минут. Перед тестированием и началом стимуляции звуковыми ритмами участники заполняли опросник депрессии Бека (BDI) и проходили диагностику личностной тревожности. Для презентации когнитивных задач на портативном компьютере была использована Программа подготовки презентаций компании Neurobehavioral Systems (Беркли, Калифорния, США), и участникам было предложено заполнить рейтинговые шкалы, представленные на экране, используя стандартную клавиатуру. Для каждого вида стимуляции были подготовлены различные варианты заданий на оперативную и долговременную память. Это означает, что одни и те же задания выполнялись с разным стимульным материалом (т.е. с разными числовыми последовательностями для задания на оперативную память и разными словами для задания на долговременную память). Продолжительность полного сеанса составила приблизительно 3 часа, включая 10-минутные перерывы между каждым экспериментальным прогоном.
Рисунок 2. Схема процесса отбора участников и процедуры эксперимента.
После заполнения участниками опросника депрессии Бека (BDI) и прохождения теста на личностную тревожность (STAI)-T, они подвергались воздействию первого вида звуковых биений в течение 5 минут. После этого начинался тестовый блок, когда участникам предлагалось заполнить каждую анкету еще раз, прежде чем перейти к следующему виду биения. Продолжительность одного сеанса составляла примерно 3 часа.
После заполнения участниками опросника депрессии Бека (BDI) и прохождения теста на личностную тревожность (STAI)-T, они подвергались воздействию первого вида звуковых биений в течение 5 минут. После этого начинался тестовый блок, когда участникам предлагалось заполнить каждую анкету еще раз, прежде чем перейти к следующему виду биения. Продолжительность одного сеанса составляла примерно 3 часа.
Нейропсихологические шкалы и когнитивные задачи
Тест на ситуативную и личностную тревожность (STAI)
Опросник STAI использовался нами для оценки уровня тревожности и проведения разграничения между ситуативной (STAI-S) и личностной тревожностью (STAI-T) участников; т.е. между временной тревожностью, связанной с каким-либо событием или ситуацией, и уровнями тревожности, которые являются личностной характеристикой (Spielberger et al., 1983). Индекс STAI-S обычно применяется для оценки тревожности, связанной с различными ситуациями, часто воспринимаемыми как опасные, и указывает на то, что человек чувствует в момент предполагаемой угрозы. Индекс STAI-T связан с чувством тревоги, которое индивид испытывает на ежедневной основе. Участникам было предложено ознакомиться с 20 утверждениям из опросника STAI, и оценить себя по каждому пункту по 4-балльной шкале Лайкерта. Опросник STAI-Trait заполнялся каждым испытуемым до начала экспериментальной сессии. Опросник STAI-State - во время тестового блока 1.
Шкала эмоций Дальберта (DES)
Шкала эмоций DES использовалась для оценки состояний настроения ⁷. Участников просили оценить 19 высказываний, связанных с настроением, по шкале от 1 (наименее присуще вам) до 7 (наиболее присуще вам). Утверждения включали прилагательные, описывающие различные эмоции, лежащие в основе того или иного состояния настроения. Например, для определения состояния настроения «горе» была предложена группа слов «несчастный», «печальный» и «скорбящий». Описание состояния содержало прилагательные, которые в равной степени описывали как негативные, так и позитивные состояния настроения. Из 19 пунктов, оценивающих эмоции, можно выделить пять состояний настроения: горе, безнадежность, усталость, гнев и позитивное настроение. Шкала DES была получена на основе профиля состояния настроений POMS (McNair and Heuchert, 2011) и переведена на немецкий язык Дальбертом ⁷.
Опросник депрессии Бека (BDI)
Шкала BDI оценивает симптомы депрессии при помощи опросника множественного выбора из 21 пункта³. Этот опросник был заполнен каждым испытуемым перед началом экспериментальной сессии. Цель использования шкалы BDI состояла в том, чтобы оценить, зависят ли возможные изменения настроения, связанные с ритмической стимуляцией, от наличия или отсутствия симптомов депрессии. Результаты BDI оценивались с использованием следующих диапазонов: 0-13 баллов – минимальная степень проявления депрессивных симптомов; 14-19 баллов – легкая депрессия; 20-28 баллов – умеренная депрессия; 29-63 балла – тяжелая депрессия ³.
Задача на бдительность
Для выполнения этого задания участникам было предложено обратить внимание на шесть букв (s, d, f, j, k, l), помещенных в круги на сером экране компьютера (аналогично "Wiener-Determinationsgerät"; G. Schuhfried, Schuhfried GmbH). В случайном порядке одно из полей загоралось желтым цветом в течение 5 секунд, и испытуемый должен был указать нажатием соответствующей кнопки клавиатуры, что он идентифицировал выделенное поле. Участники эксперимента получили указание реагировать как можно быстрее и сохранять концентрацию внимания при выполнении задания. Было произведено шестьдесят испытаний, а время реакции и нажатия кнопок были зафиксированы в журнальном файле.
Задание на проверку рабочей памяти
Мы применили серийный вариант задачи на проверку рабочей памяти Стернберга, где в качестве элементов использовались цифры (от 1 до 9) (Leszczynski et al., 2015). Участникам было дано задание - запомнить одну, три, пять или семь последовательно представленных цифр, соответственно обозначающих различные пробы (пробы 1, 3, 5, 7). Каждый элемент был представлен в течение 0,5 секунды, после чего следовал интервал между стимулами продолжительностью 2 секунды. После того, как вся последовательность была представлена, участники должны были сохранить в памяти весь набор в течение интервала удержания, длящегося 3 секунды. Затем вопросительный знак информировал участников о необходимости ввести все цифры в правильном порядке с помощью клавиатуры. Каждая тестовая версия состояла из 24 испытаний с загрузкой проб в случайном порядке.
Задание на проверку долговременной памяти
Испытуемых просили запомнить последовательно предъявляемые слова, которые после отвлекающего задания они должны были воспроизвести¹¹, а экспериментатор их фиксировал. Слова были написаны заглавными буквами и демонстрировались в течение 400 мс сериями по 12 слов. Межстимульный интервал между каждым словом составлял 2,5 с. Участники эксперимента получили указание использовать стратегию механического запоминания каждого слова, избегая таких вспомогательных средств запоминания, как составление цепочек слов, предложений, создание историй или образов. Во время задания на отвлечение внимания испытуемым предлагалось считать в обратном порядке по три, начиная с отображаемого на экране числа в промежутке от 81 до 99. Каждая тестовая версия состояла из 24 испытаний.
Статистический анализ
Оцениванию подвергались следующие зависимые переменные: количество баллов, описывающих состояние ситуативной тревожности, полученные с помощью опросника STAI-S; количество баллов по пяти состояниям настроения, оцененные по шкале DES; среднее время реакции и количество правильных ответов, данных в задаче на бдительность; среднее время реакции и среднее количество правильно введенных цифр в задании на проверку рабочей памяти, а также количество правильно воспроизведенных слов в задании на проверку долговременной памяти. Для каждой области исследования с более чем одной зависимой переменной (DES (5), бдительность (2), рабочая память (2)) мы провели односторонний многомерный дисперсионный анализ MANOVA с повторными измерениями, чтобы оценить общее влияние независимой переменной вида БИЕНИЯ (6 Гц, 10 Гц, 40 Гц, контрольный тон) на все зависимые показатели. Поведенческие данные из STAI-S и из задачи по проверке долговременной памяти были подвергнуты одностороннему анализу ANOVA с повторными измерениями при изменяющихся условиях БИЕНИЯ. В случае значительного эффекта БИЕНИЯ применялись апостериорные (post hoc) парные t-тесты, сравнивающие каждое из видов стимуляции биения (6 Гц, 10 Гц, 40 Гц) с контрольным условием (без коррекции для множественных сравнений). С целью более тщательного исследования мы также рассчитали односторонние показатели ANOVA с повторными измерениями для каждой из зависимых переменных в изучаемых областях, в которых не проявились существенные эффекты MANOVA. К результатам этих диагностических измерений ANOVA следует относиться с осторожностью. Для проверки предположения о нормальности распределения ко всем данным был применен тест Шапиро-Уилка, а для оценки предположения о сферичности был выполнен тест Мочли на сферичность. Р-значения в MANOVA и ANOVA при необходимости корректировались по Хюйнху-Фельдту. Статистически значимыми считались только значения p <0,05. Статистический анализ проводился с использованием SPSS 22.0 (компания SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США).
Результаты
Тест на тревожность (STAI)
Односторонний дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями показал значительное влияние ритмического БИЕНИЯ на уровень ситуативной тревожности по сравнению с контрольным состоянием (F(3,72) = 4,669; p = 0,012; ɛ = 0,719). Апостериорные (post hoc) парные t-тесты показали, что каждое состояние биения отличалось от контрольного (6 Гц: M = 33,36, SEM 1,133, t(24) = -2,395, p = 0,025; 10 Гц: M = 33,04, SEM = 1,09, t(24) = -2,675, p = 0,013; 40 Гц: M = 33,40, SEM = 1,06, t(24) = -2,355, p = 0,027; контрольное состояние: M = 36,20, SEM = 1,571; см. рис. 3). Существенной разницы воздействия между различными состояниями биения выявлено не было (каждое значение p > 0,55).
Тест на ситуативную и личностную тревожность (STAI)
Опросник STAI использовался нами для оценки уровня тревожности и проведения разграничения между ситуативной (STAI-S) и личностной тревожностью (STAI-T) участников; т.е. между временной тревожностью, связанной с каким-либо событием или ситуацией, и уровнями тревожности, которые являются личностной характеристикой (Spielberger et al., 1983). Индекс STAI-S обычно применяется для оценки тревожности, связанной с различными ситуациями, часто воспринимаемыми как опасные, и указывает на то, что человек чувствует в момент предполагаемой угрозы. Индекс STAI-T связан с чувством тревоги, которое индивид испытывает на ежедневной основе. Участникам было предложено ознакомиться с 20 утверждениям из опросника STAI, и оценить себя по каждому пункту по 4-балльной шкале Лайкерта. Опросник STAI-Trait заполнялся каждым испытуемым до начала экспериментальной сессии. Опросник STAI-State - во время тестового блока 1.
Шкала эмоций Дальберта (DES)
Шкала эмоций DES использовалась для оценки состояний настроения ⁷. Участников просили оценить 19 высказываний, связанных с настроением, по шкале от 1 (наименее присуще вам) до 7 (наиболее присуще вам). Утверждения включали прилагательные, описывающие различные эмоции, лежащие в основе того или иного состояния настроения. Например, для определения состояния настроения «горе» была предложена группа слов «несчастный», «печальный» и «скорбящий». Описание состояния содержало прилагательные, которые в равной степени описывали как негативные, так и позитивные состояния настроения. Из 19 пунктов, оценивающих эмоции, можно выделить пять состояний настроения: горе, безнадежность, усталость, гнев и позитивное настроение. Шкала DES была получена на основе профиля состояния настроений POMS (McNair and Heuchert, 2011) и переведена на немецкий язык Дальбертом ⁷.
Опросник депрессии Бека (BDI)
Шкала BDI оценивает симптомы депрессии при помощи опросника множественного выбора из 21 пункта³. Этот опросник был заполнен каждым испытуемым перед началом экспериментальной сессии. Цель использования шкалы BDI состояла в том, чтобы оценить, зависят ли возможные изменения настроения, связанные с ритмической стимуляцией, от наличия или отсутствия симптомов депрессии. Результаты BDI оценивались с использованием следующих диапазонов: 0-13 баллов – минимальная степень проявления депрессивных симптомов; 14-19 баллов – легкая депрессия; 20-28 баллов – умеренная депрессия; 29-63 балла – тяжелая депрессия ³.
Задача на бдительность
Для выполнения этого задания участникам было предложено обратить внимание на шесть букв (s, d, f, j, k, l), помещенных в круги на сером экране компьютера (аналогично "Wiener-Determinationsgerät"; G. Schuhfried, Schuhfried GmbH). В случайном порядке одно из полей загоралось желтым цветом в течение 5 секунд, и испытуемый должен был указать нажатием соответствующей кнопки клавиатуры, что он идентифицировал выделенное поле. Участники эксперимента получили указание реагировать как можно быстрее и сохранять концентрацию внимания при выполнении задания. Было произведено шестьдесят испытаний, а время реакции и нажатия кнопок были зафиксированы в журнальном файле.
Задание на проверку рабочей памяти
Мы применили серийный вариант задачи на проверку рабочей памяти Стернберга, где в качестве элементов использовались цифры (от 1 до 9) (Leszczynski et al., 2015). Участникам было дано задание - запомнить одну, три, пять или семь последовательно представленных цифр, соответственно обозначающих различные пробы (пробы 1, 3, 5, 7). Каждый элемент был представлен в течение 0,5 секунды, после чего следовал интервал между стимулами продолжительностью 2 секунды. После того, как вся последовательность была представлена, участники должны были сохранить в памяти весь набор в течение интервала удержания, длящегося 3 секунды. Затем вопросительный знак информировал участников о необходимости ввести все цифры в правильном порядке с помощью клавиатуры. Каждая тестовая версия состояла из 24 испытаний с загрузкой проб в случайном порядке.
Задание на проверку долговременной памяти
Испытуемых просили запомнить последовательно предъявляемые слова, которые после отвлекающего задания они должны были воспроизвести¹¹, а экспериментатор их фиксировал. Слова были написаны заглавными буквами и демонстрировались в течение 400 мс сериями по 12 слов. Межстимульный интервал между каждым словом составлял 2,5 с. Участники эксперимента получили указание использовать стратегию механического запоминания каждого слова, избегая таких вспомогательных средств запоминания, как составление цепочек слов, предложений, создание историй или образов. Во время задания на отвлечение внимания испытуемым предлагалось считать в обратном порядке по три, начиная с отображаемого на экране числа в промежутке от 81 до 99. Каждая тестовая версия состояла из 24 испытаний.
Статистический анализ
Оцениванию подвергались следующие зависимые переменные: количество баллов, описывающих состояние ситуативной тревожности, полученные с помощью опросника STAI-S; количество баллов по пяти состояниям настроения, оцененные по шкале DES; среднее время реакции и количество правильных ответов, данных в задаче на бдительность; среднее время реакции и среднее количество правильно введенных цифр в задании на проверку рабочей памяти, а также количество правильно воспроизведенных слов в задании на проверку долговременной памяти. Для каждой области исследования с более чем одной зависимой переменной (DES (5), бдительность (2), рабочая память (2)) мы провели односторонний многомерный дисперсионный анализ MANOVA с повторными измерениями, чтобы оценить общее влияние независимой переменной вида БИЕНИЯ (6 Гц, 10 Гц, 40 Гц, контрольный тон) на все зависимые показатели. Поведенческие данные из STAI-S и из задачи по проверке долговременной памяти были подвергнуты одностороннему анализу ANOVA с повторными измерениями при изменяющихся условиях БИЕНИЯ. В случае значительного эффекта БИЕНИЯ применялись апостериорные (post hoc) парные t-тесты, сравнивающие каждое из видов стимуляции биения (6 Гц, 10 Гц, 40 Гц) с контрольным условием (без коррекции для множественных сравнений). С целью более тщательного исследования мы также рассчитали односторонние показатели ANOVA с повторными измерениями для каждой из зависимых переменных в изучаемых областях, в которых не проявились существенные эффекты MANOVA. К результатам этих диагностических измерений ANOVA следует относиться с осторожностью. Для проверки предположения о нормальности распределения ко всем данным был применен тест Шапиро-Уилка, а для оценки предположения о сферичности был выполнен тест Мочли на сферичность. Р-значения в MANOVA и ANOVA при необходимости корректировались по Хюйнху-Фельдту. Статистически значимыми считались только значения p <0,05. Статистический анализ проводился с использованием SPSS 22.0 (компания SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США).
Результаты
Тест на тревожность (STAI)
Односторонний дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями показал значительное влияние ритмического БИЕНИЯ на уровень ситуативной тревожности по сравнению с контрольным состоянием (F(3,72) = 4,669; p = 0,012; ɛ = 0,719). Апостериорные (post hoc) парные t-тесты показали, что каждое состояние биения отличалось от контрольного (6 Гц: M = 33,36, SEM 1,133, t(24) = -2,395, p = 0,025; 10 Гц: M = 33,04, SEM = 1,09, t(24) = -2,675, p = 0,013; 40 Гц: M = 33,40, SEM = 1,06, t(24) = -2,355, p = 0,027; контрольное состояние: M = 36,20, SEM = 1,571; см. рис. 3). Существенной разницы воздействия между различными состояниями биения выявлено не было (каждое значение p > 0,55).
РИСУНОК 3. СРЕДНИЕ БАЛЛЫ ПО ШКАЛЕ STAI-S ПРИ ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ СИТУАТИВНОЙ ТРЕВОЖНОСТИ.
На рисунке изображены все виды монофонического биения в сравнении с контрольным состоянием. Снижение показателей тревожности являлось статистически значимым для каждого состояния биения. Звездочки указывают на существенные различия между стимуляцией биения и контрольным состоянием (парные t-тесты, p < 0,05). Столбики ошибок указывают на стандартную ошибку среднего (SEM).
На рисунке изображены все виды монофонического биения в сравнении с контрольным состоянием. Снижение показателей тревожности являлось статистически значимым для каждого состояния биения. Звездочки указывают на существенные различия между стимуляцией биения и контрольным состоянием (парные t-тесты, p < 0,05). Столбики ошибок указывают на стандартную ошибку среднего (SEM).
²Чтобы дополнительно оценить, зависят ли изменения в состоянии ситуативной тревожности от уровня личностной тревожности, мы также провели двусторонний анализ ANOVA для переменной «ситуативная тревожность», используя при этом внутрисубъектный фактор БИЕНИЕ и межсубъектный фактор ЛИЧНОСТНАЯ ТРЕВОЖНОСТЬ (медианное разделение: от низких до высоких значений). Данный анализ ANOVA не выявил никакого взаимодействия между ними (F(3,69) = 1,373; p = 0,263; ɛ = 0,704). Мы наблюдали тенденцию к преобладанию уровня ЛИЧНОСТНОЙ тревожности над тревожностью ситуативной (F(1,23) = 2,948, p = 0,099).
Чтобы изучить влияние условий стимуляции биения на какие-либо наблюдаемые проявления ситуативной тревожности, мы дополнительно провели двусторонний дисперсионный анализ ANOVA с разными видами биения в качестве повторного измерения (6 Гц по сравнению с контрольным состоянием; 10 Гц по сравнению с контрольным состоянием; 40 Гц по сравнению с контрольным состоянием). В качестве независимой переменной использовалась ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ различных видов стимуляции биения (A, B, C, D; см. рис. 2). Это означает, что для каждого вида стимуляции (например, для 6 Гц) был рассчитан такой ANOVA, в котором переменная ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ указывала на расположение этих видов стимуляции (например, 6 Гц) относительно друг друга у каждого субъекта. Данные анализы ANOVA не выявили взаимосвязи между факторами БИЕНИЕ и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ (6 Гц по сравнению с контрольным состоянием: F(3,21) = 1,084, p = 0,378; 10 Гц по сравнению с контрольным состоянием: F(3,21) = 0,080, p = 0,970; 40 Гц по сравнению с контрольным состоянием: F(3,21) = 1,703, p = 0,197).
Шкала эмоций Дальберта (DES)
Общий анализ MANOVA не выявил существенного влияния стимуляции биения на показатели DES (лямбда Уилка = 0,789; F(15,188) = 1,123, p = 0,34). Односторонние повторные измерения ANOVA показали существенное влияние стимуляции звукового биения на элемент "горе" в шкале DES, характеризуемый прилагательными "несчастный, грустный и скорбящий" (F(3,72) = 2,754; p = 0,049; ɛ = 0,993). При воздействии монофонического ритма частотой 40 Гц наблюдалось значительное снижение количества баллов для показателя "горе" (M = 3,40; SEM = 0,200; t(24) = -2,268; p = 0,033), а также тенденция к этому снижению для звукового ритма с частотой 10 Гц (M = 3,52, SEM = 0,217; t(24) = -1,768; p = 0,09) по сравнению с контрольным состоянием (M = 4,00; SEM = 0,351). Никаких изменений при сопоставлении с контрольным состоянием не было выявлено для биения 6 Гц (M = 3,92; SEM = 0,326; t(24) = -0,449; p = 0,770). Поскольку тестированию подвергалось сразу несколько показателей, а MANOVA не выявил существенного эффекта стимуляции звукового биения, к этому результату следует относиться с осторожностью.
Далее, с целью выяснить, зависят ли изменения в шкале «горе» от наличия или отсутствия симптомов депрессии, мы дополнительно провели двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA для переменной «горе» шкалы эмоций Дальберта с внутрисубъектным фактором БИЕНИЕ и межсубъектным фактором уровня депрессии по опроснику Бека (BDI) (медианное разделение: низкие и высокие значения BDI). Существенного влияния уровня BDI (F(1,23) = 1,505; p = 0,232) и значимого взаимодействия между ними выявлено не было (F(3,72) = 1,755; p = 0,164; ε = 1,00). Результаты ANOVA для элементов «безнадежность» (F(3,72) = 0,169; p = 0,881; ɛ = 0,802), «усталость» (F(3,72) = 0,755; p = 0,581; ɛ = 0,957), «гнев» (F(3,72) = 2,283; p = 0,124; ɛ = 0,551) и «позитивное настроение» (F(3,72) = 0,454; p = 0,709; ɛ = 0,965) не обнаружили существенных эффектов.
Задача на бдительность
Общий многомерный дисперсионный анализ MANOVA не выявил значительного воздействия стимуляции звукового биения на показатели бдительности (лямбда Уилка = 0,872; F(6,142) = 1,675, p = 0,13). Кроме того, дисперсионный анализ ANOVA не обнаружил существенных эффектов стимуляции звукового биения на количество правильных ответов (F(3,72) ) = 1,643; p = 0,190; ε = 0,950) или на время реакции (F(3,72) = 1,816; p = 0,179; е = 0,581). Средние оценки производительности (среднее значение М и стандартная ошибка среднего SEM) для различных видов ритма перечислены ниже. Процент правильных ответов: 6 Гц (M = 98,3%; SEM = 0,33%); 10 Гц (М = 97,7%; SEM = 0,36%); 40 Гц (М = 97,3%; SEM = 0,52%); контрольное состояние (М = 98,0%; SEM = 0,48%). Время реакции: 6 Гц (M = 560,5 мс; SEM = 12,6 мс); 10 Гц (М = 580,1 мс; SEM = 16,7 мс); 40 Гц (M = 597,2 мс; SEM = 25,5 мс); контрольное состояние (M = 576,6 мс; SEM = 13,8 мс).
Задание на проверку рабочей памяти
Общий многомерный дисперсионный анализ MANOVA не выявил существенного влияния стимуляции ритмов на показатели рабочей памяти (лямбда Уилка = 0,933; F(6,142) = 0,835, p = 0,55). Более того, повторные измерения ANOVA не выявили значимого воздействия стимуляции ритмов ни на производительность рабочей памяти с точки зрения количества правильно воспроизведенных цифр (F(3,72) = 0,648; p = 0,587; ɛ = 1,00), ни на время реакции (F(3,72) = 1,419; p = 0,244; ɛ = 1,00). Ниже приведены средние показатели производительности (среднее значение М и стандартная ошибка среднего SEM) для различных видов звукового биения. Процент правильно воспроизведенных цифр: 6 Гц (M = 79,5%; SEM = 2.4%); 10 Гц (M = 78,9%; SEM = 2,8%); 40 Гц (М = 77,6%; SEM = 2,4%); контрольное состояние (M = 80,8%; SEM = 1,9%). Время реакции: 6 Гц (М = 1135,7 мс; SEM = 54,2 мс); 10 Гц (М = 1186,8 мс; SEM = 53,8 мс); 40 Гц (М = 1184,9 мс; SEM = 36,2 мс); контрольное состояние (М = 1104,7 мс; SEM = 56,0 мс).
Задание на проверку долговременной памяти
Дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями не выявил существенного влияния стимуляции монофоническими ритмами на показатели долговременной памяти в отношении правильно вспоминаемых слов (F(3,72) = 0,963; p = 0,410; ɛ = 0,918). Средние показатели производительности (среднее значение М и стандартная ошибка среднего SEM) для процента правильно воспроизведенных слов составляют: 6 Гц (М = 55,8%; SEM = 2,7%); 10 Гц (М = 58,3%; SEM = 3,0%); 40 Гц (М = 61,8%; SEM = 2,9%); контрольное состояние (М = 58,8%; SEM = 3,1%).
Обсуждение
Данное исследование было посвящено изучению влияния кратковременной стимуляции монофоническими ритмами на показатели, оценивающие уровень ситуативной тревожности и состояния настроения, а также на два типа задач на запоминание (для долговременной и оперативной памяти) и задачу на бдительность. Нами установлено, что стимуляция монофоническими ритмами на частотах гамма (40 Гц), тета (6 Гц) и альфа (10 Гц) способствовала снижению показателей тревожности (согласно оценке с использованием опросника ситуативной тревожности STAI-S). Кроме того, согласно предварительным результатам нашего исследования гамма- и альфа-стимуляция снизили количество баллов элемента «горе» по шкале эмоций Дальберта (DES) по сравнению с контрольным состоянием. Однако к этому результату следует относиться с осторожностью, поскольку эффект, выявленный с помощью многомерного дисперсионного анализа MANOVA, был несущественным по всем пяти пунктам шкалы DES. Не было обнаружено существенного влияния на долговременную память (количество правильно воспроизведенных слов), рабочую память (правильно воспроизведенные цифры и время реакции в варианте задачи Стернберга) или уровень бдительности (правильные нажатия кнопок и задержки с ответом). Также не было обнаружено никакой взаимосвязи между снижением показателей элемента «горе», вызванным звуковым биением, и уровнем симптомов депрессии в опроснике Бека (BDI), а также никакой взаимосвязи между снижением ситуативной тревожности, связанным со звуковым биением, и уровнем личностной тревожности. Поскольку мы исследовали здоровую популяцию, диапазон показателей BDI (средний балл 4,92 ± 4,3; баллы могут варьироваться от 0 до 63, при этом более высокие баллы указывают на более высокий уровень депрессии) и уровня личностной тревожности (средний балл 36 ± СО: 8,3; баллы могут варьироваться от 20 до 80, при этом более высокие баллы указывают на более высокий уровень тревожности), возможно, был слишком мал для обнаружения таких взаимодействий.
Результаты нашего текущего исследования влияния монофонических ритмов согласуются с более ранними исследованиями, проведенными с использованием бинауральных ритмов, в которых сообщается, что стимуляция звуковыми ритмами снижает уровень тревожности и усиливает ощущение благополучия ³⁶ (Le Scouarnec et al., 2001 ¹⁹ ; Padmanabhan et al., 2005; . В работе Original sound compositions reduce anxiety in emergency department patients: ³⁶ сообщалось о снижении ситуативной тревожности в группе, подвергавшейся стимуляции бинауральными ритмами, по сравнению с контрольными группами, в которых стимуляция происходила при помощи внешнего фонового шума или работавших в тишине/только в наушниках. Размер эффекта, согласно данным, приведенным в статье ⁶, варьировался в диапазоне от 0,35 до 0,49. Эффективность воздействия в группе со стимуляцией звуковым биением на снижение ситуативной тревожности после вмешательства составляла 0,52 по сравнению с состоянием до вмешательства. В исследовании Original sound compositions reduce anxiety in emergency department patients ³⁶ сообщалось о снижении личностной тревожности после воздействия бинауральными ритмами на протяжении 60 дней по сравнению с состоянием до этого вмешательства; размер эффекта составлял 0,83. Данные, представленные в Le Scouarnec et al. (2001) и Padmanabhan et al. (2005)¹⁷ , не позволяют рассчитать величину эффекта. Что касается влияния стимуляции монофоническими ритмами на ситуативную тревожность, то в данном исследовании мы наблюдали размеры эффекта 0,58 (6 Гц по сравнению с контрольным состоянием), 0,61 (10 Гц по сравнению с контрольным состоянием) и 0,39 (40 Гц по сравнению с контрольным состоянием). Эти величины находятся в том же диапазоне, что и эффекты, о которых сообщалось в исследованиях стимуляции бинауральными ритмами. Однако в текущем исследовании мы не проводили непосредственного сравнения влияния бинауральных и монофонических ритмов на уровень тревожности, чтобы не перегружать программу исследования и наших участников. Интересно отметить, что, хотя существуют доказательства того, что реакция коры головного мозга на стимуляцию монофоническими ритмами более выражена, чем на стимуляцию бинауральными ритмами (Schwarz and Taylor, 2005; Pratt et al., 2010), в большинстве исследований с использованием стимуляции слуховыми ритмами в качестве стимула применялись бинауральные ритмы (см. обзор на эту тему⁴. В данном исследовании мы стремились в первую очередь изучить, окажут ли монофонические ритмы такое же влияние на ситуативную тревожность, как и стимуляция бинауральными ритмами.
Предыдущие исследования показали, что бинауральные ритмы снижают уровень тревожности ³⁶ (Padmanabhan et al., 2005; ³⁴ и, вероятно, способны изменять аспекты настроения и когнитивных способностей, включая память ³⁵ Ortiz et al., 2008), процессы внимания (Kennel et al., 2010) и бдительность (Lane et al., 1998). Падманабхан и его коллеги (Padmanabhan et al., 2005) проводили лечение пациентов, страдающих от предоперационной тревоги, используя бинауральные ритмы в диапазоне дельта волн. Пациентам давали прослушивать либо 10-минутную запись бинауральных ритмов, либо имитацию звуковой последовательности. Авторы отметили снижение показателей ситуативной тревожности на 26,3% в группе, прослушавшей бинауральные ритмы, и снижение лишь на 11,1% в группе, получившей плацебо (Padmanabhan et al., 2005). В одном из пилотных исследований ежедневное применение бинауральных звуковых ритмов в диапазоне частот дельта/тета в течение 30 минут использовалось для лечения пациентов, страдающих легкими тревожными расстройствами (Le Scouarnec et al., 2001). Пациенты прослушивали звуковые ритмические файлы на протяжении 1 месяца и измеряли свои показатели тревожности до и после стимуляции с помощью теста на тревожность STAI. Было отмечено общее снижение показателей ситуативной тревожности, а также увеличение количества случаев, когда пациенты проявляли желание прослушивать записи звуковых ритмов. Аналогичное исследование пациентов, страдающих повышенной тревожностью, проведенное в отделении неотложной помощи, показало значительное снижение уровня тревожности на 10-15% по сравнению с контрольными состояниями, в которых бинауральные ритмы отсутствовали (присутствовали внешний фоновый шум или отсутствие звука/только наушники) ³⁶. Стимулами служили бинауральные биения частотой 10 Гц, встроенные в естественные звуки. Звуковое воздействие производилось в течение 20 минут, после чего пациентам было предложено заполнить тест на тревожность STAI, чтобы оценить показатели тревожности. Кроме того, было отмечено, что бинауральные ритмы в бета-диапазоне (16 и 24 Гц) и тета/дельта-диапазоне (1,5 и 4 Гц) также приводят к менее негативным состояниям настроения (Lane et al., 1998).
В связи с этим нарушения, связанные с повышенной тревожностью и расстройством настроения, могут стать потенциальной целью для применения стимуляции слуховыми ритмами. Предыдущие исследования, посвященные электрофизиологическим коррелятам тревожных расстройств, таким как генерализованное тревожное расстройство, посттравматическое стрессовое расстройство (Rabe et al., 2006) и обсессивно-компульсивное расстройство (Insel et al., 1983), часто выявляли у пациентов повышение базовой дельта- и тета-активности (т.е. физиологическую дезактивацию) по сравнению со здоровыми контрольными группами, в то время как данные о более высокочастотной активности были довольно противоречивыми ⁵. Более того, некоторые исследования показали, что топография лобной альфа-активности у пациентов, страдающих повышенной тревожностью и расстройствами настроения, отличается от показателей здоровых контрольных групп (напр., Smit et al., 2007 ³⁰ ; Mathersul et al., 2008) ¹⁹ и в целом может отражать состояние психологического благополучия (напр., Tomarken et al., 1992; Urry et al., 2004). Недавнее исследование внутричерепной ЭЭГ, проведенное нашей группой, продемонстрировало увеличение мощности гамма-ритмов при стимуляции монофоническими биениями частотой 40 Гц, уменьшение мощности тета-ритмов при стимуляции монофоническими биениями частотой 5 Гц и улучшение фазовой синхронизации альфа-диапазона, связанное с применением монофонических ритмов частотой 10 Гц². Основываясь на этих данных, можно условно предположить, что поведенческие эффекты, вызванные монофоническими ритмами частотой 6 Гц и 40 Гц, о которых сообщалось в настоящем исследовании, связаны со снижением повышенной базовой тета-активности или уравновешивающим действием усиления гамма-активности (т.е. физиологической активацией). Кроме того, эффект снижения тревожности, обнаруженный при воздействии монофоническими ритмами частотой 10 Гц, может быть связан с изменениями синхронизации фронтальной ЭЭГ, поскольку существуют свидетельства того, что измененная фронтальная альфа-латерализация отражает тревожные расстройства (напр., Mathersul et al., 2008) ¹⁹ . Однако необходимы дальнейшие углубленные исследования, чтобы уточнить электрофизиологические механизмы, лежащие в основе наблюдаемых поведенческих эффектов.
Подводя итог, мы можем заявить о том, что кратковременное применение стимуляции монофоническими ритмами у здоровых людей способно уменьшать чувство тревоги. Хотя исследования слуховых ритмов чаще проводились с использованием в качестве стимула бинауральных биений, наши результаты предполагают потенциальную возможность лечения симптомов тревожных расстройств быстрым и неинвазивным способом и с помощью стимуляции монофоническими ритмами. Будущие исследования будут направлены на выявление идеальной целевой аудитории для стимуляции монофоническими ритмами и оптимизацию параметров стимуляции, например, путем увеличения продолжительности стимуляции или путем повторного применения стимулов биения.
Чтобы изучить влияние условий стимуляции биения на какие-либо наблюдаемые проявления ситуативной тревожности, мы дополнительно провели двусторонний дисперсионный анализ ANOVA с разными видами биения в качестве повторного измерения (6 Гц по сравнению с контрольным состоянием; 10 Гц по сравнению с контрольным состоянием; 40 Гц по сравнению с контрольным состоянием). В качестве независимой переменной использовалась ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ различных видов стимуляции биения (A, B, C, D; см. рис. 2). Это означает, что для каждого вида стимуляции (например, для 6 Гц) был рассчитан такой ANOVA, в котором переменная ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ указывала на расположение этих видов стимуляции (например, 6 Гц) относительно друг друга у каждого субъекта. Данные анализы ANOVA не выявили взаимосвязи между факторами БИЕНИЕ и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ (6 Гц по сравнению с контрольным состоянием: F(3,21) = 1,084, p = 0,378; 10 Гц по сравнению с контрольным состоянием: F(3,21) = 0,080, p = 0,970; 40 Гц по сравнению с контрольным состоянием: F(3,21) = 1,703, p = 0,197).
Шкала эмоций Дальберта (DES)
Общий анализ MANOVA не выявил существенного влияния стимуляции биения на показатели DES (лямбда Уилка = 0,789; F(15,188) = 1,123, p = 0,34). Односторонние повторные измерения ANOVA показали существенное влияние стимуляции звукового биения на элемент "горе" в шкале DES, характеризуемый прилагательными "несчастный, грустный и скорбящий" (F(3,72) = 2,754; p = 0,049; ɛ = 0,993). При воздействии монофонического ритма частотой 40 Гц наблюдалось значительное снижение количества баллов для показателя "горе" (M = 3,40; SEM = 0,200; t(24) = -2,268; p = 0,033), а также тенденция к этому снижению для звукового ритма с частотой 10 Гц (M = 3,52, SEM = 0,217; t(24) = -1,768; p = 0,09) по сравнению с контрольным состоянием (M = 4,00; SEM = 0,351). Никаких изменений при сопоставлении с контрольным состоянием не было выявлено для биения 6 Гц (M = 3,92; SEM = 0,326; t(24) = -0,449; p = 0,770). Поскольку тестированию подвергалось сразу несколько показателей, а MANOVA не выявил существенного эффекта стимуляции звукового биения, к этому результату следует относиться с осторожностью.
Далее, с целью выяснить, зависят ли изменения в шкале «горе» от наличия или отсутствия симптомов депрессии, мы дополнительно провели двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA для переменной «горе» шкалы эмоций Дальберта с внутрисубъектным фактором БИЕНИЕ и межсубъектным фактором уровня депрессии по опроснику Бека (BDI) (медианное разделение: низкие и высокие значения BDI). Существенного влияния уровня BDI (F(1,23) = 1,505; p = 0,232) и значимого взаимодействия между ними выявлено не было (F(3,72) = 1,755; p = 0,164; ε = 1,00). Результаты ANOVA для элементов «безнадежность» (F(3,72) = 0,169; p = 0,881; ɛ = 0,802), «усталость» (F(3,72) = 0,755; p = 0,581; ɛ = 0,957), «гнев» (F(3,72) = 2,283; p = 0,124; ɛ = 0,551) и «позитивное настроение» (F(3,72) = 0,454; p = 0,709; ɛ = 0,965) не обнаружили существенных эффектов.
Задача на бдительность
Общий многомерный дисперсионный анализ MANOVA не выявил значительного воздействия стимуляции звукового биения на показатели бдительности (лямбда Уилка = 0,872; F(6,142) = 1,675, p = 0,13). Кроме того, дисперсионный анализ ANOVA не обнаружил существенных эффектов стимуляции звукового биения на количество правильных ответов (F(3,72) ) = 1,643; p = 0,190; ε = 0,950) или на время реакции (F(3,72) = 1,816; p = 0,179; е = 0,581). Средние оценки производительности (среднее значение М и стандартная ошибка среднего SEM) для различных видов ритма перечислены ниже. Процент правильных ответов: 6 Гц (M = 98,3%; SEM = 0,33%); 10 Гц (М = 97,7%; SEM = 0,36%); 40 Гц (М = 97,3%; SEM = 0,52%); контрольное состояние (М = 98,0%; SEM = 0,48%). Время реакции: 6 Гц (M = 560,5 мс; SEM = 12,6 мс); 10 Гц (М = 580,1 мс; SEM = 16,7 мс); 40 Гц (M = 597,2 мс; SEM = 25,5 мс); контрольное состояние (M = 576,6 мс; SEM = 13,8 мс).
Задание на проверку рабочей памяти
Общий многомерный дисперсионный анализ MANOVA не выявил существенного влияния стимуляции ритмов на показатели рабочей памяти (лямбда Уилка = 0,933; F(6,142) = 0,835, p = 0,55). Более того, повторные измерения ANOVA не выявили значимого воздействия стимуляции ритмов ни на производительность рабочей памяти с точки зрения количества правильно воспроизведенных цифр (F(3,72) = 0,648; p = 0,587; ɛ = 1,00), ни на время реакции (F(3,72) = 1,419; p = 0,244; ɛ = 1,00). Ниже приведены средние показатели производительности (среднее значение М и стандартная ошибка среднего SEM) для различных видов звукового биения. Процент правильно воспроизведенных цифр: 6 Гц (M = 79,5%; SEM = 2.4%); 10 Гц (M = 78,9%; SEM = 2,8%); 40 Гц (М = 77,6%; SEM = 2,4%); контрольное состояние (M = 80,8%; SEM = 1,9%). Время реакции: 6 Гц (М = 1135,7 мс; SEM = 54,2 мс); 10 Гц (М = 1186,8 мс; SEM = 53,8 мс); 40 Гц (М = 1184,9 мс; SEM = 36,2 мс); контрольное состояние (М = 1104,7 мс; SEM = 56,0 мс).
Задание на проверку долговременной памяти
Дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями не выявил существенного влияния стимуляции монофоническими ритмами на показатели долговременной памяти в отношении правильно вспоминаемых слов (F(3,72) = 0,963; p = 0,410; ɛ = 0,918). Средние показатели производительности (среднее значение М и стандартная ошибка среднего SEM) для процента правильно воспроизведенных слов составляют: 6 Гц (М = 55,8%; SEM = 2,7%); 10 Гц (М = 58,3%; SEM = 3,0%); 40 Гц (М = 61,8%; SEM = 2,9%); контрольное состояние (М = 58,8%; SEM = 3,1%).
Обсуждение
Данное исследование было посвящено изучению влияния кратковременной стимуляции монофоническими ритмами на показатели, оценивающие уровень ситуативной тревожности и состояния настроения, а также на два типа задач на запоминание (для долговременной и оперативной памяти) и задачу на бдительность. Нами установлено, что стимуляция монофоническими ритмами на частотах гамма (40 Гц), тета (6 Гц) и альфа (10 Гц) способствовала снижению показателей тревожности (согласно оценке с использованием опросника ситуативной тревожности STAI-S). Кроме того, согласно предварительным результатам нашего исследования гамма- и альфа-стимуляция снизили количество баллов элемента «горе» по шкале эмоций Дальберта (DES) по сравнению с контрольным состоянием. Однако к этому результату следует относиться с осторожностью, поскольку эффект, выявленный с помощью многомерного дисперсионного анализа MANOVA, был несущественным по всем пяти пунктам шкалы DES. Не было обнаружено существенного влияния на долговременную память (количество правильно воспроизведенных слов), рабочую память (правильно воспроизведенные цифры и время реакции в варианте задачи Стернберга) или уровень бдительности (правильные нажатия кнопок и задержки с ответом). Также не было обнаружено никакой взаимосвязи между снижением показателей элемента «горе», вызванным звуковым биением, и уровнем симптомов депрессии в опроснике Бека (BDI), а также никакой взаимосвязи между снижением ситуативной тревожности, связанным со звуковым биением, и уровнем личностной тревожности. Поскольку мы исследовали здоровую популяцию, диапазон показателей BDI (средний балл 4,92 ± 4,3; баллы могут варьироваться от 0 до 63, при этом более высокие баллы указывают на более высокий уровень депрессии) и уровня личностной тревожности (средний балл 36 ± СО: 8,3; баллы могут варьироваться от 20 до 80, при этом более высокие баллы указывают на более высокий уровень тревожности), возможно, был слишком мал для обнаружения таких взаимодействий.
Результаты нашего текущего исследования влияния монофонических ритмов согласуются с более ранними исследованиями, проведенными с использованием бинауральных ритмов, в которых сообщается, что стимуляция звуковыми ритмами снижает уровень тревожности и усиливает ощущение благополучия ³⁶ (Le Scouarnec et al., 2001 ¹⁹ ; Padmanabhan et al., 2005; . В работе Original sound compositions reduce anxiety in emergency department patients: ³⁶ сообщалось о снижении ситуативной тревожности в группе, подвергавшейся стимуляции бинауральными ритмами, по сравнению с контрольными группами, в которых стимуляция происходила при помощи внешнего фонового шума или работавших в тишине/только в наушниках. Размер эффекта, согласно данным, приведенным в статье ⁶, варьировался в диапазоне от 0,35 до 0,49. Эффективность воздействия в группе со стимуляцией звуковым биением на снижение ситуативной тревожности после вмешательства составляла 0,52 по сравнению с состоянием до вмешательства. В исследовании Original sound compositions reduce anxiety in emergency department patients ³⁶ сообщалось о снижении личностной тревожности после воздействия бинауральными ритмами на протяжении 60 дней по сравнению с состоянием до этого вмешательства; размер эффекта составлял 0,83. Данные, представленные в Le Scouarnec et al. (2001) и Padmanabhan et al. (2005)¹⁷ , не позволяют рассчитать величину эффекта. Что касается влияния стимуляции монофоническими ритмами на ситуативную тревожность, то в данном исследовании мы наблюдали размеры эффекта 0,58 (6 Гц по сравнению с контрольным состоянием), 0,61 (10 Гц по сравнению с контрольным состоянием) и 0,39 (40 Гц по сравнению с контрольным состоянием). Эти величины находятся в том же диапазоне, что и эффекты, о которых сообщалось в исследованиях стимуляции бинауральными ритмами. Однако в текущем исследовании мы не проводили непосредственного сравнения влияния бинауральных и монофонических ритмов на уровень тревожности, чтобы не перегружать программу исследования и наших участников. Интересно отметить, что, хотя существуют доказательства того, что реакция коры головного мозга на стимуляцию монофоническими ритмами более выражена, чем на стимуляцию бинауральными ритмами (Schwarz and Taylor, 2005; Pratt et al., 2010), в большинстве исследований с использованием стимуляции слуховыми ритмами в качестве стимула применялись бинауральные ритмы (см. обзор на эту тему⁴. В данном исследовании мы стремились в первую очередь изучить, окажут ли монофонические ритмы такое же влияние на ситуативную тревожность, как и стимуляция бинауральными ритмами.
Предыдущие исследования показали, что бинауральные ритмы снижают уровень тревожности ³⁶ (Padmanabhan et al., 2005; ³⁴ и, вероятно, способны изменять аспекты настроения и когнитивных способностей, включая память ³⁵ Ortiz et al., 2008), процессы внимания (Kennel et al., 2010) и бдительность (Lane et al., 1998). Падманабхан и его коллеги (Padmanabhan et al., 2005) проводили лечение пациентов, страдающих от предоперационной тревоги, используя бинауральные ритмы в диапазоне дельта волн. Пациентам давали прослушивать либо 10-минутную запись бинауральных ритмов, либо имитацию звуковой последовательности. Авторы отметили снижение показателей ситуативной тревожности на 26,3% в группе, прослушавшей бинауральные ритмы, и снижение лишь на 11,1% в группе, получившей плацебо (Padmanabhan et al., 2005). В одном из пилотных исследований ежедневное применение бинауральных звуковых ритмов в диапазоне частот дельта/тета в течение 30 минут использовалось для лечения пациентов, страдающих легкими тревожными расстройствами (Le Scouarnec et al., 2001). Пациенты прослушивали звуковые ритмические файлы на протяжении 1 месяца и измеряли свои показатели тревожности до и после стимуляции с помощью теста на тревожность STAI. Было отмечено общее снижение показателей ситуативной тревожности, а также увеличение количества случаев, когда пациенты проявляли желание прослушивать записи звуковых ритмов. Аналогичное исследование пациентов, страдающих повышенной тревожностью, проведенное в отделении неотложной помощи, показало значительное снижение уровня тревожности на 10-15% по сравнению с контрольными состояниями, в которых бинауральные ритмы отсутствовали (присутствовали внешний фоновый шум или отсутствие звука/только наушники) ³⁶. Стимулами служили бинауральные биения частотой 10 Гц, встроенные в естественные звуки. Звуковое воздействие производилось в течение 20 минут, после чего пациентам было предложено заполнить тест на тревожность STAI, чтобы оценить показатели тревожности. Кроме того, было отмечено, что бинауральные ритмы в бета-диапазоне (16 и 24 Гц) и тета/дельта-диапазоне (1,5 и 4 Гц) также приводят к менее негативным состояниям настроения (Lane et al., 1998).
В связи с этим нарушения, связанные с повышенной тревожностью и расстройством настроения, могут стать потенциальной целью для применения стимуляции слуховыми ритмами. Предыдущие исследования, посвященные электрофизиологическим коррелятам тревожных расстройств, таким как генерализованное тревожное расстройство, посттравматическое стрессовое расстройство (Rabe et al., 2006) и обсессивно-компульсивное расстройство (Insel et al., 1983), часто выявляли у пациентов повышение базовой дельта- и тета-активности (т.е. физиологическую дезактивацию) по сравнению со здоровыми контрольными группами, в то время как данные о более высокочастотной активности были довольно противоречивыми ⁵. Более того, некоторые исследования показали, что топография лобной альфа-активности у пациентов, страдающих повышенной тревожностью и расстройствами настроения, отличается от показателей здоровых контрольных групп (напр., Smit et al., 2007 ³⁰ ; Mathersul et al., 2008) ¹⁹ и в целом может отражать состояние психологического благополучия (напр., Tomarken et al., 1992; Urry et al., 2004). Недавнее исследование внутричерепной ЭЭГ, проведенное нашей группой, продемонстрировало увеличение мощности гамма-ритмов при стимуляции монофоническими биениями частотой 40 Гц, уменьшение мощности тета-ритмов при стимуляции монофоническими биениями частотой 5 Гц и улучшение фазовой синхронизации альфа-диапазона, связанное с применением монофонических ритмов частотой 10 Гц². Основываясь на этих данных, можно условно предположить, что поведенческие эффекты, вызванные монофоническими ритмами частотой 6 Гц и 40 Гц, о которых сообщалось в настоящем исследовании, связаны со снижением повышенной базовой тета-активности или уравновешивающим действием усиления гамма-активности (т.е. физиологической активацией). Кроме того, эффект снижения тревожности, обнаруженный при воздействии монофоническими ритмами частотой 10 Гц, может быть связан с изменениями синхронизации фронтальной ЭЭГ, поскольку существуют свидетельства того, что измененная фронтальная альфа-латерализация отражает тревожные расстройства (напр., Mathersul et al., 2008) ¹⁹ . Однако необходимы дальнейшие углубленные исследования, чтобы уточнить электрофизиологические механизмы, лежащие в основе наблюдаемых поведенческих эффектов.
Подводя итог, мы можем заявить о том, что кратковременное применение стимуляции монофоническими ритмами у здоровых людей способно уменьшать чувство тревоги. Хотя исследования слуховых ритмов чаще проводились с использованием в качестве стимула бинауральных биений, наши результаты предполагают потенциальную возможность лечения симптомов тревожных расстройств быстрым и неинвазивным способом и с помощью стимуляции монофоническими ритмами. Будущие исследования будут направлены на выявление идеальной целевой аудитории для стимуляции монофоническими ритмами и оптимизацию параметров стимуляции, например, путем увеличения продолжительности стимуляции или путем повторного применения стимулов биения.
References
1. Beauchene, C., Abaid, N., Moran, R., Diana, R. A., and Leonessa, A. (2016). The effect of binaural beats on visuospatial working memory and cortical connectivity.
2. Becher, A.-K., Höhne, M., Axmacher, N., Chaieb, L., Elger, C. E., and Fell, J. (2015). Intracranial electroencephalography power and phase synchronization changes during monaural and binaural beat stimulation. Eur. J. Neurosci. 41, 254–263.
3. Beck, A. T., Steer, R. A., and Brown, G. K. (1996). Manual for the Beck Depression Inventory-II. 2nd Edn. San Antonio, TX: Psychological Corporation.
4. Chaieb, L., Wilpert, E. C., Reber, T. P., and Fell, J. (2015). Auditory beat stimulation and its effects on cognition and mood states. Front. Psychiatry 6:70
5. Clark, C. R., Galletly, C. A., Ash, D. J., Moores, K. A., Penrose, R. A., and McFarlane, A. C. (2009). Evidence-based medicine evaluation of electrophysiological studies of the anxiety disorders. Clin. EEG Neurosci. 40, 84–112.
6. Cohen, J. (1988). Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences. 2nd Edn. Hillsdale, NJ: Lawrence Earlbaum Associates.
7. Colzato, L. S., Barone, H., Sellaro, R., and Hommel, B. (2017). More attentional focusing through binaural beats: evidence from the global-local task. Psychol. Res. 81, 271–277.
8. Dalbert, C. (1992). Subjektives wohlbefinden junger erwachsener: theoretische und empirische analysen der struktur und stabilität. young adults' subjective well-being: theoretical and empirical analyses of its structure and stability. Zeitschrift für Differentielle und Diagnostische Psychologie 13, 207–220.
9. Draganova, R., Ross, B., Wollbrink, A., and Pantev, C. (2008). Cortical steady-state responses to central and peripheral auditory beats. Cereb. Cortex 18, 1193–1200.
10. Fell, J., and Axmacher, N. (2011). The role of phase synchronization in memory processes. Nat. Rev. Neurosci. 12, 105–118.
11. Fernández, G., Effern, A., Grunwald, T., Pezer, N., Lehnertz, K., Dümpelmann, M., et al. (1999). Real-time tracking of memory formation in the human rhinal cortex and hippocampus. Science 285, 1582–1585.
12.Hommel, B., Sellaro, R., Fischer, R., Borg, S., and Colzato, L. S. (2016). High-frequency binaural beats increase cognitive flexibility: evidence from dual-task crosstalk. Front.
13. Insel, T. R., Donnelly, E. F., Lalakea, M. L., Alterman, I. S., and Murphy, D. L. (1983). Neurological and neuropsychological studies of patients with obsessive-compulsive disorder. Biol. Psychiatry 18, 741–751.
14. Karino, S., Yumoto, M., Itoh, K., Uno, A., Yamakawa, K., Sekimoto, S., et al. (2006). Neuromagnetic responses to binaural beat in human cerebral cortex. J. Neurophysiol. 96, 1927–1938.
15. Kennel, S., Taylor, A. G., Lyon, D., and Bourguignon, C. (2010). Pilot feasibility study of binaural auditory beats for reducing symptoms of inattention in children and adolescents with attention-deficit/hyperactivity disorder. J. Pediatr. Nurs. 25, 3–11.
16. Lane, J. D., Kasian, S. J., Owens, J. E., and Marsh, G. R. (1998). Binaural auditory beats affect vigilance performance and mood. Physiol. Behav. 63, 249–252.
17. Le Scouarnec, R. P., Poirier, R. M., Owens, J. E., Gauthier, J., Taylor, A. G., and Foresman, P. A. (2001). Use of binaural beat tapes for treatment of anxiety: a pilot study of tape preference and outcomes. Altern. Ther. Health Med. 7, 58–63.
18. Leszczynski, M., Fell, J., and Axmacher, N. (2015). Rhythmic working memory activation in the human hippocampus. Cell Rep. 13, 1272–1282.
19. Mathersul, D., Williams, L. M., Hopkinson, P. J., and Kemp, A. H. (2008). Investigating models of affect: relationships among EEG alpha asymmetry, depression and anxiety. Emotion 8, 560–572.
20.McNair, D. M., and Heuchert, J. P. (2011). Profile of Mood States, 2nd Edn. TM (POMS 2TM). San Diego, CA: JvR Psychometrics Assessment Catalogue.
21. Ortiz, T., Martínez, A. M., Fernández, A., Maestu, F., Campo, P., Hornero, R., et al. (2008). Impact of auditory stimulation at a frequency of 5 Hz in verbal memory. Actas Esp. Psiquiatr. 36, 307–313.
22. Padmanabhan, R., Hildreth, A. J., and Laws, D. (2005). A prospective, randomised, controlled study examining binaural beat audio and pre-operative anxiety in patients undergoing general anaesthesia for day case surgery. Anaesthesia 60, 874–877.
23. Pratt, H., Starr, A., Michalewski, H. J., Dimitrijevic, A., Bleich, N., and Mittelman, N. (2009). Cortical evoked potentials to an auditory illusion: binaural beats. Clin. Neurophysiol. 120, 1514–1524
24. Pratt, H., Starr, A., Michalewski, H. J., Dimitrijevic, A., Bleich, N., and Mittelman, N. (2010). A comparison of auditory evoked potentials to acoustic beats and to binaural beats. Hear. Res. 262, 34–44.
25. Rabe, S., Beauducel, A., Zöllner, T., Maercker, A., and Karl, A. (2006). Regional brain electrical activity in posttraumatic stress disorder after motor vehicle accident. J. Abnorm. Psychol. 115, 687–698.
26. Reedijk, S. A., Bolders, A., Colzato, L. S., and Hommel, B. (2015). Eliminating the attentional blink through binaural beats: a case for tailored cognitive enhancement. Front. Psychiatry 6:82.
27. Reedijk, S. A., Bolders, A., and Hommel, B. (2013). The impact of binaural beats on creativity. Front. Hum. Neurosci. 7:786.
28. Regan, D., and Regan, M. P. (1988). The transducer characteristic of hair cells in the human ear: a possible objective measure. Brain Res. 438, 363–365.
29. Schwarz, D. W. F., and Taylor, P. (2005). Human auditory steady state responses to binaural and monaural beats. Clin. Neurophysiol. 116, 658–668.
30. Smit, D. J. A., Posthuma, D., Boomsma, D. I., and De Geus, E. J. C. (2007). The relation between frontal EEG asymmetry and the risk for anxiety and depression. Biol. Psychol. 74, 26–33.
31. Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R., Vagg, P. R., and Jacobs, G. A. (1983). Manual for the State-Trait Anxiety Inventory. Palo Alto, CA: Consulting Psychologists Press.
32. Tomarken, A. J., Davidson, R. J., Wheeler, R. E., and Kinney, L. (1992). Psychometric properties of resting anterior EEG asymmetry: temporal stability and internal consistency. Psychophysiology 29, 576–592.
33. Urry, H. L., Nitschke, J. B., Dolski, I., Jackson, D. C., Dalton, K. M., Mueller, C. J., et al. (2004). Making a life worth living: neural correlates of well-being. Psychol. Sci. 15, 367–372.
34. Wahbeh, H., Calabrese, C., and Zwickey, H. (2007a). Binaural beat technology in humans: a pilot study to assess psychologic and physiologic effects. J. Altern. Complement. Med. 13, 25–32.
35. Wahbeh, H., Calabrese, C., Zwickey, H., and Zajdel, D. (2007b). Binaural beat technology in humans: a pilot study to assess neuropsychologic, physiologic and electroencephalographic effects. J. Altern. Complement. Med. 13, 199–206.
36. Weiland, T. J., Jelinek, G. A., Macarow, K. E., Samartzis, P., Brown, D. M., Grierson, E. M., et al. (2011). Original sound compositions reduce anxiety in emergency department patients: a randomised controlled trial. Med. J. Aust. 195, 694–698.
1. Beauchene, C., Abaid, N., Moran, R., Diana, R. A., and Leonessa, A. (2016). The effect of binaural beats on visuospatial working memory and cortical connectivity.
2. Becher, A.-K., Höhne, M., Axmacher, N., Chaieb, L., Elger, C. E., and Fell, J. (2015). Intracranial electroencephalography power and phase synchronization changes during monaural and binaural beat stimulation. Eur. J. Neurosci. 41, 254–263.
3. Beck, A. T., Steer, R. A., and Brown, G. K. (1996). Manual for the Beck Depression Inventory-II. 2nd Edn. San Antonio, TX: Psychological Corporation.
4. Chaieb, L., Wilpert, E. C., Reber, T. P., and Fell, J. (2015). Auditory beat stimulation and its effects on cognition and mood states. Front. Psychiatry 6:70
5. Clark, C. R., Galletly, C. A., Ash, D. J., Moores, K. A., Penrose, R. A., and McFarlane, A. C. (2009). Evidence-based medicine evaluation of electrophysiological studies of the anxiety disorders. Clin. EEG Neurosci. 40, 84–112.
6. Cohen, J. (1988). Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences. 2nd Edn. Hillsdale, NJ: Lawrence Earlbaum Associates.
7. Colzato, L. S., Barone, H., Sellaro, R., and Hommel, B. (2017). More attentional focusing through binaural beats: evidence from the global-local task. Psychol. Res. 81, 271–277.
8. Dalbert, C. (1992). Subjektives wohlbefinden junger erwachsener: theoretische und empirische analysen der struktur und stabilität. young adults' subjective well-being: theoretical and empirical analyses of its structure and stability. Zeitschrift für Differentielle und Diagnostische Psychologie 13, 207–220.
9. Draganova, R., Ross, B., Wollbrink, A., and Pantev, C. (2008). Cortical steady-state responses to central and peripheral auditory beats. Cereb. Cortex 18, 1193–1200.
10. Fell, J., and Axmacher, N. (2011). The role of phase synchronization in memory processes. Nat. Rev. Neurosci. 12, 105–118.
11. Fernández, G., Effern, A., Grunwald, T., Pezer, N., Lehnertz, K., Dümpelmann, M., et al. (1999). Real-time tracking of memory formation in the human rhinal cortex and hippocampus. Science 285, 1582–1585.
12.Hommel, B., Sellaro, R., Fischer, R., Borg, S., and Colzato, L. S. (2016). High-frequency binaural beats increase cognitive flexibility: evidence from dual-task crosstalk. Front.
13. Insel, T. R., Donnelly, E. F., Lalakea, M. L., Alterman, I. S., and Murphy, D. L. (1983). Neurological and neuropsychological studies of patients with obsessive-compulsive disorder. Biol. Psychiatry 18, 741–751.
14. Karino, S., Yumoto, M., Itoh, K., Uno, A., Yamakawa, K., Sekimoto, S., et al. (2006). Neuromagnetic responses to binaural beat in human cerebral cortex. J. Neurophysiol. 96, 1927–1938.
15. Kennel, S., Taylor, A. G., Lyon, D., and Bourguignon, C. (2010). Pilot feasibility study of binaural auditory beats for reducing symptoms of inattention in children and adolescents with attention-deficit/hyperactivity disorder. J. Pediatr. Nurs. 25, 3–11.
16. Lane, J. D., Kasian, S. J., Owens, J. E., and Marsh, G. R. (1998). Binaural auditory beats affect vigilance performance and mood. Physiol. Behav. 63, 249–252.
17. Le Scouarnec, R. P., Poirier, R. M., Owens, J. E., Gauthier, J., Taylor, A. G., and Foresman, P. A. (2001). Use of binaural beat tapes for treatment of anxiety: a pilot study of tape preference and outcomes. Altern. Ther. Health Med. 7, 58–63.
18. Leszczynski, M., Fell, J., and Axmacher, N. (2015). Rhythmic working memory activation in the human hippocampus. Cell Rep. 13, 1272–1282.
19. Mathersul, D., Williams, L. M., Hopkinson, P. J., and Kemp, A. H. (2008). Investigating models of affect: relationships among EEG alpha asymmetry, depression and anxiety. Emotion 8, 560–572.
20.McNair, D. M., and Heuchert, J. P. (2011). Profile of Mood States, 2nd Edn. TM (POMS 2TM). San Diego, CA: JvR Psychometrics Assessment Catalogue.
21. Ortiz, T., Martínez, A. M., Fernández, A., Maestu, F., Campo, P., Hornero, R., et al. (2008). Impact of auditory stimulation at a frequency of 5 Hz in verbal memory. Actas Esp. Psiquiatr. 36, 307–313.
22. Padmanabhan, R., Hildreth, A. J., and Laws, D. (2005). A prospective, randomised, controlled study examining binaural beat audio and pre-operative anxiety in patients undergoing general anaesthesia for day case surgery. Anaesthesia 60, 874–877.
23. Pratt, H., Starr, A., Michalewski, H. J., Dimitrijevic, A., Bleich, N., and Mittelman, N. (2009). Cortical evoked potentials to an auditory illusion: binaural beats. Clin. Neurophysiol. 120, 1514–1524
24. Pratt, H., Starr, A., Michalewski, H. J., Dimitrijevic, A., Bleich, N., and Mittelman, N. (2010). A comparison of auditory evoked potentials to acoustic beats and to binaural beats. Hear. Res. 262, 34–44.
25. Rabe, S., Beauducel, A., Zöllner, T., Maercker, A., and Karl, A. (2006). Regional brain electrical activity in posttraumatic stress disorder after motor vehicle accident. J. Abnorm. Psychol. 115, 687–698.
26. Reedijk, S. A., Bolders, A., Colzato, L. S., and Hommel, B. (2015). Eliminating the attentional blink through binaural beats: a case for tailored cognitive enhancement. Front. Psychiatry 6:82.
27. Reedijk, S. A., Bolders, A., and Hommel, B. (2013). The impact of binaural beats on creativity. Front. Hum. Neurosci. 7:786.
28. Regan, D., and Regan, M. P. (1988). The transducer characteristic of hair cells in the human ear: a possible objective measure. Brain Res. 438, 363–365.
29. Schwarz, D. W. F., and Taylor, P. (2005). Human auditory steady state responses to binaural and monaural beats. Clin. Neurophysiol. 116, 658–668.
30. Smit, D. J. A., Posthuma, D., Boomsma, D. I., and De Geus, E. J. C. (2007). The relation between frontal EEG asymmetry and the risk for anxiety and depression. Biol. Psychol. 74, 26–33.
31. Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R., Vagg, P. R., and Jacobs, G. A. (1983). Manual for the State-Trait Anxiety Inventory. Palo Alto, CA: Consulting Psychologists Press.
32. Tomarken, A. J., Davidson, R. J., Wheeler, R. E., and Kinney, L. (1992). Psychometric properties of resting anterior EEG asymmetry: temporal stability and internal consistency. Psychophysiology 29, 576–592.
33. Urry, H. L., Nitschke, J. B., Dolski, I., Jackson, D. C., Dalton, K. M., Mueller, C. J., et al. (2004). Making a life worth living: neural correlates of well-being. Psychol. Sci. 15, 367–372.
34. Wahbeh, H., Calabrese, C., and Zwickey, H. (2007a). Binaural beat technology in humans: a pilot study to assess psychologic and physiologic effects. J. Altern. Complement. Med. 13, 25–32.
35. Wahbeh, H., Calabrese, C., Zwickey, H., and Zajdel, D. (2007b). Binaural beat technology in humans: a pilot study to assess neuropsychologic, physiologic and electroencephalographic effects. J. Altern. Complement. Med. 13, 199–206.
36. Weiland, T. J., Jelinek, G. A., Macarow, K. E., Samartzis, P., Brown, D. M., Grierson, E. M., et al. (2011). Original sound compositions reduce anxiety in emergency department patients: a randomised controlled trial. Med. J. Aust. 195, 694–698.
Другие научные статьи статьи и переводы
Эмпирическое исследование процесса релаксации с помощью монофонических ритмов с неслышимыми звуковыми колебаниями сверхнизкой частоты
Авторы статьи: ЧЕНЬ-МИН ЧЕН, ЦЗЕН-ФАН ЛИН, ЙОУ-ДЖУН ЧЕН, ЛИАН-БИ ЧЕН. Южно-Тайваньский университет науки и техники, Национальный университет науки и технологии Пэнху. Тайвань. 09 May 2022. Перевод на русский язык
Влияние звуковой медитации с поющими чашами на настроение, напряженность и самочувствие: обсервационное исследование
Авторы: Тамара Л. Голдсби (доктор мед.наук), Майкл Э. Голдсби (доктор мед.наук), Мэри Макуолтерс (кандидат мед.наук), и Пол Дж. Миллс (доктор мед.наук)