Как тренировки с биологической обратной связью помогают спортсменам на выносливость восстанавливаться после ЧМТ

По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC), от 1,7 до 3,6 миллиона человек ежегодно получают черепно-мозговую травму (ЧМТ). Из них 10% связаны со спортом и активным отдыхом, а число обращений в отделения неотложной помощи по поводу ЧМТ за последние годы выросло на 62%. Одно исследование показало, что 47% травм при катании на лыжах и 40% при катании на сноуборде связаны с травмами головы, причем сотрясения (легкие ЧМТ) являются наиболее распространенными. И спортсмены, занимающиеся видами спорта на выносливость, не застрахованы от травм головы, особенно те, кто попадает в аварии на высокой скорости на велосипеде или падает во время трейлраннинга.

В условиях роста числа ЧМТ эффективное лечение важна как никогда, и тренировки с биологической обратной связью (БОС) представляют собой перспективный метод.

Что такое биологическая обратная связь?

В конце 1960-х годов исследователи начали искать новые способы измерения активности мозга и нервной системы и управления ею. В 1969 году Нил Миллер опубликовал в журнале Science статью «Обучение висцеральным и железистым реакциям», а группа под руководством Элмера Грина выпустила работу «Саморегуляция внутренних состояний». Позже в том же году Общество исследований биологической обратной связи провело свое первое заседание в Санта-Монике, закрепив название за этой дисциплиной. В последующие десятилетия биологическая обратная связь была внедрена в междисциплинарный курс лечения ветеранов и гражданских лиц, перенесших ЧМТ.

Согласно источнику, «Биологическая обратная связь — это метод, с помощью которого человек может научиться контролировать функции организма, которые обычно регулируются подсознательно, такие как артериальное давление и кровоток, напряжение мышц головы, восприятие боли, дыхание и частота сердечных сокращений. Произвольный контроль достигается путем предоставления мозгу обратной связи с помощью визуальных или звуковых стимулов о том, достигается ли желаемое состояние или нет».

Комплексное применение тренировок с биологической обратной связью для восстановления после ЧМТ обычно происходит в условиях больницы или реабилитационного центра. Это дает пациенту доступ к опыту профессионально лицензированного клинициста, который оценивает его физиологическое состояние, проводит через один или несколько основных типов биологической обратной связи с использованием нескольких датчиков клинического класса и демонстрирует, как вмешательства влияют на регуляцию вегетативной нервной системы (ВНС).

Чтобы получить экспертный взгляд на тренировки с биологической обратной связью, я обратился к доктору Джейсону Наппу, сертифицированному реабилитационному психологу и сертифицированному специалисту по черепно-мозговым травмам. Первые 10 лет он проработал во всемирно известном медицинском центре Craig Hospital в Денвере в составе междисциплинарной стационарной команды, которая лечила пациентов с травмами головного или спинного мозга либо с обеими травмами одновременно. Последние пять лет он специализируется на амбулаторной нейропсихиатрии.

Напп рассказал мне, что его роль в прохождении пациентом с ЧМТ курса тренировок с биологической обратной связью похожа на роль тренера, объясняющего спортсмену, как должно выглядеть и ощущаться то или иное упражнение. Для опытного спортсмена на выносливость, который использовал TrainingPeaks для подготовки к нескольким ультрамарафонам, неудивительно, что он привел аналогию с бегом.

«Когда пациент начинает понимать, как он может контролировать реакции своей вегетативной нервной системы, это похоже на то, когда вы находитесь в состоянии бегового потока, и ваш шаг, пульс и дыхание синхронизируются», — сказал Напп.

Основы тренировок с биологической обратной связью

Вот некоторые из наиболее распространенных элементов тренировок с биологической обратной связью, используемых в клинических условиях:

• Поверхностная электромиография (сЭМГ): определяет уровень мышечного напряжения и активации, а также помогает пациентам научиться расслаблять мышцы для борьбы со стрессом или тревогой.
• Температурная биологическая обратная связь: отслеживает температуру кожи, обычно на кончиках пальцев, как показатель уровня стресса человека.
• Электроэнцефалограмма (ЭЭГ / нейрофидбек): регистрирует электрическую активность мозга для помощи в регулировании неврологических и психологических состояний и может использоваться в качестве инструмента для достижения более глубокого расслабления.
• Кожно-гальваническая реакция (КГР / электродермальная активность): улавливает изменения в работе потовых желез, что является высокочувствительным маркером психологического стресса и эмоциональной активации.
• Тренировка дыхания: использует датчики, надеваемые вокруг торса, для отслеживания паттернов дыхания, направляя пациентов к дыхательным привычкам, которые поддерживают сбалансированную работу ВНС.
• Тренировка вариабельности сердечного ритма (ВСР): анализирует тонкие колебания во временных интервалах между сердцебиениями как показатель того, насколько хорошо функционирует ВНС, с целью снижения тревожности и повышения общей физиологической устойчивости.

Спортсмены, занимающиеся видами спорта на выносливость, могут быть уникальным образом подготовлены к успешным тренировкам с биологической обратной связью, поскольку они часто уже привыкли отслеживать показатели восстановления и прислушиваться к нервной системе своего тела. Восстанавливаясь после ЧМТ, спортсмены могут использовать эти знакомые метрики для оценки того, как адаптируется их организм.

Как травмы головы влияют на нервную систему

Напп заявил, что сотрясение мозга или любой другой вид ЧМТ вызывает различные симптомы, которые влияют на тело и мозг через отделы нервной системы. К ним могут относиться нарушение когнитивных и двигательных функций, изменения настроения и поведения, нарушение сна и боль, которая может быть результатом ортопедических травм, полученных одновременно с черепно-мозговой травмой.

«ЧМТ оказывает далеко идущее влияние на нервную систему, — сказал Напп. — На ранних этапах лечения мы часто концентрируемся на стабилизации состояния пациента с медицинской точки зрения и на борьбе с последствиями для центральной нервной системы. Затем мы можем переключить внимание на вегетативную нервную систему, и здесь в игру вступают тренировки с биологической обратной связью».

ВНС является компонентом периферической нервной системы и регулирует непроизвольные физиологические процессы, такие как артериальное давление, частота сердечных сокращений, сексуальное возбуждение, дыхание и пищеварение.

ВНС состоит из двух отделов:

• Симпатическая нервная система запускает реакцию «бей, беги или замри», которая помогает организму подготовиться к опасности. Пациенты с ЧМТ могут застрять в этом состоянии, что нарушает их сон и пищеварение, заставляя чувствовать постоянную угрозу, гиперактивность и тревогу.
• Парасимпатическая нервная система вызывает реакцию «отдыхай, расслабляйся и переваривай», которая помогает расслабиться и восстановиться. Иногда она бывает притуплена из-за ЧМТ; в других случаях она может чрезмерно стимулироваться, что приводит к хронической усталости и сонливости.

«Я часто объясняю, что отношения между парасимпатической и симпатической реакциями похожи на качели-балансир, — сказал Напп. — У пациентов с ЧМТ та или иная сторона часто оказывается подвешенной в воздухе. Мы используем тренировки с биологической обратной связью как метод, помогающий восстановить баланс этой вегетативной дисфункции».

Внутри сеанса биологической обратной связи

Чтобы дать более полное представление о том, что испытывает пациент с ЧМТ во время тренировок с биологической обратной связью, Напп обрисовал базовый процесс типичного первого сеанса.

• Установление исходных показателей (бейслайн). Пациент проходит комплексное обследование, включающее количественные и качественные оценки. Другим важным компонентом является психофизиологический профиль стресса (ППС), который дает представление о том, как ВНС индивида реагирует на боль, стресс или возбуждение. При этом измеряются ключевые показатели, такие как мышечное напряжение, активность потовых желез и температура кожи.
• Психический стрессор. Клиницист создает когнитивную нагрузку, которая может привести к стрессовой реакции. Нупп часто просит пациента с черепно-мозговой травмой (ЧМТ) считать в уме в обратном порядке от большого числа с шагом семь. Затем он показывает пациенту, как его тело и мозг реагируют на это, используя несколько биосенсоров.
• Первая фаза восстановления. Пациенту дается несколько минут на восстановление. Это дает клиницисту возможность увидеть, насколько хорошо пациент может расслабить свою вегетативную систему после психического стрессора без внешних подсказок.
• Физический стрессор. Эта фаза измеряет реакцию пациента на физический стимул. Нупп часто начинает с того, что просит пациента опустить руку в прохладную воду и держать ее там, пока ощущение холода не станет неприятным.
• Вторая фаза восстановления. Пациенту дается несколько минут, чтобы прийти в себя после теста с погружением в холодную воду или другого физического стрессора. Клиницист дает ему возможность расслабиться самостоятельно, а затем применяет метод совладания (копинг-технику), чтобы усилить и ускорить восстановление.

«Каждая из этих пяти фаз дает мне важные сведения о том, как функционирует вегетативная нервная система пациента с ЧМТ при наличии или отсутствии стимула», — сказал Нупп. «Затем я беру эту информацию и разрабатываю индивидуальный план лечения, основанный на его потребностях и симптомах. Когда я пытаюсь лечить головные боли или мигрени, я могу использовать методы согревания рук для изменения тонуса периферической кожи. В то время как если он борется с возбуждением или тревожностью, я мог бы использовать электродермальные модальности».

Продолжение тренировок с биологической обратной связью вне клиники

Какими бы важными ни были его индивидуальные сеансы лечения пациентов с ЧМТ, Нупп подчеркнул свое стремление дать им возможность взять под контроль свое долгосрочное восстановление. «Мой наставник по биологической обратной связи говорил мне, что нашей конечной целью должно быть стать ненужными», — сказал он. «В конце концов, пациент с ЧМТ не должен нуждаться в обратной связи от компьютера, чтобы понимать, что происходит внутри его тела, — он должен уметь связывать субъективное чувство расслабления или улучшение когнитивных функций с любой используемой нами техникой».

Таким образом, Нупп старается выступать в роли моста между количественными данными и качественным опытом пациента. Поначалу между ними может существовать разрыв, но по мере продвижения лечения управляемые данными показатели, которые пациенты слышат или видят, начинают соотноситься с тем, как изменения температуры кожи, частоты дыхания и других переменных влияют на их самочувствие.

Тренировки с биологической обратной связью обычно длятся от шести до 10 сеансов, но могут продолжаться до 12. Нупп говорит своим пациентам с ЧМТ, что они должны начать замечать разницу уже в течение первых трех-четырех визитов — или раньше, если они выполняют упражнения, которые он задает им в качестве домашнего задания.

«Успех тренировок с биологической обратной связью во многом зависит от того, что люди делают самостоятельно между сеансами», — сказал Нупп. «Если они сделают это частью своей повседневной жизни, то увидят лучшие результаты. Когда они возвращаются, я замечаю, что они добились значительного прогресса и изменили базовый уровень своих вегетативных реакций».

Вот три упражнения, которые Нупп демонстрирует пациентам и рекомендует им выполнять самостоятельно:

• Диафрагмальное дыхание. «Один из самых простых способов повлиять на частоту дыхания, частоту сердечных сокращений и вариабельность сердечного ритма (ВСР) — это уделить несколько минут спокойному носовому дыханию с помощью диафрагмы», — сказал Нупп. He mentioned a study released via the International Journal of Psychophysiology в котором тестировались различные паттерны дыхания и было показано, что 5,5 вдохов в минуту с равной продолжительностью вдоха и выдоха оказывают наибольшее влияние на оптимизацию ВСР.
• Ментальные образы. Один из способов для пациентов расслабить мышечный тонус и сбалансировать вегетативную нервную систему (ВНС) — это визуализация пребывания в успокаивающей обстановке, например, лежание на пляже в идеальную погоду или проведение солнечного дня в горах. Это работает во многом так же, как мысленная репетиция забега у спортсменов.
• Прогрессивная мышечная релаксация. «Напряжение и расслабление различных групп мышц может помочь им снизить уровень возбуждения», — сказал Нупп. Обычно он советует пациенту начать с головы или плеч и спокойно продвигаться вниз по телу. К тому моменту, когда они доходят до стоп, они обычно переходят от ощущения напряжения к расслаблению.

Как тренировки с биологической обратной связью помогают спортсменам восстановиться после ЧМТ

В статье, опубликованной в издании American Journal of Occupational Therapy, отмечается, что «применение протоколов дыхания с биологической обратной связью продемонстрировало положительные результаты в отношении тревожности, воспринимаемого стресса и вариабельности сердечного ритма». Было также доказано, что они помогают устранить нарушения сна, стабилизировать настроение и уменьшить гипервозбудимость.

В дополнение к улучшению регуляции ВНС Нупп отмечает, что качественные ответы пациентов, основанные на самоотчете, выявляют и другие положительные эффекты тренировок с биологической обратной связью. «Многие из моих пациентов отмечают улучшение симптомов, связанных с болью, и общего самочувствия», — сказал он. «В когнитивной сфере люди сообщают об улучшении внимания, рабочей памяти и исполнительных функций. Появляется также чувство самоэффективности, поскольку тренировка с биологической обратной связью дает пациентам с ЧМТ возможность помочь самим себе».

Спортсмены могут использовать различные технологии мониторинга для оценки своего прогресса. Некоторые из них представляют собой устройства клинического уровня, которые измеряют различные виды биообратной связи, такие как eVu TPS, надеваемый на палец от компании Thought Technology. Одноразовые решения, такие как Mindfield eSense Pulse и Optimal HRV, измеряют вариабельность сердечного ритма.

Смарт-часы от Suunto, Apple и Garmin, браслет Whoop Band и кольцо Oura Ring, которые большинство спортсменов на выносливость уже используют, позволяют пациентам видеть, как тренировки с биологической обратной связью улучшают качество их сна и восстановления с течением времени. Как только симптомы ЧМТ уменьшатся и им будет разрешено возобновить тренировки, спортсмены смогут отслеживать данные восстановления с помощью показателей эффективности в TrainingPeaks.

«Улучшение аэробной формы имеет решающее значение для пациентов с ЧМТ», — сказал Нупп. «Фокус на гигиене сна и правильном подборе питания и добавок для борьбы с воспалением может усилить пользу от тренировок с биологической обратной связью».

Ресурсы

Nonfatal Traumatic Brain Injuries Related to Sports and Recreation Activities Among Persons Aged ≤19 Years — United States, 2001—2009. Retrieved from https://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm6039a1.htm#

Stuart, C.A. et al. (2020, March). Skiing and Snowboarding Head Injury: A Retrospective Centre-Based Study and Implications for Helmet Test Standards. Retrieved from

Moss, Donald (1998). Humanistic and Transpersonal Psychology: A Historical and Biographical Sourcebook. Westport, CT: Greenwood Publishing. Retrieved from

The History of Neurofeedback. Retrieved from

McCorry, Laurie Kelly. (2007, August). Physiology of the Autonomic Nervous System. Retrieved from https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC1959222

Lin, IM et al. (2014, March.) Breathing at a Rate of 5.5 Breaths Per Minute with Equal Inhalation-to-Exhalation Ratio Increases Heart Rate Variability. Retrieved from https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24380741

Hove, Kelsee, et al. (2020, August). Implementation of Biofeedback Interventions for the Treatment of Adults with Post-Concussion Syndrome. Retrieved from https://doi.org/10.5014/ajot.2020.74S1-PO7725