ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ 9
1.1 Звуковые колебания 9
1.1.1 Физические характеристики звука 11
1.1.2 Источники акустических шумов 13
1.1.3 Классификация акустических шумов 14
1.2 Акустическая экология 15
1.2.1 Шумовое загрязнение окружающей среды 16
1.2.2 Влияние звука на человека 17
1.2.3 Влияние звука на человека в параметрах ЭЭГ 18
1.2.4 Биотропность воздействия звука 20
2.1 Электроэнцефалограф «Энцефалан ЭЭГР-19/26» 21
2.2. Методика проведения измерений 25
2.3 Анализ полученных данных 26
Список литературы: 39
Приложение 1 41
Биоритмическая структура функционирования сложных иерархических систем живых организмов является важнейшей характеристикой собственно всех биологических объектов. При этом, при формировании комплекса эндо - экзогенных ритмов принципиально значимым является исследование ритмических процессов, выполняющих функции ритмозадатчиков (ритморегуляторов) внешней или внутренней природы. Выделение и анализ периодических процессов, определяющих биоритмическую структуру живых систем представляет собой одну из фундаментальных задач физической экологии [1].
Принято выделять ограниченный спектр периодических процессов гелио - геофизической природы, потенциально способных к выполнению функций ритмозадачи, поскольку данные факторы должны обладать стабильностью, фиксируемым диапазоном изменений и биотропностью [2]. Наиболее ярким примером служит период инсоляции - суточный ритм, свойственный большинству биосистем при формировании циркадианной ритмики. Существует набор внешних ритмозадатчиков, влияющих на биоритмы в диапазонах микро-мезо-макроритмов и периодов большой длительности [1, 2].
Необходимо отметить, что данные процессы в основном имеют электромагнитную и акустическую природу.
Среди акустических сигналов, потенциальных ритмозадатчиков можно отметить инфразвуковые шумы (“шепот моря”), метеорологические процессы изменения атмосферного давления, шумы моря, рек и т.д. [3]. Кроме того, можно выделить категорию ритмокорректоров техногенной природы, в первую очередь, музыкальные воздействия, имеющие определенную спектральную, темповую и тональную структуру.
Музыка — это сложный акустический сигнал, имеющий сложный временной профиль и свои собственные правила формирования.
Музыка, как и другие акустические сигналы, обрабатывается через слуховой путь. Существует два типа слуховых путей: первичный путь, который соединяется со слуховой корой и передает акустическую информацию, и вторичный путь, который включает в себя аффективные реакции на музыку [4]. Таким образом, влияние музыкальных стимулов можно фиксировать по нейрональной активности мозга человека в показателях электроэнцефалографических данных (ЭЭГ).
Актуальность исследований по воздействию на живые системы и организм человека в частности, существенно возрастает в последнее время. Это проявляется в разработке методов музыкальной терапии. Музыкальная терапия — это нефармакологический метод, который помогает справиться с тревогой, стрессом, болью, коррекцией когнитивных функций и представляет собой терапевтический метод, предоставляемый сертифицированными специалистами [5].
Одно из перспективных направлений исследования действия музыки на человека находится в области разработки интерфейсов мозг-компьютер (BCI) [6]. BCI обеспечивают канал связи непосредственно между мозгом и компьютерным устройством.
В контексте оценки функционального состояния организма человека и формируемых биоритмов мозговой активности за счет синхронизации или навязывания ритма при воздействии музыкальными сигналами, данная проблема весьма актуальна для понимания фундаментальных аспектов формирования эндогенных ритмов на микровременных интервалах. При этом важны закономерности вызванной динамики амплитудно-частотных параметров ЭЭГ при воздействии различными типами музыкальных сигналов.
В связи с этим, целью бакалаврской работы является исследование и оценка динамики амплитудных показателей электрической активности мозга человека при акустическом воздействии во время исполнения музыкальных треков с различным темпоритмом.
Исходя из поставленной цели, решались следующие задачи:
1. Подготовка литературного обзора;
2. Проведение экспериментальных измерений (3 серии)
3. Расчет и оценка динамики показателей ЭЭГ
4. Анализ экспериментальных данных и их сравнительная оценка.
Проведено три серии экспериментальных исследований при исполнении волонтерами музыкальных треков с двумя типами темпоритмов: умеренные (спокойные) и быстрые (интенсивные). В силу невозможности проведения количественных измерений акустических показателей в качестве оценочных критериев были выбраны данные качественные характеристики.
В работе представлен обзор литературных данных, методические особенности проведения экспериментальных исследований, результаты и их обсуждение.
Проведенные исследования изменения амплитудных показателей электрической активности мозга человека при акустическом воздействии во время исполнения музыкальных треков с различным темпоритмом, позволяют сделать следующие выводы:
Выявлена закономерность: наведенная динамика биоэлектрической активности мозга человека при исполнении треков с интенсивным темпоритмом характеризуется повышением амплитудных значений во всех функциональных частотных диапазонах в среднем в 1.5 - 2 раза, а также увеличением флуктуаций их микроциклических изменений по сравнению с воздействием медленных темпоритмов.
Кроме того, отмечается топологическая неравномерность распределения наведенной биоэлектрической активности по поверхности головного мозга. Наиболее выражен эффект увеличения амплитуд во время исполнения треков с динамичным темпо-ритмом проявляется в отведениях О1, О2, Fp2. Fp1, Т4 и T3.
Для объективизации и уточнения полученных результатов необходимо проведение серий экспериментальных исследований с обязательным параллельным мониторингом акустических характеристик действующих факторов.
Часть полученных результатов и методических аспектов работы была представлена на выставке СНИИ-2024.
