Современные представления о состоянии нейрофункциональной активности головного мозга при профессиональном воздействии физических и химических факторов

Представлен обзор современных научных подходов к оценке состояния нейрофункциональной активности головного мозга при профессиональном воздействии физических и химических факторов, осуществлённый с использованием библиографических баз данных Scopus, MedLine, Web of Science, PubMed, The Cochrane Library, РИНЦ, Cyberleninka, Академия Google, Index Copernicus, SJR, Science Direct, Arxiv.Org. В работе отражены результаты исследований отечественных и зарубежных учёных, констатирующих факт нарушений нейробиоэлектрической активности, церебральной гемодинамики, состояния афферентных проводящих структур, цитокинового и нейропсихологического статуса у пациентов с вибрационной болезнью, нейросенсорной тугоухостью, хронической ртутной интоксикацией. Показана перспективность использования нейроэнергокартирования с регистрацией уровня постоянного потенциала. Отражены эффекты проведения БОС-тренингов (метод биологической обратной связи) по опорной реакции с целью стабилизации и активации нейрофункциональной активности головного мозга при лечении неврологических пациентов. Анализ источников литературы позволил обосновать необходимость применения технологий искусственного интеллекта автоматизированных процессов как высокочувствительного и специфичного метода выявления профессиональной патологии. Представленные данные свидетельствует об актуальности проблемы изучения нарушений нейрофункциональной активности, взаимоотношения нервной и иммунной систем при воздействии вибрации, шума, металлической ртути для совершенствования критериев диагностики поражений центральной нервной системы.

Финансирование. Финансирование осуществлялось в рамках выполнения Государственного задания по фундаментальным и поисковым научным исследованиям.

Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 13.02.2024 / Дата принятия к печати: 27.03.2024 / Дата публикации: 05.04.2024

1. Паламарчук О.Т. Тайны мозга человека: философский подход. Общество: социология, психология, педагогика. 2016; 11: 17–24.

2. Распоряжение Президиума РАН № 65 «О создании Рабочей группы при президиуме РАН по изучению фундаментальных и прикладных проблем мозга и научному обеспечению борьбы с заболеваниями системы». М., № 10012-990 от 12.09.2019.

3. Президиум РАН. Заседание Президиума, посвященное нейрогенетике высших функций мозга. https://new.ras.ru/upload/medialibrary/af1/gi1j404ixhhfw65bf836lrdkyov6nu73.mp4

4. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В., Медведев Р.Б., Танашян М.М., Шабалина А.А. Влияние газотранспортной системы мозгового кровотока на медленную электрическую активность головного мозга у пациентов с дисциркуляторной энцефалопатией. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2017; 11(4): 29–35. https://doi.org/10.18454/ACEN.2017.4.3

5. Coggan J.S., Keller D., Calì C., Lehväslaiho H., Markram H., Schürmann F. et al. Norepinephrine stimulates glycogenolysis in astrocytes to fuel neurons with lactate. PLoS Comput Bio. 2018; 14(8): e1006392. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006392

6. Бахтерева Е.В., Лейдерман Е.Л., Плотко Э.Г., Рябкова Т.А. Оценка нейрофизиологических параметров состояния нервной системы у работающих в производстве цветных металлов. Анализ риска здоровью. 2023; 3: 156–62. https://doi.org/10.21668/health.risk/2023.3.15

7. Rehman K., Fatima F., Waheed I., Akash M.S.H. Prevalence of exposure of heavy metals and their impact on health consequences. J. Cell. Biochem. 2018; 119(1): 157–84. https://doi.org/10.1002/jcb.26234

8. Ravibabu K., Bagepally B.S., Barman T. Association of musculoskeletal disorders and inflammation markers in workers exposed to lead (Pb) from Pb-battery manufacturing plant. Indian J. Occup. Environ. Med. 2019; 23(2): 68–72. https://doi.org/10.4103/ijoem.IJOEM_192_18

9. Habrat B., Silczuk A., Klimkiewicz A. Nutrients. Manganese Encephalopathy Caused by Homemade Methcathinone (Ephedrone) Prevalence in Poland. Nutrients. 2021; 13(10): 3496. https://doi.org/10.3390/nu13103496

10. Gerhardsson L., Hagberg M. Vibration induced injuries in hands in long-term vibration exposed workers. J. Occup. Med. Toxicol. 2019; 14(1): 1–7. https://doi.org/10.1186/s12995-019-0242-0

11. Панков В.А., Кулешова М.В. Профессиональная заболеваемость и производственный травматизм в здравоохранении Иркутской области. Гигиена и санитария. 2021; 100(8): 839–44. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-8-839-844

12. Шпагина Л.А., Герасименко О.Н., Новикова И.И., Радоуцкая Е.Ю., Горбунова А.М., Сергеева Я.С. Клинико-функциональная и молекулярная характеристика вибрационной болезни в сочетании с артериальной гипертензией. Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(3): 146–58. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-3-146-158

13. Рукавишников В.С., Панков В.А., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Картапольцева Н.В., Русанова Д.В. и др. К теории сенсорного конфликта при воздействии при воздействии физических факторов: основные положения и закономерности формирования. Мед. труда и пром. экол. 2015; 4: 1–6.

14. Смирнова Е.Л., Потеряева Е.Л., Никифорова Н.Г., Песков С.А. Анализ иммуно-генетических показателей у больных пневмокониозом в послеконтактном периоде. Мед. труда и пром. экол. 2015; 4: 199–203.

15. Якимова Н.Л., Лизарев А.В., Панков В.А., Кулешова М.В., Катаманова Е.В., Рукавишников В.С. и др. Нейрофизиологические и морфологические эффекты воздействия вибрации в динамике постконтактного периода при экспериментальном моделировании. Мед. труда и пром. экол. 2019; 59(5): 284–90. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-59-5-284-290

16. Воробьева В.В., Левченкова О.С. Клинические проявления и механизмы формирования неврологических нарушений у пациентов с Вибрационной болезнью. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2023; 21(3): 243–53. https://doi.org/10.17816/RCF567786

17. Непершина О.П., Лагутина Г.Н., Кузьмина Л.П., Скрыпник О.В., Рябинина С.Н., Лагутина А.П. Современный подход к оценке сенсорных нарушений при полинейропатии вибрационного генеза. Мед. труда и пром. экол. 2016; 6: 37–42.

18. Васильева Л.С., Сливницына Н.В., Лахман О.Л. Постуральные нарушения у пациентов с вибрационной болезнью. Мед. труда и пром. экол. 2019; 59(5): 314–8. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-59-5-314-318

19. Шевченко О.И., Катаманова Е.В., Лахман О.Л. Взаимосвязь показателей ЭЭГ и нейроэнергокартирования при вибрационной болезни. Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(12): 814–20. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-12-814-820

20. Азовскова Т.А., Лаврентьева Н.Е., Вакурова Н.В. Актуальные вопросы диагностики ангиодистонических нарушений вибрационного генеза. Русский медицинский журнал. 2015; 2: 109.

21. Шевченко О.И., Лахман О.Л., Катаманова Е.В., Русанова Д.В., Пятков Ю.С., Кодинец И.Н. Взаимоотношения показателей, характеризующих нейрофункциональную активность при вибрационной болезни. Гигиена и санитария. 2022; 101(11): 1341–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-11-1341-1346

22. Русанова Д.В., Лахман О.Л. Особенности поражения проводящих структур нервной системы у пациентов с вибрационной болезнью, отягощенной сахарным диабетом и метаболическим синдромом. Мед. труда и пром. экол. 2023; 63(4): 249–255. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2023-63-4-249-255

23. Шевченко О.И., Лахман О.Л. Нейропсихологические критерии диагностики когнитивных нарушений у пациентов с профессиональными заболеваниями от воздействия физических факторов. Acta Biomedica Scientifica. 2022; 7(5–2): 164–72. https://doi.org/10.29413/ABS.2022-7.5-2.17

24. Шешегов П.М., Сливина Л.П., Зинкин В.Н. Особенности клинических проявлений профессиональной нейросенсорной тугоухости в зависимости от спектра шума. Врач. 2021; 32(12): 69–75. https://doi.org/0.29296/25877305-2021-12-11

25. Зинкин В.Н., Шешегов П.М. Механизмы действия авиационного шума на профессиональную работоспособность и надежность. Noise Theory and Practice. 2021; 7(2.24): 165–82.

26. Coles R.R., Lutman M.E., Buffin J.T. Guidelines on the diagnosis of noise-induced hearing loss for medicolegal purposes. Clin. Otolaryngol. Allied Sci. 2000; 25(4): 264–73. https://doi.org/10.1046/j.1365-2273.2000.00368.x

27. Alves-Pereira M., Branco N.C. Vibroacoustic disease: biological effects of infrasound and low-frequency noise explained by mechanotransduction cellular signaling. Prog. Biophys. Mo. Biol. 2007; 93(1–3): 256–79. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2006.07.011

28. Панкова В.Б., Федина И.Н., Андреева И.В., Башмакова Е.Е., Бобошко М.Ю., Бомштейн Н.Г. и др. Профессиональные заболевания Лор-органов. Руководство для врачей (2-е издание, переработанное и дополненное). М.: ГЭОТАР-Медиа; 2023. https://doi.org/10.33029/9704-7704-5-ENT-2023-1-552

29. Панкова В.Б., Лецкая О.А., Федина И.Н., Смирнова Н.Г. Порядок разработки и основные разделы программы реабилитации пострадавшего на производстве с профессиональными оториноларингологическими заболеваниями. Вестник оториноларингологии. 2023; 88(4): 87–92. https://doi.org/10.17116/otorino20228804187

30. Бухтияров И.В., Панкова В.Б., Федина И.Н., Дайхес Н.А., Бомштейн Н.Г. Актуальные проблемы экспертизы профессиональной нейросенсорной тугоухости у пилотов гражданской авиации. Медицина экстремальных ситуаций. 2022; 3: 39–43. https://doi.org/10.47183/mes.2022.025

31. Панкова В.Б., Вильк М.Ф., Зибарев Е.В., Федина И.Н. К вопросу учёта новых факторов в патогенезе профессиональной потери слуха (на примере работников транспорта). Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(8): 488–500. https://elibrary.ru/hqfnnr https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-8-488-500

32. Дайхес Н.А., Сааркоппель Л.М., Зайцева О.В., Бомштейн Н.Г. Состояние вестибулярной системы при шумовибрационном воздействии. Оториноларингология. Восточная Европа. 2023; 13(1): 33-40. https://doi.org/10.34883/PI.2023.13.1.022

33. Аденинская Е.Е., Симонова Н.И., Мазитова Н.Н., Низяева И.В. Принципы диагностики потери слуха, вызванной шумом, в современной России (систематический обзор литературы). Вестник современной клинической медицины. 2017; 10(3): 48–55. https://doi.org/10.20969/VSKM.2017.10(3).48-55

34. Mirza R., Kirchner D.В., Dobie R.A., Crawford J. Occupational Noise-Induced Hearing Loss. J Occup Environ Med. 2018; 60(9): 498–501. https://doi.org/10.1097/JOM.0000000000001423

35. Шевченко О.И., Лахман О.Л., Русанова Д.В., Тихонова И.В. Функциональная активность головного мозга в зависимости от выраженности профессиональной нейросенсорной тугоухости. Вестник оториноларингологии. 2020; 85(5): 33–9. https://doi.org/10.17116/otorino20208505133

36. Дьякович М.П., Панков В.А., Казакова П.В., Кулешова М.В., Тихонова И.В. Качество жизни лиц лётного состава гражданской авиации, пострадавших от воздействия производственного шума. Гигиена и санитария. 2018; 97(10): 887–93. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2018-97-10-887-893

37. Харитонова О.И., Потеряева Е.Л., Кругликова Н.В. Профессиональная нейросенсорная тугоухость у членов экипажей воздушных судов гражданской авиации. Мед. труда и пром. экол. 2015; 6: 12–4.

38. Ожогина О.А., Закревская А.А., Сериков В.В. Легкие когнитивные нарушения у работников локомотивных бригад железнодорожного транспорта (обзор литературы). Мед. труда и пром. экол. 2016; (4): 27–30.

39. Ганович Е.А., Семенихин В.А. Дисфункция когнитивно-мнестической сферы при вибрационной болезни у горнорабочих Кузбасса. Мед. труда и пром. экол. 2011; 12: 43–8.

40. Кулешова М.В., Панков В.А. Психологический профиль пациентов с нейросенсорной тугоухостью профессионального генеза: пилотное исследование. Acta Biomedica Scientifica. 2021; 6(5): 136–44. https://doi.org/10.29413/ABS.2021-6.5.13

41. Otoghile B., Onakoya P.A., Otoghile C.C. Auditory effects of noise and its prevalence among sawmill workers. International Journal of Medicine and Medical Sciences. 2018; 10(2): 27–30. https://doi.org/10.5897/IJMMS2017.1344

42. Аденинская Е.Е., Симонова Н.И., Мазитова Н.Н., Низяева И.В. Принципы диагностики потери слуха, вызванной шумом, в современной России (систематический обзор литературы). Вестник современной клинической медицины. 2017; 10(3): 48–55. https://doi.org/10.20969/VSKM.2017.10(3).48-55

43. Фрай А.В., Воронцова В.С., Пичугина И.М. Использование нейроэнергокартирования для построения персонализированного подхода к когнитивной реабилитации пациентов с сосудистыми поражениями головного мозга. Медико-социальная экспертиза и реабилитация. 2020; 23(1): 5–8. https://doi.org/10.17816/MSER34232

44. Екушева Е.В. Когнитивные нарушения — актуальная междисциплинарная проблема. Российский медицинский журнал. 2018; 12(I): 32–7.

45. Sergeant J.A. Modeling attention-deficit/hyperactivity disorder: a critical appraisal of the cognitive-energetic model. Biological psychiatry. 2005; 57(11): 1248–55.

46. Живолупов С.А., Самарцев И.Н., Сыроежкин Ф.А. Современная концепция нейропластичности (теоретические аспекты и практическая значимость). Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2013; 113(10): 102–8

47. Юсупов Ф.А., Юлдашев А.А. Нейропластичность и возможности современной нейрореаблитации. Бюллетень науки и практики. 2022; 8(3): 251–73. https://doi.org/10.33619/2414-2948/76/27

48. Бирюкбаева Г.Н. Кузьмина А.Ю. Возможности профилактики прогрессирования цереброваскулярных заболеваний у авиационных специалистов. Лечащий врач. 2014; 10: 34–6.

49. Peters J.L., Zevitas C.D., Redline S., Hastings A., Sizov N., Hart J.E., et al. Aviation noise and cardiovascular health in the United States: A review of the evidence and recommendations for research direction. Curr Epidemiol Rep. 2018; 5(2): 140–52. https://doi.org/10.1007/s40471-018-0151-2

50. Васильева Л.С., Русанова Д.В., Сливницына Н.В., Лахман О.Л. Особенности поражения нервной системы, выявляемые при регистрации соматосенсорных вызванных потенциалов у пациентов с вибрационной болезнью. Гигиена и санитария. 2020; 99(10): 1073–8. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-10-1073-1078

51. Лахман О.Л., Рукавишников В.С., Шаяхметов С.Ф., Соседова Л.М., Катаманова Е.В., Бодиенкова Г.М. и др. Профес­сиональные нейроинтоксикации: клинико-экспериментальные исследования. Мед. труда и пром. экол. 2015; 9: 82–3.

52. Катаманова Е.В., Шевченко О.И., Лахман О.Л., Ещина И.М., Русанова Д.В. Нейрофизиологические методы диагностики некоторых форм профессиональных нейроинтоксикаций. Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2015; 1: 35–42.

53. Агбаш А.З., Лахман О.Л., Зайка Е.А., Постовалова Е.А. Опыт применения перфузионной компьютерной томографии у больных с хронической ртутной интоксикацией. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2009; 1(65); 147–53.

54. Шевченко О.И., Катаманова Е.В., Лахман О.Л.. Особенности психопатологических изменений у больных с хронической ртутной интоксикацией. Доктор.Ру. 2015; 8–9(109–110): 59–64.

55. Kovac S., Speckmann E.J., Gorji A. Uncensored EEG: The role of DC potentials in neurobiology of the brain. Prog Neurobiol. 2018; 165–167: 51–65. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2018.02.001

56. Фокин В.Ф., Пономарева Н.В., Коновалов Р.Н., Медведев Р.Б., Лагода О.В., Кротенкова М.В. и др. Влияние связанной с изменением уровня постоянного потенциала нейросети на мнестические процессы больных хронической ишемией мозга. Асимметрия. 2023; 17(2): 25–31. https://doi.org/10.25692/ASY.2023.17.2.003

57. Клименко Л.Л., Скальный А.В., Турна А.А., Савостина М.С., Мазилина А.Н., Баскаков И.С. и др. Энергетический метаболизм мозга при ишемическом инсульте и металло-лигандный гомеостаз в этиопатогенезе ишемического инсульта. Микроэлементы в медицине. 2015; 16(2): 18–27.

58. Drew P.J., Mateo C., Turner K.L., Yu X., Kleinfeld D. Ultra slow Oscillations in fMRI and Resting-State Connectivity: Neuronal and Vascular Contributions and Technical Confounds. Neuron. 2020; 107(5): 782–804. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.07.020

59. Соколова Л.П. Улучшение адаптационных возможностей мозга — базовый фактор профилактики цереброваскулярных заболеваний. Терапия. 2020; 6(3): 33–8. https://doi.org/10.18565/therapy.2020.3.33-38

60. Русанова Д.В., Лахман О.Л., Бодиенкова Г.М., Купцова Н.Г. Механизмы формирования изменений состояния центральных проводящих структур нервной системы при воздействии металлической ртути. Мед. труда и пром. экол. 2017; 1; 42–6.

61. Русанова Д.В., Лахман О.Л., Кудаева И.В., Купцова Н.Г. Роль нейромедиаторов и показателей оксидативного стресса в формировании нарушений центральных проводящих структур у пациентов, контактировавших с металлической ртутью. Мед. труда и пром. экол. 2022; 62(12): 802–8. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2022-62-12-802-808

62. Корнева Е.А. Пути взаимодействия нервной и иммунной систем: история и современность, клиническое применения. Медицинская иммунология. 2020; 22(3): 405–18. https://doi.org/10.15789/1563-0625-PON-1974

63. Кузьмина Л.П., Измерова Н.И., Хотулева А.Г., Цидильковская Э.С., Кислякова А.А., Мили Х. Влияние физических производственных факторов на иммунную систему. Медицина труда и промышленная экология. 2023; 63(11): 694–701. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2023-63-11-694-701

64. Бодиенкова Г.М., Боклаженко Е.В. Сравнительная оценка нейрохимических показателей у пациентов с профессиональной патологией, обусловленной воздействием физических и химических факторов. Нейрохимия. 2021; 38(4): 385–90. https://doi.org/10.31857/S1027813321040026

65. Храмов А.Е., Фролов Н.С., Максименко В.А., Куркин С.А., Казанцев В.Б., Писарчик А.Н., Функциональные сети головного мозга: от восстановления связей до динамической интеграции. Успехи физических наук. 2021; 191(6): 614–50. https://doi.org/10.3367/UFNr.2020.06.038807

66. Левин О.С., Боголепова А.Н. Постинсультные двигательные и когнитивные нарушения: клинические особенности и современные подходы к реабилитации. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2020; 120(11): 99–107. https://doi.org/10.17116/jnevro202012011199

67. Чуян Е.Н., Бирюкова Е.А., Бабанов Н.Д. Двигательная реабилитация пациентов с нарушениями моторики верхних конечностей: анализ современного состояния исследований (обзор литературы). Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского Биология. Химия. 2019; 5(71-1): 163–78.

68. Sergio L.E., Gorbet D.J., Adams M.S., Dobney D.M. The Effects of Mild Traumatic Brain Injury on Cognitive-Motor Integration for Skilled Performance. Front Neurol. 2020; 11: 541630. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.541630

69. Васильева Л.С., Сливницына Н.В., Русанова Д.В., Лахман О.Л. Способ реабилитации пациентов с вибрационной болезнью: пат. Рос. Федерация: МПК A61H1/00 A61H 1/00; RU2740564C1

70. Германов Н.С. Концепция ответственного искусственного интеллекта — будущее искусственного интеллекта в медицине. Digital Diagnostics. 2023; 4(1): 27–9. https://doi.org/10.17816/DD430334

71. Kann B.H., Hosny A., Aerts H.J.W.L. Artificial Intelligence for Clinical Oncology. Cancer Cell. 2021; 39: 916–27. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2021.04.002

72. Catherine A.G., Markov N.S., Stoeger T., Pawlowski A., Kang M., Nannapaneni P. et al. Machine learning links unresolving secondary pneumonia to mortality in patients with severe pneumonia, including COVID. 2023. J Clin Invest. 2023; 133(12): e170682. https://doi.org/10.1172/JCI170682

73. Kumar S., Pilania U., Nandal N. A sistematic stady of artificial intelligence-based methods for detecting brain tumors. Informatics and Automation. 2023; 22(3): 541–75. https://doi.org/10.15622/ia.22.3.3

74. Liu P.R., Lu L., Zhang J.Y., Huo T.T., Liu S.X., Ye Z.W. Application of Artificial Intelligence in Medicine: An Overview. Curr Med Sci. 2021; 41(6): 1105–15. https://doi.org/10.1007/s11596-021-2474-3

75. Каледа Е.П. Пронькин Н.Н. Задачи искусственного интеллекта в медицине. International Journal of Professional Science. 2023; 5: 58–66. https://doi.org/10.56429/2414-4894-2022-39-1-84-96

76. Выходец Р.С. Международное сотрудничество в области исследований мозга как фактор развития технологий искусственного интеллекта в России. Вестник Московского университета. Серия 27: Глобалистика и геополитика. 2022; (1): 84–96. https://doi.org/10.56429/2414-4894-2022-39-1-84-96

77. Illes J., Weiss S.A. Neuroethics Backbone for the Evolving Canadian Brain Research Strategy. Neuron. 2019; 101: 370–4. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.12.021

78. Серговенцев А.А., Левин В.И., Борисов Д.Н. Современная функциональная диагностика и искусственный интеллект. Военно-медицинский журнал. 2020; 341(2): 40–5. https://doi.org/10.17816/RMMJ82242

79. Каталевская Е.А., Сизов А.Ю., Гилемзянова Л.И. Алгоритм искусственного интеллекта для сегментации патологических структур на сканах оптической когерентной томографии сетчатки глаза. Российский журнал телемедицины и электронного здравоохранения. 2022; 8(3): 21–7. https://doi.org/10.29188/2712-9217-2022-8-3-21-27