Горы оказывают глубокое влияние на людей. Они могут быть источником вдохновения и приключений, местом духовного и культурного значения, а также источником средств к существованию для людей, живущих в горных регионах. Однако горы также могут быть источником опасности и трудностей, особенно высокогорье, поскольку люди, живущие в этих районах, часто сталкиваются с экстремальными погодными условиями, пересеченной местностью и изоляцией.
Высокогорная среда для неакклиматизированных людей может быть изнурительной, находясь на высоте более 3 000 м в течение периода от нескольких часов до нескольких дней. Умеренная гипоксия вызывает существенные изменения физиологических и психологических параметров в течение нескольких часов. Сразу же после подъема на большую высоту происходит снижение насыщения крови кислородом, что уменьшает поступление кислорода на периферию тела и в мозг. Со временем организм компенсирует, по крайней мере частично, недостаток кислорода с помощью различных физиологических реакций и приспособлений. В совокупности это называется акклиматизацией.
Во время пребывания на высоте происходят неблагоприятные изменения в состоянии настроения человека, а также ухудшение умственной деятельности. К сожалению, на данный момент исследований, посвященных изменениям настроения и поведения человека, связанным с высотой мало. В этой статье обсуждаются результаты некоторых из них.
Как горы влияют на настроение человека
Как правило первая реакция в поведении человека характеризуется повышенным настроением, эйфорией, за которой следует депрессия. Со временем люди также могут стать ссорящимися, раздражительными, тревожными и апатичными. К сожалению, несмотря на то, что нарушения эмоционального контроля отмечаются на высоте уже несколько десятилетий, количественных исследований, оценивающих изменения настроения на высоте, очень мало.
Шукитт и Бандерет (1988) провели одно из первых систематических исследований изменений настроения на высоте. Самооценка настроения проводилась у 35 испытуемых с помощью шкалы настроения Клайда. Шкала настроения Клайда состоит из 48 прилагательных, оцениваемых по 4-балльной шкале: «совсем нет», «немного», «совсем чуть-чуть» и «чрезвычайно». Эти прилагательные группируются в шесть факторов настроения: дружелюбие, агрессивность, ясное мышление, сонливость, несчастье и головокружение. Базовые показатели определялись на высоте 200 м; затем настроение оценивалось в течение 2 дней на высоте 1 600 м в одной группе или в течение 4 дней на высоте 4 300 м во второй группе.
На высоте 4300 м настроение отличалось от исходного уровня (200 м ) в день прибытия (день 0) и еще больше отличалось через 1 день. Испытуемые стали менее дружелюбными, менее ясно мыслящими с жалобами на головокружение. Они также стали более сонными и более счастливыми, в то время как агрессивность осталась прежней. Только сонливость изменилась на высоте 1 600 м, причем на этой высоте испытуемые стали более сонными по сравнению с уровнем моря. Однако ко второму дню после подъема на высоту 4300 м все изменения вернулись к исходному уровню. Таким образом, на высоте 4300 м измененное настроение отличалось от исходного уровня в день прибытия (от 1 до 4 часов), еще больше отличалось через 1 день (от 18 до 28 часов) и вернулось к исходному уровню на 2-й день (от 42 до 52 часов). Таким образом, на состояние настроения отрицательно влияют как продолжительность, так и уровень высоты над уровнем моря, а изменения в состоянии настроения на высоте имеют четкий и измеримый временной ход.
В другом исследовании Шукитт-Хейл и др. (1990) оценивали состояние настроения во время восхождения на гору Санфорд, Аляска, чтобы определить, насколько настроение зависит не только от высоты и скорости подъема, но и от продолжительности пребывания и усилий, затраченных для достижения желаемой высоты. Самооценка настроения определялась с помощью Профиля состояния настроения. Этот опросник состоит из 65 прилагательных, причем прилагательные оцениваются по 5-балльной шкале. Он измеряет шесть факторов настроения: напряжение, депрессию, гнев, энергичность, усталость и замешательство. Семь мужчин-добровольцев из армии США проходили тестирование в течение 7 дней во время восхождения на высоту 3 630 м. Испытуемых тестировали пять раз: дважды на высоте 2 225 м, затем на высоте 2 530 м, 3 080 м и на высоте 3 630 м.
В ходе исследования было обнаружено, что изменение высоты над уровнем моря негативно сказывается на двух состояниях настроения. На высоте 3 080 м и 3 630 м испытуемые были менее энергичны и более утомлены. Эти изменения отличались от изменений в день 2 на высоте 2 225 м. Меньшее количество неблагоприятных эффектов, наблюдавшихся в день 2 на высоте 2 225 м, показывает, что на этой высоте могла произойти некоторая степень акклиматизации с первого по второй день.
Интересно отметить, что даже несмотря на то, что подъем на умеренную высоту 3 630 м был относительно медленным (менее 300 м/сутки), негативные изменения все равно были очевидны. Физические упражнения способствуют увеличению потребности в кислороде, поэтому в таких условиях альпинист может стать более гипоксичным. Эти данные свидетельствуют о том, что на состояние настроения могут влиять не только уровень высоты, но и другие факторы, например, физическая нагрузка (или упражнения), связанные с восхождением.
Как горы влияют на когнитивную (мыслительную) деятельность человека
Как и в случае с изменениями настроения, исследования когнитивных функций на высоте несколько ограничены. Большинство исследований показали снижение когнитивных способностей, начиная с высоты 3 000 м. Интересно, что в нескольких исследованиях даже сообщалось, что некоторые изменения в работе после воздействия экстремальных высот сохраняются в течение года или дольше после возвращения на более низкие высоты, хотя этот вопрос вызывает много споров.
Высокогорье вызывает существенные нарушения в ряде когнитивных функций. Изменения в психомоторных показателях, умственных навыках, времени реакции, бдительности, памяти и логическом мышлении были измерены на высоте более 3 000 м. Когнитивная деятельность обычно более уязвима к воздействию высоты, чем психомоторная деятельность, и было высказано предположение, что сложные задачи обычно затрагиваются раньше простых задач. Снижение работоспособности на высоте может проявляться в увеличении количества ошибок, замедлении работы или в сочетании этих факторов.
Поскольку когнитивные функции человека чувствительны к изменениям в доступности кислорода, воздействие гипоксии должно давать непрерывный эффект по мере увеличения высоты и продолжительности подъёма. В одном из исследований оценивались поведенческие эффекты гипоксии в зависимости от времени воздействия и уровня высоты над уровнем моря с помощью различных стандартизированных тестов на когнитивные способности. Двадцать три мужчины были протестированы в высотной камере во время 4,5-часового воздействия гипобарической гипоксии. Тесты проводились с использованием бумаги и карандашей, а также компьютеров. Все испытуемые подвергались двум уровням гипоксии, эквивалентным 4 206 м и 4 725 м, а также контрольному состоянию на уровне моря (549 м). Во время воздействия тесты проводились от одного до трех раз. Перед имитацией высотного воздействия испытуемые широко практиковались во всех тестах, чтобы убедиться, что производительность стабильна и близка к максимальной.
Когнитивные способности были значительно снижены по 8 из 10 показателей. Даже при выполнении относительно простых заданий — таких как время простой реакции и время реакции на выбор, а также сложных тестов на познание — таких как тест на сложение — ухудшение происходило в градуированной манере. Количество ударов в задаче на бдительность Бакана уменьшалось с увеличением гипоксии (или имитации высоты). Кроме того, время простой реакции увеличивалось в зависимости от увеличения гипоксии, как и процент ошибок в тесте на время реакции с четырьмя вариантами ответа. Количество правильных ответов в тестах на сложение, кодирование, сравнение чисел, распознавание образов и оптимальный тест «Ханойская башня» уменьшалось с увеличением высоты и времени пребывания на высоте. Таким образом, негативные изменения в когнитивной деятельности усиливались с увеличением высоты над уровнем моря и продолжительности пребывания на высоте.
В рамках этого исследования состояние настроения также оценивалось на высоте 4 206 и 4 725 м с использованием POMS и шкалы настроения Клайда. Данные POMS показали увеличение гнева, замешательства, усталости, напряжения и энергичности, а данные шкалы настроения Клайда показали увеличение сонливости и головокружения, а также снижение дружелюбия. Опять же, наблюдаемые изменения зависели как от продолжительности воздействия, так и от уровня высоты над уровнем моря.
Продолжительность влияния высоты гор на человека
Поскольку на высоте происходят неблагоприятные изменения в настроении и когнитивной деятельности, интересен вопрос: каков временной ход этих эффектов и связаны ли они с увеличением заболеваемости острой горной болезнью (ОГБ)? Количество, тяжесть, быстрота наступления и продолжительность симптомов горной болезни, настроения и изменений работоспособности варьируются от человека к человеку и зависят как от уровня высоты, так и от скорости подъема.
Симптомы горной болезни начинают проявляться через 6 часов, усиливаются с 6 до 24 часов и достигают максимальной выраженности после 30-40 часов пребывания на высоте. Временной ход других симптомов и состояний настроения похож на симптоматику горной болезни, хотя эти изменения не так хорошо документированы. Но временной ход нарушений работоспособности, выглядит несколько иначе. В одном исследовании было обнаружено снижение уровня работоспособности по всем семи заданиям, выполняемым через 1 или 6 часов после подъема на высоту 4600 м. Через 14 или 19 часов только четыре задания, были еще не выполнены, а через 38 или 42 часа — только два. Таким образом, изменения в производительности были наиболее серьезными в период от 1 до 6 часов, когда симптомы горной болезни только начинают проявляться. Кроме того, изменения работоспособности возвращаются к исходному уровню, когда симптомы горной болезни становятся наиболее выраженными (через 30-40 часов).
Шукитт-Хейл и др. (1991г) провели исследование, чтобы определить, будут ли люди, страдающие начальными симптомами горной болезни, более восприимчивы к неблагоприятным изменениям других симптомов, настроения и работоспособности, поскольку в этот момент они могут быть подвержены различному воздействию.
В этом исследовании двадцать испытуемых оценивали 11 симптомов, 13 настроений и 14 когнитивно-моторных показателей после пребывания в гипобарической камере на смоделированной высоте 4 725 м в течение 5-7 часов. Показатель горной болезни значительно коррелировал с комплексными показателями симптомов (r = 0,90), настроения (r = 0,77) и работоспособности (r = 0,59). Люди, страдающие горной болезнью, по-видимому, более восприимчивы к изменениям симптомов, затем настроения и, наконец, работоспособности на высоте 4 725 м в течение 5-7 часов.
Влияние гор на поведение и нейрохимию человека
Поскольку гипоксия негативно влияет на настроение и когнитивную деятельность, возникает вопрос: что отвечают за эти эффекты? Центральные механизмы, ответственные за влияние гипоксии на поведение и когнитивные способности, неизвестны. Вполне вероятно, что непосредственное влияние легкой преходящей гипоксии на мозг заключается в изменении уровня специфических нейротрансмиттеров. Поскольку синтез ряда нейротрансмиттеров зависит от кислорода, нарушения метаболизма нейротрансмиттеров могут опосредовать ранние функциональные изменения, вызванные острой гипоксией. Вполне вероятно, что некоторые из поведенческих нарушений, вызванных гипоксией, связаны с изменениями в утилизации и концентрации нейротрансмиттеров .
Холинергическая система особенно уязвима к гипоксии, и по-видимому, ацетилхолин (ACh) является нейротрансмиттером, на который оказывается основное влияние. АХ является нейромедиатором, участвующим в регуляции процессов обучения и памяти. Скорость синтеза других нейротрансмиттеров (например, дофамина, серотонина и аминокислот) также чувствительна к гипоксии, но, возможно, в меньшей степени, чем скорость синтеза ACh. Чтобы определить эффект и влияние ацетилхолина на обучение и память на высоте, был проведен ряд исследований с использованием крысы в качестве экспериментальной модели.
Первая серия исследований была направлена на определение влияния различных уровней гипобарической гипоксии на пространственную память крыс и создание модели для тестирования лекарственных препаратов и питательных веществ. Хотя дефицит когнитивных способностей у человека хорошо известен, лишь немногие исследования позволили измерить когнитивные изменения у животных, подвергшихся воздействию гипоксии.
Для оценки поведения в этих исследованиях использовался водный лабиринт Морриса (ВЛМ). ВЛМ — это стандартизированный тест на пространственное обучение и память, который, как было показано, чувствителен к снижению холинергической функции гиппокампа. Лабиринт представляет собой круглый черный бассейн, заполненный водой, в котором находится круглая черная платформа для побега. Платформа находится ниже поверхности воды, поэтому крыса должна использовать дистальные сигналы, чтобы найти ее. На стенах высотной камеры были расположены многочисленные ориентиры для внелабиринтного поиска. Точная навигация вознаграждается выходом из воды на платформу. ВЛМ не полагается на пищу в качестве награды, как другие тесты пространственной памяти (например, радиальный лабиринт или Т-лабиринт). Поскольку потребление пищи подавляется при гипоксии (об этом ниже), это является преимуществом использования ВЛМ для оценки обучения на высоте.
Крысы проходили испытания через 2 и 6 часов, находясь на разных смоделированных высотах: уровень моря, 5500 м, 5950 м и 6400 м. В начале каждого испытания крысу осторожно погружали в воду так, чтобы она стояла лицом к стенке бассейна и касалась ее. Каждой крысе давалось 120 секунд, чтобы выбраться на платформу (испытание 1: так называемая опорная или долговременная память). Если крыса не успевала убежать за это время, ее направляли на платформу. Как только крыса достигала платформы, она оставалась там в течение 10 секунд. Испытания проводились попарно, причем во втором испытании использовалось то же начальное место, что и в первом (испытание 2 — рабочая или кратковременная память).
Пары испытаний проводились каждые 20 минут, пока не были использованы все четыре стартовые точки.
Гипобарическая гипоксия отрицательно влияла на производительность в водном лабиринте Морриса в зависимости от высоты; по мере увеличения высоты над уровнем моря выше 5500 м снижение производительности также увеличивалось. Воздействие симулированной высоты 5 950 и 6 400 м вызвало дефицит как ориентировочного, так и рабочего запоминания компонентов этой задачи, о чем свидетельствует значительное увеличение задержки. Также на этих высотах длина пути увеличилась, а скорость плавания снизилась по сравнению со значениями на уровне моря. Показатели на высоте 6 400 м уступали показателям на высоте 5 950 м, а на высоте 5 500 м отличий от уровня моря не было.
Эти результаты согласуются с результатами исследований, проведенных на людях, которые демонстрируют зависимое от высоты ухудшение показателей пространственной памяти при воздействии гипобарической гипоксии. Важно установить, что эти снижения производительности существуют у животных, поскольку в этом случае можно оценить многочисленные стратегии лечения. Кроме того, можно легче проверить теорию о том, что эти нарушения могут быть связаны с изменениями холинергической функции гиппокампа или других центральных нейротрансмиттерных систем.
Влияние гор на питание
Высотные условия вызывают анорексию — самоиндуцированное голодание. Когда в лаборатории оценивали влияние длительного воздействия гипобарической гипоксии на крыс, в одной из частей исследования оценивалось влияние длительного воздействия гипоксии на рост и скорость питания. Потеря веса и потребление пищи измерялись в трех различных группах крыс (названных «морфологическими» или «поведенческими» группами) после имитации 4-дневного воздействия на уровне моря, 5500 м или 6400 м.
Длительное воздействие имитации высоты над уровнем моря негативно сказалось на весе. Крысы на высоте потеряли значительно больше веса, чем животные на уровне моря. Они также потребляли значительно меньше пищи, чем крысы на уровне моря. Эти данные показывают, что крысы, подвергавшиеся длительному воздействию высоты, потребляли только примерно четверть того, что потребляла бы обычная крыса.
Эти результаты подтверждают предыдущие выводы о том, что животные и люди теряют массу тела при воздействии условий с низким содержанием кислорода из-за уменьшения ежедневного потребления пищи и, возможно, других факторов. Роуз и др. (1988) обнаружили аналогичные результаты при исследовании шести мужчин, которых кормили вкусной пищей во время 40-дневного имитационного восхождения на Эверест на высоту 8 850 м (операция «Эверест II»). Длительное воздействие нарастающей гипоксии было связано с уменьшением массы тела, особенно из-за снижения предпочтения углеводов, несмотря на доступ к достаточному количеству и разнообразию пищи. Это исследование позволило предположить, что гипобарическая гипоксия, а не комбинированные стрессы горной среды могут быть достаточной причиной потери веса и снижения потребления пищи, о которых сообщают крупные горные экспедиции.
Заключение
Приведенные здесь исследования показывают, что высота вызывает неблагоприятные изменения в настроении, поведении и когнитивных функциях человека. Работоспособность человека, включая многие критические поведенческие функции, такие как память, мышление и бдительность, изначально значительно ухудшается. Поведенческие нарушения, вызванные подъемом на большую высоту, могут ухудшить скорость выполнения задач, так и способность суждения. Если высота над уровнем моря достаточно высока, полная акклиматизация невозможна. Негативные поведенческие последствия гипоксии зависят как от уровня высоты, так и от продолжительности пребывания на высоте, и они имеют четкие и измеримые временные характеристики. Ограниченные исследования показывают, что некоторые снижения работоспособности, вызванные экстремальными высотами, могут сохраняться в течение года или дольше после возвращения людей на более низкие высоты. Эти вопросы необходимо учитывать при планировании восхождений в горы.
Нейрохимическая основа изменений настроения и работоспособности нуждается в дальнейшем изучении, поскольку снижение поведения на высоте может быть связано с изменениями в нейрохимии. Необходимо продолжить оценку стратегий, включая лекарства и питательные вещества, для облегчения психологической адаптации и улучшения работоспособности и функционирования в условиях высокогорья. Для проверки эффективности этих стратегий необходимо разработать модели на животных и людях.
