Впервые термин «музыка мозга» был предложен Я.И. Левиным при описании метода лечения бессонницы^​1​᠎. Метод основан на преобразовании электроэнцефалограммы (ЭЭГ) пациента в музыку с использованием специального алгоритма, разработанного автором. Для этого записывается ЭЭГ субъекта в симметричных лобных и центральных отведениях во время ночного сна, в полученных записях идентифицируются ЭЭГ-сегменты, соответствующие различным фазам сна, и осуществляется их трансформация в своеобразные музыкальные произведения, которые затем записываются на аудионоситель. Лечение заключается в прослушивании определенных фрагментов перед сном. Было установлено, что «музыка мозга» вызывает позитивный эффект у 80% пациентов с бессонницей после 15-дневного курса лечения, сокращая время засыпания, увеличивая длительность сна и улучшая самочувствие после просыпания [1].

Описанный метод был впоследствии модифицирован и применен в нескольких зарубежных клиниках [2]. Модификация заключалась в усовершенствовании способа трансформации ЭЭГ в музыку путем использования так называемого «компилятора звуков мозга» — набора из 18 алгоритмов преобразования ЭЭГ, дающего возможность выбора одного из 120 музыкальных инструментов на каждый канал. «Компилятор звуков мозга» способен вводить изменения в темпе, варьировать уровень каждого канала, перелагать музыку каждого канала на разные октавы, изменять музыкальные параметры (например, «легато» на «стаккато»), добавлять мажорные и минорные аккорды и т. д. Полученные после конвертации ЭЭГ-паттернов персонифицированные музыкальные файлы записываются на компакт-диск и выдаются пациенту с инструкцией для применения. В нескольких исследованиях, проведенных двойным слепым методом, данный подход привел к достоверному улучшению показателей сна, сопровождавшемуся снижением уровня депрессии и тревожности, а также повышением — избирательного внимания [3].

Приведенные данные показывают, что воздействие музыки может вызывать выраженные лечебные эффекты, если организовано в соответствии с биоэлектрическими характеристиками мозга пациента — музыкой его мозга. Однако существенным недостатком первоначально предложенного подхода является использование предварительно записанных данных ЭЭГ пациента вместо их применения в реальном времени для непосредственного контроля музыкальных воздействий биопотенциалами мозга. Для преодоления этого недостатка представлялось перспективным использовать сочетание двух наиболее разработанных методов нелекарственной коррекции функционального состояния человека: музыкальной терапии (МТ) и метода нейробиоуправления (НБУ).

Как известно [4], МТ — система психосоматической регуляции функций организма человека с помощью музыкально-акустических воздействий. В методе НБУ текущая амплитуда того или иного ЭЭГ-ритма отражается в параметрах звуковых или световых сигналов обратной связи, предъявляемых пациенту с целью сознательного контроля выраженности собственных ритмических компонентов ЭЭГ для достижения требуемых лечебных эффектов [5]. Хотя MT [6] и НБУ [7] активно используются как средства нелекарственной коррекции состояния человека, оба метода имеют также серьезные ограничения. Так, максимальная персонификация НБУ сопровождается трудностью осознания и активного использования сигналов обратной связи от биопотенциалов мозга, которые эволюционно не предназначены для произвольного контроля [8]. В то же время преимущество неосознаваемого восприятия музыкальных звуков в МТ сочетается с трудностью индивидуального подбора музыки, соответствующей психофизиологическим особенностям пациента [9]. Поэтому представлялось целесообразным объединить достоинства этих методов при минимизации недостатков.

В соответствии со сказанным был разработан и клинически опробован вариант метода музыкального НБУ, сочетающий максимальную индивидуальность метода НБУ с неосознаваемым восприятием метода MT [10, 11].

В исследованиях приняли участие пациентки с разными сроками беременности и разным акушерско-гинекологическим анамнезом, проходившие дородовую подготовку и находящиеся на лечении в стационаре по поводу стрессогенных осложнений беременности. Участницы принимали удобное положение в кресле или на кушетке с закрытыми глазами. Во время лечебных сеансов у них регистрировали ЭЭГ и в реальном времени определяли мощности θ-, α- и β-ритма. Сигналом обратной связи служили классические музыкальные произведения, предварительно выбранные каждой участницей из предъявленного списка. Однако музыка звучала только тогда, когда пациентка (использующая индивидуальную стратегию для достижения необходимой степени расслабления) могла произвольно увеличивать или уменьшать заданный ЭЭГ-ритм относительно исходного уровня. Задача пациентки заключалась в том, чтобы прочувствовать, осознать и запомнить свои ощущения при прослушивании музыки с тем, чтобы она не прерывалась.

Исследования позволили установить, что обследуемые могут научиться произвольно контролировать собственные ЭЭГ-ритмы с помощью музыкальной обратной связи. Были выявлены положительное отношение пациенток к проведенным лечебным сеансам, снижение уровня стресса и позитивные изменения психоэмоционального состояния. Все проанализированные случаи беременности завершились рождением здоровых детей. Эффективность подготовки к родам разработанным методом была продемонстрирована сравнительными данными относительно самопроизвольных родов у первородящих женщин, прошедших и не прошедших курс лечения. Все это позволило заключить, что разработанный вариант музыкального НБУ может быть полезным дополнением к общепринятым средствам комплексной терапии патологии беременности. Вместе с тем эффективность обучения контролю собственных ЭЭГ-ритмов оказалась относительно низкой, положительные эффекты достигались лишь после многочисленных тренировок. Это объяснялось высокой гетерогенностью традиционных ЭЭГ-ритмов, используемых в исследовании. Был сделан вывод [10], что для повышения эффективности музыкального НБУ следует использовать только узкополосные компоненты ЭЭГ, характерные для каждого пациента.

Серьезным недостатком большинства методов НБУ является использование заданных заранее, преимущественно широкочастотных (3—5 Гц) и полифункциональных традиционных ЭЭГ-ритмов — θ-, α-, β- и т. д. [12]. Как показывают современные исследования [13], традиционные ЭЭГ-ритмы не являются однородными, а состоят из набора узконастроенных ЭЭГ-осцилляторов. Поэтому использование традиционных ЭЭГ-ритмов в процедурах НБУ можно рассматривать как игру на пианино в рукавицах — пытаясь нажимать на нужные клавиши, пианист неизбежно будет также нажимать на соседние и вызывать какофонию звуков.

В связи с этим был разработан новый подход к обработке ЭЭГ [14], в котором у каждого испытуемого в реальном времени выявляются характерные и значимые для него узкочастотные ЭЭГ-осцилляторы, использующиеся вместо чрезмерно широкополосных традиционных ЭЭГ-ритмов. Для этого процедуры быстрого преобразования Фурье выполняются для коротких (5 с) участков записи, которые последовательно смещаются друг относительно друга по ходу анализа с перекрытием 50%. С целью лучшего выделения наиболее устойчивых осцилляторов используется прием селекции спектральных пиков, направленный на подавление уровня шума. Он заключается в том, что в ходе гистограммного накопления в индивидуальных кратковременных спектрах учитываются лишь их спектральные максимумы. Когда такие кратковременные спектры последовательно аккумулируются для задаваемого периода фоновой записи, результирующий накопленный спектр основывается на суммировании большого количества индивидуальных кратковременных спектров, он имеет высокое (0,2 Гц) частотное разрешение и содержит информацию о характерных для данного испытуемого узкочастотных ЭЭГ-осцилляторах.

Разработанный подход был протестирован в серии исследований [15], в которых сотрудники Института биофизики клетки РАН (Пущино), обратившиеся в кабинет психологической разгрузки по поводу состояний психоэмоционального напряжения и стресса, добровольно согласились на участие в двух циклах обследования. В начале каждой процедуры у них выявляли доминирующие узкочастотные (0,4—0,6 Гц) осцилляторы в θ- (4—8 Гц) и α- (8—13 Гц) диапазонах ЭЭГ. Затем испытуемым предъявляли классические музыкальные произведения. Однако музыка прерывалась на 3 с в случаях, когда текущая амплитуда выявленного θ-ЭЭГ-осциллятора превышала исходный уровень, а α-ЭЭГ-осциллятора не достигала его. Испытуемым предлагали с помощью индивидуальных стратегий находить и поддерживать состояние, при котором музыка звучит непрерывно.

Установлено, что при музыкальных воздействиях, управляемых по принципу обратной связи θ- или α-ЭЭГ-осцилляторами пациента, уже к концу первой лечебной процедуры отмечается нормализация ЭЭГ, снижение уровня стресса и позитивные сдвиги показателей самочувствия, активности и настроения. В то же время предпринятое исследование дало возможность выявить два ограничения данной технологии. Во-первых, в ней в качестве информационного сигнала обратной связи использовались прерывания музыки, что могло приводить к негативным эмоциональным реакциям и затруднять процесс НБУ. Во-вторых, использовались заранее выбранные музыкальные произведения, т. е. остался нерешенным вопрос об их подборе, адекватном для каждого испытуемого. Этот аспект представляется особенно важным, так как известно, что только предъявление музыки в соответствии с мозговыми ритмами больного через вовлечение механизмов синхронизации и пластичности может приводить к выраженным лечебным эффектам [16].

С целью преодоления отмеченных ограничений был разработан еще один вариант музыкального НБУ [17]. В нем добровольцам, находящимся в состоянии стресса, предъявляли музыкоподобные сигналы, по тембру напоминающие звуки флейты, которые плавно варьировали по высоте тона и интенсивности в прямой зависимости от текущей амплитуды доминирующего у субъекта α-ЭЭГ-осциллятора. Под влиянием лечебных процедур было отмечено увеличение мощности α-ритма ЭЭГ относительно фона, сопровождаемое ростом показателей самочувствия и настроения, снижением степени эмоциональной дезадаптации и уровня стрессированности испытуемых.

На основании предпринятых исследований сделан вывод о том, что использование музыкальных или музыкоподобных воздействий, управляемых в реальном времени текущими значениями ЭЭГ-осцилляторов пациента, является перспективным путем повышения эффективности процедур биоуправления при коррекции разнообразных функциональных расстройств [18]. К настоящему времени на этой основе разработаны подходы к активизации познавательной деятельности человека [19], регуляции сна [20], устранению рисков функциональной надежности специалиста [21] и лечению синдрома дефицита внимания с гиперактивностью [22].

В заключение необходимо отметить, что исходная публикация Я.И. Левина и ее англоязычный аналог [23] стали отправной точкой для инновационного подхода к предотвращению и коррекции функциональных расстройств с помощью музыкальных или музыкоподобных воздействий, которые управляются собственными биопотенциалами мозга человека. Данный подход полностью согласуется с современными представлениями о новой области научных исследований, находящейся на пересечении нейронаук и профилактической медицины [24].

Важно, что данная линия исследований активно развивается в рамках одной из самых прогрессивных технологий неврологической реабилитации, получившей название «интерфейс мозг—компьютер» [25, 26]. Так, музыкоподобные сигналы, получаемые в результате трансформации текущей ЭЭГ пациента, могут оповещать о приближении эпилептического приступа [27], а прослушивание «музыки собственного мозга» дает положительные результаты при неврозах, гипертонической болезни, постинфарктных состояниях и вялотекущей шизофрении [28]. Недавно предложены новые варианты данной технологии — «Музыкальный нейроинтерфейс» [29] и «Энцефалофон» [30], которые позволяют использовать «музыку мозга» для модуляции функционального состояния и помощи пациентам с неврологическими нарушениями.

Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда, гранты РГНФ № 15−06−10894 и 16−06−00133.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: fedotchev@mail.ru