Методы психофизиологических исследований

Методы психофизиологических исследований — комплекс методов, используемых для  изучения физиологического обеспечения  психических процессов.

Одним из первых методов оценки роли разных структур мозга в организации  поведения явились методы повреждения  или удаления участков мозга с помощью хирургических, химических и температурных воздействий и методы электрической стимуляции определенных отделов мозга. В экспериментальных исследованиях в настоящее время широко используется метод регистрации электрической активности отдельных нейронов или мозговых структур.

В современной психофизиологии для  изучения физиологического обеспечения  психических процессов используются прямые методы изучения нейрофизиологических основ психической деятельности и непрямые — изучения функционального состояния организма в процессе реализации психической деятельности. К прямым методам относятся: (1) Регист рация электроэнфалограммы (ЭЭГ). См. метод электроэнцефалографии. (2) Регистрация вызванных потенциалы (ВП). См. метод вызванных потенциалов. (3) Топографическое картирование (brain mapping). См. метод топографического картирования. (4) Позитронно-эмиссионная томография (см. Метод компьютерной томографии). (5) Ядерно-магнитный резонансный метод (см. Метод компьютерной томографии).

Методы  непрямой регистрации неспецифических изменений функционального состояния центральной нервной системы: (1) Кожно-гальваническая реакция (КГР). См. Метод кожно-гальванической реакции. (2) Плетизмография. См. Методы оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы. (3) Клиренсные методы. См. Методы оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы.

2.1. Методы психофизиологии

В психофизиологии основными методами регистрации физиологических процессов  являются электрофизиологические методы. В физиологической активности клеток, тканей и органов особое место занимает электрическая составляющая. Электрические потенциалы отражают физико-химические следствия обмена веществ, сопровождающие все основные жизненные процессы, и поэтому являются исключительно надежными, универсальными и точными показателями течения любых физиологических процессов [Коган, 1969]. Надежность электрических показателей по сравнению с другими, по мнению А.Б. Когана, особенно демонстративна, «когда они оказываются единственным средством обнаружения деятельности» [там же , с.13]. Единообразие потенциалов действия в нервной клетке, нервном волокне, мышечной клетке как у человека, так и у животных говорит об универсальности этих показателей. Точность электрических показателей, т.е. их временное и динамическое соответствие физиологическим процессам, основана на быстрых физико-химических механизмах генерации потенциалов, являющихся неотъемлемым компонентом физиологических процессов в нервной или мышечной структуре. 
 
К перечисленным преимуществам электрических показателей физиологической активности следует добавить и неоспоримые технические удобства их регистрации: помимо специальных электродов, для этого достаточно универсального усилителя биопотенциалов, который скоммутирован с компьютером, имеющим соответствующее программное обеспечение. И, что важно для психофизиологии, большую часть этих показателей можно регистрировать, никак не вмешиваясь в изучаемые процессы и не травмируя объект исследования. К наиболее широко используемым методам относятся регистрация импульсной активности нервных клеток, регистрация электрической активности кожи, электроэнцефалография, электроокулография, электромиография и электрокардиография. В последнее время в психофизиологию внедряется новый метод регистрации электрической активности мозга – магнитоэнцефалография и изотопный метод (позитронноэмиссионная номография).

Электроэнцефалография (ЭЭГ) (электро- + др.-греч. ενκεφαλος — «головной мозг» + γραφω — «пишу», изображать) — раздел электрофизиологии, изучающий закономерности суммарной электрической активности мозга, отводимой с поверхности кожи головы, а также метод записи таких потенциалов. Также ЭЭГ — неинвазивный метод исследования функционального состояния головного мозга путем регистрации его биоэлектрической активности.

Электроэнцефалография дает возможность качественного  и количественного анализа функционального состояния головного мозга и его реакций при действии раздражителей. Запись ЭЭГ широко применяется в диагностической и лечебной работе (особенно часто при эпилепсии), в анестезиологии, а также при изучении деятельности мозга, связанной с реализацией таких функций, как восприятие, память, адаптация и т. д. ЭЭГ — чувствительный метод исследования, он отражает малейшие изменения функции коры головного мозга и глубинных мозговых структур, обеспечивая миллисекундное временное разрешение, не доступное другим методам исследования мозговой активности, в частности ПЭТ и фМРТ.

Магнитоэнцефалография (МЭГ) — технология, позволяющая измерять и визуализировать магнитные поля, возникающие вследствие электрической активности мозга. Для детекции полей используются высокоточные сверхпроводниковые квантовые интерферометры, или СКВИД-датчики. МЭГ применяется в исследованиях работы мозга и в медицине.

Первая  магнитоэнцефалограмма была получена физиком Дэвидом Коэном из Иллинойса без использования СКВИДов.^[1] МЭГ может использоваться для локализации очагов эпилептической активности, в частности при планировании операций.

Электромиография (ЭМГ) — (от электро…, мио… и …графия), метод исследования биоэлектрических (см. Электрофизиология) потенциалов, возникающих в скелетных мышцах человека и животных при возбуждении мышечных волокон; ^[1] регистрация электрической активности мышц. ^[2]

В 1907 немецкий учёный Г. Пипер (von Piper, H, b. 1877, Elektrophysiologie menschlicher Muskeln, von H. Piper. Berlin, J.Springer, 1912 ^[3]) впервые применил метод электромиографии по отношению к человеку.^[1]

Исследование  проводится с помощью

• электромиографа
• электроэнцефалографа (см. Электроэнцефалография), имеющего специальный вход для регистрации ЭМГ. ^[2]

Электромиограмма (ЭМГ) — кривая, записанная на фотоплёнке,^[1] на бумаге с помощью чернильно-пишущего осцилографа или на магнитных носителях. ^[4]

Амплитуда колебаний потенциала мышцы, как правило, не превышает нескольких милливольт, а их длительность — 20-25 мс. ^[1]

Направления исследования

• С помощью введённых в мышцу игольчатых электродов. Улавливают колебания потенциала в отдельных мышечных волокнах или в группе мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном. ^[1]
• С помощью накожных электродов. Отражает процесс возбуждения мышцы как целого. ^[1]
• Стимуляционная электромиография — при искусственной стимуляции нерва или органов чувств. Это позволяет исследовать нервно-мышечную передачу, рефлекторную деятельность, определить скорость проведения возбуждения по нерву. ^[1]

Применение

• В психофизиологии для изучения возрастных закономерностей.^[2]
• В медицине для диагностики поражений периферической и центральной нервной системы.^[2]
• В физиологии труда и спорта. ^[2]
• При изучении двигательной функции животных и человека.^[1]
• В исследованиях высшей нервной деятельности.^[2]
• В инженерной психологии (например, при исследовании утомления, выработки двигательного навыка).^[1]
• Для оценки при восстановлении нарушенной двигательной функции в ортопедии и протезировании.^[1]

 
Регистрация электромиограмм производится при различных функциональных пробах^[4]:

в покое

• при тонических напряжениях
• при произвольных сокращениях мышц.

Тоническая ЭМГ возрастает как по амплитуде, так и по частоте при готовности к движению или при мысленном его выполнении, когда собственно движения нет.^[2]

ОКУЛОГРАФИЯ  Движения глаз являются важным показателем в психофизиологическом эксперименте. Регистрация движений глаз называется окулографией. 
 
С одной стороны, окулографический показатель необходим для выявления артефактов от движений глаз в ЭЭГ (см. рис. 2.4), с другой стороны, этот показатель выступает и как самостоятельный предмет исследования, и как составляющая при изучении субъекта в деятельности. Амплитуду движения глаз определяют в угловых градусах. Существует восемь основных видов движений глаз [Барабанщиков, Милад, 1994]. Три движения – тремор (мелкие, частые колебания амплитудой 20–40 угловых секунд), дрейф (медленное, плавное перемещение глаз, прерываемое микроскачками) и микросаккады (быстрые движения продолжительностью 10–20 мс и амплитудой 2–50 угловых минут) относят к микродвижениям, направленным на сохранение местоположения глаз в орбите.

2.1.1. Методы  наблюдения

Наблюдение является традиционным и старейшим в психологии методом, который, на первый взгляд, трудно отнести исключительно к какой-либо отрасли психологии. Однако есть все основания выделить группу методов наблюдения, которые можно считать исключительно психофизиологическими. Это те методы, где удается фиксировать не просто поведенческие акты, но те признаки, которые отражают особенности протекания физиологических процессов при определенных психических состояниях или ситуациях поведения. По легенде, Александр Македонский набирал солдат в свои фаланги, наблюдая за реакцией кандидата в ситуации испуга. Принимали в войско тех, кто при испуге краснел, что, как свидетельствовал опыт полководца, было признаком стойкости новобранца. Говоря языком науки, отбор позволял выделить симпатикотоников, т. е. лиц с преобладанием тонуса симпатической нервной системы. Покраснение кожных покровов в ситуации нервно-эмоционального напряжения — один из признаков преобладания симпатического отдела вегетативной нервной системы над парасимпатическим. Аналогичные реакции можно наблюдать, например, у претендента на вакансию, проходящего собеседование при приеме на работу. О других объектах для наблюдения психофизиолога речь пойдет далее.

2.1.2. Тесты

Среди огромного числа  психологических тестов (испытаний), разработанных и применяющихся  в настоящее время (А.Анастази, С.Урбина), основным средством, используемым в психофизиологии профессиональной деятельности, являются так называемые батареи (т.е. специальные наборы) коротких тестовых испытаний, характеризующих психические процессы при решении соответствующих профессиональных задач. Основой для выделения этих психических процессов выступает профессиографический анализ деятельности, а тесты направлены на выявление и количественную оценку произошедших под влиянием определенных причин (факторов, влияющих на состояние субъекта трудовой деятельности) сдвигов исследуемых психических процессов. Поэтому в данном случае может быть использована практически любая из разработанных в экспериментальной психологии методик, оценивающая эффективность процессов восприятия, памяти, внимания, мышления и т.д. (корректурная проба Бурдона, таблицы Шульте, метод парных ассоциаций и многие другие).

В практическом использовании  перечисленных выше методик имеются  два серьезных недостатка. Первый состоит в том, что тестовые нагрузки не всегда повторяют структуру основной деятельности работника, что может приводить к неудачам в тестировании (например, ряд психофизиологических характеристик оставались неизменными у человека после непрерывной работы на конвейере в течение 56 часов). Другой принципиальный недостаток состоит в том, что с их помощью можно оценивать лишь внешнюю результативность анализируемых функций, но весьма затруднительно сказать о причинах наблюдаемых явлений (А.Б.Леонова, 1984).

Одним из существенных условий  успешности использования психометрических методик является надлежащее техническое обеспечение обследования. Возможностей традиционных бланковых методик (типа «карандаш — бумага») недостаточно для исследования структуры изучаемых процессов. Поэтому автоматизация психодиагностических процедур с широким использованием возможностей ЭВМ является необходимым условием реализации данного подхода. В практических целях (например, для проведения профессионального психологического отбора) разрабатываются специальные автоматизированные рабочие места.

Методики субъективной оценки. Перспективность применения в диагностических целях субъективных методик объясняется многообразием проявлений симптоматики различных состояний человека, целесообразностью соотнесения этих изменений с показателями функционирования организма. При использовании этих методов необходимо помнить ряд обстоятельств, оказывающих влияние на субъективные переживания человека, которые фиксируются данной группой методов (А.Б.Леонова):

1)     установка субъекта и его навыки саморефлексии (т.е. способность «взглянуть» на себя со стороны);

2)     степень осознаваемости симптомов и время их проявления;

3)     уровень мотивации и значимость деятельности;

4)     личностные особенности человека.

Разработка тестов этой группы шла по пути изучения симптоматики исследуемых состояний и выделения основных методических направлений — методов опроса и шкалирования субъективных переживаний. Итогом стала разработка двух типов тестов, измеряющих субъективные переживания, — опросников и методов субъективного шкалирования.

Опросники. Эта группа методов направлена на выявление качественно разнообразных переживаний состояния, которые могут быть осознаны и охарактеризованы человеком. Выделенные признаки-симптомы входят в состав опросника в виде развернутых словесных формулировок. Характеристика состояния человека строится на основании общего числа отмеченных симптомов и анализе их качественного своеобразия. Выбор информативных симптомов и их группировка являются основными путями создания более компактных и надежных опросников. При проведении такой работы нередко применяются средства многофакторного статистического анализа. В качестве примера можно привести опросник, предложенный С.Кашиваги (табл. 1).

Подобные опросники заполняет сам обследуемый, что нередко оказывается весьма затруднительным. Кроме того, отсутствуют адекватные приемы количественной оценки результатов тестирования. Суммарная оценка является слишком приблизительным показателем состояния.