Методы психофизиологических исследований

Методики субъективного шкалирования состояния. В рамках этого подхода испытуемого просят соотнести свои ощущения с рядом признаков, формулировка каждого из которых максимально сжата. Они представлены либо парой полярных признаков («бодрый» — «вялый», «устал» — «не устал»), либо отдельным коротким утверждением («устал», «отдохнул»). Предполагается, что человек способен оценить степень выраженности каждого симптома, соотнеся интенсивность внутреннего переживания с заданной оценочной шкалой. В зависимости от формы представления

Таблица   1

Опросник для диагностики утомления С. Кашиваги 

симптома выделяют моно- или биполярные шкалы. По сути дела, эти методики являются модификациями метода семантического дифференциала Ч. Остуда. Серьезной технической проблемой выступает конструирование шкал, которые могут различаться по многим признакам — количеству градаций, быть градуированными или графическими и др. К настоящему времени считается, что оптимальное количество градаций состояния должно находиться в пределах от 5 до 9.

На практике широко применяется  так называемый тест оценки самочувствия, активности, настроения (САН), предложенный В. А. Доскиным с соавторами. Он основан на принципе предварительного выделения основных компонентов психического состояния. В оригинальной версии методики каждый компонент представлен десятью полярными признаками, степень выраженности которых устанавливается по семибалльной шкале. При этом оценка состояния основывается на динамике соотношения показателей компонентов САН. Такой подход позволяет проводить более дифференцированную оценку состояния. Однако и для методов шкалирования характерны недостатки, указанные для опросников (например, для шкал оценки тревожности Тейлора, Спилбергера-Ханина и других методик).

Таким образом, развитие методик субъективной оценки связано с созданием сложных многофакторных тестов, основанных на использовании теоретических положений психометрики и современного математического аппарата.  

2.1.3. Электрофизиологические  методы

Электрофизиологические  методы можно считать специфичными для психофизиологии (кроме того, их широкое медицинское применение очевидно). В основе этих методов лежит то обстоятельство, что жизнедеятельность любой ткани есть электрохимические по своей сути явления. Возбуждение клетки представляет собой изменение проницаемости клеточных мембран, формирование встречных ионных потоков калия и натрия и, как следствие, возникновение потенциала действия. Последующая реполяризация клеточной мембраны сопровождается возникновением потенциала покоя. Современные технические возможности позволяют использовать микроэлектродную регистрацию импульсной активности нервных клеток у животных в свободном поведении. У человека это можно сделать лишь в исключительных случаях в условиях оперативного вмешательства в структуры мозга. Именно поэтому далеко не все методы «классической» психофизиологии применимы в психофизиологии профессиональной деятельности.

Клеточные ансамбли, образующие отдельные органы (сердце, головной мозг, мышцы, желудок, глазные яблоки), являют собой с точки зрения физики диполь, т.е. образование, имеющее электрический заряд, отрицательный и положительный полюса. Работа перечисленных органов есть перемещение этих диполей в пространстве, которое можно регистрировать, измеряя разность потенциалов. Эта измеренная и зафиксированная разность потенциалов и образует графическую картину электрической активности мозга, сердца, мускулатуры и др. Анализ этих показателей, регистрируемых в процессе трудового процесса, позволяет раскрывать механизмы функционирования человека, те психические функции, которые участвуют в трудовом процессе.

Электроэнцефалограмма. В 1875 г. английский хирург Ричард Кэйтон впервые показал, что у животного можно зарегистрировать электрическую активность мозга. При помощи аппаратуры, которая по современным стандартам была чрезвычайно малочувствительной, Кэйтону удалось показать, что на поверхности сенсорной коры кролика при воздействии света на глаза возникали характерные электрические изменения, а в отсутствие света можно было наблюдать регулярную фоновую электрическую активность.

Позднее аналогичные  наблюдения были сделаны относительно человека австрийским психиатром Хансом Бергером (1929). Во время хирургических операций на мозге Бергер смог зафиксировать электрические потенциалы мозга. Кроме того, он установил, что электрические характеристики этих сигналов зависят от состояния испытуемого. Наиболее заметными были синхронные волны относительно большой амплитуды (около 50 микровольт) с характерной частотой около 10 циклов в секунду. Бергер назвал их «альфа-волнами» и противопоставил высокочастотным «бета-волнам», которые появляются, когда человек переходит в более активное состояние.

Бергер считал, что обнаружил физиологический показатель, аналогичный электрокардиограмме (ЭКГ): подобно тому, как ЭКГ может быть индикатором общего состояния сердечной мышцы, электроэнцефалограмма (ЭЭГ) представляет собой индикатор общей активности мозга. Дальнейшие исследователи показали, что ЭЭГ как отражение кода работы мозга значительно более сложное образование, чем другие электрофизиологические характеристики. Для интерпретации наблюдаемых волн существенно не только место их возникновения, но и многие другие показатели: частота, амплитуда и т.д. Дальнейшее развитие метода было связано с успехами электронной техники. Как было установлено многочисленными исследованиями, обычная ЭЭГ отражает суммарную активность сотен тысяч клеток мозга.

В большинстве случаев  электрическая активность мозга  регистрируется у поверхности головы. Только такое отведение называется электроэнцефалографией (ЭЭГ), хотя этот термин часто употребляют для обозначения прямой регистрации с поверхности коры или даже записи с помощью подкорковых вживленных электродов. ЭЭГ является наиболее перспективным, но пока наименее расшифрованным источником данных для психофизиолога. Ключевыми показателями ЭЭГ, важными для анализа психического состояния человека, служат частота и амплитуда мозговых волн.

Выделяют следующие  частоты ЭЭГ: альфа-, бета-, тета- и дельта-ритмы. Альфа-ритм — относительно высокоамплитудные синхронные волны с частотой около 10 Гц (8—13 Гц), появляющиеся главным образом в затылочных отведениях, когда человек бодрствует, но находится в расслабленном состоянии. Бета-волны, — низкоамплитудные асинхронные колебания более высокой частоты (более 13 Гц), сопровождающие состояние активного бодрствования (Линдсей, Ливанов и др.). Позднее к классификации Бергера (выделившего две частоты — альфа и бета) были добавлены еще две полосы частот — тета (4—8 Гц) и дельта (менее 4 Гц). Это разбиение на группы по частоте более или менее произвольно — оно не соответствует каким-то физиологическим категориям. Их связь со степенью «психической активации» представляется довольно слабой, так как есть много исключений. Например, у взрослых людей при эмоциональных переживаниях обнаруживаются колебания тета-частоты. Кроме того, эта классификация не подходит одинаково для всех возрастов. Альфа-ритм появляется лишь в раннем подростковом возрасте. Индивидуальная картина ЭЭГ может быть весьма разнообразной. Для определения доминантной полосы частот используют анализ Фурье, который представляет собой специальный прием обработки данных ЭЭГ с выделением частотных параметров. Другая важная характеристика спонтанных ритмов мозга — это их амплитуда, т. е. величина электрических изменений. Амплитуда и частота колебаний связаны друг с другом. Амплитуда более высокочастотных бета-волн составляет обычно только одну десятую амплитуды более медленных альфа-волн у одного и того же человека. Для анализа характеристик ЭЭГ широко применяется вычислительная техника.

Еще один традиционный показатель ЭЭГ — это «блокада альфа-ритма», т.е. внезапное, очень резкое уменьшение амплитуды альфа-волн, которое обычно происходит при предъявлении раздражителей. Например, если на глаза испытуемого падает свет, в затылочных отделах мозга у него обычно происходит блокада альфа-ритма. При этом различным классам психических состояний ставится в соответствие специфическая тенденция изменения спектрального и амплитудного состава ЭЭГ. Появление бета-волн свидетельствует о нарастающей напряженности в работе человека.

В настоящее время  применяются более сложные методы анализа ЭЭГ — усреднение вызванных потенциалов (УВП) и отрицательное отклонение медленного потенциала (ООМП). Оба показателя основаны на «усреднении» спонтанных ритмов. Главный принцип состоит в том, что при многократном повторении какого-то раздражителя низкоамплитудные кратковременные изменения ЭЭГ в ответ на него можно выделить, устранив фоновую электрическую активность.

Электрические разряды  мозга генерируют очень слабые магнитные поля. Коэн в Массачусетском технологическом институте впервые смог зарегистрировать эти поля на расстоянии 5 см от кожи в сильно экранированной комнате. Напряженность таких полей имеет величину порядка 10" гаусс, что составляет около 1/100 000 случайного магнитного фона в условиях города. Поэтому магнитоэнцефалография (в ее основе лежит открытие Джозефсо-на) требует в настоящее время очень сложного и дорогого оборудования. Однако благодаря возможности безэлектродной регистрации активности мозга этот метод считается весьма перспективным. На основе этого открытия созданы СКВИДы — сверхпроводниковые квантомеханические интерференционные датчики. Они позволяют получать информацию об электрической активности мозга без традиционных датчиков, используемых в обычной ЭЭГ.

Кожно-гальваническая реакция (КГР). Изменения электрической активности кожи (ЭАК) регистрируются посредством полиграфа (специального аппарата, аналогичного электрокардиогра-фу). Одним из первых исследователей КГР был Карл Юнг, который рассматривал КГР как объективное физиологическое «окно» в бессознательные процессы. Он впервые предположил, что величина электрической реакции кожи отражает, по-видимому, степень эмоционального переживания. Чем сильнее переживания человека, связанные с каким-либо событием, тем выше амплитуда колебаний разности потенциалов между участками кожи.

ЭАК связывают, главным образом, с активностью потоотделения, однако физиологическая основа ее до конца не изучена. У человека на теле имеется 2 — 3 млн потовых желез, причем на ладонях и подошвах их в несколько раз больше, чем на других участках тела. Обычно, например, на ладонях и подошвах бывает около 400 потовых желез на квадратный сантиметр поверхности, около 200 — на лбу и около 60 — на спине.

Главная функция желез  — поддержание постоянной температуры тела. Однако некоторые из них активны и при сильных эмоциональных переживаниях и разных формах деятельности субъекта. Такого рода железы сосредоточены на ладонях и подошвах и, в меньшей степени, на лбу и под мышками. ЭАК обычно и используется как показатель такого «эмоционального» и «деятельност-ного» потооделения. В исследованиях ее обычно регистрируют с кончиков пальцев или с ладони биполярными неполяризующи-мися электродами.

Существуют два способа исследования электрической активности кожи, которые были открыты еще в конце XIX в.: метод Фере, в котором используется внешний источник тока, и метод Тарханова, в котором внешний источник тока не применяется. В настоящее время считается, что существуют некоторые различия в физиологической основе показателей, измеряемых этими методами. Многочисленные исследования этого вопроса позволили выдвинуть два главных положения: 1) активность потовых желез отражает определенные события, происходящие в головном мозге. Ключевым элементом для предсказания реакции потовых желез оказалась «психологическая значимость» события для человека; 2) величина реакции потовых желез закономерным образом связана с интенсивностью осознаваемых переживаний.

В психофизиологии профессиональной деятельности КГР используется для оценки эмоционального реагирования в ответ на профессиональную задачу, уровня сформированности трудового навыка и других задач. Кроме того, регистрация КГР лежит в основе так называемой детекции лжи, т.е. определения степени искренности при ответах на интересующие исследователя вопросы. Процедура детекции лжи построена на анализе сигналов КГР и других психофизиологических показателей, снимаемых с испытуемого во время обследования. В качестве вопросов (стимулов) могут использоваться текстовые, графические или звуковые образы. Электромиография (ЭМГ). Это регистрация суммарных колебаний потенциалов, возникающих в области нервно-мышечной передачи и мышечных волокнах при поступлении к ним импульсов от мотонейронов спинного или продолговатого мозга. В настоящее время применяются различные варианты подкожных (игольчатых) и накожных (поверхностных) электродов. Последние в силу их атравматичности и легкости наложения имеют более широкое применение. Обычно пользуются биполярным отведением, помещая один электрод на участке кожи над серединой («двигательной точкой») мышцы, а второй — на 1 — 2 см дисталь-нее. Во время покоя скелетная мускулатура всегда находится в состоянии легкого тонического напряжения, что проявляется на ЭМГ в виде низкоамплитудных (5 — 30 мкВ) колебаний частотой 100 Гц и более. Даже при локальном отведении электрической активности от расслабленной мышцы обычно наблюдаются колебания частотой 6—10 Гц. При готовности к движению, мысленному его выполнению, при эмоциональном напряжении и других подобных случаях, т.е. в ситуациях, не сопровождающихся внешне наблюдаемыми движениями, тоническая ЭМГ возрастает как по амплитуде, так и по частоте. Например, чтение «про себя» сопровождается увеличением ЭМГ активности мышц нижней губы, причем, чем сложнее или бессмысленнее текст, тем более выражена ЭМГ. При мысленном письме у правшей усиливается мышечная активность поверхностных сгибателей правой руки, что выявляется на ЭМГ. Амплитуда и частота ЭМГ прежде всего определяются количеством возбужденных двигательных единиц, а также степенью синхронизации развивающихся в каждой из них колебаний потенциала.