Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Современный
Гуманитарный
Университет
Дистанционное образование
Рабочий учебник
Фамилия, имя, отчество
Факультет
Номер контракта __
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
ЮНИТА 2
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ И ЭМОЦИЙ
МОСКВА 1999
Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений
КУРС: ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
Юнита 1. Психофизиология как междисциплинарная наука о поведении
Юнита 2. Психофизиологические исследования функциональных состояний и эмоций.
Юнита 3. Психофизиология познавательной сферы и двигательной активности.
Юнита 4. Прикладная психофизиология.
ЮНИТА 2
В данной юните в доступной форме излагаются основные методы изучения работы головного мозга, вегетативной нервной системы и их применение при исследовании функциональных состояний, эмоций, стресса. Приводятся примеры, иллюстрирующие теоретический материал.
Для студентов Современного Гуманитарного Университета
Юнита соответствует образовательной профессиональной программе № 1
(С) СОВРЕМЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, 1999
ОГЛАВЛЕНИЕ
стр.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН 4
ЛИТЕРАТУРА 5
ПЕРЕЧЕНЬ УМЕНИЙ 6
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 7
1. Методы изучения работы головного мозга 7
1.1. Электроэнцефалография 7
2. Методы исследования вегетативных реакций 20
3. Психофизиологическое исследование функциональных состояний . 29
3.2.1. Нейрофизиологические механизмы регуляции бодрствования 32
3.3. Методы исследования функциональных состояний 34
3.3.1. Статистические показатели сердечного ритма 37
4. Психофизиология эмоций 47
5. Психофизиология стресса 56
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 65
ТРЕНИНГ УМЕНИЙ 70
ГЛОССАРИЙ*
* Глоссарий расположен в середине учебного пособия и предназначен для самостоятельного заучивания новых понятий.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Методы изучения работы головного мозга. Электроэнцефалография. Ритмы мозга. Методика регистрации и способы анализа ЭЭГ. Вызванные потенциалы головного мозга. Топографическое картирование электрической активности мозга. Магнитоэнцефалография. Компьютерная томография. Методы воздействия на мозг. Сенсорная стимуляция. Электрическая стимуляция. Разрушение участков мозга. Методы исследования вегетативных реакций. Кожно-гальваническая реакция. Сердечно-сосудистая система. Электрокардиография. Плетизмография. Мышечная система. Дыхательная система. Реакции глаз. Детектор лжи. Психофизиологическое исследование функциональных состояний. Функциональное состояние. Уровень бодрствования. Нейрофизиологические механизмы регуляции бодрствования. Методы исследования функциональных состояний. Статистические показатели сердечного ритма. Психофизиология сна. Обратная связь в регуляции функциональных состояний. Психофизиология эмоций. Субстрат эмоций. Потребностно-информационная теория эмоций. Межполушарная асимметрия и эмоции. Психофизиология стресса. Стресс. Виды стресса. Стресс и индивидуальные различия.
ЛИТЕРАТУРА
Базовая
1. Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю. Введение в психофизиологию: Учебное
пособие по курсу: "Общая и возрастная психофизиология". М., 1997.
или
2. Данилова Н.Н. Психофизиология: Учебник для вузов. М., 1998.
Дополнительная
1988.
1992.
1997.
Примечание. Знаком (*) отмечены работы, использованные при составлении тематического обзора.
Современный Гуманитарный Университет
5
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР *
Психофизиологические исследования направлены на изучение физиологических основ психической деятельности и поведения человека. Психофизиология - экспериментальная дисциплина и возможности интерпретации психофизиологических исследований в значительной степени определяются совершенством и разнообразием применяемых методов. Правильный выбор методики, адекватное использование ее показателей и соответствующее возможностям методики истолкование полученных результатов являются условиями, необходимыми для проведения успешного психофизиологического исследования.
1. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ РАБОТЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА
Определенные мозговые структуры включены в регуляцию самых различных состояний человека: от сна до бодрствования. Поэтому центральное место среди методов психофизиологического исследования занимают различные способы регистрации электрической активности центральной нервной системы и, в первую очередь, головного мозга.
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. Единообразие потенциалов действия в нервной клетке, нервном волокне, мышечной клетке и человека, и 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.
1.1. Электроэнцефалография
Электроэнцефалография — метод регистрации и анализа электроэнцефалограммы (ЭЭГ), суммарной биоэлектрической активности головного мозга.
В 1929 г. австрийский психиатр X. Бергер обнаружил, что с поверхности головы человека можно регистрировать "мозговые волны". Он установил, что электрические характеристики этих сигналов зависят от состояния испытуемого. Открытие Х.Бергера привело к созданию электроэнцефалографического метода изучения мозга, который состоит в регистрации, анализе и интерпретации биотоков мозга животных и человека. Регистрация биоэлектрической активности мозга включает в себя усиление очень слабых нейроэлектрических сигналов, которые затем подвергаются компьютерной обработке и анализу. Электроэнцефалография делает возможным получение паттернов колебаний мозговой электрической активности, которые развиваются, когда клетки передают сигналы и обрабатывают полученную информацию.
* Жирным шрифтом выделены новые понятия, которые необходимо усвоить. Знание этих понятий будет проверяться при тестировании.
3
Современный Гуманитарный Университет
обозначается терминами "реакция активации", "пробуждения" или "десинхронизации". Бета-ритм - колебания мозга с частотой 14-30, амплитудой около 2-20 мкВ. Локализуется в предцентральной и фронтальной коре, но при различных видах интенсивной деятельности резко усиливается и распространяется на другие области мозга. Гамма-ритм - колебания мозга частотой выше 35 Гц, амплитудой 2 мкВ, локализуется в предцентральной, теменной, височной зонах коры. Наблюдается при решении задач, требующих максимального сосредоточения внимания. Дельта-ритм - колебания мозга с частотой 1-4 Гц, зона их варьирует. Возникает при естественном и наркотическом сне, а также наблюдается при регистрации ЭЭГ от участков коры, граничащих с областью, пораженной опухолью. Тета-ритм - колебания мозга с частотой 4-8 Гц и амплитудой 20-100 мкВ, наиболее выражен в гиппокампе. Он связан с поисковым поведением, усиливается при эмоциональном напряжении.
1.1.3. Методика регистрации и способы анализа ЭЭГ
В стационарный комплекс для регистрации ЭЭГ входят звукоизолирующая экранированная камера, оборудованное место для испытуемого, многоканальные усилители, регистрирующая аппаратура (чернилопишущий энцефалограф, многоканальный магнитофон). Обычно используется от 8 до 16 каналов регистрации ЭЭГ от различных участков поверхности черепа одновременно.
ЭЭГ регистрируют с помощью наложенных на кожную поверхность головы (скальп) отводящих электродов, скоммутированных в единую цепь со специальной усилительной техникой. Увеличенные по амплитуде сигналы с выхода усилителей можно записать на магнитную ленту или в память компьютера для последующей статистической обработки. Для минимизации контактного сопротивления между электродом и скальпом на месте наложения электрода тщательно раздвигают волосы, кожу обезжиривают раствором спирта и между электродом и кожей кладут специальную электропроводную пасту. Для исключения электрохимических процессов на границе электрод— электролит (паста), приводящих к собственным электрическим потенциалам, поверхность электродов покрывают электропроводными неполяризующимися составами, например, хлорированным серебром. В норме контактное сопротивление не должно превышать 3—5 кОм.
Важное значение при регистрации ЭЭГ имеет расположение электродов, при этом электрическая активность, одновременно регистрируемая с различных точек головы, может сильно различаться. Как и любые электрические потенциалы, биоэлектрические потенциалы головного мозга всегда измеряются между двумя точками. При записи ЭЭГ используют два основных метода: биполярный - расположение обоих электродов в электрически активных точках скальпа и монополярный - расположение одного из электродов в точке, которая условно считается электрически нейтральной (мочка уха, переносица). Выбор того или иного варианта записи зависит от целей исследования. В исследовательской практике шире используется монополярный вариант регистрации, поскольку он позволяет изучать изолированный вклад той или иной зоны мозга в изучаемый процесс.
Существует "Система 10-20" -общепринятая схема отведений ЭЭГ, основанная на точном расчете местоположения электродов индивидуально для каждого исследуемого человека. Использование этой системы позволяет регистрировать активность определенных областей коры и сравнивать результаты, полученные на разных испытуемых. В соответствии с этой системой у каждого испытуемого точно измеряют расстояние между серединой
Современный Гуманитарный Университет
9
При этом используются две основные линии: одна из них, продольная, проходит через переносицу и затылочный бугор, а другая, поперечная, соединяет оба ушных прохода через середину продольной оси. Эти основные линии разбивают на участки, составляющие 10 или 20% общей длины каждой из них. Крайние электроды располагаются на расстоянии порядка 10% длины этой линии от исходных точек, а другие находятся друг от друга на расстоянии 20% длины соответствующей оси. Справа и слева располагают все остальные электроды.
Области черепа при регистрации ЭЭГ - лобная (F), затылочная (O), теменная (P), височная (T), область центральной борозды (C). Ушной электрод (А) часто используют как индифферентный, но он может рассматриваться и как электрод нижней височной области.
Положения электродов на средней линии обычно обозначаются соответствующими буквами с индексом Z, а боковые положения - этими же буквами с цифровыми индексами: слева - нечетными, относящимися к левому полушарию, справа - четными, относящимися к правому полушарию. Во всех областях, кроме височной, точки, обозначенные наименьшими индексами, расположены ближе к средней линии, В височной области точки нумеруются от полюса кзади: Т1 - полюс височной доли, не достигаемый поверхностными электродами, Т3 - средняя височная область, Т5 - задняя височная область слева (Т2, Т4, Т6 - соответствующие точки в правом полушарии).Отведение от верхушки черепа, называемой вертексом, используется особенно часто.
Для того, чтобы найти на поверхности головы человека все точки расположения электродов по "Системе 10 - 20", необходимо проделать следующие измерения (рис. 3)
Шаг 1. Определение расстояния между переносицей и зрительным бугром по средней линии (принимается за 100%). По этой линии отмечаются точки: Fp,
Fz, Cz, Pz, Oz (первая точка через 10%, а остальные - через 20% общей длины линии).
Шаг 2. Определение расстояния между ушными каналами через Cz ■ На
этой линии отмечаются точки C3 и C4, T3 и T4 на расстоянии 20 и 40% общей длины соответственно.
Шаг 3. Определение длины окружности головы от точки Oz через точки
T3, T4, Fp. Точка Fpj располагается на расстоянии 5% длины окружности
слева от Fp .Точки F7, T3 , T5, O1, O2, T6 , T4, F8, Fp2 располагаются на расстоянии 10% длины окружности головы.
Шаг 4. Определение расстояния от Fp1 и Fp2 через C3 и C4 до 01 и O2. Электроды F3 и F4 ставятся в середине отрезков Fp1 — C3 и Fp2 — C4 соответственно. Аналогично в середине отрезков C3 — O1 и C 4 — O2 отмечаются точки P3 -слева и P4 - справа.
Шаг 5. Определение расстояния между F7 и F8 через Fz. F3 располагается
на середине отрезка F7 — Fz; F4 на середине отрезка Fz — F8 .
Шаг 6. Определение расстояния от T5 до T6 через Pz. P3 располагается
на середине отрезка T5 — Pz; P4 - на середине отрезка Pz — T6 .
Поскольку ЭЭГ представляет собой запись величины разности потенциалов двух точек, то от выбора этих точек зависит метод отведения
ЭЭГ.
При записи ЭЭГ могут регистрироваться электрические процессы, не связанные с активностью мозга. Это артефакты - зарегистрированные процессы и явления, не свойственные изучаемому объекту или не составляющие цель исследования. Их можно разделить на технические и биологические.
Технические артефакты в ЭЭГ - следствия плохого заземления испытуемого или приборов регистрации, низкое качество электродов, недостаточное экранирование экспериментальной камеры и т.п. При удовлетворительном состоянии усилительной и регистрирующей техники и при соблюдении всех правил регистрации электрофизиологических показателей технические артефакты, как правило, связаны с неудовлетворительным контактом отводящих электродов с кожными покровами головы, в результате чего контактное сопротивление резко возрастает, т.е. увеличивается внутреннее сопротивление источника электрических потенциалов, а это приводит к снижению электрического сигнала на входе усилителя и увеличению амплитуды сигналов, наводящихся на электроды от внешних источников. В этих случаях при регистрации ЭЭГ чаще всего наблюдается синусоидальная кривая с частотой 50 Гц (наводка переменного тока), осложненная низкоамплитудными биопотенциалами. Сходная артефактная картина имеет место при отсутствии заземления испытуемого. Все технические артефакты относительно легко устранимы.
Биологические артефакты в ЭЭГ - изменения разности потенциалов физиологического, но внемозгового происхождения (при движении глаз, мышечном напряжении и т.п.), наблюдаемые в ЭЭГ. Биологические артефакты появляются в ЭЭГ от других источников организма и в большинстве случаев неустранимы техническими средствами. К этим артефактам относятся артефакты от движения глаз, которые больше всего выражены в передних областях мозга, и активности скелетных мышц, особенно жевательных и мимических. Избавиться от "глазных" и "мышечных" артефактов можно только изменением условий проведения эксперимента, исключающих постоянные движения глаз и мышечную активность, а также специальным инструктированием испытуемого.
Существует два относительно самостоятельных подхода к анализу ЭЭГ.
клинический метод изучения ЭЭГ - визуальный анализ ритмов мозга, используемый в диагностических целях; он носит качественный характер, всегда строго индивидуален. Опираясь на этот метод, электрофизиолог решает вопросы соответствия ЭЭГ общепринятым стандартам нормы. При несоответствии он определяет, какова степень отклонения от нормы, обнаруживаются ли у пациента признаки очагового поражения мозга и какова локализация очага поражения. Клиническая интерпретация ЭЭГ в большой степени зависит от опыта исследователя.
3 f
5i
'•Vv-v-лГ--
Рис. ^/ • Артефакты на электроэнцефалограмме:
/, 2, 3 — электродные артефакты; 4 — посторонние электрические помехи; 5 — артефакты, вызванные движением испытуемого; 6, 7— мышечные потенциалы, выз ванные напряжением мышц корпуса и сморщиванием лба соответственно; 8 — кожные потенциалы; 9 — моргание;
Статистический метод изучения ЭЭГ - анализ ритмов мозга методами математической статистики.
1.1.4. Вызванные потенциалы головного мозга
Сенсорные стимулы вызывают изменения в суммарной электрической активности мозга, которые выглядят как последовательность из нескольких позитивных и негативных волн, которая длится в течение 0,5-1с после стимула. Этот ответ получил название вызванного потенциала.
Вызванные потенциалы (ВП) - биоэлектрические колебания, возникающие в нервных структурах в ответ на внешнее раздражение и находящиеся в строго определенной временной связи с началом его действия. У человека ВП обычно включены в ЭЭГ, но на фоне спонтанной биоэлектрической активности трудно различимы (амплитуда одиночных ответов в несколько раз меньше амплитуды фоновой ЭЭГ). В связи с этим регистрация ВП осуществляется специальными техническими устройствами, которые позволяют выделять полезный сигнал из шума путем последовательного его накопления или суммации. При этом суммируется некоторое число отрезков ЭЭГ, приуроченных к началу действия раздражителя.
Широкое использование метода регистрации ВП стало возможным в результате компьютеризации психофизиологических исследований в 50-60-е годы. Первоначально его применение, в основном, было связано с изучением сенсорных функций человека в норме и патологии. Впоследствии метод стал успешно применяться и для исследования более сложных психических процессов, которые не являются непосредственной реакцией на внешний стимул.
Способы выделения сигнала из шума позволяют отмечать в записи ЭЭГ так называемые событийно-связанные потенциалы (ССП) - изменения потенциала, строго связанные во времени с любым фиксированным событием. Примерами здесь служат: колебания, связанные с активностью двигательной коры (моторный потенциал или потенциал, связанный с движением); потенциал, связанный с намерением произвести определенное действие (так называемая Е-волна); потенциал, возникающий при пропуске ожидаемого стимула.
Количественные методы оценки ВП и ССП предусматривают, в первую очередь, оценку амплитуд и латентностей. Амплитуда - размах колебаний компонентов, измеряется в мкв, латентность - время от начала стимуляции до пика компонента, измеряется в мс. Помимо этого используются и более сложные варианты анализа.
В исследовании ВП и ССП можно выделить три уровня анализа. Феноменологический анализ ВП - описание ВП как многокомпонентной реакции с анализом конфигурации, компонентного состава и топографических особенностей. Топография - взаимное расположение компонентов. Фактически - это уровень анализа, с которого начинается любое исследование, применяющее метод ВП. Возможности этого уровня анализа прямо связаны с совершенствованием способов количественной обработки ВП, которые включают разные приемы, начиная с оценки латентностей и амплитуд и кончая производными, искусственно сконструированными показателями. Многообразен и математический аппарат обработки ВП, включающий факторный, дисперсионный, таксономический и другие виды анализа.
По этим результатам происходит физиологический анализ ВП -выяснение локализации в структурах мозга источников генерации компонентов ВП, т.е. решается вопрос о том, в каких структурах мозга возникают отдельные компоненты ВП. Локализация источников генерации ВП позволяет установить роль отдельных корковых и подкорковых образований в происхождении тех или иных компонентов ВП. Наиболее признанным здесь является деление на экзогенные компоненты ВП, отражающие активность специфических проводящих путей и эндогенные компоненты, отражающие активность неспецифических ассоциативных приводящих систем мозга. Длительность тех и других оценивается по-разному для разных модальностей. В зрительной системе, например, экзогенные компоненты ВП не превышают 100 мс от момента стимуляции.
Функциональный анализ ВП - использование ВП как инструмента, позволяющего изучать физиологические механизмы поведения и
Современный Гуманитарный Университет
14
познавательной деятельности человека и животных.
ВП как единица психофизиологического анализа
Под единицей анализа понимают такой объект анализа, который в отличие от элементов обладает всеми основными свойствами, присущими целому, причем свойства являются далее неразложимыми частями этого единства. Это такое минимальное образование, в котором непосредственно представлены существенные связи и существенные для данной задачи параметры объекта. Подобная единица сама должна быть единым целым, своего рода системой, дальнейшее разложение которой на ее элементы лишит возможности представлять целое как таковое. Обязательным признаком единицы анализа является также то, что она допускает измерение и количественную обработку.
Если рассматривать психофизиологический анализ как метод изучения мозговых механизмов психической деятельности, то ВП отвечают большинству требований, которые могут быть предъявлены единице такого анализа. Во-первых, ВП следует квалифицировать как психонервную реакцию, т.е. такую, которая прямо связана с процессами психического отражения. Во-вторых, ВП - реакция, состоящая из ряда компонентов, непрерывно связанных между собой. Т.е. она структурно однородна и имеет количественные характеристики в виде параметров отдельных компонентов (латентностей и амплитуд). Существенно, что эти параметры имеют разное функциональное значение в зависимости от экспериментальной модели. В-третьих, разложение ВП на компоненты (элементы), осуществляемое как метод анализа, позволяет охарактеризовать лишь отдельные стадии процесса переработки информации, при этом утрачивается целостность процесса как такового.
В наиболее выпуклой форме идеи о целостности и системности ВП как коррелята поведенческого акта нашли отражение в исследованиях В.Б.Швыркова. По этой логике ВП, занимая весь временной интервал между стимулом и реакцией, соответствуют всем процессам, приводящим к возникновению поведенческого акта, при этом конфигурация ВП зависит от характера поведенческого акта и особенностей функциональной системы, обеспечивающей данную форму поведения. При этом отдельные компоненты ВП рассматриваются как отражение этапов афферентного синтеза, принятия решения, включения исполнительных механизмов достижения полезного результата. В такой интерпретации ВП выступают как единица психофизиологического анализа поведения.
Однако магистральное русло применения ВП в психофизиологии связано с изучением физиологических механизмов и коррелятов познавательной деятельности человека. Это направление определяется как когнитивная психофизиология. ВП в нем используются в качестве полноценной единицы психофизиологического анализа. Такое возможно, потому что ВП имеют уникальный двойной статус, выступая в одно и то же время как окно в мозг и окно в познавательные процессы.
1.2.Топографическое картирование электрической активности мозга
Топографическое картирование электрической активности мозга (ТКЭАМ) - область электрофизиологии, оперирующая с множеством количественных методов анализа ЭЭГ и ВП. Топографическое картирование существенным образом повышает эффективность ЭЭГ метода. ТКЭАМ позволяет очень тонко и дифференцированно анализировать изменения
Современный Гуманитарный Университет
15
функциональных состояний мозга на локальном уровне в соответствии с видами выполняемой испытуемым психической деятельности. Однако следует подчеркнуть, что метод картирования мозга является не более чем удобной формой представления на экране дисплея статистического анализа ЭЭГ и ВП.
Три основные составляющие метода картирования мозга: регистрация, анализ и представление данных.
Используемое число при регистрации ЭЭГ и ВП, как правило, варьирует в диапазоне от 16 до 32, однако, в некоторых случаях достигает 128 и даже больше. При этом большее число электродов улучшает пространственное разрешение при регистрации электрических полей мозга, но сопряжено с преодолением больших технических трудностей.
Для получения сравнимых результатов используется "система 10-20", при этом применяется в основном монополярная регистрация. Важно, что при большом числе активных электродов можно использовать лишь один референтный электрод - тот электрод, относительно которого регистрируется ЭЭГ всех остальных точек постановки электродов. Местом приложения референтного электрода служат мочки ушей, переносица или некоторые точки на поверхности скальпа (затылок, вертекс). Существуют такие модификации этого метода, которые позволяют вообще не использовать референтный электрод, заменяя его значениями потенциала, вычисленными на компьютере.
Выделяют несколько основных способов количественного анализа ЭЭГ.
Временной анализ ЭЭГ - отражение данных ЭЭГ и ВП на графике: время - по горизонтали, амплитуда - по вертикали. Временной анализ применяют для оценки суммарных потенциалов, пиков ВП, эпилептических разрядов. Частотный анализ ЭЭГ - группировка данных по частотным диапазонам: дельта, тета, альфа, бета. Пространственный анализ ЭЭГ -использование различных статистических методов обработки при сопоставлении ЭЭГ из разных отведений.
Современные компьютерные средства картирования мозга позволяют легко отражать на дисплее все этапы анализа: "сырые данные" ЭЭГ и ВП спектры мощности, топографические карты - как статистические, так и динамические в виде мультфильмов, различные графики, диаграммы и таблицы, а также по желанию исследователя - различные комплексные представления. Следует особо указать на то, что применение разнообразных форм визуализации данных позволяет лучше понять особенности протекания сложных мозговых процессов.
Топографические карты представляют собой контур черепа, на котором изображен какой-либо закодированный цветом параметр ЭЭГ в определенный момент времени, причем разные градации этого параметра (степень выраженности) представлены разными цветовыми оттенками. Поскольку параметры ЭЭГ постоянно меняются по ходу обследования, соответственно этому меняется цветовая композиция на экране, позволяя визуально отслеживать динамику ЭЭГ-процессов. Параллельно с наблюдением исследователь получает в свое распоряжение статистические данные, лежащие в основе карт. Использование ТКЭАМ в психофизиологии наиболее продуктивно при применении психологических проб, которые являются "топографически" контрастными, т.е. адресуются к разным отделам мозга (например, вербальные и пространственные задания).
1.3. Магнитоэнцефалография
Магнитоэнцефалография (МЭГ) - бесконтактный метод регистрации параметров магнитного поля, обусловленных биоэлектрической активностью
Современный Гуманитарный Университет 16
головного мозга. Запись этих параметров осуществляется с помощью сверхпроводящих квантовых интерференционных датчиков и специальной камеры, изолирующей магнитные поля от более сильных внешних полей.
С развитием этого метода связаны значительные успехи в исследовании локализации источников активности мозга, достигнутые в последнее десятилетие. Активность мозга всегда представлена синхронной активностью большого количества нервных клеток, сопровождаемой слабыми электрическими токами, которые создают магнитные поля. Первые измерения электромагнитного поля мозга человека были сделаны Д.Коеном из Массачусетского технологического института в 1968 г. Магнитным способом он зарегистрировал спонтанный альфа-ритм у здоровых испытуемых и изменение активности мозга у эпилептиков.
Магнитоэнцефалография обладает рядом преимуществ по сравнению с регистрацией традиционной электроэнцефалографией. Прежде всего, это связано с бесконтактным методом регистрации. МЭГ не испытывает также искажений от кожи, жировой клетчатки, крови и др. Поэтому радиальные составляющие магнитных полей, регистрируемые со скальпа, не претерпевают таких сильных искажений, как ЭЭГ. Это позволяет более точно рассчитывать положение генераторов ЭЭГ активности, регистрируемой со скальпа.
1.4. Компьютерная томография
Компьютерная томография - метод, соединяющий достижения рентгеновской и вычислительной техники, дающий точные детальные изображения малейших изменений плотности мозгового вещества.
Рентгенограмма - зафиксированное на фотопленке изображение объекта, возникающее при взаимодействии рентгеновских лучей.
Главное отличие компьютерной томографии от рентгенографии состоит в том, что рентген дает лишь один вид части тела. С помощью компьютерной томографии можно получить множество изображений одного и того же органа и таким образом достроить внутренний поперечный срез, или "ломтик" этой части тела. Томографическое изображение - результат точных измерений и вычислений показателей ослабления рентгеновского излучения, относящихся только к конкретному органу.
Этот метод позволяет выявлять ткани, незначительно различающиеся между собой по поглощающей способности. Измененные излучение и степень его ослабления получают цифровое выражение. По совокупности измерений каждого слоя проводится компьютерный синтез томограммы. Завершающий этап - построение изображения исследуемого слоя на экране дисплея. Для проведения томографических исследований мозга используется прибор нейротомограф.
Помимо решения клинических задач (например, определения местоположения опухоли) с помощью компьютерной томографии можно получить представление о распределении регионального мозгового кровотока. Благодаря этому компьютерная томография может быть использована для изучения обмена веществ и кровоснабжения мозга.
В ходе жизнедеятельности нейроны потребляют различные химические вещества, которые можно пометить радиоактивными изотопами (например, глюкозу). При активизации нервных клеток кровоснабжение соответствующего участка мозга возрастает, в результате в нем скапливаются меченые вещества и возрастает радиоактивность. Измеряя уровень радиоактивности различных участков мозга, можно сделать выводы об изменениях активности мозга при разных видах психической деятельности. Последние исследования показали, что определение максимально активизированных участков мозга может
Современный Гуманитарный Университет
17
осуществляться с точностью до 1 мм.
Компьютерная томография стала родоначальницей ряда других еще более совершенных методов исследования: томографии с использованием эффекта ядерного магнитного резонанса (ЯМР-томография), позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), функционального магнитного резонанса (ФМР). Эти методы относятся к наиболее перспективным способам совмещенного изучения структуры, метаболизма и кровотока мозга.
При ЯМР-томографии получение изображения основано на определении в мозговом веществе распределения плотности ядер водорода (протонов) и на регистрации некоторых их характеристик с помощью мощных электромагнитов, расположенных вокруг тела человека. Полученные посредством ЯМР-томографии изображения дают информацию об изучаемых структурах головного мозга не только анатомического, но и физико-химического характера. Кроме того, преимущество ядерно-магнитного резонанса заключается в отсутствии ионизирующего излучения; в возможности многоплоскостного исследования, осуществляемого исключительно электронными средствами. С помощью этого метода можно получить четкие изображения "срезов" мозга в различных плоскостях.
ПЭТ-сканер (позитронно-эмиссионная трансаксиальная томография) сочетает возможности компьютерной томографии и радиоизотопной диагностики. В ней используются ультракороткоживущие позитронизлучающие изотопы ("красители"), входящие в состав естественных метаболитов мозга, которые вводятся в организм человека через дыхательные пути или внутривенно. Активным участкам мозга нужен большой приток крови, поэтому в рабочих зонах мозга скапливается больше радиоактивного "красителя". Излучения этого "красителя" преобразуются в изображении.
С помощью ПЭТ измеряют региональный кровоток и метаболизм глюкозы или кислорода в отдельных участках головного мозга. ПЭТ позволяет осуществлять прижизненное картирование на "срезах" мозга регионального обмена веществ и кровотока.
В настоящее время разрабатываются новые технологии для изучения и измерения происходящих в мозге процессов, основанные на сочетании метода ЯМР с измерением мозгового метаболизма с помощью позитронной эмиссии. Эти технологии получили название метода функционального магнитного резонанса (ФМР).
1.5. Методы воздействия на мозг
Исследователи всегда стремились проникнуть в механизмы мозга, оказывая на него прямое или косвенное воздействие и оценивая последствия этих воздействий. Для психофизиолога использование разных приемов стимуляции - прямая возможность моделирования поведения и психической деятельности в лабораторных условиях.
1.5.1. Сенсорная стимуляция
Сенсорная стимуляция - использование при воздействии на мозг естественных или близких к ним стимулов (зрительных, слуховых, обонятельных, тактильных и др.). Это самый простой способ воздействия на мозг. Манипулируя физическими параметрами стимула и его содержательными характеристиками, исследователь может моделировать разные стороны психической деятельности и поведения человека, Диапазон применяемых стимулов весьма широк: в сфере зрительного восприятия - от элементарных зрительных стимулов (вспышки, шахматные поля, решетки) до зрительно
Современный Гуманитарный Университет
18
предъявляемых слов и предложений, с тонко дифференцируемой семантикой; в сфере слухового восприятия - от неречевых стимулов (тонов, щелчков) до фонем, слов и предложений. При изучении тактильной чувствительности применяется стимуляция: механическая и электрическими стимулами, не достигающими порога болевой чувствительности, при этом раздражение может наноситься на различные участки тела.
Реакции ЦНС на такое воздействие изучены хорошо и путем регистрации активности нейронов, и методом вызванных потенциалов. Помимо сказанного, в психофизиологии широко используются приемы ритмической стимуляции светом или звуком, вызывающие эффекты навязывания - воспроизведения в спектре ЭЭГ-частот, соответствующих частоте действующего стимула (или кратных этой частоте).
1.5.2. Электрическая стимуляция
Электрическая стимуляция мозга - воздействие на мозг через введенные хирургическим путем электроды. Она осуществляется в "острых" опытах на животных или во время хирургических операций на мозге человека. Это весьма плодотворный метод изучения функций отдельных структур мозга. Кроме того, возможна стимуляция в условиях длительного наблюдения с помощью предварительно вживленных оперативным путем электродов. При хронически вживленных электродах можно изучать особый феномен электрической стимуляции, когда животное с помощью какого-нибудь действия (нажатия на рычаг) замыкает электрическую цепь и таким образом регулирует силу раздражения собственного мозга. У человека электрическая стимуляция мозга применяется для изучения связи между психическими процессами и функциями и отделами мозга. Так, например, можно изучать физиологические основы речи, памяти, эмоций.
В лабораторных условиях используется метод микрополяризации -исследование головного мозга при пропускании постоянного тока через отдельные участки коры. Электроды прикладываются к поверхности кожи в области стимуляции. Локальная микрополяризация не разрушает ткань мозга, а лишь оказывает влияние на сдвиги потенциала коры в стимулируемом участке, поэтому она может быть использована в психофизиологических исследованиях.
Наряду с электрической допустима стимуляция коры мозга человека слабым электромагнитным полем. Основу этого метода составляет принципиальная возможность изменения характеристик деятельности ЦНС под влиянием контролируемых магнитных полей. В этом случае также не оказывается разрушающего воздействия на клетки мозга. В то же время по некоторым данным воздействие электромагнитным полем ощутимо влияет на протекание психических процессов, следовательно, этот метод представляет интерес для физиологии.
1.5.3. Разрушение участков мозга
Метод разрушения мозга включает в себя разрушение, удаление и рассечение ткани, истощение нейрохимических веществ, временное функциональное выключение отдельных областей головного мозга и оценку влияния вышеперечисленных эффектов на поведение животных. Наряду с этим распространено психофизиологическое обследование людей, которым по медицинским показаниям было проведено удаление части мозга.
Разрушающее вмешательство может осуществляться путем:1) перерезки отдельных путей или полного отделения структур (например, разделение
Современный Гуманитарный Университет
19
полушарий рассечением межполушарной связки - мозолистого тела); 2) разрушения структур при пропускании постоянного тока (электролитическое разрушение) или тока высокой частоты (термокоагуляция) через введенные в соответствующие участки мозга электроды; 3) хирургического удаления ткани скальпелем или отсасыванием с помощью специального вакуумного насоса, выполняющего роль ловушки для отсасываемой ткани; 4) химических разрушений с помощью специальных препаратов, истощающих запасы медиаторов или разрушающих нейроны; 5) обратимого функционального разрушения, которое достигается за счет охлаждения, местной анестезии и других приемов.
Этот метод является одним из наиболее старых и распространенных методов изучения физиологических основ поведения.
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕГЕТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ
С момента появления психофизиологических исследований при их проведении наиболее широко применялись и продолжают использоваться реакции вегетативной нервной системы. Вегетативная нервная система, как известно, контролирует терморегуляцию, кровообращение, дыхание, пищеварение, энергообмен. Назначение вегетативной нервной системы рассматривается в двух аспектах.
Первый, более традиционный, сводится к поддержанию постоянства внутренней среды организма - гомеостаза. Гомеостаз - координация физиологических процессов, поддерживающих большинство устойчивых состояний организма; определяет динамическое постоянство внутренней среды и ее колебания в допустимых пределах. Среди показателей внутренней среды существуют и крайне жесткие константы, малейшие изменения которых приводят к грозным нарушениям (рН крови, концентрация Н-ионов и др.), и менее жесткие, колеблющиеся в определенных пределах (артериальное давление, температура тела, уровень содержания сахара в крови и т.д.). Поддержание постоянства внутренней среды организма является непременным условием полноценного функционирования личности. Нарушение гомеостаза не только проявляется множеством разнообразных вегетативных реакций, но и существенно меняет поведение человека.
Вторым аспектом назначения вегетативной нервной системы является обеспечение ею различных форм психической и физической деятельности. В период напряженной деятельности происходит существенная мобилизация энергетических ресурсов, сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем. В этой ситуации менее жесткие гомеостатические показатели далеко отклоняются от своего уровня в состоянии покоя. Осуществляется процесс как бы противоположный удержанию гомеостатического равновесия, но необходимый для осуществления конкретных форм поведения, в том числе (и особенно) в экстремальных состояниях. Расстройство вегетативного обеспечения деятельности (недостаточное или избыточное) нарушает поведение человека и обусловливает недостаточно оптимальную адаптацию.
Оба назначения вегетативной нервной системы на первый взгляд противоречивы, но в них заключено диалектическое единство, сущностью которого является обеспечение адекватного приспособительного поведения. Рассматривать функциональные сдвиги в вегетативной нервной системе вне и в отрыве от конкретных форм поведения малоперспективно. Именно поэтому вегетативные аппараты неделимо соединены с мозговыми механизмами поведения, лимбико-ретикулярным комплексом, который в тесном взаимодействии с новой корой осуществляет формирование потребностей, конкретные мотивационные цели поведения, осуществляет реализацию
Современный Гуманитарный Университет
20
поведенческих актов.
Регистрация вегетативных реакций не относится к прямым методам измерения информационных процессов мозга. Существует несколько причин, по которым вегетативные реакции могут быть использованы только в качестве непрямого метода изучения информационных процессов:
■ они слишком медленны и протекают с задержкой;
■ слишком тесно связаны с изменением функционального состояния и эмоциями;
■ они специфичны в отношении стимулов и задач.
Однако это не означает, что вегетативные показатели не обладают высокой чувствительностью.
2.1. Кожно-гальваническая реакция
Измерение и изучение электрической активности кожи (ЭАК) или кожно-гальванической реакции (КГР)- разности потенциалов между участками кожной поверхности при воздействии различных раздражителей впервые началось в конце XIX в., когда почти одновременно французский врач Фере и российский физиолог Тарханов зарегистрировали: первый - изменение сопротивления кожи при пропускании через нее слабого тока, второй -разность потенциалов между разными участками кожи. Эти открытия легли в основу двух методов регистрации кожно-гальванического рефлекса: экзосоматического (измерение сопротивления кожи) и эндосоматического (измерение электрических потенциалов самой кожи). Следует помнить, что эти методы дают несовпадающие результаты.
В настоящее время КГР или ЭАК объединяет целый ряд показателей: уровень потенциала кожи, реакция потенциала кожи, спонтанная реакция потенциала кожи, уровень сопротивления кожи, реакция сопротивления кожи, спонтанная реакция сопротивления кожи. В качестве индикаторов стали использоваться также характеристики проводимости кожи: уровень, реакция и спонтанная реакция. Во всех трех случаях "уровень" означает тоническую составляющую КГР, т.е. длительные изменения показателей; "реакция" -фазическую составляющую КГР, т.е. быстрые ситуативные изменения показателей; спонтанные реакции - краткосрочные изменения, не имеющие видимой связи с внешними факторами.
Возникновение КГР обусловлено главным образом активностью потовых желез в коже человека, которые, в свою очередь, находятся под контролем симпатической нервной системы.
У человека имеется 2-3 миллиона потовых желез, но количество их на разных участках тела сильно варьирует, Например, на ладонях и подошвах около 40о потовых желез на один квадратный сантиметр поверхности кожи, на лбу около 200, на спине около 60. Выделение железами пота происходит постоянно, даже когда на коже не появляется ни капли. В течение дня выделяется около полулитра жидкости. При исключительно сильной жаре потеря жидкости может достигать 3,5 литра в час и 14 литров в день.
Существует два типа потовых желез. Апокринные потовые железы реагируют на раздражители, вызывающие стресс, расположены в подмышечных впадинах и в паху. Они непосредственно не связаны с регуляцией температуры тела. Эккринные потовые железы расположены на всей поверхности тела. Их главная функция - терморегуляция, т.е. поддержание постоянной температуры тела. Однако те эккринные железы, которые расположены на ладонях и подошвах ног, а также на лбу и под мышками - реагируют в основном на внешние раздражители и стрессовые воздействия.
В психофизиологии КГР используют как показатель эмоционального
Современный Гуманитарный Университет
21
потоотделения. Как правило, ее регистрируют с кончиков пальцев или ладони, хотя можно измерять и с подошв ног, и со лба. Природа КГР еще до сих пор не ясна.
2.2. Сердечно-сосудистая система
Сердечно-сосудистая система выполняет витальные функции, обеспечивая постоянство жизненной среды организма. Сердечная мышца и кровеносные сосуды действуют согласованно.
Гемодинамика - движение крови по кровеносным сосудам, обеспечивает постоянно меняющиеся потребности различных органов, поскольку с кровотоком переносятся питательные вещества, газы, продукты распада, гормоны.
Ударный объем крови - количество крови, которое сердце выбрасывает в сосуды при каждом сокращении. В среднем сердце за сутки перекачивает до 8 тыс. л, а за 70 лет - до 175 млн. л крови. У взрослого человека в состоянии относительного покоя ударный объем каждого желудочка составляет 70-80 мл. При интенсивной работе ударный объем увеличивается до 150-200 мл.
Артериальное давление (АД) - сила напора крови в артериях. Достигает максимума во время систолы (сокращения сердца), падает до минимума в диастоле (расслабление сердца перед следующим сокращением). Нормальное артериальное давление здорового человека в покое около 120/70 мм рт.ст., где 120 - систолическое АД, а 70 - диастолическое АД. Пульсовое давление - разность между систолическим и диастолическим давлением в норме составляет около 50-60 мм рт.ст.
Ритм сердца - частота сердечных сокращений, зависит от взаимодействия симпатических и парасимпатических влияний из вегетативной нервной системы.
Минутный объем сердца - количество крови, которое сердце выбрасывает в легочный ствол и аорту за 1 мин. Измеряется как произведение величины систолического объема на частоту сердечных сокращений в 1 мин. У взрослого человека в состоянии относительного покоя систолический объем каждого желудочка составляет 70-80 мл. В покое минутный объем составляет 3-5 л. При повышении симпатического тонуса минутный объем крови повышается, при парасимпатическом - понижается. При интенсивной работе минутный объем может существенно увеличиваться до 25-30 л, причем на первых этапах минутный объем сердца растет за счет повышения величины систолического объема, а при больших нагрузках в основном за счет увеличения сердечного ритма.
Регуляция гемодинамики - сердечного выброса (ударного и минутного объемов крови), распределения крови, артериального давления в большом круге кровообращения - осуществляется через симпатические и парасимпатические волокна. Последние находятся под контролем особого "вазомоторного центра" продолговатого мозга. Этот центр, получая информацию от отдельных баро- и хеморецепторов, а также механорецепторов предсердий и желудочков и посылая сигналы к различным структурам сердечно-сосудистой системы по симпатическим и парасимпатическим эфферентным волокнам, осуществляет саморегуляцию гемодинамики и тем самым поддерживает относительное постоянство внутренней среды организма. В свою очередь, этот центр находится под контролем высших отделов ствола мозга и в особенности гипоталамуса. Роль высших центров в управлении гемодинамикой проявляется при изменении поведенческих реакций.
Приспособление гемодинамики к особенностям поведения можно видеть при выполнении физической работы. При физической нагрузке средней интенсивности увеличивается ударный объем крови, возрастает частота сердечных сокращений и, следовательно, увеличивается минутный объем крови. Одновременно возрастает кровоток в скелетных мышцах за счет сосудорасширительных реакций. В то же время кровоток через кожу и органы брюшной полости снижается. Все эти реакции отвечают за адаптацию гемодинамики к мышечной работе. И их можно вызвать искусственно через электрическую стимуляцию латеральной области гипоталамуса. При двустороннем поражении этих зон гипоталамуса перечисленные приспособительные реакции сердечно-сосудистой системы исчезают. Иными словами, гемодинамические эффекты раздражения гипоталамуса входят как составная часть различных поведенческих реакций, без которых выполнение последних невозможно. Гипоталамус - не последняя инстанция, диктующая изменения гемодинамических параметров. Он сам находится под постоянным контролем коры головного мозга.
Для измерения мозгового кровотока получили распространение методы томографии и реографии.
2.2.1. Электрокардиография
Электрокардиограмма (ЭКГ) - регистрация с поверхности тела динамики разности биопотенциалов работающего сердца. В психофизиологических исследованиях, как правило, используют двухполюсные отведения: три стандартных и три отведения по Небу.
Стандартные отведения ЭКГ - отведение от правой и левой руки (I), от правой и левой ноги (II), от левой руки и левой ноги (III). Провод от правой руки в I и II отведениях присоединяется к отрицательному полюсу. Провод от левой ноги во II и III отведениях присоединяется к положительному полюсу (рис.5, а). Электрод накладывают также и на правую ногу. Он является индифферентным и служит для заземления.
При отведениях по Небу (рис.5, б) один из электродов накладывают в области прикрепления второго ребра к правому краю грудины и подключают к проводу, предназначенному для соединения с правой рукой. Второй электрод устанавливают на область "верхушечного толчка", т.е. в пятом подреберье по левой срединно-ключичной линии, и подключают к проводу, предназначенному для соединения с левой ногой. Третий электрод устанавливают в точке проекции второго электрода на заднюю подмышечную линию и подключают к проводу, предназначенному для соединения с левой рукой. При соответствующих переключениях кардиографа: для I, II и III стандартных отведений регистрируют соответственно отведения D, А и J по Небу. У обследуемых при регистрации ЭКГ в процессе работы используют отведение
А.
При униполярных отведениях от конечности регистрируют разность потенциалов между электродами на этой конечности и электродом с нулевым потенциалом. За нулевой потенциал принимают суммарный потенциал, снимаемый с большого сопротивления, куда подаются отведения от правой руки и левой руки и ноги. Униполярные отведения обозначаются: VR - правая рука, VL - левая рука, VF - левая нога.
Потенциал, полученный при униполярном отведении от конечности, в кардиографе дополнительно усиливается в 1,5 раза, поэтому его еще называют "усиленным". В этом случае применяются обозначения: AVR, AVL и AVF.
В клинических обследованиях иногда используют униполярные околосердечные отведения, при которых регистрируют разность потенциалов между некоторыми точками на грудной клетке и тем же нулевым потенциалом. Обычно используют шесть-семь положений электродов (рис. 5, в):
V1 - 1 см от края грудины в четвертом межреберье справа;
V2 - 1 см от края грудины в четвертом межреберье слева; V3 - посередине между V2 и V4 ;
V4 - в пятом межреберье слева против середины ключицы (т.е. у верхушки сердца);
V5 - на одном уровне с V4 по передней аксиллярной линии;
V6 - на одном уровне с V5 по средней аксиллярной линии;
V7 - на одном уровне с V6 по задней аксиллярной линии, т.е. со стороны спины (на рис. 5,в не указано).
совпадает с нулевым уровнем называют
изоэлектрическими периодами.
Интервалы ЭКГ - расстояния по
горизонтали между разными зубцами на
ЭКГ обозначают буквами
предшествующего и последующего зубца.
Структура ЭКГ состоит из пяти зубцов:Р,0.^,Б,Т (рис.6). Зубцы P,R,T обычно положительные и направлены вверх, а 0 и S - отрицательные и направлены вниз. Фазы, когда кривая ЭКГ
Плетизмография - метод регистрации сосудистых реакций организма, отражающий изменения в объеме конечности или органа,
вызванные изменениями количества
находящейся в них крови.
2.2.2. Плетизмография
перчатке помещают внутрь сосуда с жидкостью, который соединен с манометром и регистрирующим устройством. Плетизмограмма - кривая,
Конечность человека в изолирующей
отражающая изменения давления крови, лимфы в конечности. Широкое распространение получили пальцевые фотоплетизмографы, портативные устройства, которые также можно использовать для регистрации сердечного ритма.
В плетизмограмме можно выделить два типа изменений: фазические и тонические. Фазические изменения обусловлены динамикой пульсового объема от одного сокращения сердца другому. Тонические изменения кровотока - это собственно изменения объема крови в конечности. Оба показателя обнаруживают при действии психических раздражителей сдвиги, свидетельствующие о сужении сосудов. Плетизмограмма -высокочувствительный индикатор вегетативных сдвигов в организме.
2.3. Мышечная система
Мышечную систему образно определяют как биологический ключ человека к внешнему миру.
Электромиография - регистрация электрических процессов в мышцах, запись потенциалов действия мышечных волокон, которые заставляют ее сокращаться. Мышца представляет собой массу ткани, состоящую из множества отдельных мышечных волокон, соединенных вместе и работающих согласованно. Каждое мышечное волокно - это тонкая нить толщиной около 0,1 мм и до 300 мм длиной. При стимуляции электрическим потенциалом действия, приходящим к мышечному волокну от мотонейрона, это волокно сокращается иногда до половины первоначальной длины. Мышцы, участвующие в тонких двигательных коррекциях (например, глазодвигательные мышцы, принимающие участие в фиксации фотообъекта глазами) могут иметь в каждой единице всего по 10 волокон. В мышцах, осуществляющих более грубую регулировку при поддержании позы, в одной двигательной единице может
Современный Гуманитарный Университет
быть до 3000 мышечных волокон.
Поверхностная электромиограмма (ЭМГ) суммарно отражает разряды двигательных единиц, вызывающих сокращение. Регистрация ЭМГ позволяет выявить намерение начать движение за несколько секунд до его реального начала. Помимо этого миограмма выступает как индикатор мышечного напряжения. В состоянии относительного покоя связь между действительной силой, развиваемой мышцей, и ЭМГ линейна.
Прибор, с помощью которого регистрируются биопотенциалы мышц, называется электромиографом, а регистрируемая с его помощью запись электромиограммой (ЭМГ). ЭМГ в отличие от биоэлектрической активности мозга (ЭЭГ) состоит из высокочастотных разрядов мышечных волокон, для неискаженной записи которых по некоторым представлениям требуется полоса пропускания до 10000 Гц.
2.4. Дыхательная система
Дыхательная система состоит из дыхательных путей и легких. Основной двигательный аппарат этой системы составляют межреберные мышцы, диафрагма и мышцы живота. Воздух, поступающий в легкие во время вдоха, снабжает протекающую по легочным капиллярам кровь кислородом. Одновременно из крови выходят диоксид углерода и другие вредные продукты метаболизма, которые выводятся наружу при выдохе. Между интенсивностью мышечной работы, совершаемой человеком, и потреблением кислорода существует простая линейная зависимость.
В психофизиологических исследованиях в настоящее время дыхание регистрируется относительно редко, главным образом для того, чтобы контролировать артефакты.
Для измерения интенсивности (амплитуды и частоты) дыхания используют специальный прибор - пневмограф. Он состоит из надувной камеры-пояса, плотно оборачиваемой вокруг грудной клетки испытуемого и отводящей трубки, соединенной с манометром и регистрирующим устройством. Кроме пневмографии возможны и другие способы регистрации дыхательных движений, но в любом случае обязательно должны присутствовать датчики натяжения, фиксирующие изменения объема грудной клетки.
Этот метод обеспечивает хорошую запись изменений частоты и амплитуды дыхания. По такой записи легко анализировать число вдохов в минуту, а также амплитуду дыхательных движений в разных условиях. Можно сказать, что дыхание - это один из недостаточно оцененных факторов в психофизиологических исследованиях.
2.5. Реакции глаз
Для психофизиолога наибольший интерес представляют три категории глазных реакций: сужение и расширение зрачка, мигание и глазные движения.
Пупилометрия - метод изучения зрачковых реакций, используется для изучения субъективного отношения людей к тем или иным внешним раздражителям.
Диаметр зрачка человека может существенно меняться в пределах от 1,5 до 9 мм. Величина зрачка существенно колеблется в зависимости от количества света, падающего на глаз: на свету зрачок сужается, в темноте -расширяется. Наряду с этим размер зрачка существенно изменяется, если испытуемый реагирует на воздействие эмоционально. В связи с этим пупилометрия используется для изучения субъективного отношения людей к тем или иным внешним раздражителям.
Современный Гуманитарный Университет
26
Диаметр зрачка можно измерять путем простого фотографирования глаза в ходе обследования или же с помощью специальных устройств, преобразующих величину зрачка в постоянно варьирующий уровень потенциала, регистрируемый на полиграфе.
Мигание (моргание) - периодическое смыкание век. Длительность одного мигания приблизительно 0,35 с. Средняя частота мигания составляет 7,5 в минуту и может варьировать в пределах от 1 до 46 в минуту. Мигание выполняет разные функции в обеспечении жизнедеятельности глаз. Однако для психофизиолога существенно, что частота мигания изменяется в зависимости от психического состояния.
Окулография - методы регистрации движений глаз. Движения глаз широко используются в психологии и психофизиологии. Это разнообразные по функции, механизму и биомеханике вращения глаз в орбитах. Существуют разные типы глазных движений, выполняющие различные функции. Наиболее важная функция движений глаз состоит в том, чтобы поддерживать интересующее человека изображение в центре сетчатки, где самая высокая острота зрения. Минимальная скорость прослеживающих движений около 5 угл. мин./с, максимальная достигает 40 град./с.
Наиболее распространенным методом регистрации движений глаз является электроокулография. По сравнению с другими окулографическими методами, такими, как фотооптический, фотоэлектрический и электромагнитный, электроокулография исключает контакт с глазным яблоком, может проводиться при любом освещении и тем самым не нарушает естественных условий зрительной активности. Метод электроокулографии основан на графической регистрации изменения электрического потенциала сетчатки и глазных мышц. У человека передний полюс глаза электрически положителен, а задний отрицателен, поэтому существует разность потенциалов между дном глаза и роговицей, которую можно измерить. При повороте глаза положение полюсов меняется, возникающая при этом разность потенциалов характеризует направление, амплитуду и скорость движения глаза. Электроокулограмма - графически зарегистрированное изменение движений глаз.
Движения глаз, особенно вертикальные, а также моргания вызывают выраженные артефакты в ЭЭГ (см. рис.4).
2.6. Детектор лжи
Детектор лжи - полиграф, одновременно регистрирующий комплекс физиологических показателей с целью выявления динамики эмоционального напряжения. Детектор лжи разработан в США и применяется преимущественно в юридической практике при допросе правонарушителей. К человеку, подвергаемому испытанию на детекторе лжи, присоединяются датчики приборов, регистрирующих КРГ (изменение электрического сопротивления кожи), ЭЭГ (запись биотоков мозга), плетизмограмму (сосудистую реакцию организма), тремор (дрожание мышц) и т.д. Во время допроса показатели всех приборов выводятся на одну ленту, и опытный исследователь может по их данным более точно судить об эмоциональном состоянии испытуемого, чем при наблюдении лишь внешних форм его поведения, поскольку произвольное управление вегетативными реакциями нетренированному человеку практически не удается. Следует учитывать, что испытания на детекторе лжи не дает гарантии того, что он регистрирует реакции именно на предполагаемую эмоциогенную ситуацию, то могут быть реакции на саму процедуру допроса. Отличить спровоцированные процедурой тестирования эмоции от эмоций, вызванных целевыми вопросами, невозможно. Поэтому к
Современный Гуманитарный Университет
27
результатам, полученным с помощью детектора лжи, нужно относиться с должной мерой критичности.
Выбор методики психофизиологического исследования
В идеале выбор физиологических методик и показателей должен логически проистекать из принятого исследователем методологического подхода и целей, поставленных перед экспериментом. Однако на практике нередко исходят из других соображений, например доступности приборов и легкости обработки экспериментальных данных.
Более весомыми представляются аргументы в пользу выбора методик, если извлекаемые с их помощью показатели получают логически непротиворечивое содержательное толкование в контексте изучаемой психофизиологической модели.
В науке под моделью понимается упрощенное знание, несущее определенную ограниченную информацию об объекте/явлении, отражающее те или иные его свойства. С помощью моделей можно имитировать функционирование и прогнозировать свойства изучаемых объектов, процессов или явлений. В психологии моделирование имеет два аспекта: моделирование психики и моделирование ситуаций. Под первым понимается знаковая или техническая имитация механизмов, процессов и результатов психической деятельности, под вторым организация того или иного вида человеческой деятельности путем искусственного конструирования среды, в которой осуществляется эта деятельность.
Оба аспекта моделирования находят место в психофизиологических исследованиях. В первом случае моделируемые особенности деятельности человека, психических процессов и состояний прогнозируются на основе объективных физиологических показателей, нередко зарегистрированных вне прямой связи с изучаемым феноменом. Например, показано, что некоторые индивидуальные особенности восприятия и памяти можно прогнозировать по характеристикам биотоков мозга. Во втором случае психофизиологическое моделирование включает имитацию в лабораторных условиях определенной психической деятельности, с целью выявления ее физиологических коррелятов и механизмов. Обязательным при этом является создание некоторых искусственных ситуаций, в которые так или иначе включаются исследуемые психические процессы и функции. Примером такого подхода служат многочисленные эксперименты по выявлению физиологических коррелятов внимания, памяти и т.д.
При интерпретации результатов в подобных экспериментах исследователь должен четко представлять себе, что модель никогда не бывает полностью идентична изучаемому явлению или процессу. Как правило, в ней учитываются лишь какие-то отдельные стороны реальности, Следовательно, каким бы исчерпывающим не казался, например, какой-либо психофизиологический эксперимент по выявлению нейрофизиологических коррелятов процессов памяти, он будет давать лишь частичное знание о природе ее физиологических механизмов, ограниченное рамками данной модели и используемых методических приемов и показателей. Именно по этой причине психофизиология изобилует разнообразием несвязанных между собой, а иногда и просто противоречивых экспериментальных данных. Полученные в контексте разных моделей такие данные представляют фрагментарное знание, которое в перспективе, вероятно, должно объединиться в целостную систему, описывающую механизмы психофизиологического функционирования.
При интерпретации результатов особого внимания заслуживает вопрос
Современный Гуманитарный Университет
28
о том, какое значение экспериментатор придает каждому из используемых показателей. В принципе физиологические показатели могут выполнять две основные роли: целевую (смысловую) и служебную (вспомогательную). Например, при изучении биотоков мозга в процессе умственной деятельности целесообразно параллельно регистрировать движения глаз, мышечное напряжение и некоторые другие показатели. Причем в контексте такой работы только показатели биотоков мозга несут смысловую нагрузку, связанную с данной задачей. Остальные показатели служат для контроля артефактов и качества регистрации биотоков (регистрация глазных движений), контроля эмоциональных состояний испытуемого (регистрация КГР), поскольку хорошо известно, что глазные движения и эмоциональное напряжение могут привносить помехи и искажать картину биотоков, особенно когда испытуемый решает какую-нибудь задачу. В то же время в другом исследовании регистрация и глазных движений, и КГР может играть смысловую, а не служебную роль. Например, когда предмет исследования - стратегия визуального поиска или изучение физиологических механизмов эмоциональной сферы человека.
Таким образом, один и тот же физиологический показатель способен решать разные задачи. Другими словами, специфика использования показателя определяется не только его собственными функциональными возможностями, но также и тем психологическим контекстом, в который он включается. Хорошее знание природы и всех возможностей используемых физиологических показателей - важный фактор организации психофизиологического эксперимента.
Приведенные выше материалы свидетельствуют о большом разнообразии и разноуровневости психофизиологических методов. В сферу компетентности психофизиолога входит многое, начиная от динамики нейрональной активности в глубоких структурах мозга до локального кровотока в пальце руки. Закономерно возникает вопрос, каким образом объединить столь различные по способам получения и содержанию показатели в логически непротиворечивую систему. Решение его, однако, упирается в отсутствие общепринятой психофизиологический теории.
Психофизиология, которая родилась как экспериментальная ветвь психологии, в значительной мере остается таковой и по сей день, компенсируя несовершенство теоретического фундамента многообразием и изощренностью методического арсенала. Богатство этого арсенала велико, его ресурсы и перспективы представляются неисчерпаемыми. Стремительный рост новых технологий неизбежно расширит возможности проникновения в тайны человеческой телесности. Он приведет к созданию новых обрабатывающих устройств, способных формализовать сложную систему зависимости переменных величин, используемых в объективных физиологических показателях, закономерно связанных с психической деятельностью человека. Независимо от того, будут ли новые решения результатом дальнейшего развития электронно-вычислительной техники, эвристических моделей или других еще неизвестных нам способов познания, развитие науки в наше время предвосхищает коренное преобразование психофизиологического мышления и методов работы.
3. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИИ
3.1. Функциональное состояние
Колебания уровня жизненной активности человека (спокойное или напряженное состояние, сон и др.) представляют собой одну из важных
Современный Гуманитарный Университет
29
проблем психофизиологии. В то же время эта проблема носит междисциплинарный характер. В центре ее находится представление об особом явлении, которое именуется функциональным состоянием человека. Это системный ответ организма, обеспечивающий его адекватность требованиям деятельности, интегративная характеристика состояний человека с точки зрения эффективности выполняемой им деятельности и задействованных в ее реализации систем по критериям надежности и внутренней цены деятельности. Это понятие широко используется в физиологии, психологии, эргономике, так как успешность деятельности человека, труда, обучения, творчества, физическое и психическое здоровье в значительной мере зависят от его функционального состояния. Поэтому знание физиологических механизмов, ответственных за функциональное состояние организма человека имеет очень важное практическое значение. Контролируя функциональное состояние и управляя им, человек может решать многие важные задачи, такие, как оптимизация и нормирование труда, определение допустимых физических и нервных нагрузок, проведение профилактики профзаболеваний, а также задачи, связанные с профотбором и профориентацией и др. Но для этого необходимо владеть методами диагностики функциональных состояний и знать те природные механизмы, на основе которых осуществляется регуляция и управление функциональными состояниями.
Подходы к определению функциональных состояний
Существует несколько подходов к диагностике и описанию различных функциональных состояний.
Появление возможности множественной регистрации психофизиологических индикаторов (ЭЭГ, ЧСС, ЭМГ, дыхательных движений и др.) привело к пониманию функциональных состояний как комплекса физиологических проявлений, сопровождающего различные аспекты человеческой деятельности и поведения. С позиций комплексного подхода ФС представляет собой результат динамического взаимодействия организма с внешней средой и отражает состояние "организованного" целого. По этой логике под функциональным состоянием понимается интегральный комплекс наличных характеристик тех качеств и свойств организма человека, которые прямо или косвенно определяют его деятельность. Изменение ФС представляет собой смену одного комплекса реакций другим, причем все эти реакции взаимосвязаны между собой и обеспечивают более или менее адекватное поведение организма в окружающей среде. Согласно этому, диагностика функциональных состояний связана с задачей распознавания многомерного вектора, компонентами которого являются различные физиологические показатели и реакции. Привлечение к анализу все большего числа показателей и реакций, а также всевозможных их комбинаций, приводит к еще большей дробности и затрудненности анализа функционального состояния. Однако, положительным является то, что каждое ФС при этом характеризуется своим собственным уникальным сочетанием показателей и реакций (однозначным многомерным вектором). В то же время никакой набор показателей, пусть даже строго упорядоченный и уникальный, не позволяет выявить сущность конкретного функционального состояния, поскольку всегда оказывается лишь внешним описанием и перечислением, лишенным содержательной характеристики наиболее значимой для понимания сути ФС.
С точки зрения эргономического подхода (эргономика - наука, комплексно изучающая трудовую деятельность людей и условия ее протекания), функциональное состояние рассматривается как состояние организма
Современный Гуманитарный Университет
30
человека, которое оценивается по результатам трудовой и профессиональной деятельности. И именно результаты подобной деятельности рассматриваются как наиболее интегральный показатель функционального состояния. При этом снижение результативности деятельности рассматривается как признак ухудшения ФС. Эффективность труда (его производительность, темп, интенсивность, количество ошибок, объем произведенной продукции, ее качество и т.д.) является такой же мерой функционального состояния, как и другие группы показателей: 1) показатели изменения функционирования физиологических систем организма: сердечной, дыхательной, эндокринной, двигательной и др.; 2) показатели субъективных переживаний: появление чувства усталости, раздражительности, скуки или, наоборот, ощущение собранности, душевного подъема и т.д.; 3) показатели изменений основных психических процессов: восприятия, памяти, мышления и процессов в эмоционально-волевой сфере.
Согласно этой логике здесь выделяют два класса функциональных состояний:
В первом случае имеется в виду "оперативный покой" - особое состояние готовности к деятельности, при котором организм человека за короткий отрезок времени способен перейти в различные формы физиологической активности для выполнения конкретной деятельности. Состояние оперативного покоя сопровождается повышением тонуса нервных центров, особенно тех, которые имеют отношение к построению движений, связанных с предполагаемыми трудовыми операциями, а также напряжением некоторых вегетативных функций.
Во втором случае речь идет о так называемых экстремальных состояниях (реактивные пограничные или патологические состояния). Конечно, между состоянием оперативного покоя и экстремальными состояниями существует немало других состояний типа утомления, теплового напряжения, водного истощения и т.п.
Подобный способ оценки ФС безусловно полезен при решении задач повышения эффективности труда. Кроме того, он позволяет прогнозировать развитие нежелательных ФС таких, как монотония, стресс, или высокая степень утомления. Однако, как уже было сказано выше, такой подход не позволяет подойти к решению проблемы механизмов формирования и смены ФС.
Психофизиологический подход к определению функциональных состояний опирается на представление о существовании модулирующих систем мозга. Согласно этому подходу акцент делается на функциональной специализации мозговых структур. В их число входят:
Структуры мозга, обеспечивающие модуляцию - размеренное закономерное изменение, перемена состояния организма, образуют особую
Современный Гуманитарный Университет
31
функциональную систему, имеющую несколько уровней реагирования: физиологический, поведенческий, психологический (субъективный). В соответствии с этой логикой функциональное состояние можно рассматривать как результат активности объединенной функциональной системы.
Таким образом, в психофизиологии функциональное состояние выступает как результат взаимодействия модулирующих систем мозга и высших отделов коры больших полушарий, определяющий текущую форму жизненной активности индивида.
Это определение дает основание проводить границу между разными функциональными состояниями не только по поведенческим проявлениям, эффективности деятельности или результатам полиграфической регистрации, но также и по уровню активности модулирующих систем мозга.
3.2. Уровень бодрствования
Уровень бодрствования - внешнее проявление активности нервных центров, характеристика интенсивности поведения. Все поведенческие проявления в первом приближении можно рассматривать как континуум (или одномерную шкалу), обусловленный колебаниями возбуждения модулирующих систем мозга. По некоторым представлениям между сном и состоянием крайнего возбуждения имеется непрерывный ряд изменений уровня бодрствования, вызываемых изменениями уровней активности нервных центров.
Схема, описывающая линейный континуум уровней бодрствования, требует, однако, двух важных уточнений. Во-первых, установлено, что активность нервных центров во время сна далеко не всегда минимальна. В некоторые периоды ночного сна организм человека обнаруживает напряжение физиологических функций. Вероятно, следует признать, что между разными ФС существуют качественные отличия, не сводимые только к различиям в уровнях активации. Во-вторых, представление о последовательном увеличении уровней бодрствования не предполагает, что приспособительные возможности организма возрастают также монотонно. Начиная с какого-то достаточно высокого уровня бодрствования, большинство действий нарушается, таким образом, эффективность выполняемой деятельности связана с уровнем бодрствования обратной U-образной зависимостью. Теоретически можно предположить, что для каждого типа адаптивного поведения существует оптимальный уровень бодрствования и соответствующее ему функциональное состояние, на фоне которых человек добивается наиболее высоких результатов. Максимальная эффективность деятельности соответствует оптимальному уровню бодрствования.
Следует отметить, что не существует количественной меры для фиксации уровня бодрствования, т.е. нельзя прямо измерить уровень бодрствования, как, например, измеряют температуру тела. Переход от одного уровня бодрствования к другому оценивается эмпирически на основе наблюдения и количественной оценки разных физиологических показателей.
3.2.1. Нейрофизиологические механизмы регуляции бодрствования
Изменения уровней бодрствования связаны с изменениями тонуса соответствующих нервных центров, при этом можно выделить несколько уровней регуляции бодрствования: клеточный, отдельных центров и мозга как целого.
На нейронном уровне регуляцию функциональных состояний
Современный Гуманитарный Университет
32
осуществляют нейроны-модуляторы: активирующие модуляторные нейроны
- нейроны, увеличивающие активность синапсов, соединяющих чувствительные и исполнительные нейроны и инактивирующие нейроны -
нейроны, снижающие эффективность синапсов, прерывая путь передачи информации от афферентных к эфферентным нейронам. Кроме того, нейроны-модуляторы различаются по степени генерализованности своего действия. Переход к бессознательному состоянию, например, при засыпании, можно определить как выключение активирующих нейронов-модуляторов генерализованного типа и включение инактивирующих нейронов-модуляторов.
В эволюции нейроны-модуляторы объединились в ансамбли и сети, сосредоточенные на уровне ретикулярной формации ствола мозга и неспецифического таламуса, образуя активирующую и инактивирующую системы.
Совокупность модулирующих систем образует особый блок, который регулирует тонус коры и подкорковых структур, оптимизирует уровень бодрствования в отношении выполняемой деятельности и обусловливает адекватную поведенческую активность в соответствии с актуализированной потребностью.
Важнейший участок регуляторного блока - ретикулярная формация мозга, представляющая сеть из нервных клеток в средней части ствола. Ретикулярная формация окружена сенсорными путями, которые отдают часть афферентной импульсации в ретикулярную формацию. Благодаря этому любое сенсорное возбуждение повышает уровень активации ретикулярной формации, активация по восходящим путям распространяется вверх к коре больших полушарий. Экспериментально показано, что раздражение ретикулярной формации через вживленные электроды приводит к пробуждению спящего животного.
Еще одно важное звено регуляции функциональных состояний связано с работой таламуса. Таламус - отдел промежуточного мозга, в центре которого находится "водитель ритма" - морфо-функциональное образование, отвечающее за генерацию ритмической активности и распространяющиеся синхронизированные влияния на области коры. Ядра неспецифического таламуса образуют диффузную проекционную таламическую систему, которая оказывает на кору возбуждающие и тормозные влияния. Эти влияния по сравнению с эффектами возбуждения ствола мозга имеют более ограниченный характер и захватывают относительно небольшие участки коры.
При раздражении таламуса ретикулярной формацией возникает активация - возбуждение или усиление активности мозга, и как следствие, переход организма из состояния покоя в деятельное состояние.
Эта реакция отчетливо видна в текущей электроэнцефалограмме: она сравнительно кратковременна и пространственно локализована.
Генерализованная активация - глобальные сдвиги уровня бодрствования, вызываемые ретикулярной формацией. Локальная активация
- избирательное сосредоточение внимания; связана с возбуждением неспецифического таламуса.
Передача эстафеты активирующих влияний с уровня ретикулярной формации ствола мозга на уровень таламической системы означает переход от генерализованной активации коры к локальной.
В регуляции уровня бодрствования и обеспечении избирательной модуляции и актуализации той или иной потребности принимает участие еще одна модулирующая система мозга - лимбическая система с активирующими и инактивирующими отделами.
Важнейшим регулятором уровня бодрствования в целом и внимания как избирательного процесса служат фронтальные зоны - передние отделы коры больших полушарий. Именно эти структуры по нисходящим кортико-
Современный Гуманитарный Университет
33
ретикулярным путям модулируют в нужном направлении активность стволовой и таламических систем. Включение в этот процесс фронтальных зон с их нисходящими путями позволяет говорить о существовании своеобразного замкнутого контура регуляции. Исходно ретикулярная формация мозга, возбуждаясь под действием внешних стимулов, активизирует неспецифический таламус и кору больших полушарий, а та, в свою очередь, благодаря нисходящим проводящим путям может снизить активность ретикулярной формации ствола и таламуса или увеличить в зависимости от того, что требуется в данный момент времени. Таким образом, можно говорить о существовании регулируемой или управляемой корковой активации, за счет которой кора больших полушарий может настраивать собственный уровень возбудимости соответственно задачам текущей жизнедеятельности.
3.3. Методы исследования функциональных состояний
Физиологические методы диагностики функциональных состояний представляют собой особый класс методических приемов и показателей, по которым можно надежно и объективно судить о текущем состоянии организма и его изменениях. Детальный анализ методов психофизиологии был представлен в соответствующих разделах (см. 1; 2). Рассмотрим специфику их использования при диагностике функциональных состояний.
ЭЭГ показатели функциональных состояний
В качестве непосредственного индикатора динамики уровня активации традиционно используются изменения параметров электрической активности мозга. Различным уровням бодрствования соответствуют характерные изменения спектрального состава ЭЭГ. Для спокойного бодрствования типично преобладание альфа-ритма, степень выраженности которого еще более увеличивается при закрытых глазах При открывании глаз и повышении уровня бодрствования наступает явление блокады альфа-ритма. Для активного бодрствования характерна десинхронизированная ЭЭГ с преобладанием высокочастотных составляющих бета- и гамма- ритмов. При эмоциональном и умственном напряжении и умственной активности в ЭЭГ может появляться и усиливаться тета-ритм. В состоянии утомления начинает более отчетливо проявляться медленноволновая активность в тета- и дельта-полосах. По мере возрастания утомления продолжительность этих периодов увеличивается и возникает картина гиперсинхронизации ЭЭГ.
Пространственно-временная организация биоэлектрической активности мозга и ее динамика тесно связаны с особенностями функционального состояния мозга, поэтому наряду с оценкой отдельных ритмических составляющих ЭЭГ используются характеристики их пространственно-временных отношений, в частности, показатели когерентности - меры синхронности частотных диапазонов ЭЭГ в двух различных отведениях.
Средний уровень когерентности может быть определен для отдельных частотных диапазонов (например, альфа или бета) и для двух спектров мощности по всем частотам, взятым вместе. Установлено, что средний уровень когерентности, вычисленный для симметричных точек в разных полушариях или для двух точек в одном полушарии, при неизменном функциональном состоянии оказывается индивидуально устойчивым и сохраняет свое значение через несколько дней и месяцев. Хорошим показателем нормального состояния мозга является средний уровень когерентности по отдельным спектральным составляющим (дельта, тета, альфа и бета).
Изменения ФС у здорового человека, как правило, сопровождаются
Современный Гуманитарный Университет
34
переструктурированием пространственно-временных соотношений биотоков мозга, при этом связи между отдельными участками мозга или спектральными составляющими могут ослабевать, а по другим усиливаться. Однако, как показывает корреляционный анализ, при общей мобилизационной готовности или с увеличением сложности выполняемого задания может возрастать интенсивность большинства межрегиональных связей.
Исследования вегетативного тонуса
Для диагностики функциональных состояний с успехом применяются показатели сердечно-сосудистой, мышечной, дыхательной, выделительной и других систем организма - вегетативные показатели (см. гл.2).
Вегетативный тонус - характеристика состояния вегетативных показателей в период относительного покоя, т.е. расслабленного бодрствования.
Регуляция гемодинамики (ударного и минутного объема крови, артериального давления, распределения крови по организму) осуществляется с помощью симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Оба отдела, в свою очередь, находятся под контролем высшего вегетативного центра организма - гипоталамуса и ряда других подкорковых структур. Поэтому изменения в состоянии симпатического и парасимпатического отделов имеют системный характер, т.е. закономерным образом проявляются в состоянии большинства органов и систем.
В таблице 1 приведены некоторые специфические реакции, за которые ответственны симпатическая и парасимпатическая нервная системы. По ней можно судить об исходном вегетативном тонусе в различных функциональных состояниях и составить представление об общем вегетативном тонусе.
|
1 |
2 3 |
|
Пульс |
Учащение, норма Склонность к уре-жению, норма |
|
АД |
Повышено Понижено или норма |
|
Минутный объем крови |
Большой Малый |
|
Основной обмен Аллергические реакции Состав слюны |
Повышен Снижен Не часто Часто Густая Жидкая |
|
Дыхание Электрическое сопротивление кожи Сон Уровень психической активности |
Норма, учащен- Склонность к за-ное медлению Норма, снижено Повышено Беспокойный, Повышенная сон-склонность к ливость бессоннице Высокий Может быть сни жен |
|
Снижение уровня бодрствования при дефиците сенсорных раздражителей. Возможность гипнотических состоя ний |
Не характерно Возможно |
|
Образование временных связей |
Быстрое Может быть замед ленное |
|
Быстрота протекания психических процессов Объем внимания Агрессивность |
Характерна Тенденция к замед лению Значительный Уменьшен Повышена Снижена |
|
Смущение, застенчивость |
Не характерно Выражены |
|
Дезорганизация деятельности в экс тремальных условиях |
Не характерна Возможна |
На основании вегетативных показателей разработаны опросники для выявления индивидуального типа вегетативного реагирования
При преобладании возбуждения симпатической нервной системы налицо будет один тип вегетативного реагирования, а при возбуждении парасимпатической - другой.
Симпатический тип вегетативного реагирования - повышенная готовность к действию, тоническое учащение пульса, рост систолического давления, снижение кожной проводимости, рост мышечной активности и т.д.
Парасимпатический тип вегетативного реагирования - тоническое снижение частоты пульса, рост кожной проводимости, более низкий уровень мышечного тонуса и др.
Оценка вегетативных показателей
1. Расчет вегетативного индекса (ВИ) Кердо:
ви = (1 - ^) ■ 100,
где Д - величина диастолического давления;
ЧСС - частота сердечных сокращений в 1 мин.
Трактовка: при полном вегетативном равновесии (эйтонии) в сердечно сосудистой системе ВИ=0. Если коэффициент положительный, то преобладают симпатические влияния; если цифровое значение коэффициента получают со знаком минус, то повышен парасимпатический тонус.
2. Расчет минутного объема крови непрямым способом Лилье-Штрандера и Цандера.
Амплитуда АД = АД - АД ; АД +АД
д 1-1 _ т-^ сист т-^ диаст .
АДср 2 ;
АДред=АмплАилтудаАД • 100;
АДср
МО = АД ЧСС,
где МО- минутный объем; АД - среднее АД; АД - редуцированное АД.
ср ред
Трактовка: При повышении симпатического тонуса минутный объем крови повышается, при парасимпатическом - понижается.
3.3.1. Статистические показатели сердечного ритма
Для контроля за ФС особенно широкое распространение получила средняя частота сердечных сокращений (ЧСС), которая является результатом взаимодействия симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Однако возможность использования этого параметра сердечно-сосудистой деятельности в качестве показателя изменения функционального состояния в настоящее время ставится под сомнение. Причина этого в жесткой зависимости ЧСС от центральной гемодинамики, с одной стороны, и в наличии двойного контроля со стороны симпатической и парасимпатической систем, с другой. Такая многофакторная природа ЧСС затрудняет однозначную интерпретацию ее изменений. Например, возрастание ЧСС на одну и ту же величину может быть обусловлено как ростом симпатических слияний при неизбежности влияний парасимпатических, так и снижением активности блуждающего нерва (парасимпатической системы) при неизменности симпатической активности.
Поэтому данные о частоте пульса должны быть дополнены информацией об активности симпатической и парасимпатической систем.
Развивая метод диагностики функциональных состояний на основе оценки сердечного ритма (см. гл.2) исследователи в 60-е годы предложили изучать последовательность R-R интервалов в виде их гистограммы. Гистограмма -распределение длительности R-R интервалов (кардиоинтервалов).
Вариабельность межимпульсных интервалов является одним из наиболее важных маркеров активности вегетативной нервной системы. Имеется два подхода к изучению вариабельности сердечного ритма: временной анализ, который может выполняться вручную и частотный, требующий специальных компьютерных программ. В имеющихся программах измеряется общая вариабельность R-R интервалов и амплитуда формирующих ее колебательных составляющих. Показано, что кратковременные изменения вариабельности R-R быстро возвращаются к исходному уровню после нагрузок и завершения действия лекарственных препаратов. Имеются данные об устойчивости показателя среднесуточной вариабельности R-R у людей. Стабильные показатели вариабельности R-R держатся месяцы и даже годы, поэтому могут использоваться для оценки вегетативного тонуса.
"Ручной" метод математического анализа вариабельности ритма сердца
- вариационная пульсометрия был предложен Р.М.Баевским (1984). Этот метод позволяет оценить направленность вегетативного тонуса и характер симпатико-парасимпатических соотношений. Суть метода заключается в построении вариационной кривой или гистограммы распределения R-R-интервалов 2-3-минутной записи ЭКГ, сделанной в состоянии расслабленного бодрствования. Целесообразно анализировать выборку из 100 кардиоинтервалов, тогда частота их встречаемости автоматически выражается в %. Для сопоставимости данных, получаемых разными авторами, измеряют 100 интервалов R-R и группируют их с интервалом в 0,05 с в диапазоне от 0,40 до 1,3 с, выделяя таким образом 20 интервалов. В таблице 2 показан числовой способ представления вариационных пульсограмм, а на рис. 7 -три графика, построенные по указанным значениям R-R и демонстрирующие превалирование разных механизмов регуляции вегетативного тонуса.
Первая диаграмма смещена влево и отражает эффект преобладания симпатического тонуса: значения R-R интервалов находятся в пределах 0,55 0,64 с, что соответствует ЧСС порядка 100-110 в 1 мин (ЧСС = 60 : R-R). Все кардиоинтервалы размещаются лишь в двух диапазонах, при этом в один из них попадет 75% значений, что отражает высокую степень мобилизации системы кровообращения.
Эффект преобладаний парасимпатического тонуса демонстрирует третья диаграмма. Она смещена вправо, и значения R-R - интервалов находятся в пределах 0,95-1,24 с (50-62 уд./мин). Кардиоинтервалы более вариабельны, они распределены в шести диапазонах, максимальное число R-R находится в диапазоне 1,10-1,14 с и составляют 35%. Вторая диаграмма отражает эйтонию
- равновесие вегетативных механизмов регуляции кровообращения.
По графикам или числовой записи вариационной пульсометрии определяют ряд показателей, позволяющих в совокупности дать качественную оценку вегетативного тонуса: моду (Мо), вариационный размах (ВР), амплитуду моды (АМо). А также вычисляют ряд вторичных показателей: индекс вегетативного равновесия (ИВР), вегетативный показатель ритма (ВПР), индекс напряжения регуляторных систем (ИН) и др.
Мода (Мо) - наиболее вероятное значение R-R интервала, наиболее часто встречающееся его значение. При симпатикотонии Мо минимальна, при ваготонии - максимальна. Так, на первой диаграмме за Мо принимают R-R длительностью в 0,55 с, т.е. начальный показатель диапазона, составляющего
Современный Гуманитарный Университет
38
75% выборки. На 3-й диаграмме Мо составляет 1.05 с. При эйтонии (2-я диаграмма) Мо равна 0,75 с.
Вариационный размах (BP) вычисляется как разница между максимальным и минимальными значениями R-R. Отражает степень вариабельности, или размах колебаний значений кардиоинтервалов. ВР рассматривают как парасимпатический показатель. Так, при симпатикотонии (1-я диаграмма) ВР минимален и составляет 0,09 с, при ваготонии -максимален и составляет 0,29 с (3-я диаграмма).
Амплитуда моды (АМо) - число интервалов, соответствующих моде и выраженное в процентах к общему числу R-R интервалов. Этот показатель
отражает меру мобилизирующего влияния симпатического отдела. На 1-й диаграмме АМо равна 75%, на 3-й - 35%.
Вторичные показатели вариационной пульсометрии вычисляются следующим образом. Расчет индекса вегетативного равновесия:
ИВР
АМо АХ
где АМо - число кардиоинтервалов, соответствующих моде, АХ - вариационный размах R-R интервалов.
АХ = X — X
где
Лмакс мин '
Хмакс - наибольшее значение
вариантов распределения R-R интервалов, Х - наименьшее значение вариантов.
мин ^
ИВР указывает на соотношение между активностью симпатического и парасимпа тического отделов. При парасимпатической активности знаменатель будет увеличиваться, а числитель уменьшаться, в результате чего ИВР резко уменьшится. При увеличении симпатических влияний наблюдаются противоположные сдвиги.
1
Расчет вегетативного показателя ритма:
ВПР
Мо АХ где Мо - мода,
АХ - вариационный размах R-R интер валов. ВПР позволяет судить о пара симпатических сдвигах вегетативного балан са. Чем меньше величина ВПР, тем в большей мере вегетативный баланс смещен в сторону преобладания парасимпатического отдела.
ИН
Расчет индекса напряжения:
АМо
2 АХ • Мо ' где АМо - число кардиоинтервалов, соответствующих моде,
АХ - вариационный размах R-R интервалов,
Мо - мода.
ИН является суммарной характеристикой гистограммы распределения R-R-интервалов (рис. 8).
Вариационный размах 0,33
Мода 0,66
Амплитуда моды 20 Индекс напряжена? % 20120
Вариационный размах 0J5
Мода 0,60
Амплитуда моды 24 Индекс напряжении 104,57513
tsr- са-
mm значение 0,540
ИнтерВал гистограммы 0020
тах значение
от
Рис. 9. Преобразование гистограммы распределения R-R интервалов под влиянием информационной нагрузки во время работы за компьютером (Б), относительно спокойного состояния (А). Обозначения шкал те же, что и на рис. 8.
Под влиянием информационной нагрузки гистограмма распределения R-R-интервалов трансформируется: ее центр смещается в направлении более коротких интервалов, гистограмма становится более компактной.
На рис 9 показано изменение гистограммы R-R-интервалов под влиянием информационной нагрузки во время работы за компьютером, когда испытуемый ранжировал степень различия предъявляемых попарно стимулов. Видно, что гистограмма R-R-интервалов сдвигается по шкале интервалов влево, величина ДХ уменьшается, что соответствует увеличению ИН.
Показатели ВПР и ИН впервые были предложены Г.И.Сидоренко, в последующем ИН был модифицирован Р.М.Баевским (1984). В таблице 3 приводятся нормативные данные для оценки вегетативного гомеостаза (баланса) по вариационным пульсограммам.
Таблица 3
|
Вегетативный тонус |
ВР |
АМо |
ИН |
|
Выраженная симпатикотония |
<0,06 |
>80 |
>500 |
|
Умеренная симпатикотония |
<0,15 |
>50 |
>200 |
|
Вегетативное равновесие |
0,16-0,29 |
31-49 |
51-199 |
|
Умеренная ваготония |
>0,30 |
<30 |
<50 |
|
Выраженная ваготония |
>0,50 |
<15 |
<25 |
Метод изучения вариабельности R-R-интервалов становится все более популярен при исследовании ФС. Это обусловлено тем, что она в наглядной форме демонстрирует возможность оценки состояния вегетативного баланса, взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Кроме того, этот метод может быть реализован как с применением, так и без применения ЭВМ, поскольку подсчет значений R-R-интервалов с точностью до 0,05 с последующим построением гистограмм или числовой записью вариационных пульсограмм вполне может быть поручен лаборанту средней квалификации. Построение одной вариационной пульсограммы при ручном анализе занимает около 10 мин.
В 1996 г. на совместном заседании Европейской и Североамериканской кардиологических ассоциаций были выработаны единые стандарты для ручного и автоматизированного анализа ритма сердца.
3.4. Психофизиология сна
Цикличность присуща многим явлениям в окружающем мире. Мы привыкли к ритмичной смене дня и ночи, времен года, работы и отдыха. Большое значение для всего живого имеют биологические ритмы, в первую очередь, так называемые циркадные ритмы, обусловленные вращением Земли вокруг своей оси.
К числу основных законов психической деятельности человека относится циклическое чередование сна и бодрствования.
Сон - периодическое функциональное состояние человека и животных со специфическими проявлениями в вегетативной и моторной сферах, характеризующееся значительной обездвиженностью и отключенностью от сенсорных воздействий внешнего мира. Во время сна у человека наблюдается угнетение осознаваемой психической активности.
У человека и многих животных период сна и бодрствования приурочен к
суточной смене дня и ночи. Если же смена сна и бодрствования происходит несколько раз в сутки, сон называется полифазным (например, у маленького ребенка). Периодический ежесуточный сон взрослого человека, как правило является монофазным, иногда дифазным (дважды в сутки). У ряда животных наблюдается также сезонный сон (спячка), обусловленный неблагоприятными воздействиями для организма окружающей среды.
Кроме перечисленных описаны еще несколько видов сна: наркотический (вызываемый различными химическими или физическими агентами), гипнотический и патологический. Эти виды сна обычно рассматривают как следствие нефизиологических воздействий на организм человека или животного. Наркотический сон вызывается различного рода химическими воздействиями: вдыхание паров эфира, хлороформа, введением в организм различного вида наркотиков.
Патологический сон возникает при анемии мозга, мозговой травме, наличии опухолей в больших полушариях или поражении некоторых участков ствола мозга. Сюда же относят и летаргический сон, который может возникнуть как реакция на сильную эмоциональную травму и может длиться от нескольких дней до нескольких лет. К явлениям патологического сна относят и снохождение (сомнамбулизм), физиологические механизмы которого до сих пор неизвестны.
Особый интерес представляет собой гипнотический сон, который может быть вызван гипнотическим действием обстановки и воздействиями гипнотизера. Во время гипнотического сна возможно выключение произвольной корковой активности при сохранении частичного контакта с окружающим и наличием сенсомоторной деятельности.
Чередование сна и бодрствования наблюдается на всех этапах эволюционной лестницы: от низших позвоночных до млекопитающих и человека. Подобная универсальная организация ритмического чередования активности и покоя имеет глубокий физиологический смысл. Известно, что во время сна происходят значительные физиологические изменения в работе центральной нервной системы, вегетативной нервной системы и других системах и функциях организма. Следует отметить и нередкие случаи нарушения ритмичности сна, к которым относят бессонницу и непреодолимый сон (нарколепсию), возникающий во время пассивной езды на транспорте, при выполнении монотонной работы и т.п.
Углубленное изучение сна стало возможно после изобретения электроэнцефалографии. Именно с помощью ЭЭГ были выявлены существенные различия как между стадиями сна, так и между состоянием сна и бодрствования.
Сон - не перерыв в деятельности мозга, это просто иное состояние. Во время сна мозг проходит через несколько различных периодов активности, повторяющихся с примерно полуторачасовой цикличностью. Сон состоит из двух качественно различных состояний, называемых медленным и быстрым сном. Завершенным циклом считается отрезок сна, в котором происходит последовательная смена стадий медленного сна быстрым сном.
Первая стадия является переходной от состояния бодрствования ко сну. Это стадия дремоты, засыпания. Исчезает основной биоэлектрический ритм бодрствования - альфа-ритм. Он сменяется низкоамплитудными колебаниями различной частоты. Длительность первой стадии не больше 10 15 минут. Она может быть связана с рождением интуитивных идей, способствующих успешности решения той или иной проблемы.
Вторая стадия (стадия "сонных веретен") характеризуется регулярным появлением веретенообразного ритма 14-18 колебаний в секунду. С появлением первых же веретен происходит отключение сознания; в паузы
Современный Гуманитарный Университет
43
между веретенами человека легко разбудить.
Третья и четвертая стадии объединяются под названием дельта-сна, потому что во время этих стадий на ЭЭГ появляются высокоамплитудные медленные волны - дельта-волны. В третьей стадии они занимают от 30 до 50% всей ЭЭГ. В четвертой стадии дельта-волны занимают более 50% всей
ЭЭГ.
Медленноволновой сон, включающий в себя четыре вышеперечисленные стадии, сопровождается снижением вегетативного тонуса: сужаются зрачки, розовеет кожа, усиливается потоотделение, снижается слюноотделение, снижается активность сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и выделительной систем, уменьшается объем циркулирующей крови; наблюдается избыточное кровенаполнение легочных сосудов, уменьшается частота дыхания, что приводит к уменьшению интенсивности легочного газообмена. И хотя в целом во сне понижается уровень обмена веществ, одновременно активизируются процессы восстановления работоспособности всех клеток организма, интенсивно идет их размножение, происходит замена белков. Таким образом, во время медленного сна вегетативные функции организма в большей мере регулируются увеличением тонуса парасимпатической нервной системы, чем снижением симпатической активности.
Это наиболее глубокая стадия сна, здесь самое сильное отключение от внешнего мира. При пробуждении в этой стадии человек с трудом ориентируется, в наибольшей степени компрессирует время (недооценивает длительность предшествующего сна). Именно в это время возникают около 80% сновидений, и именно в этой стадии возможны приступы лунатизма и ночные кошмары, однако человек почти ничего из этого не помнит.
Пятая стадия (быстрый сон)-последняя в цикле сна. Она характеризуется быстрыми низкоамплитудными ритмами ЭЭГ, что делает ее похожей на ЭЭГ при бодрствовании. В этой стадии на первое место выступает регулирующее действие симпатической активности. Наблюдаются быстрые движения глаз при закрытых веках (БДГ), мышечные подергивания в отдельных группах мышц, резкие изменения частоты сердечных сокращений (от учащения до урежения), дыхание становится нерегулярным и неритмичным, меняется по глубине, эпизодические подъемы и падения артериального давления, эрекция полового члена у мужчин и клитора у женщин. В этой стадии возникает большая часть запоминающихся сновидений. Синонимы быстрого сна - парадоксальный (активированный характер ЭЭГ при полной мышечной атонии), БДГ-сон.
Весь ночной сон состоит из 4-5 циклов, каждый из которых начинается с первых стадий медленного и завершается быстрым сном. Каждый цикл продолжается около 90-100 мин. В отличие от многих животных, человек не просыпается после каждого цикла сна. Структура сна у здоровых людей более или менее сходна: первая стадия занимает 5-10% сна, вторая - 40-50%, дельта-сон - 20-25%, быстрый сон - 17-25%.
Потребность во сне зависит от возраста. Общая продолжительность сна новорожденных составляет 20-23 часа в сутки, в возрасте от 6 месяцев до 1 года - около 18 часов, в возрасте от 2 до 4 лет - около 16 часов, в возрасте от 4 до 8 лет - 12 часов, в возрасте от 8 до 12 лет - 10 часов, в возрасте от 12 до 16 лет - 9 часов. Взрослые спят в среднем 7-8 часов в сутки. Лишенный сна человек погибает в течение двух недель. Лишение сна в течение 3-5 суток вызывает непреодолимую потребность во сне. В результате 60-80-часового отсутствия сна у человека снижается скорость психических реакций, портится настроение, происходит дезориентация в окружающей среде, резко снижается работоспособность, появляется быстрая утомляемость при умственной работе. Человек теряет способность к сосредоточенному
Современный Гуманитарный Университет
44
вниманию, могут возникнуть различные нарушения моторики (тремор и тики), возможны и галлюцинации, внезапная потеря памяти, сбивчивость речи. Изменения вегетативных функций при длительной бессоннице невелики, отмечается только небольшое понижение температуры тела и незначительное замедление пульса.
Медленный и парадоксальный сон в равной степени необходимы организму. Если будить человека каждый раз при наступлении парадоксального сна, тенденция впадать в парадоксальный сон станет нарастать. Через несколько дней человек будет переходить от бодрствования к парадоксальному сну без промежуточной стадии обычного сна.
Таким образом, стадии сна образуют своеобразную систему, в которой воздействие на одно звено влечет за собой изменение в состоянии другого звена.
Распространенное в прошлом представление о том, что сон необходим для "отдыха" нейронов головного мозга и характеризуется снижением их активности, исследованиями нейрональной активности не подтвердились. Во время сна в целом не происходит уменьшения средней частоты активности нейронов по сравнению с состоянием спокойного бодрствования. В быстром же сне спонтанная активность нейронов может быть выше, чем в напряженном состоянии.
Согласно современным представлениям, существует иерархически построенная система, регулирующая циклы сна и бодрствования. В регулируемый контур этой системы входит ретикулярная активирующая система, поддерживающая уровень бодрствования, синхронизирующие аппараты, ответственные за медленный сон и ретикулярные ядра варолиева моста, ответственные за быстрый сон. В регулирующем контуре осуществляется взаимодействие между этими аппаратами, их включение и смена. Там же сон и бодрствование связаны с другими системами организма: вегетативной, соматической, психической. Регулирующий контур находится в пределах лимбико-ретикулярного комплекса. Внутри этого комплекса имеются и специализированные аппараты (сосудодвигательный и дыхательный центры, ядра гипоталамуса, регулирующие деятельность гипофиза и усиливающие сдвиги во внутренней среде, зоны, обеспечивающие сон и бодрствование) и нейронные образования, осуществляющие интеграцию мозговых систем во сне.
3.5. Обратная связь в регуляции функциональных состояний
Обратная связь - процесс саморегуляции поведенческих и физиологических функций.
В здоровом организме информация о результатах деятельности какого-либо органа (нервного центра, железы, мышцы) всегда тем или иным способом возвращается к нему обратно. На основе этого производятся изменения и корректировка первоначальной деятельности. Тем самым создается петля "обратной связи". Этот механизм действует практически на всех уровнях организации живого организма, начиная от петель обратной связи, ответственных за изменение скорости протекания самых элементарных биохимических реакций до крайне сложных видов поведенческой деятельности. Самым существенным моментом в структурной организации обратной связи является наличие определенной информации о результате или характеристиках протекания того или иного процесса, с тем, чтобы иметь возможность изменить его в полезном для организма направлении.
Важная особенность обратной связи заключается в том, что ее можно
Современный Гуманитарный Университет
45
рассматривать как метод регуляции функциональных состояний организма и управления деятельностью человека, причем первый из аспектов больше связан с психофизиологией, второй - с психологией труда и эргономикой. Суть в том, что с помощью специально сконструированных приборов информация о функциональном состоянии человека или о результатах его деятельности регистрируется, преобразуется в доступную для восприятия форму и посылается обратно. Анализируя эту информацию, человек принимает решение о дальнейших шагах в своем поведении, будь это управление состоянием организма или выполнение производственной задачи. Иными словами, с помощью специальной аппаратуры создается искусственная петля "обратной связи", когда человек способен сознательно регулировать многие функции своего организма, начиная от изменения скорости протекания элементарных психофизиологических реакций до крайне сложных видов деятельности. Самым существенным при организации аппаратурной обратной связи является обеспечение конкретной, доступной человеку информации о результате или характеристиках протекания того или иного процесса, чтобы у человека была возможность изменить его в любом, но лучше в полезном организму направлении.
Имеются многочисленные данные о том, что при наличии соответствующей информации на основе обратной связи человек может научиться изменять такие функции своего организма, которые ранее считались недоступными для произвольной регуляции и осознанного контроля.
Виды искусственной обратной связи в психофизиологии
Электромиографическая обратная связь основана на использовании миографа - прибора, улавливающего и усиливающего электрические импульсы, возникающие при мышечном напряжении. Миограф регистрирует уровень мышечной активности и преобразует эту активность в сигналы, доступные для восприятия человека, пропорционально силе мышечного напряжения. В зависимости от типа прибора обратная связь с человеком осуществляется c помощью световых или звуковых сигналов. Например, в исследовании освещенность комнаты изменялась в зависимости от того, как человек напрягал свои мышцы: при увеличении их напряжения лампочки светили ярче. Изменения освещенности являются информацией для сознательного изменения степени мышечного напряжения, для релаксации.
Температурная обратная связь базируется на том факте, что периферическая температура кожи отражает степень сужения или расширения кровеносных сосудов. Когда периферические кровеносные сосуды расширены, ток крови увеличивается и кожа становится более теплой. Измеряя температуру в конечностях, можно определить степень сужения кровеносных сосудов и тем самым косвенно оценить степень симпатической активности, так как сужение и расширение кровеносных сосудов регулируется симпатическим отделом автономной нервной системы. Аппаратура для температурной обратной связи состоит из датчика и обрабатывающего устройства. Как и при регистрации мышечного напряжения, доступные для восприятия стимулы говорят человеку о температуре кожи пропорционально ее изменениям.
Электроэнцефалографическая обратная связь осуществляется посредством звукового сигнала, предъявляемого человеку, когда амплитуда и частота соответствующих ритмов (как правило, альфа-ритма и тета-ритма) находятся в пределах его ранее установленного индивидуального диапазона. Опыты показывают, что человек может относительно быстро овладеть умением настраивать собственную электрическую активность в соответствии с
Современный Гуманитарный Университет
46
заданными параметрами.
Электроэнцефалографическая обратная связь может быть использована не только для поддержания и увеличения альфа-активности в ЭЭГ по всей поверхности головного мозга, но и при изменении межполушарных соотношений по показателям альфа-ритма. Так, испытуемым предлагалось попытаться определить наличие асимметрии в собственной биоэлектрической активности мозга и добиться усиления ее выраженности с помощью биологической обратной связи. Испытуемые, ориентируясь на звуковой сигнал, информирующий их о степени преобладания альфа-ритма в правом полушарии, по инструкции произвольно поддерживали то или иное состояние ЭЭГ-асимметрии. У большинства испытуемых асимметрия менялась только за счет относительного увеличения или уменьшения альфа-ритма при сохранении исходной тенденции к доминированию альфа-ритма справа. Благоприятным фактором для регуляции альфа-ритма оказалось отсутствие критико-аналитического отношения к среде и к самому себе. Отмечено, что испытуемые, чьи образные компоненты мышления выражены достаточно ярко, обучаются особенно эффективно усиливать альфа-ритм. Они также обнаруживают большие способности к медитации и интуитивному постижению проблемы.
Электрокожная обратная связь основывается на электрической активности кожи. С ее помощью человек обучается регулировать уровень активации симпатического отдела вегетативной нервной системы.
Комплексная обратная связь основывается на сочетании двух или более видов обратной связи из числа описанных выше, например, одновременно с электроэнцефалографической обратной связью можно применять электромиографическую обратную связь. Это позволяет человеку более дифференцированно и эффективно осуществлять регуляцию соответствующих психофизиологических показателей и функциональных состояний организма.
Проблема биологической обратной связи является одной из наиболее важных при изучении взаимодействия психики и тела. Как экспериментальный метод искусственная обратная связь позволяет изучать, какими способами мозг человека "дирижирует" различными функциями системы "психика-тело". Существуют и терапевтические аспекты применения искусственной обратной связи, когда, опираясь на полученную информацию, человек стремится улучшить свое функциональное состояние.
Одним из условий успешности применения обратной связи в клинике является степень когнитивного переструктурирования воспринимаемой человеком внешней и внутренней информации, в результате которого он начинает более дифференцированно оценивать способы взаимодействия мозга и тела. При наличии соответствующей информации на основе обратной связи человек может научиться изменять такие функции своего организма, которые ранее считались недоступными для сознательного контроля: степень мышечного напряжения, величину альфа-ритма, температуру кожного покрова, сердечную деятельность и др. Практическое применение обратной связи непосредственно связано с регуляцией состояния избыточного напряжения симпатического отдела вегетативной нервной системы с целью снижения его нежелательных для организма последствий.
4. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ЭМОЦИЙ
Эмоции - особый класс психических процессов и состояний, связанных с потребностями и мотивами, отражающих в форме непосредственных субъективных переживаний (удовлетворения, радости и страха и т.д.) значимость действующих на индивида явлений и ситуаций, являются одним
Современный Гуманитарный Университет
47
из главных механизмов внутренней регуляции психической деятельности и поведения, направленных на удовлетворение потребностей.
Среди эмоциональных явлений по критерию длительности выделяют эмоциональное состояние (или эмоциональный фон) и эмоциональное реагирование. Указанные два класса эмоциональных явлений подчиняются разным закономерностям. Эмоциональное состояние отражает общее глобальное отношение человека к окружающей ситуации, к самому себе и связано с его личностными характеристиками. Эмоциональное реагирование - кратковременный эмоциональный ответ на то или иное воздействие, имеющее ситуативный характер. Наиболее существенными характеристиками эмоций являются их знак и интенсивность. Положительные и отрицательные эмоции всегда характеризуются определенной интенсивностью.
4.1. Субстрат эмоций
Возникновение и протекание эмоций тесно связано с деятельностью модулирующих систем мозга, причем решающую роль играет лимбическая система - комплекс функционально связанных между собой филогенетически древних глубинных структур головного мозга, участвующих в регуляции вегетативно-висцеральных функций и поведенческих реакций организма. К лимбической системе относят кольцо Папеца, некоторые ядра гипоталамуса, миндалевидное тело (миндалину), обонятельные луковицы, тракт и бугорок, неспецифические ядра таламуса, ретикулярную формацию ствола мозга.
Кольцо Папеца - анатомическое эмоциональное кольцо. Оно лежит в основе лимбической системы. В кольцо Папеца входит: гиппокамп - свод -мамиллярные тела - переднее ядро таламуса - поясная извилина.
Нервные сигналы, поступающие от всех органов чувств, направляясь по нервным путям ствола мозга в кору, проходят через одну или несколько лимбических структур - миндалину, гиппокамп или часть гипоталамуса. Сигналы, исходящие из коры, тоже проходят через эти структуры. Различные отделы лимбической системы по-разному ответственны за формирование эмоций. Возникновение эмоций зависит, в большей степени, от активности миндалевидного комплекса и поясной извилины. Однако лимбическая система принимает участие в запуске тех эмоциональных реакций, которые уже апробированы в ходе жизненного опыта.
Существуют убедительные данные, что ряд фундаментальных человеческих эмоций имеет эволюционную основу. Эти эмоции оказываются наследственно закрепленными в лимбической системе.
Важную роль в обеспечении эмоций играет ретикулярная формация ствола мозга. Волокна от нейронов ретикулярной формации идут в различные области коры больших полушарий, большинство этих нейронов считаются "неспецифическими", т.е. в отличие от нейронов первичных сенсорных зон, зрительных или слуховых, реагирующих только на один вид раздражителей, нейроны ретикулярной формации могут отвечать на различные виды стимулов. Эти нейроны преобразуют сенсорные сигналы от всех органов тела (глаз, кожи, мышц, внутренних органов и т.д.) и передают их к структурам лимбической системы и коре больших полушарий.
Некоторые участки ретикулярной формации обладают более определенными функциями. Например, голубое пятно - особый отдел ретикулярной формации, представляющий собой плотное скопление нейронов, отростки которых образуют широко ветвящиеся сети с одним выходом, использующие в качестве медиатора норадреналин. От голубого пятна к таламусу, гипоталамусу и многим областям коры идут нервные пути, по которым
Современный Гуманитарный Университет
48
пробудившаяся эмоциональная реакция может широко распространяться по всем структурам мозга. Дефицит норадреналина проявляется в появлении депрессивных состояний, связанных с тоской, а недостаток адреналина связывается с депрессиями тревоги. Положительный эффект электрошоковой терапии, в большинстве случаев устраняющий депрессию у пациента, связан с усилением синтеза и ростом концентрации норадреналина в мозге.
Другой отдел - черная субстанция - отдел ретикулярной формации, представляющий собой скопление нейронов, образующих широко ветвящиеся сети, с одним выходом, использующие в качестве медиатора дофамин. Дофамин способствует возникновению приятных ощущений. Не исключено, что он участвует в возникновении особого психического состояния - эйфории.
Лобные доли коры больших полушарий из всех отделов коры мозга в наибольшей степени ответственны за возникновение и осознание эмоциональных переживаний. К лобным долям идут прямые нейронные пути от таламуса, лимбической системы, ретикулярной формации.
Ранения людей в области лобных долей мозга показывают, что чаще всего у них наблюдаются изменения настроения от эйфории до депрессии, а также своеобразная утрата ориентировки, выражающаяся в неспособности строить планы. Иногда изменения психики напоминают депрессию: больной проявляет апатию, утрату инициативы, эмоциональную заторможенность, равнодушие к сексу. Иногда же изменения сходны с психопатическим поведением: утрачивается восприимчивость к социальным сигналам, появляется несдержанность в поведении.
4.2. Потребностно-информационная теория эмоций
Потребность - состояние индивида, создаваемое испытываемой им нуждой в объектах, необходимых для его существования и развития и выступающее источником его активности.
В соответствии с теорией функциональных систем П.К.Анохина (1963) эмоции играют ключевую роль в организации целенаправленного поведения. Непрерывно "окрашивая" различные этапы поведения животных и человека, эмоции мобилизуют организм на удовлетворение ведущих биологических и социальных потребностей. Основной биологический смысл эмоций заключается в том, что они способствуют достижению поведенческого результата и связанной с ним потребности.
Теория функциональных систем позволяет определить те этапы поведения, которые сопровождаются отчетливыми эмоциональными реакциями. Наиболее эмоционально окрашена первая стадия поведенческого акта - афферентный синтез, при котором в центральной нервной системе происходит взаимодействие комплекса мотивационных, обстановочных и пусковых стимулов на основе предшествующего опыта. В том случае, когда на основе прежнего опыта при принятии решения прогнозируется абсолютная возможность достижения полезного результата, эмоциональные реакции не возникают и поведенческий акт приобретает автоматизированный характер.
П.В.Симоновым разработана потребностно-информационная теория эмоций, согласно которой эмоции определяются какой-либо актуальной потребностью и оценкой вероятности (возможности) ее удовлетворения на основе фило - и онтогенетического опыта. Эту оценку субъект производит непроизвольно и зачастую неосознанно сопоставляет информацию о средствах и времени, предположительно необходимых для потребности, с информацией, которой он располагает в данный момент. Низкая вероятность достижения цели ведет к отрицательным эмоциям (страх, тревога, гнев, горе и т.п.), активно минимизируемым субъектом. Увеличение вероятности того, что потребность
Современный Гуманитарный Университет
49
будет удовлетворена (по сравнению с ранее имевшимся прогнозом), порождает положительные эмоции удовольствия, радости, которые субъект стремится максимизировать, т.е. усилить, продлить, повторить.
В наиболее общей форме правило возникновения эмоций может быть представлено в виде следующей структурной формулы:
Э = ]*[-П(ИН -Ис)],
где Э - эмоция, ее сила, качество и знак; П - сила и качество актуальной потребности;
ИН - информация о средствах и времени, прогностически
необходимых для удовлетворения потребности (необходимая информация);
Ис - информация о существующих средствах и времени, которыми реально располагает субъект в данной ситуации (существующая информация).
Термин "информация" употребляется здесь в смысле ее прагматического значения, которое определяется изменением вероятности достижения цели.
Многообразие эмоций, согласно концепции, определяется многообразием потребностей. Эмоций столько же, сколько потребностей. У человека биологические потребности (голод, жажда и др.) дополнены социальными и идеальными потребностями. Классификация потребностей по П.В.Симонову показана на рис.10.
Самосохранение (отрицательные эмоции)
Саморазвитие (положительные эмоции)
|
ВИТАЛЬНЫЕ |
—> |
Этнические |
■*— |
СОЦИАЛЬНЫЕ |
—> |
Идеологические |
Родительские
X
ю
Потребность в вооружении
_1_
X
Е о
■©
competence drive
ритальные инстинкты (голод, жажда и т.п.)
Зоосоциальные инстинкты
«рефлекс свободы»
Исследовательский инстинкт
Рис.10. Классификация основных потребностей человека (по П.В.Симонову, 1997).
В 1984 г. американские исследователи Д.Прайс и Дж. Баррелл (Price D., Barrel! Y., 1984) провели психологические исследования с целью проверки потребностно-информационной теории эмоций. Для этого они предложили испытуемым мысленно представить событие, которое у них связано с эмоциональными переживаниями. Затем на специальных шкалах испытуемый отмечал силу эмоционального переживания, предполагаемую вероятность
Современный Гуманитарный Университет
50
достижения цели и силы желания разрешить проблему, которая вызывала эмоции. Количественная обработка полученных данных подтвердила зависимость трех переменных: эмоции, силы потребности и вероятности ее удовлетворения. Исследователи назвали эту зависимость общим законом человеческих эмоций. В 1988 г. канадский психолог Ж.Годфруа воспроизвел зависимость эмоции от количества информации, выразив это следующим образом: "Эмоция = Необходимая информация - Имеющаяся информация".
Когнитивные процессы в генезе эмоций
С развитием когнитивной психологии многие современные теории фокусируют внимание на когнитивных процессах как основном механизме проявления эмоций. Существенное влияние на развитие когнитивной теории эмоций оказали опыты С. Шехтера. В них впервые было продемонстрировано, что увеличение активации организма, хотя и является необходимым условием развития эмоции, определяет лишь интенсивность эмоции, тогда как ее специфика зависит от ситуации, осознания ее смысла и значения.
Теория когнитивной активации С.Шехтера основана на исследованиях, в которых с помощью фармакологических веществ манипулировали состоянием испытуемых, поднимая их возбуждение, о чем они и не догадывались. Затем экспериментаторы создавали обстановку непринужденного веселья или, наоборот, напряженности. В первом случае люди чувствовали себя счастливыми и раскованными, а во втором - их охватывало чувство гнева. Таким образом, было показано, что содержанием эмоции, ее качеством можно управлять, если побудить испытуемого приписывать тем или другим нейтральным стимулам либо обстоятельствам роль источника своего возбуждения. По мнению С.Шехтера, эмоциональные состояния - продукт взаимодействия двух факторов: активации и заключения субъекта о причинах его возбуждения. Для эмоции необходимы два компонента: активация организма (как неспецифическая эмоциональность) и осознание ее наличия и причин появления на основе анализа ситуации, в которой она проявилась.
Последующая эмпирическая проверка теории С.Шехтера пошла по пути повторения его экспериментов с манипулированием уровня активации различными веществами и помещение субъекта в ситуации с разным контекстом. На выяснение роли когнитивных процессов в возникновении эмоций были направлены и другие опыты, в которых проявлялась возможность ослабления возникших естественным путем отрицательных переживаний (страх, тревога), если приписать их причину нейтральным стимулам, например, постоянно действующему шуму. Положительный результат доказывал бы решающую роль когнитивных процессов (интерпретацию, заключение и т.п.) в модуляции постоянных переживаний. Однако результаты оказались противоречивыми. Не во всех случаях приписывание причины эмоционального состояния нейтральному фактору приводило к снижению интенсивности переживания. Попытка применить данный метод в клинической практике также не дала положительных результатов. Не удалось снизить ни тревожность, ни другие негативные эмоциональные состояния. Возможно, что причина этих неудач - сильная сконцентрированность внимания больных на истинных причинах их болезненного состояния.
Возможно, что эти данные не отрицают теории С.Шехтера, согласно которой для получения эффекта приписывания причин возбуждения нейтральным стимулам необходимо, чтобы субъект находился в состоянии неопределенности по отношению источника активации и чтобы у него имелась возможность информационного поиска этих причин. Результаты действительно
Современный Гуманитарный Университет
51
показывают, что феномен приписывания может возникать только в новых условиях и при среднем уровне негативных аффектов.
Однако возможно и альтернативное объяснение влияния факта приписывания: ослабление негативных эмоций может быть связано с уменьшением неопределенности из-за получения более точной информации о симптомах активации и ее причинах. Такая интерпретация хорошо согласуется с потребностно-информационной теорией эмоций П.В.Симонова, связывающей появление отрицательных эмоций с дефицитом имеющейся информации о способах и средствах удовлетворения актуальной потребности, что определяет низкую вероятность достижения цели. За счет дополнительной информации у субъекта возрастает вероятность удовлетворения потребности, что усиливает положительные эмоции и минимизирует отрицательные.
Суммируя, можно сказать, что когнитивные механизмы генерации и изменения эмоций для своего проявления требуют определенных условий. Его действия легче обнаружить в новой ситуации и при среднем уровне активации нервной системы. Повышенная личностная тревожность и патологически доминирующие отрицательные эмоции блокируют действие этого механизма.
Многие исследователи, несмотря на неубедительность экспериментальных данных, продолжают преувеличивать значение когнитивного механизма в возникновении эмоций. Известный теоретик эмоций Р.Лазарус продолжает придерживаться мнения, что "когнитивное опосредование - необходимое условие для эмоций" (Lazarus R. S., 1991).Он полагает, что даже эмоции, вызванные фармакологическими веществами или целиком зависящие от подкорковых структур мозга, опосредованы когнитивными операциями. С этой точки зрения, самый простой акт восприятия может осмысливаться, сопровождаться когнитивной оценкой, которая и генерирует эмоцию.
В другом варианте когнитивной теории эмоций (Ortony A. 1988) эмоция рассматривается как функция контекста, создаваемого субъектом. Авторы теории подчеркивают, что только язык и самоотчет (вербальный фактор) имеют отношение к механизму генерации эмоциональных переживаний. При этом поведенческие и физиологические проявления эмоций рассматриваются как сопровождение или следствие эмоциональных состояний. С точки зрения когнитивно-ориентированных исследователей, нейрофизиологический механизм, имеющий отношение к эмоциям, способен обеспечивать не эмоции, а лишь условия для них (Frijda N.H., 1986). Хотя и не все исследователи придерживаются такой крайней точки зрения о первичности когнитивных процессов в эмоциональных проявлениях, тем не менее многие специалисты в области эмоций в своих работах концентрируются на когнитивных механизмах.
Вместе с тем, если не сводить все процессы обработки информации к когнитивным, понимая под ними осознанный уровень анализа, приводящий к заключению, а разделять их на автоматические и контролируемые, связывая с актом осознания лишь последние, то некоторые информационные процессы, порождающие эмоции, по своей природе могут быть и не когнитивными (Izard C., 1993).
Между когнитивными и эмоциональными процессами существуют не только прямые но и обратные отношения. Когнитивная деятельность может быть не только источником эмоций, но и сама зависеть от эмоционального состояния субъекта. Эмоции влияют на селективность нашего внимания к сенсорным сигналам, на эффективность и стратегию исполнительной деятельности. Зависимость когнитивных процессов от эмоций нашла отражение во мнении о том, что в радости мы видим мир через розовые очки, а в страхе смотрим на него через суженный канал зрения. Тесные
Современный Гуманитарный Университет
52
связи между аффективными и когнитивными процессами выражаются в том, что чувственное переживание служит маркером для считывания информации о событиях из памяти, где она хранится вместе с эмоциональным переживанием, сопровождавшим данное событие в момент его возникновения.
Отношение эмоциональных и когнитивных процессов можно описать следующим образом. Мы сначала чувствуем, а только затем узнаем и понимаем то, что мы переживаем. Чувство в определенном смысле определяет то, что мы знаем, так как оно задает направление, в котором развивается мыслительная деятельность. При этом сами когнитивные, оценочные ситуации, которые влияют на эмоции, реализуются в мозге, который уже эмоционален и не является аффективно нейтральным. По существу, чисто когнитивной детерминанты эмоций вообще не существует. Эмоция на значимый стимул -это единство аффективно- когнитивных процессов.
4.3. Межполушарная асимметрия и эмоции
Существует немало фактов, свидетельствующих о том, что в обеспечение эмоциональной сферы человека левое и правое полушария головного мозга вносят разный вклад. Имеются многочисленные доказательства того, что восприятие эмоциональных сигналов находится под контролем правого полушария. Правосторонние корковые разрушения делают невозможным распознавание эмоционального настроения собеседника, определение лицевой экспрессии эмоций. Разрушения в правом полушарии (но не в левом) сопровождаются потерей способности выразить или передать свое переживание интонацией голоса.
Правое полушарие более тесно, чем левое, связано с вегетативными и телесными реакциями. Из клинической практики известно, что пациенты более осведомлены о нарушениях и отклонениях в реакциях на левой стороне тела. Человеку обычно легче постукивать синхронно в такт с сердечными ударами левой рукой.
Одно время казалось, что исключительно правое полушарие ответственно за обработку эмоциональных стимулов. Это дало основание рассматривать левое полушарие как "неэмоциональную структуру". (Tucker D.M.,1981). Но более поздние исследования показали, что оба полушария вносят свой вклад в эмоциональные переживания. Наиболее вероятной представляется точка зрения, согласно которой правое полушарие связано с негативными эмоциями. Это заключение в значительной степени основано на клинических наблюдениях. При ослаблении функции левого полушария больные беспокойны, пессимистически настроены, часто плачут. При снижении активности правого полушария возникает беспричинная эйфория, индифферентное настроение или частый смех.
Т.А.Доброхотова и Н.Н.Брагина установили, что больные с поражениями левого полушария тревожны, озабочены. Правостороннее поражение сочетается с легкомыслием, беспечностью. Эмоциональные состояния благодушия, безответственности, беспечности, возникающие под воздействием алкоголя, связывают с преимущественным воздействием на правое полушарие. По данным В.Л.Деглина, временное выключение левого полушария электросудорожным ударом тока вызывает сдвиг в эмоциональной сфере "правополушарного" человека в сторону отрицательных эмоций. Настроение ухудшается, он пессимистически оценивает свое положение, жалуется на плохое самочувствие. Выключение таким же способом правого полушария вызывает противоположный эффект - улучшение эмоционального состояния. В.Л.Деглин считает, что положительные эмоциональные состояния
Современный Гуманитарный Университет
53
коррелируют с усилением альфа-активности в левом полушарии, а отрицательные эмоциональные состояния - с усилением альфа-активности в правом и усилением дельта-колебаний в левом полушарии.
Демонстрация фильмов разного содержания с помощью контактных линз раздельно в правое или в левое поле зрения показало, что правое полушарие быстрее реагирует на слайды с выражением печали, а левое - на слайды радостного содержания. При этом правое полушарие быстрее опознает эмоционально выразительные лица независимо от качества эмоции.
Распознавание мимики в большей степени связано с функцией правого полушария. Оно ухудшается при его поражении. Повреждение височной доли, особенно справа, нарушает опознание эмоциональной интонации речи. При выключении левого полушария независимо от характера эмоции улучшается распознавание эмоциональной окраски голоса.
Большинство исследователей склонны объяснять эмоциональную асимметрию полушарий головного мозга как вторичную эмоциональную специализацию (Симонов П.В., 1987). Согласно Л.Р.Зенкову, выключение левого полушария делает ситуацию непонятной, невербализуемой, следовательно, эмоционально отрицательной. При выключении правого полушария ситуация оценивается как простая, ясная, понятная, что вызывает преобладание положительных эмоций. Следовательно, нарушение информационных процессов после отключения одного из полушарий вторично сказывается на эмоциогенных механизмах.
По данным последних публикаций, локальные мозговые поражения, вызывающие изменения в эмоциональной сфере, находят во фронтальных областях коры. Это неудивительно, так как между фронтальной корой и лимбической системой существуют реципрокные отношения. По мнению Р.Давидсона и его коллег, именно фронтальные полюса регулируют аффективные переживания. Регистрация ЭЭГ у пациентов с депрессией выявляет особый тип функциональной асимметрии, характерный для этих больных: у них фокус активации находится во фронтальной и центральной областях правого полушария.
По результатам исследований Р.Давидсона, примерно 50% самооценок состояния "счастья" определяется доминированием активности во фронтальных областях левого полушария. У десятимесячных младенцев восприятие лица человека с выражением счастья сочеталось с большей ЭЭГ-активацией в левом полушарии (Davidson R.J., Fox N.A., 1982). В другом исследовании новорожденным давали пробовать сладкий сироп или раствор лимонной кислоты. Проглатывание сладкой жидкости вызывало интерес на лице ребенка и ЭЭГ-активацию в левой фронтальной коре. Гримаса отвращения и активация в правой фронтальной коре были реакциями на кислый сок.
Н.Фокс и Р. Дэвидсон предложили модель, объясняющую знак эмоций в зависимости от межполушарных отношений. Согласно их концепции, левая и правая фронтальная кора - анатомический субстрат соответственно для выражения тенденции "приближения" и "отказа". Противостояние этих двух тенденций и определяет знак эмоции. Доминирование тенденции "приближения" сочетается с активацией левой фронтальной коры и появлением положительных эмоций. Р.Дэвидсон и В.Геллер полагают, что знак эмоций зависит от соотношения активности левой (ЛФК) и правой (ПФК) фронтальной коры. Это правило В.Геллер представила в виде двух неравенств:
ЛФК>ПФК = положительные эмоции
ПФК>ЛФК = отрицательные эмоции. Комментируя эти данные, П.В.Симонов отмечает, что в соответствии с потребностно-информационной теорией эмоций можно связать ПФК с прагматической информацией, приобретенной ранее и хранящейся в памяти,
Современный Гуманитарный Университет
54
а ЛФК - с информацией, только что поступившей. Когда доминирует активность левого фронтального неокортекса, субъект располагает только новой информацией, которая никак не сопоставляется с ранее приобретенной, поэтому никаких проблем не возникает и все эмоции имеют положительный знак. При доминировании активности правого фронтального неокортекса субъект располагает прежними знаниями, но понимает, что не может учитывать новую информацию, и поэтому страдает.
Методы изучения и диагностики эмоций
Изучение физиологических механизмов эмоций - многосторонний процесс, включающий эксперименты на животных, связанные с раздражением и разрушением отдельных участков мозга, изучение особенностей эмоционального реагирования у пациентов с различными поражениями мозга, а также лабораторные исследования здоровых людей при переживании ими искусственно создаваемых эмоциогенных ситуаций.
Электрическая стимуляция разных отделов мозга с помощью вживленных электродов вызывает эмоциональные переживания у пациентов, а также своеобразные изменения поведения у животных. Так, раздражение различных отделов гипоталамуса у кошки вызывает реакцию "бегства", когда животное отчаянно ищет убежища. Стимуляция образований среднего мозга ведет к активации с положительной или отрицательной окраской или к состоянию успокоения. Раздражение передней и нижней поверхности височной доли вызывает чувство страха; переднего и заднего отделов гипоталамуса - тревоги и ярости: перегородки - наслаждения: миндалевидного тела - страха, ярости и гнева, а в некоторых случаях и удовольствия.
Широкую известность приобрели опыты Д.Олдса, в которых крысам вживляли электроды в разные области гипоталамуса. Крысы, обнаружив связь между нажатием педали и получением стимуляции, в некоторых случаях продолжали стимулировать свой мозг с поразительным упорством. Участки гипоталамуса, которые они стремились раздражать, получили название "центров удовольствия". По аналогии с этим были выявлены участки мозга, раздражения которых животные всеми силами стремились избегать. Электростимуляцию проводили также у некоторых больных во время операций на головном мозге. Некоторые из таких операций проходят без наркоза, так как манипуляции с мозговой тканью не вызывают боли. Больные нередко сообщали о приятных ощущениях, возникавших при раздражении участков мозга, которые примерно соответствуют расположению "центров удовольствия" у животных. Так же были выявлены участки, раздражение которых вызывало неприятные ощущения.
Физиологические проявления эмоциональных переживаний здорового человека широко исследуются в лабораторных условиях. Как правило, используется метод психологического моделирования, когда либо создаются условия, непосредственно вызывающие у индивида эмоциональное напряжение (например, критические замечания в адрес его деятельности в условиях эксперимента), либо испытуемому предъявляют внешние стимулы, провоцирующие возникновение тех или иных эмоций (например, фотографии, вызывающие отвращение).
Кожно-гальваническая реакция (КГР), измеряемая с поверхности ладони, широко используется в качестве индикатора эмоциональных состояний человека. Установлен вид математической связи между силой эмоции и амплитудой КГР. В то же время по КГР практически невозможно установить качественную характеристику переживаемой эмоции. Предполагается, что фазический и тонический компоненты КГР могут иметь разное отношение к
Современный Гуманитарный Университет
55
качеству и интенсивности переживаемых эмоций. Причем, фазическая КГР является в большей степени индикатором интенсивности и в меньшей степени - специфичности эмоций. Реакции тонического типа более связаны с мозговыми механизмами, отвечающими за реакцию страха, а фазические могут служить индикаторами предвосхищения, прогнозирования эмоционально-положительных стимулов. В то же время собственно КГР не может служить показателем однозначного определения специфичности эмоций, а является показателем неспецифической активации.
Реакции сердечно-сосудистой системы служат наиболее надежными объективными показателями степени эмоционального напряжения по сравнению с другими вегетативными показателями при наличии двух условий: эмоциональное переживание характеризуется сильным напряжением и не сопровождается физической нагрузкой. Сильное эмоциональное напряжение может существенно изменять частоту сердечных сокращений. Например, у переводчиков-синхронистов частота сердечных сокращений (ЧСС) во время работы достигает иногда 160 ударов в минуту.
Электроэнцефалографические (ЭЭГ) показатели эмоций: при положительных эмоциях усиливается возбуждение, однако одновременно наблюдается нарастание тормозящих влияний. Это проявляется периодами экзальтации (возрастанием ЭЭГ-колебний) альфа-волн и усилением тета-активности. При сильных положительных эмоциях может наблюдаться депрессия альфа-ритма и усиление высокочастотных бета-колебаний. Для отрицательных эмоциональных переживаний наиболее типична депрессия альфа ритма и нарастание быстрых колебаний. На первых этапах развития таких эмоций тормозные влияния еще продолжают возрастать, что проявляется и случаями экзальтации альфа-ритма и усилением тета-активности. Специфические особенности ЭЭГ приобретает на том этапе, где отрицательные эмоции приобретают застойный характер (глубокое горе, сильный страх и т.д.). На фоне еще повышенного тонуса здесь наблюдается явное преобладание тормозящих влияний с появлением в ЭЭГ медленных волн.
Статистические методы ЭЭГ в оценке эмоций представляют собой особое направление в оценке эмоций. Это статистические методы оценки спектров ЭЭГ, пространтвенно-временной синхронизации биопотенциалов, вызванные потенциалы, сверхмедленная ритмическая активность мозга. Обнаружено, что увеличение субъективной оценки отрицательного состояния у здоровых людей связано с возрастанием синхронизации потенциалов, регистрируемых в лобных отделах мозга (особенно в левой лобной доле) с потенциалами, регистрируемыми в правой височной области (при переживании неудачи и болевых ощущениях). Показатели пространственной синхронизации биопотенциалов, регистрируемых в лобных и височных отделах мозга могут быть использованы для изучения эмоциональных состояний, как в норме, так и при локальных повреждениях мозга.
5. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ СТРЕССА
Стресс нередко рассматривают как особое функциональное состояние и в то же время как психофизиологическую реакцию организма на воздействия среды, выходящие за границы адаптивной нормы.
5.1. Стресс
Стресс - психическое состояние общего возбуждения, психического напряжения при деятельности в трудных, необычных, экстремальных
Современный Гуманитарный Университет
56
ситуациях; неспецифическая реакция организма на резко изменяющиеся условия среды. В настоящее время термин стресс используется для обозначения целого ряда явлений:
В целом, стресс представляет собой неспецифический компонент адаптации, играющий мобилизующую роль и обусловливающий привлечение энергетических и пластических ресурсов для адаптационной перестройки организма.
Термин "стресс" был введен Гансом Селье в 1929 г. Будучи студентом-медиком, он обратил внимание на то, что у всех пациентов, страдающих от самых разных заболеваний, возникает ряд общих симптомов (потеря аппетита, мышечная слабость, повышенное артериальное давление и температура, утрата мотивации к достижениям). Поскольку эти симптомы не зависят от природы заболевания, Селье предложил обозначить такое состояние "синдром просто болезни". Первоначально Селье использовал термин "стресс" для описания совокупности всех неспецифических изменений (внутри организма), функциональных или органических. Селье считал, что стрессовая реакция представляет собой неспецифический набор психофизиологических изменений, который не зависит от природы фактора, провоцирующего стресс. Позднее было показано, что общая картина психологических реакций может быть весьма специфична. В ее формирование вносят свой вклад и качественное своеобразие раздражителя, стрессора - стимула, вызывающего стрессовую реакцию, и индивидуальные особенности организма.
Значение стресса
Сущность реакции на стрессор заключается в активации всех систем организма, необходимых для преодоления "препятствия" и возвращения организма к нормальным условиям существования. Биологической функцией стресса является адаптация - приспособление человека к окружающей среде. Этот процесс тесно связан с понятием гомеостаза - координации физиологических процессов, поддерживающих большинство устойчивых состояний организма; определяющей динамическое постоянство внутренней среды и ее колебания в допустимых пределах. Таким образом, стресс предназначен для защиты организма от угрожающих и разрушающих воздействий различной модальности как психических, так и физических. Стресс - нормальное явление в здоровом организме, он является защитным механизмом биологической системы.
С точки зрения стрессорной реакции, как считает Г.Селье, не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой сталкивается человек. Мать, которой сообщили о гибели в бою ее единственного сына, испытывает страшное душевное потрясение. Если спустя много лет окажется, что
Современный Гуманитарный Университет
57
сообщение было ложным, и сын вернется домой целым и невредимым, она почувствует сильнейшую радость. Специфические результаты двух событий - горе и радость - совершенно различны, но их стрессорное воздействие -неспецифическое требование приспособления к новой ситуации может быть одинаковым. Количественные психофизиологические (биохимические) измерения показывают, что некоторые реакции неспецифичны и одинаковы для всех видов воздействий. Нелегко представить себе, что жара, холод, лекарства, гормоны вызывают одинаковые биохимические сдвиги в организме. Однако дело обстоит именно так. Медицина долго не признавала этого. Казалось нелепым, что разные задачи требуют одинакового ответа. Но если задуматься, то в повседневной жизни много аналогичных ситуаций, когда специфические явления имеют в то же время общие, неспецифические черты. На первый взгляд трудно найти "общий знаменатель" для человека, стола, дерева, но все они обладают массой, ибо нет невесомых объектов. Давление на чашу весов не зависит от таких специфических свойств, как температура, цвет или форма. Точно так же стрессорный эффект предъявляемых организму требований не зависит от типа специфических приспособительных ответов на эти требования. Он зависит только от интенсивности требований к приспособительной (адаптивной) способности организма. Любая нормальная деятельность - игра в шахматы и даже страстное объятие может вызвать значительный стресс, не причинив никакого вреда.
Со времен Селье принято различать конструктивный и деструктивный аспекты стресса. Не всякий стресс вреден, стрессовая активация может быть положительной силой, обогащая человека осознанием своих реальных возможностей. Выделяют два типа стресса: эустресс - положительный стресс и дистресс - ослабляющий и разрушающий стресс.
когнитивная и (неокор
Общий адаптационный синдром
Общий адаптационный синдром - совокупность реакций организма на значительные по силе и продолжительности неблагоприятные воздействия, усилие организма приспособиться к изменившимся условиям среды за счет включения специальных защитных механизмов, выработанных в процессе эволюции. Эта концепция была разработана Селье в 1956 г.
Любой раздражитель, вызывающий стрессовую реакцию, вначале воспринимается (не обязательно осознанно) сенсорными рецепторами периферической нервной системы. Затем рецепторы посылают импульсы по сенсорным путям периферической нервной системы к мозгу. В центральной нервной системе от главных путей, восходящих к неокортексу, отходят нервные ответвления, направляющиеся в ретикулярную формацию и далее в образования промежуточного мозга. Воспринимаемые события получают должную оценку в структурах мозга, связанных с обеспечением мотивационно-потребностной сферы человека (гипоталамусе и лимбической системе).
В конечном счете, все потоки нервной импульсации по восходящим путям поступают в кору больших полушарий, где осуществляется их содержательная, смысловая интерпретация. Результаты этой интерпретации по каналам обратной связи попадают в лимбическую систему. Если раздражитель вызывает ярко выраженную эмоциональную оценку, возникает стрессогенная реакция.
Таким образом, любой раздражитель получает двойную интерпретацию: объективную (в коре больших полушарий) и субъективную (в лимбической системе). Основным путем распространения стрессогенной реакции в организме является вегетативная нервная система и, в первую очередь ее симпатический отдел, эффекты возбуждения которого были описаны выше.
Организм человека справляется со стрессом четырьмя путями:
Все эти биохимические и физиологические изменения мобилизуют организм на выраженную активность ("борьбу" или "бегство"). Когда конфликтная ситуация требует немедленного ответа, адаптивные механизмы работают четко и слаженно, биохимические реакции ускоряются, а следующие за ними функциональные изменения в органах и тканях позволяют организму реагировать на стрессор с удвоенной силой.
В жизни первобытного человека большинство стрессовых воздействий завершалось выраженной активностью организма (реакция "борьбы или бегства"). В современном мире стресс, нередко ограничиваясь только внутренними проявлениями, может приобретать затяжной характер. В этом
случае у организма нет шансов нормализовать уже включившиеся стресс-адаптационные процессы, хотя нервная система продолжает реагировать на стрессоры привычным для организма человека способом. При этом ни одну из вышеописанных физиологических реакций нельзя произвольно исключить из традиционного комплекса реагирования.
Развитие стресса во времени делится на три стадии:
- стадия тревоги - активация эндокринных путей, связанных с активацией коры и мозгового вещества надпочечников и щитовидной железы. Эта стадия связана с мобилизацией защитных механизмов организма.
- стадия резистентности - стадия максимально высокого уровня сопротивляемости организма вредным воздействиям. Эту стадию отличает максимально высокий уровень сопротивляемости организма к воздействию вредоносных факторов. Все усилия организма направлены на поддержание состояния гомеостаза в изменившихся условиях.
- стадия истощения - адаптивные механизмы, участвующие в поддержании стадии резистентности, исчерпали себя. В некоторых случаях под угрозой может оказаться выживание организма.
5.2. Виды стресса
В связи с особенностями стрессора выделяют, по крайней мере, два варианта стресса: физический (физиологический, первосигнальный) и психоэмоциональный (второсигнальный).
Физиологический стресс возникает в результате воздействия раздражителя через какой-либо сенсорный или метаболический процесс. Например, удушье или слишком сильные физические нагрузки приобретают роль стрессоров, провоцирующих физиологический стресс. Психоэмоциональный стресс возникает как следствие собственной интерпретации внешних стимулов. Так, звук чужих шагов за спиной человека, идущего ночью по пустынной улице, также может оказаться сильным стрессором.
Во втором случае перестройки функциональных систем как таковых не происходит. При этом реакции на внешние воздействия имеют преимущественно локальный характер.
Физиологический стресс, как правило, связан с объективным изменением условий жизнедеятельности человека. В отличие от него, психоэмоциональный стресс нередко возникает в результате собственной позиции индивида. Человек реагирует на то, что его окружает в соответствии со своей интерпретацией внешних стимулов, которая зависит от личностных особенностей, социального статуса, ролевого поведения и т.п.
Основной чертой, различающей физиологический и психоэмоциональный стресс, является необходимое для возникновения последнего восприятие угрозы. Возникновение психоэмоционального стресса в определенной ситуации может отмечаться не в силу ее объективных характеристик, а в связи с субъективными особенностями восприятия и сложившимися индивидуальными стереотипами реагирования. Многочисленные исследования показали невозможность выделения универсальных психических стрессоров и универсальных ситуаций, вызывающих стресс в равной мере у всех индивидуумов независимо от их психологических и физиологических различий, которые определяют особенности восприятия ситуации, ее оценки и ориентацию индивидуума по отношению к стрессору. Каждый раздражитель, даже самый слабый, в определенных условиях может играть роль психологического стрессора; вместе с тем ни один из раздражителей не вызывает стресса у всех без исключения индивидов, подвергшихся его
Современный Гуманитарный Университет
60
воздействию (Cofer, Appley, 1972).
В случае кратковременного стресса, как правило, актуализируются уже сложившиеся программы реагирования и мобилизации ресурсов.
Стресс и связанные с ним заболевания
При длительном воздействии стрессогенных факторов происходят перестройки функциональных систем, ответственных за мобилизацию ресурсов организма. Нередко эти перестройки могут повлечь за собой тяжелые последствия для здоровья человека. В этих случаях может возникнуть психосоматическое заболевание - функциональные или органические нарушения, возникающие вследствие стресса. Психическое и соматическое (телесное) так сильно переплетены между собой, что не может быть психического феномена без последующего соматического и, наоборот, не существует соматического явления без психологического. Стрессовая реакция представляет собой концентрированную сущность взаимоотношения психики и тела.
Психоэмоциональные стрессы формируются в ходе так называемых конфликтных ситуаций, когда субъект не способен спокойно удовлетворить свои главенствующие биологические и социальные потребности в течение длительного периода времени. В этих условиях стресс оправдан и является нормальной адаптивной реакцией живого организма. В безнадежной конфликтной ситуации он может принимать патологическую форму непрерывного возбуждения нервной системы, что ведет к развитию психосоматических заболеваний.
Обусловленность ряда заболеваний психоэмоциональным дистрессом привлекает внимание медиков и биологов к изучению физиологических и психологических механизмов стресса, к анализу его перехода в болезнь. Такие болезни, являющиеся результатом действия, по существу, полезного защитного механизма, Селье назвал болезнями адаптации. Понятия "болезни адаптации" и "психосоматические заболевания" близки, поскольку симптомы "болезней адаптации", вызванных стрессом, являются психосоматическими.
Так, психосоциальные нарушения могут играть важную роль в повышении артериального давления, и этот процесс может стать хроническим, приводя к гипертонической болезни. Возникновение сердечных аритмий, по-видимому, связано с нарушениями проводимости, вызванными закупорками мелких кровеносных сосудов или расстройством функций симпатической нервной системы. И то, и другое может быть следствием чрезмерной реакции на стресс. Заболевания органов пищеварения и избыточный стресс связываются друг с другом очень давно. Уже много лет назад было показано, что эмоции, связанные с гневом и яростью, сопровождаются повышением содержания кислоты и пепсина в отделяемом желудка, тогда как в состоянии депрессии желудочная секреция уменьшается. Считается, что в механизме процессов, способствующих образованию язвы желудка, сочетаются эмоциональные и генетические факторы. Селье описал наличие изъязвлений как ответ на стресс при общем адаптационном синдроме. Конкретные механизмы, участвующие в формировании язвенной болезни, пока еще не известны, хотя они связаны со стрессовой реакцией. В качестве возможных механизмов можно рассматривать стимуляцию повышенной секреции желудка через блуждающий нерв, а также влияние глюкокортикоидных гормонов. Показано, что у людей, подвергнутых стрессу, потеря контроля над стрессогенной ситуацией, приводящая к беспомощности и депрессии, может вызвать повышенную секрецию гормонов коры надпочечников и, как следствие, повышенный риск образования язв в желудочно-кишечном тракте и подавление иммунной
Современный Гуманитарный Университет 61
системы организма. К расстройствам дыхательной системы, вызванным воздействием стресса, относятся аллергия на запахи и пыль, бронхиальная астма и гипервентиляция. Существует много экспериментальных данных, свидетельствующих о прямом отношении стресса к возникновению и развитию сахарного диабета.
Все это говорит о том, что в стрессорной реакции принимают участие все системы: нервная, эндокринная, сердечно-сосудистая, желудочно-кишечная и даже половая. Очень часто, особенно после продолжительного стресса вследствие истощения всего организма наступает слабость. Как правило, стресс вызывает ухудшение деятельности самого "слабого" звена в организме, уже больного органа, например, язву желудка на фоне хронического гастрита. Ослабляя иммунную систему, стресс повышает риск инфекционных заболеваний.
Установлено, что при стрессе дыхание становится более частым. При непродолжительном стрессе попадание избытка кислорода в кровь вызывает одышку. Если же стресс длительный, то частое дыхание будет продолжаться до тех пор, пока не пересохнут слизистые поверхности носоглотки. Человек в этом случае ощущает боль в грудной клетке из-за спазма дыхательных мышц и диафрагмы. При этом вследствие ухудшения защитных функций слизистой оболочки носоглотки резко возрастает вероятность заболевания различными инфекционными заболеваниями. Повышение уровня сахара в крови, также являющееся частью реакции организма на стресс, вызывает свою цепную реакцию. Повышение уровня сахара (глюкозы) провоцирует усиленную секрецию инсулина - гормона поджелудочной железы, который, в свою очередь, способствует отложению глюкозы в виде гликогена в печени, мышцах и частичному превращению ее в жир. В результате концентрация сахара в крови падает, и у человека возникает чувство голода, а организм требует немедленной компенсации. Это состояние стимулирует дальнейшую секрецию инсулина, и уровень сахара в крови продолжает снижаться. В конечном итоге эндокринная функция поджелудочной железы истощается, что создает реальные предпосылки для развития сахарного диабета.
Таким образом, при избыточном стрессе, так или иначе, страдают все системы организма.
5.3. Стресс и индивидуальные различия
Как указывалось выше, невозможно связывать стресс непосредственно с характеристиками среды. Это объясняется тем, что, возникая при воздействии широкого круга стрессоров, индивидуальная значимость их может существенно варьировать. Т.е. стресс представляет собой определенное состояние, он выступает не как нечто, навязанное извне, а как ответ организма на внутренние и внешние процессы, которые напрягают физиологические или психологические интегративные способности до степеней, близких к пределу или превышающих его.
В исследованиях стресса все больше уделяют внимания индивидуальным различиям между людьми и пытаются коррелировать психофизиологические изменения (биохимические, гормональные) с конкретными социальными условиями, провоцирующими возникновение стрессорной реакции.
Известно, что одни люди более, другие менее предрасположены к дистрессу. Для одних свойственно активное поведение при стрессе, для других - пассивное. По мнению Селье, это связано с индивидуальными различиями гормональной продукции при стрессе.
Лица, имеющие внутренний контроль за своей деятельностью -"интерналы" (уверенные в себе, надеющиеся только на себя, не нуждающиеся
Современный Гуманитарный Университет
62
во внешней поддержке), менее подвержены дистрессу в экстремальных условиях при социальном давлении, чем "экстерналы" с внешним контролем (неуверенные в себе, нуждающиеся в поощрениях, полагающиеся на случай, судьбу). Установлено, что при стрессе увеличение гормона роста в крови происходит только у людей, характеризуемых высокой степенью эгоизма. У невротических личностей при психоэмоциональном стрессе обнаружено увеличение в крови как кортизола, так и гормона роста. Выявлено повышение при стрессе уровня кортизола в крови у лиц, склонных к оборонительному поведению, хотя они были общительны и у них не отмечалось чувства тревоги. Возрастание содержания гормона роста наблюдалось у испытуемых с такими чертами личности, как враждебность, склонность к преувеличению и т.п.
При исследовании взаимосвязи стресса и заболеваний сердечно сосудистой системы было выделено два полярных типа поведения.
Тип поведения А - поведение, ориентированное на успех и жизненные достижения, характеризующийся преобладанием симпатического типа реагирования и тип поведения Б - поведение, характеризующееся преобладанием парасимпатического типа реагирования (см.2).
M.Friedman,R.Rosenman (1974) дали общее описание личностных характеристик людей с поведением типа А, которые могут быть склонны к индивидуальным болезням стресса (ИБС): высокий темп жизни для достижения выбранной, но нечетко сформулированной цели, постоянное стремление к соревнованию и конкуренции, настойчивое желание признания и выдвижения, привычка ускорять темп многих физических и психических функций, исключительная физическая и психическая готовность к действию. Люди типа А нетерпеливы и беспокойны, говорят быстро и выразительно, им свойственна живость, настороженность, напряжение лицевых мышц, они часто сцепляют пальцы, переступают ногами. Люди типа Б характеризуются как спокойные, уравновешенные, однако они отличаются от типа А отсутствием стремления к соревнованию, умением отдыхать по окончании работы.
Авторы показали, что лица, имеющие поведение типа А, страдают ИБС в 7 раз чаще, чем лица типа Б. О значении описанных особенностей характера и поведения в развитии коронарного атеросклероза и ИБС свидетельствуют многие исследования.
Исследования психофизиологических коррелятов типов поведения А-Б отмечают, что у людей типа А по сравнению с типом Б повышена реактивность симпатоадреналовой системы (САС) и имеется несоответствие между увеличенным уровнем адренокортикотропного гормона в крови и содержанием кортизола. Есть сведения, что лица типа А имеют функциональные нарушения гипоталамо-гипофизарной системы. Таким образом, особенности поведения людей типа А хорошо согласуются с физиологической характеристикой лиц, находящихся в состоянии постоянного эмоционального напряжения.
Исследования КГР,ЭМГ мышц и сердечно-сосудистых показателей в покое и во время задачи по слежению у людей типа А и типа Б показали, что не все компоненты комплекса, означаемого как тип А, имеют отношение к функционированию сердечно-сосудистой системы (Ohman et all,1988). Исследования вегетативных и нейрогуморальных реакций на два вида стрессоров (умственная нагрузка и высокоинтенсивная стимуляция в условиях социального неодобрения) у людей типа А не подтвердили точку зрения о высокой симпатоадреналовой реактивности лиц с поведением типа А. Сделано предположение, что на полюсе, противоположном возбудимому и амбициозному типу А, находится не релаксированный тип Б, а тип, склонный к подавляемым тревожным реакциям. (B.Lanfranconi,1988).
Несмотря на то, что пока еще не существует единой психологической теории поведения типа А, исследователи признают наличие этого феномена
Современный Гуманитарный Университет
63
и его связь с развитием психосоматической патологии.
Терапия стрессовых состояний - сложная задача, включающая целый ряд аспектов. Среди них следует отметить, в первую очередь, собственную позицию человека. Утверждение, что чрезмерный стресс и эмоциональные расстройства зависят от способа интерпретации индивидом своего окружения, прямо связано с признанием личностной ответственности человека за свое отношение к происходящему и за свое здоровье. Психофизиологические методы коррекции стрессовых состояний связаны с использованием приемов обратной связи (см.3.3).
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Составьте логическую базу знаний по теме юниты.
2. В первой колонке таблицы дается понятие, во второй - его определение. Необходимо установить соответствие и дать правильное определение понятиям.
|
1 |
Артефакты |
более менее стабильные характеристики состояния вегетативных показателей в период относительного покоя, т.е. расслабленного бодрствования. |
|
2 |
Кожно- гальваническая реакция |
глобальные сдвиги уровня бодрствования вызываемые ретикулярной формацией. |
|
3 |
Уровень бодрствования |
мера синхронности частотных диапазонов ЭЭГ в двух различных отведениях. |
|
4 |
Когерентность |
разность потенциалов между участками кожной поверхности при воздействии различных раздражителей. |
|
5 |
Вегетативный тонус |
совокупность реакций организма на значительные по силе и продолжительности неблагоприятные воздействия, усилие организма приспособиться к изменившимся условиям среды за счет включения специальных защитных механизмов, выработанных в процессе эволюции. |
|
6 |
Генерализованная активация |
зарегистрированные процессы и явления, не свойственные изучаемому объекту или не составляющие цель исследования. |
|
7 |
Гистограмма |
процесс саморегуляции поведенческих и физиологических функций. |
|
8 9 |
Обратная связь Эмоциональное реагирование |
кратковременный эмоциональный ответ на то или иное воздействие, имеющее ситуативный характер. распределение длительности R-R интервалов (кардиоинтервалов). |
|
10 |
Общий адаптационный синдром |
внешнее проявление активности нервных центров, характеристика интенсивности поведения. |
3. Распределите методы психофизиологических исследований по графам.
Магнитоэнцефалография, окулография, плетизмография, метод микрополяризации, электроэнцефалография, компьютерная томография, электрокардиография, вариационная пульсометрия, электромиография, метод разрушения мозга.
Методы изучения работы головного Методы исследования вегетативных
мозга реакций
4. Предлагаются три понятия. Между первым и вторым существует определенная связь. Между третьим и одним из четырех понятий, расположенных ниже, существует аналогичная связь. Это понятие следует найти.
"Электроэнцефалография" и "Ритмы мозга" связаны как "Вариационная пульсометрия" и
"Пульсовое давление", "Ритм сердца", "Интервалы ЭКГ", "Минутный объем крови".
5. Задача. Определить вегетативный тонус студента по окончании изучения учебника по психофизиологии.
X
. = 1,00, АМо=20.
X = 0,65,
мин
В конце рабочего дня было проведено исследование вегетативного тонуса студента. Обработка ЭКГ методом вариационной пульсометрии дала
следующие результаты:Мо=1,35,
6. Выявите преимущества методов психофизиологических исследований с помощью таблицы.
|
Название ме- |
Основные характеристики мето- Преимущества метода |
|
тодов |
ДОВ |
|
1. Электроэн- |
|
|
цефалография |
|
|
2. Магнитоэн- |
|
|
цефалография |
|
|
1. Компьютер- |
|
|
ная томогра- |
|
|
фия |
|
|
2. Ренгеногра- |
|
|
фия |
|
|
1. Метод мик- |
|
|
ро поляризации |
|
|
2. Электриче- |
|
|
ская стимуля- |
|
|
ция мозга |
|
|
Современный Гуманитарный Университет |
|
|
67 |
7. Определите состояние своего вегетативного тонуса с помощью вопросника.
Подчеркните "Да" или "Нет" и нужное слово в тексте.
|
Да |
Нет |
Баллы |
|
|
1. Отмечаете ли Вы (при любом волнении) склонность к: • покраснению лица? • побледнению лица? |
Да Да |
Нет Нет |
3 3 |
|
2. Бывает ли у Вас онемение или похолодание: |
|||
|
• Пальцев кистей, стоп? |
Да |
Нет |
3 |
|
• Целиком кистей, стоп? |
Да |
Нет |
4 |
|
3. Бывает ли у Вас изменение окраски (поблед- |
|||
|
нение, покраснение, синюшность): |
|||
|
• Пальцев кистей, стоп? |
Да |
Нет |
5 |
|
• Целиком кистей, стоп? |
Да |
Нет |
5 |
|
4. Отмечаете ли Вы повышенную потливость? В случае ответа «Да», подчеркните слово «посто- |
|||
|
Да |
Нет |
4 |
|
|
янная» или «при волнении». |
|||
|
5. Бывают ли у Вас часто ощущения сердцебие- |
Да |
Нет |
7 |
|
ния, «замирания», «остановки сердца»? |
|||
|
6. Бывают ли у Вас часто ощущения затруднения |
|||
|
при дыхании: чувство нехватки воздуха, учащен- |
|||
|
ное дыхание? |
Да |
Нет |
7 |
|
В случае ответа «Да» уточните: при волнении, в |
|||
|
душном помещении (подчеркните нужное слово). |
|||
|
7. Характерно ли для Вас нарушение функции |
|||
|
желудочно-кишечного тракта: склонность к за- |
Да |
Нет |
6 |
|
порам, поносам, «вздутиям» живота, боли? |
|||
|
8. Бывают ли у Вас обмороки (потеря внезапно |
|||
|
сознания или чувство, что можете его потерять)?. |
|||
|
Если «Да», то уточните условия: душное поме- |
|||
|
щение, волнение, длительность пребывания в |
Да |
Нет |
7 |
|
вертикальном положении (подчеркните нужное |
|||
|
слово). |
|||
|
9. Бывают ли у Вас приступообразные головные |
|||
|
боли? Если «Да», уточните: диффузные или |
|||
|
только половина головы, «вся голова», сжимаю- |
Да |
Нет |
7 |
|
щие или пульсирующие (нужное подчеркнуть). |
10. Отмечаете ли Вы в настоящее время
снижение работоспособности, быструю
утомляемость?
11. Отмечаете ли Вы нарушения сна? В случае
ответа «Да» уточните: а) трудность засыпания, б)
поверхностный неглубокий сон с частыми
пробуждениями, в) чувство невыспанности,
усталости при пробуждении утром
Да
Да
Нет
Нет
5
5
Общая сумма баллов у здоровых лиц не должна превышать 15, в случае превышения, можно говорить о наличии синдрома вегетативной дистонии.
ТРЕНИНГ УМЕНИЙ
Задание
Определите вегетативный тонус с помощью индекса Кердо, если величина диастолического давления равна 70 мм рт.ст, а частота сердечных сокращений равна 60 уд/мин.
Решение
Предварительно заполните таблицу, подобрав к каждому алгоритму конкретное соответствие из данной ситуации.
|
№ п/п |
Алгоритм |
Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
|
1 |
Определение величины диастолического давления (Д). |
Д = 70 мм рт.ст. |
|
2 |
Определение частоты сердечных сокращений (ЧСС) в 1 мин |
ЧСС = 60 уд/мин |
|
3 |
Расчет вегетативного индекса Кердо |
ВИ = ) • 100= -16 60 |
|
4 |
Определение преобладания типа вегетативного тонуса |
Преобладание парасимпатического тонуса. |
Решите самостоятельно следующие ситуации: Ситуация 1
Определите вегетативный тонус с помощью индекса Кердо, если величина диастолического давления равна 100 мм рт.ст, а частота сердечных сокращений равна 94 уд/мин.
Определите вегетативный тонус с помощью индекса Кердо, если величина диастолического давления равна 80 мм рт.ст., а частота сердечных сокращений равна 75 уд/мин.
Ситуация 3
Определите вегетативный тонус с помощью индекса Кердо, если величина диастолического давления равна 90 мм рт.ст., а частота сердечных сокращений равна 84 уд/мин.
Ситуация 4
Определите вегетативный тонус с помощью индекса Кердо, если величина диастолического давления равна 70 мм рт.ст., а частота сердечных сокращений равна 81 уд/мин.
Ситуация 5
Определите вегетативный тонус с помощью индекса Кердо, если величина диастолического давления равна 75 мм рт.ст., а частота сердечных сокращений равна 65 уд/мин.
Задание
Определите минутный объем крови, если величина систолического артериального давления равна 124 мм рт.ст, величина диастолического - 75 мм рт.ст., а частота сердечных сокращений - 82 уд/мин.
Решение
Предварительно заполните таблицу, подобрав к каждому алгоритму конкретное соответствие из данной ситуации.
|
№ Алгоритм п/п |
Конкретное соответствие данной ситуации предложенному алгоритму |
|
1 Определение систолического артериального давления 2 Определение диастолического артериального давления 3 Определение частоты сердечных сокращений 4 Расчет минутного объема крови |
АДсист = 124 АДдиаст 75 ЧСС = 82 Амплитуда АД = 124-75=49 АДср = 1242+ 75= 199; АД =^L -100=24,6; МО=24,6-82=2019 |
Решите самостоятельно следующие ситуации: Ситуация 1
Определите минутный объем крови, если величина систолического артериального давления равна 168 мм рт.ст., а величина диастолического - 110 мм рт.ст, частота сердечных сокращений - 102 уд./мин
Определите минутный объем крови, если величина систолического артериального давления равна 170 мм рт.ст., а величина диастолического - 100, частота сердечных сокращений - 93 уд/мин.
Ситуация 3
Определите минутный объем крови, если величина систолического артериального давления равна 150 мм рт.ст., а величина диастолического -90 мм рт.ст., частота сердечных сокращений .- 68 уд/мин.
Ситуация 4
Определите минутный объем крови, если величина систолического артериального давления равна 140 мм рт.ст., величина диастолического -. 85 мм рт.ст., частота сердечных сокращений - 88 уд/мин.
Ситуация 5
Определите минутный объем крови, если величина систолического артериального давления равна 175 мм рт.ст., величина диастолического -105 мм рт.ст., частота сердечных сокращений -85 уд/мин.
Задание
Определите индекс вегетативного равновесия, если АМо равна 20,
|
X макс |
=0,95, X = 0,60. мин |
Решение |
|
№ |
Алгоритм |
Конкретное соответствие данной ситуации пред- |
|
п/п |
ложенному алгоритму |
|
|
1 |
Определение АМо, Хмин, Хмакс на основе обработки электро кардиограммы мето дом вариационной пульсометрии |
АМо=20, Хмакс = 0,95, Хмин = 0,60. |
|
2 |
Определение дх ; |
ДХ =0,95-0,60=0,35 |
|
3 |
Расчет ИВР по фор муле. |
ИВР=— =57 0,35 |
Решите самостоятельно следующие ситуации:
Ситуация 1
Определите индекс вегетативного равновесия, если АМо равна 50, Хмакс=0,85, X = 0,60.
мин
Ситуация 2
Определите индекс вегетативного равновесия, если АМо равна 60, Хмакс=0,85,
Хмин= 0,70. макс
мин
Ситуация 3
Определите индекс вегетативного равновесия, если АМо равна 40, Х-Хмакс
0,89, X = 0,64.
мин
Ситуация 4
Определите индекс вегетативного равновесия, если АМо равна 80, X 0,95, X = 0,60.
мин
Ситуация 5
Определите индекс вегетативного равновесия, если АМо равна 70, Хмакс=0,75, X = 0,80.
мин
4. Пример выполнения задания тренинга на умение № 4
Задание
Определите вегетативный показатель ритма, если Мо =1,0, Хмакс =0,85, Хмин=
0,65.
Решение
|
№ п/п |
Алгоритм |
Конкретное соответствие данной ситуа ции предложенному алгоритму |
|
1 |
Определение Мо, Хмакс, Хмин на основе обработки электрокардио граммы методом вариационной пульсометрии |
Мо=1,0 Хмакс=0,85, Хмин= 0,65. |
|
2 |
Определение дх: Д Х=Хмакс — Хмин; |
ДХ=0,85-0,65=0,20 |
|
3 |
Расчет ВПР по формуле. |
ВПР=—!— =5 1-0,2 |
Ситуация 1
Определите вегетативный показатель ритма, если Мо=0,5, X = 0,50, X =0,85
макс
Ситуация 2
Определите вегетативный показатель ритма, если Мо=1,0, X,,^ 0,60, X,
=0,85.
Ситуация 3
Определите вегетативный показатель ритма, если Мо=0,75, 0,65, Xt
=0,85.
Ситуация 4
Определите вегетативный показатель ритма, если Мо=0,40, = 0,50, Xt
=0,75
Определите вегетативный показатель ритма, если Мо=1,05, X = 0,50, X
мин макс
=0,75.
5. Пример выполнения задания тренинга на умение №5
Задание
Определите индекс напряжения если, Мо = 1,25, АМо = 20, X^^^, X = 0,60.
мин
|
Решение |
|
|
№ Алгоритм п/п |
Конкретное соответствие данной ситуации пред ложенному алгоритму |
|
1 Определение Мо, АМо, Хмакс, Хмин на основе обработки электрокардиограм мы методом вариа ционной пульсомет-рии 2 Определение АХ 3 Расчет ИН по фор муле. |
Мо-=1,25, АМо=20, Хмин= 0,60, Хмакс=0,95. АХ = 0,95-0,60=0,35 20 2-0,35-1,25 |
Решите самостоятельно следующие ситуации: Ситуация 1
Определите индекс напряжения, если Мо=1,0, АМо = 50, = 050, X =0,85.
макс
Определите индекс напряжения, если Мо=1,0 , АМо = 30, Хмин= 0,60, Хмакс=0,85.
Ситуация 3
Определите индекс напряжения, если Мо=0,75, АМо = 60, Х =0,60, Х =0,75.
мин макс
Ситуация 4
Определите индекс напряжения, если Мо=0,50, АМо = 80, Хмин = 0,60,
Хмакс=0,65
макс
Ситуация 5
Определите индекс напряжения, если Мо=1,05, АМо = 40, Хмин= 0,60, Хмакс=0,75.
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
ЮНИТА 2
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ И ЭМОЦИЙ
Редактор Л.А. Савина Оператор компьютерной верстки Е.М. Кузнецова
Изд. лиц. ЛР № 071765 от 07.12.1998 Сдано в печать
НОУ "Современный Гуманитарный Институт"
Тираж Заказ