CC BY
78ОСОБЕННОСТИ СЕНСОМОТОРНОЙ РЕАКЦИЯ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ВЛИЯНИИ ФЛУКТУАЦИИ
А ТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Шарафи Р., Вогданов В., Г орлов Д., Горго Ю., Коробейников Г.
Киевский национальный университет им. Т араса Шевченко
Аннотация. Исследовано особенности латентного периода простой сенсомоторной реакции (ЛП) человека при влиянии флуктуаций атмосферного давления (ФАД). Определенно, в какие сезоны ФАД наиболее влияют на ЛП.
Т акже определено особенности ЛП у людей с разными индивидуальными особенностями.
Ключевые слова: Латентный период, флуктуация атмосферного давления, гелио-геофизические факторы.
Анотація. Шарафі Р., Богданов В., Г орлов Д., Г орго Ю., Коробейніков Г. Особливості сенсомоторної реакції людини при впливі флуктуації атмосферного тиску. Досліджено особливості латентного періоду простій сенсрмоторній реакції (LP) людини при впливі флуктуацій атмосферного тиску (FAD). Безумовно, в які сезони FAD найбільш впливають на LP. Т акож визначено особливості LP у людей з різними індивідуальними особливостями. Ключові слова: Латентний період, флуктуаціяатмосферного тиску, гелио-геофизичні факторі.
Annotation. Sharafi R., Bogdanov V., Gorlov D., Gorgo Yu., Korobeynikov G. The features of senso-motor reaction of man at influencing of fluctuation of atmospheric pressure. It is investigated the features of latent period of simple senso-motors reaction (LP) of man at influencing of fluctuation of atmospheric pressure. Certainly, in which seasons more influences of fluctuation of atmospheric pressure (FAD) on latent period of simple senso-motors reaction and it is also certain the features of LP at people with different individual features.
Keywords: Latent period, fluctuation of atmospheric pressure, helio-geophysical factors.
Введение.
Надежность работы человека во многом зависит от степени адаптации к действию факторов среды, стойкости к стрессам, психофизиологического состояния, нравственных и психоэмоциональных качеств [4, 10, 11, 13]. Знания о психофизиологических свойствах человека и их изменений при действии факторов среды дают возможность прогнозировать качество его работы [12, 13, 15]. К числу наиболее важных естественных адаптивных факторов, которые способны влиять на человека и, в частности, на его высшую нервную деятельность относят флуктуации атмосферного давления (ФАД) которые моделировались в диапазоне частот ниже 0.1 Гц [7, 16, 17, 21,
22, 23, 24]. Важной особенностью этого естественного фактора является то, что человек не чувствует его изменений, и потому не может субъективно оценить их действие на состояние внимания. Исследование психофизиологических эффектов флуктуации атмосферного давления (ФАД) сравнимых с субциркадианими ритмами, которые во много раз превышали средние ровные возмущения атмосферы, показали, что они способны ухудшать внимание и повышать риск патологических реакций со стороны ВНС [8]. В процессе адаптации организма человека к влиянию внешних факторов происходят также изменения латентный период простой сенсомоторной реакции (ЛП) и критической частоты слияния световых мельканий [1, 19]. Латентный период простой сенсомоторной реакции (ЛП) это промежуток времени из начала подачи сигнала до мышечного ответа испытуемого, при условии, что от испытуемого требуется реагировать как можно быстрее. В течение этого латентного периода, информация обрабатывается анализатором. Эта обработка состоит их таких компонентов: 1) получение сигнала ЦНС (афферентный этап); 2) переключение и передача информации в высшие сенсорные центры; 3) подготовка и реализация моторных ответов [25].
Предполагается, что ЛП может отражать временные характеристики подготовки и формирования двигательных программ [14]. ЛП отражает время включения моторной программы или подготовительный период осуществления реакции, величину неспецифической активации структур, принимающих участие в организации данного типа движений. ЛП является показателем развития возбуждения в нервной системе. ЛП существенно зависит как от индивидуальных психофизиологических особенностей человека, так и от его функционального состояния и его уровня [9]. ЛП отражает состояние ЦНС и функциональная система, через его статистические особенности [3, 5, 6]. Использование латентный период в экспериментальном изучении самых различных психических явлений имеет давнюю историю и традицию. Факторы, приводящие к вариабельности ЛП, можно подразделить на сигналы, поступающие из внешней среды, и внутренние сигналы - процессы, происходящие в самом организме [3, 12]. ЛП увеличивается при высокой температуре, и также при понижении атмосферного давления [2, 26]. В литературе приводятся противоречивые данные и в основном очень мало, про влияние гелиометеофакторов а именно ФАД на ЛП.
Работа выполнена по плану НИР Киевского национального университета им. Тараса Шевченко.
Формулирование целей работы.
Целью данной работы было изучение изменений показателей латентных периодов простой сенсомоторной реакции людей с разными индивидуальными особенностями, которые происходят под влиянием изменений флуктуации колебаний атмосферного давления (ФАД). Для достижения поставленной цели использовались следующие методы исследования: В нашем исследовании всего в экспериментах принимали участие 135 человек. Возрастной диапазон испытуемых составлял от 15 до 30 лет и со средним возрастом 20±2 лет. В первой группе
были 75 человек обоих полов, из них 27 женщин и 48 мужчин, их обследовали весной 2005-ом году в городе Киеве (У краина). Во второй группе были 35 человек обоих полов, их обследовали, осеню 2005-ом году в Киеве (У краина). В третьей группе были 25 человек (мужчин), их обследовали зимой 2006-ом году в городе Ширазе (Иран). Было проведено исследование, латентных периодов простой сенсомоторной реакции (ЛП) на компьютер с помощью компьютерной программы “React 22”, разработанной в нашей лаборатории. Посредством программы “React 22” мы подавали 100 сигналов средней интенсивности с интервалом 1500-3000 мс, который изменялся случайным образом в указанном диапазоне. Испытуемые должны были сидеть за столом перед монитором (расстояние от монитора до глаз испытуемых около 50 см) и реагировать нажатием на любую буквенную клавишу правой рукой на появление каждого квадрата как можно скорее.
Мы параллельно измеряли флуктуации атмосферного давления (ФАД) с помощью прибора. “Измеритель параметров воздуха’ «Атмосфера-P!». Прибор автоматически и непрерывно измерял ФАД и сохранял данные в электронном виде. При использовании этой системы были получены данные ФАД в 5 диапазонах периодов колебаний: 1-й - от 1200 секунд до 120 секунд; 2-й от 120 секунд до 20 секунд; 3-й - от 20 секунд до 10 секунд; 4-й
- от 10 секунд до 5 секунд; 5-й - от 5 секунд до 3 секунд. Все полученные данные обрабатывали с помощью программу ”Statistica 6” (StatSoft, USA) и “Matlab 6.0” со специально разработанным программным обеспечением для обработки полученных данных ФАД
Результаты исследо в ания.
В первой стадии экспериментов мы исследовали характеристику ЛП при проведении экспериментов в I-ой и II-ой группе на территории Украины и в III-ой группе на территории Ирана. Из табл. 1 видно, что медиана ЛП в IIIой группе испытуемых в Иране значительно меньше и достоверно отличают по сравнению с медианой ЛП в I-ой и II-ой группе, испытуемых в У краине. Т акже видно, что, медиана ЛП в I-ой группе меньше по сравнению в II-ой группе, испытуемых в У краине. На табл.2 показано что, женщины в I-ой группе имеют меньшие значения медианы ЛП, чем женщины в II-ой группе
Таблица 1
Медиана результатов исследование ЛП для трех групп в разное время года на территории Украина и Ирана.
Резу льтат исследов ания ЛП, мс
ЛП Весной, 2005 Киев, I группа (n=75) Осеню, 2005 Киев, II группа (n=35) Зимой, 2006 Шираз, III группа (n=25)
Медиана (квартили) 225 (199-258) 238 (212-273) 210 (179-257) *++
* - сравнение 1-й и 3- групп данных; + - сравнение 2-й и 3- групп данных; *- р<0,05, ** - р<0,01; ЛП - латентный период простой сенсомоторной реакции.
Таблица2
Медиана результатов исследование ЛП во время участия женщин в эксперименте в разное время года на
территории Украины.
Медиана результатов Результатисследования ЛП, мс
ЛП Весной, Киев, женщины (n=27) I группа Осеню, Киев, женщины (n=20) II группа
Медиана (квартили) 228,5 (203-265) 246 (218-286) *
* - сравнение 1-й и 2- групп данных; *- p<0,05; ЛП - латентный период простой сенсомоторной реакции.
На табл. 3 видно, что, медиана ЛП у мужчин в 111-ой группы меньшие, чем у мужчин в 1-ой и 11-ой группы и также видно, что мужчины в 1-ой группы имеют большие медиана ЛП меньше чем у мужчин в 11-ой группе, но достоверных отличии не наблюдались Поскольку исследования ЛП проводились в разные сезоны - весной, осенью и зимой, это указывает что ФАД, которые наиболее выражены в осенний период, замедляет времени реакция у женщин и мужчин.
Таблица 3
Медиана результатов исследование ЛП во время участия мужчин в эксперименте в разное время года на
территории Украины и Ирана.
Резу льтат исследов ания ЛП, мс
Медиана результатов ЛП Весной, Киев, мужчины (n=48) I группа Осеню, Киев, мужчины (n=15) II группа Зимой, Шираз, мужчины (n=25) III группа
Медиана (квартили) | 222 (197-254) 227 (202-260) 210 (179-257)
ЛП - латентный период простой сенсомоторной реакции.
Мы также отметили на табл. 4 что медиана ЛП у мужчин в 1-ой и 11-ой группе, меньшие чем у женщин. Здесь можно отметить, что существует влияние половых различий на психофизиологические характеристики мужчин и женщин, и мы предполагаем что, геофизические факторы также неодинаково влияют на это психофизиологический показатель у женщин и у мужчин.
При проведении исследований мы также изучали изменение показатели ФАД в У краине и в Иране. На табл.5 нам показали, что показатели флуктуации атмосферного давления (ФАД) во время экспериментов на территории У краины и Ирана были значительными и достоверно отличались.
Таблица4
Медиана результатов исследование ЛП мужчин и женщин во время участия в эксперименте в I и II группе на
территории Украины.
Результатисследования ЛП, мс
Медиана результатов ЛП Весной Киев мужчины (п=48) I группа Весной Киев женщины (п=27) I группа Осеню Киев мужчины (п=15) II группа Осеню Киев женщины (n=20) II группа
Медиана (квартиль) 222 (197-254) 228,5 (203-265) 222 (197-254) 246 (218-286) #
# - сравнение 3-й и 4- групп данных; *- p<0,05; ЛП - латентный период простой сенсомоторной реакции.
Таблица 5
Показатели ФАД во время экспериментов на территории Украины и Ирана.
Показатели Весной 2005, Киев (п=1348) I группа (Ы±ш) Осеню 2005, Киев (п=1393) II группа (М±ш) Зимой 2006, Шираз (п=574) III группа (М±ш)
Fr1 (1,24±0,02) х10"2 (1,40±0,02 )х10-2 ### (1,19±0,02) х10-2 +++
Pr1 886,12±6,54 843,10±7,26 ### 898,95±9,48 +++
Am1 1,37±0,04 1,19±0,03 ### 2,31±0,07 ***+++
Ad1 2,09±0,06 2,05±0,05 # 3,45±0,09 ***+++
Fr2 (10,79±0,08) х10"3 (1,20±0,01) х10-2 ### (1,19±0,02)х10-3 ***+++
Pr2 97,26±0,50 91,59±0,58 ### 94,41±0,86 ***+++
Am2 0,24±0,01 0,39±0,02 ### 0,233±0,008 +++
Ad2 0,73±0,02 1,30±0,05 ### 0,78±0,03 ***+++
Fr3 (6,47±0,04)х10-2 (6,09±0,03) х10-2 ### (1,19±0,02) х10-3 ***+++
Pr3 16,06±0,08 16,86±0,07 ### 15,86±0,12 +++
Am3 0,059±0,002 0,14±0,01 ### 0,116±0,004 ***+++
Ad3 0,296±0,006 0,58±0,02 ### 0,45±0,01545 ***+++
Fr4 (13,17±0,07) х10-2 (1,26±0,06) х10-1 ### (1,19±0,02 )х10-3 ***+++
Pr4 7,8844±0,0394 8,23±0,04 ### 7,716±0,062 ***+++
Am4 0,0337±0,0014 0,073±0,004 ### 0,100±0,002 ***+++
Ad4 0,2795±0,0038 0,46±0,01 ### 0,46±0,01123 ***+++
Fr5 (24,28±0,09) х10-2 0,239±0,009 ### (1,19±0,02) х10-3 ***+++
Pr5 4,192±0,014 4,258±0,015 ### 4,123±0,023 ***+++
Am5 0,016±0,001 0,037±0,002 ### 0,075±0,002 ***+++
Ad5 0,247±0,002 0,347±0,007 ### 0,428±0,006 ***+++
AbsPres 99046±24 99922±19 84618±10 ***+++
Гг # (Гц) - частота самой большой гармоники, Рг # (с) - период самой большой гармоники, Ат # (Па) - амплитуда самой большой гармоники, Аё # (Па) - обнаруженная амплитуда сигнала в диапазоне (вся гармоника); AbsPгes # (Па) - абсолютное давление; Диапазоны периодов ФАД (в сек): 1 - >1200-120; 2 - >120-20; 3 - >20-10; 4 - >10-5; 5
- >5-3; * - сравнение 1-й и 3- групп данных; + - сравнение 2-й и 3- групп данных; # - сравнение 1-й и 2- групп данных; *- р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001.
Изучали наличие ранговых корреляций связей по Спирману нам показали, что, у испытуемых II группы (осеннего эксперимента) в Украине значение коэффициентов корреляции между параметрами ЛП и
характеристиками ФАД по значениям больше чем в I группе испытуемых (весеннего эксперимента) и более положительными, поскольку исследования ЛП проводились в разные сезоны. Это указывает на то, что геофизические факторы, и в первую очередь ФАД, которые наиболее выражены в осенний период (в нашем исследовании, 11-ой группы), замедляет это психофизиологический показатель (табл. 6 и табл. 7).
Таблица6
Показатели коэффициентов корреляция между ЛП и параметрами ФАД (АО) при участии в эксперименте
мужчин I, II в III группа.
'^Показатели мужчины I Г руппа (п=48) мужчины II Г руппа (п= 15) мужчины III Г руппа (п=25)
пробы ЛП^\ АБ1 АБ2 АБ3 АБ4 АБ5 АБ1 АБ2 АБ3 АБ4 АБ5 АБ1 АБ2 АБ3 АБ4 АБ5
0,57* 0,58*
1-5 0,60* 0,70** 0,71** -0,66* 0,71**
0,33* -0,33* 0,43** -0,40* -0,35* 0,55* 0,57* 0,61* 0,66** 0,63* 0,71** 0,62* 0,70* 0,77** 0,6*
0,46* -0,35* -0,38* -0,35* -0,33* 0,54* 0,82** * 0,64** 0,67** 0,62* 0,64* 0,78** -0,57* -0,57* 0,722* *
0,39* -0,34* 0,43** 0,37* -0,33* 0,71** 0,62* 0,67** 0,65** 0,54* 0,78** 0,74**
6-95 0,36* -0,34* -0,33* -0,35* -0,35* 0,66** 0,52* -0,60* 0,62*
0,35* -0,33* -0,32* -0,34* 0,56* 0,61* 0,64* -0,60*
0,36* -0,32* -0,33* -0,34* 0,68** 0,65*
-0,34* 0,56*
0,41**
-0,33*
96-100 0,67**
-0,53*
Аё # (Па) - обнаруженная амплитуда сигнала в диапазоне (вся гармоника); Диапазоны периодов ФАД (в сек): 1 ->1200-120; 2 - >120-20; 3 - >20-10; 4 - >10-5; 5 - >5-3; *- р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001; ЛП - латентный период простой сенсомоторной реакции.
На табл. 6-7 также показано, что, после пятого предъявления стимула, количество достоверностях коэффициентов корреляции ЛП и амплитуды ФАД резко увеличивается в экспериментах, проведенных в Киеве. Здесь возможно отмечаются эффекты вырабатывании теста. После врабатывания происходит повышение сосредоточенности на правильном выполнения поставленных задач и в конце теста происходит ослабевание этого сосредоточенности. Можно отметить, что в этом случае увеличивается количество и величина отрицательных коэффициентов ранговой корреляции между характеристиками ЛП и амплитудой ФАД (табл. 6 и табл. 7).
Таблица 7
Показатели коэффициентов корреляция между ЛП и параметрами ФАД (АО) при участии в эксперименте
женщин I, II группа.
^^Показателт Номер^^^ женщины I Г руппа (п=48) женщины II Г руппа (п=15)
пробы ЛП^^\ АБ1 АБ2 АБ3 АБ4 АБ5 АБ1 АБ2 АБ3 АБ4 АБ5
1-5
-0,44* -0,52** -0,49* -0,44* -0,53* 0,47* 0,54* 0,48* 0,48*
-0,45* * 0, - -0,43* -0,49* -0,52* 0,53* 0,52*
6-95 0,48* 0,54*
-0,49* 0,47*
0,53*
-0,52*
96-100
Все условные обозначения приведены в табл. 6.
В табл. 6 видно, что, у испытуемых III группы в Иране, значение коэффициентов корреляции между параметрами ЛП и характеристиками ФАД по значениям больше чем в группе испытуемых в Украине. Это также указывает на более тесную связь в характеристике тестирований простой сенсомоторной реакции с параметрами ФАД в иранской группе. Видимо, это обусловлено, тем, что, либо иранская группа была более сосредоточена на выполнении задания в силу социо-культурныхотличий. Увеличение сосредоточенности ведет к усилению связей между психофизиологической нагрузкой и действием факторов внешней среды, Возможно, также здесь действовал какой-то другой, мало пока изученный фактор, например биоритмы или факторы социальной природы, которые приводят к таким значительным изменениям коэффициента корреляции.
Выводы.
1. В работе определена связь между изменениями психофизиологических характеристик человека и влияниями ФАД Функциональные состояния человека в значительной мере зависит от влияния локальных гелиогеофизических факторов, которые определяют геофизическую обстановку в конкретном месте, где эти люди живут или работают. Показано отрицательное влияние ФАД на показатели ЛП в осенний период.
2. ФАД, при раздражении рецепторных аппаратов определяют индивидуальную и избирательную чувствительность к таким факторам через вегетативную и центральную нервную систему, её корковый аппарат, что мы отмечали в изменениях латентных периодов простых сенсомоторных реакций. Поскольку сверхнизкочастотные колебания атмосферного давления в северном полушарии более выражены в осенний период, это объясняет локальную осеннюю сезонность этого влияния.
3. При исследованиях психофизиологических показателей на территориях Украины и Ирана показано, что представители персидской этнической группы имеют меньшие ЛП по сравнению с представителями славянской группы. Мы считаем, что иранская группа более сосредоточена на выполнении задания, что правило к увеличению влияния ФАД в начале теста.
4. При определении латентных периодов простых сенсомоторных реакций отмечено, что, независимо от сезона наблюдений, ЛП у мужчин меньше чем у женщин, возможно, по этой причине ФАД в большей степени вилял на ЛП у мужчин
Дальнейшие исследования предполагается провести в направлении изучения других проблем сенсомоторной реакции человека при влиянии флуктуации атмосферного давления.
Литература.
1. Агаджанян Н.А. Физиологическое обоснование общего давления и кислородного режима в кабинах летательных аппаратов: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук 04.00.07 - М., 1968. - 45 с.
2. Ассман Д. чувствительность человека к погоде - Л.: Г идрометиздат, 1966. - 246 с.
3. Богданов В.Б., Горго Ю.П. Часова динаміка латентних періодів простої зорово-моторної реакції // Вісник Київського національного Університету імені Тараса Шевченка, серія Біологія. - 2004. - Випуск 41. - С. 135137.
4. Г орго Ю.П., Белов Ю.Н. Роль человеческого фактора в системах «среда-оператор-машина». К.: Знання, 1989, -25 с.
5. Зайцев А.В., Лупандин В.И. Исследование латентных периодов дифференцировок зрительных объектов по различным значимым признакам // Физиология человека . - 2000. - Т. 26, №4. - С. 38-42.
6. Зайцев А.В., Скорик Ю.А. Математическое описание распределения времени сенсомоторных реакций // Физиология человека - 2002. - Т. 28, №4. - С. 123-126.
7. Колосова О. А., Миндлина Г.Э. Влияние метео- и гелиофакторов на состояние вегетативной нервной системы и адаптивные возможности человека // Журнал невропатологии и психиатрии им. С.С. Корсакова - 1987. - Т. 87, №1. - С. 136-143.
8. Компанец В.Н. Влияние на человека разнонаправленных изменений барометрического давления // Военный медицинский журнал. - 1968. - №6. - С. 61-63.
9. Лоскутова Т.Д. Оценка функционального состояния центральной нервной системы по параметрам простой двигательной реакции // Физиол. журн. СССР. - 1975. - Т. 61, №1. - С. 3-11.
10. Медведев В.И. Устойчивость физиологических и психологических функций при действии экстремальных факторов. - Л.: Наука, 1982. - 104 с.
11. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс, профилактика. - М.: Наука, 1981. - 278 с.
12. 163. Никандров М.Г., Блинков С.М. Время простой двигательной реакции и дыхание. Сообщение II. Воздействие непроизвольной задержки дыхания // Физиология человека - 1983. - Т. 9, №6. - С. 1005-1010.
13. Романов С.Н. Биологическое действие вибраций и звука Парадоксы и проблемы 20 века. - Л.: Наука, 1991. -160 с.
14. Смирнов А.Г., Полякова М.В., Бодрова Л.М. Зависимость времени реакции от характеристик двигательного акта // Журнал высшей нервной деятельности. - 1983. - Т. 33, №4. - С. 619-623.
15. Сучкина Е.Г. Влияние метеофакторов на психофизиологические реакции человека // Физиология человека. -1985. - Т. 11, №3. - С. 470-474.
16. 198. Сучкина Е.Г., Трошин в.д. влияние метеогелиофакторов на психофизиологические реакции здоровых и больных сосудистым поражением мозга // Журнал невропатолог психиатр им. С.С. Корсакова - 1986. - T. 86, №9. - C. 1320-1323.
17. Трошин В.Д., Сучкина Е.Г. Влияние метеогелиофакторов на психофизиологические реакции здоровых и больных сосудистыми поражениями мозга // Журнал невропатологии и психиатрии им. Корсакова - 1986. - Т.
86, №9. - С. 1320-1323.
18. Хананашвили М.М. Информационные неврозы. - Л.: Медицина, 1978. - 144 с.
19. Шандала М. Г., Думанский Ю. Д., Рудчов М. И. и др. О биологическом действий неионизирующей микроволновой радиации и низкочастотных электромагнитных полей // Гигиена окружающей среды. - М.: Медицина, 1980. - 75 с.
20. Эрнандец-Пеон Р. Нейрофизиологические аспекты внимания // Нейрофизиологические механизмы внимания.
- М.: МГУ, 1979. - С. 50-73.
21. Delyukov A., Gorgo Yu., Didyk L. Changes of physiological characteristics in humans, caused by extralow frequency atmospheric pressure perturbations // Proc. of the 14th International Congress of Biometeorology. Part 1, Vol. 2. -Ljubljana: Slovenia. - 1996. - P. 312-320.
22. Delyukov A, Didyk L. The effects of extra-low-frequency atmospheric pressure oscillations on human mental activity // Int. J. Biometeorol. - 1999. - Vol.43,№1. - P. 31-37.
23. Green J.E., Dunn F. Correlation of naturally occurring infrasonic and selected human behavior// J. Acoust. Soc. Amer.
- 1968. - Vol. 44. - P. 1456-1457.
24. Kelman G.R., Crow T.J. and Bursill A.E. Effect of mild hypoxia on mental performance assessed by a test of selective attention // Aerospace Medicine. - 1969. - V ol. 40,№3 - P. 301-303.
25. Plainis S, Murray I.J., Chauhan K., Charman W.N. Reaction times as an index of visual conspicuity at night // Ophtalmic. Physiol. - 2002. - Vol. 22,№5. - P. 409-415.
26. Razmjou S., Kjellberg A. Sustained attention and serial responding in heat: mental effort in the control of performance // Aviat. Space Environ. Med. - 1992. - Vol. 63,№7. - P. 594-601.
Поступила в редакцию 03.12.2007 г.
