CC BY
12
уровня безопасности полетов. «Недостаточно обеспечить пилота просто полетной информацией, но она должна подаваться так, чтобы мобилизовать его когнитивные ресурсы для анализа уровня риска полета» (с. 129).
Речь идет о том, пишут авторы в заключение, чтобы когнитивная инженерия твердо руководствовалась своей базовой целью -создания систем, реально служащих людям и повышающих их безопасность. Она не должна заниматься производством технологических суррогатов, быть неким чисто корпоративным процессом, который легко замещает важнейшую цель поддержки принятия решений «нейтральной» целью простого обеспечения доступа к некой информации. «Должная когнитивная инженерия - это искусство дизайна, активизирующего когнитивные усилия пользователя, чтобы глубже понять контекст предоставляемой информации и точнее оценить все ее последствия. И эта задача когнитивной инженерии - создания у пользователей соответствующих дизайнов мотивации к когнитивной, аналитической работе - далеко не решена и на сегодняшний день остается актуальной исследовательской задачей» (с. 129).
А.А. Али-заде
2016.04.010. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ БАРОРЕФЛЕКСА КАК МАРКЕР СТРЕССА / АНДЕРСОН А., КЕРЕН Н., ЛИЛЬЯ Э., ГОД-БИ К., ГИЛБЕРТ С., ФРАНКЕ У.
Utility of baroreflex sensitivity as a marker of stress / Anderson A., Keren N., Lilja A., Godby K., Gilbert S., Franke W. // Journal of cognitive engineering and decision making. - 2016. - Vol. 10, N 2. - P. 167177. - D0I:10.1177/1555343416653887. - Mode of access: http://edm. sagepub.com/content/10/2/167/
Ключевые слова: адаптивные системы; чувствительность барорефлекса; психофизиологические маркеры; психологический стресс; система «человек-компьютер».
Авторы из США рассматривают человека как адаптивную систему, которая требует своего изучения особенно в современных условиях. Этот механизм обслуживает взаимодействие человека и компьютера и помогает пользователю компьютера немедленно реагировать на быструю динамику интерфейса. Они отмечают, что
хотя при исследовании адаптивной системы человека в этих новых условиях и используются различные когнитивные и сердечно-сосудистые замеры для оценки функционального состояния оператора, но, к сожалению, игнорируется такой важный маркер этого состояния, как чувствительность барорефлекса (ЧБР), - степень изменения ЧБР в ответ на сильный психологический и физический стресс.
Один из многообещающих методов анализа адаптивных систем, пишут авторы, - это использование психофизиологических замеров для оценки изменений функционального состояния оператора. Такая информация собирается через датчики в режиме реального времени в попытке выявить моменты повышенного спроса на когнитивные ресурсы оператора и найти способ вывести эти ресурсы на уровень, адекватный требованиям выполняемой оператором задачи. Идентификация состояний повышенной ментальной нагрузки у работника - безусловный приоритет исследования адаптивных систем, поскольку чрезмерная рабочая нагрузка может плохо сказаться на осваиваемой оператором рабочей информации.
Для того чтобы адаптивная система могла отвечать адекватно, необходимо, чтобы психофизиологические сигналы достоверно и точно отражали текущее состояние оператора. В конце концов, использование множества физиологических замеров обеспечивает более адекватную информацию для оценки состояния оператора, чем в случае какого-либо одного замера. Например, для оценки операторской усталости электроэнцефалограмма (ЭЭГ) и движение глаз оператора дают больше, чем каждый из этих замеров в отдельности. Необходимые физиологические данные могут быть собраны из многих систем - когнитивной, сердечнососудистой (СС), дыхательной и т.д. Обычно используемые в исследованиях сигналы получают от ЭЭГ, электроокулярограммы, электрокардиограммы (ЭКГ), картины дыхательного ритма и кожной реакции (КР).
Когнитивная рабочая нагрузка часто оценивается электроактивностью мозга по показаниям ЭЭГ или по гемодинамике коры головного мозга. СС-реакция может также быть детектором когнитивной рабочей нагрузки. СС-переменные, реагирующие на изменения состояния когнитивной рабочей нагрузки, включают: сердечный ритм и изменчивость сердечного ритма (ИСР), кровяное давление и ЧБР. Научная литература последовательно показывает, что с возрастанием когнитивной рабочей нагрузки оператора его
сердечный ритм и кровяное давление возрастают, а ИСР снижается. При этом исследователи высказывают осторожное предположение, что ЧБР также понижается. Однако в отношении сердечного ритма и ИСР эти изменения зависят от времени - они происходят по вышеупомянутому алгоритму, когда требуется малое время на выполнение тех или иных сегментов когнитивных задач, а когда требуется более продолжительное время (например, 45 минут), то сердечный ритм и ИСР возвращаются к своему базовому уровню, между тем как ЧБР остается на явно более низком уровне.
Что касается адаптивной системы, то обычно исследуемыми измерителями СС выступают сердечный ритм и ИСР, а такие измерители, как кровяное давление, а тем более ЧБР, используются крайне редко. Однако измерение ЧБР в сочетании с сердечным ритмом и ИСР обеспечило бы более достоверное объяснение изменений этих переменных, особенно когда когнитивные задачи требуют длительного времени для своего решения. Снижение уровня ИСР с возрастанием когнитивных усилий связано с регулированием артериального кровяного давления через ЧБР. В нормальных условиях ЧБР плотно регулирует кровяное давление через управление сердечным ритмом, сокращением сердечной мышцы и артериальным сопротивлением (arterial resistance). При эмоциональном возбуждении ЧБР притупляется под влиянием диэнцефальной системы, что и вызывает непоследовательное возрастание сердечного ритма и кровяного давления. Умеренные стрессы порождают схожее снижение ЧБР и, таким образом, снижением ЧБР можно объяснить сдвиг сердечного ритма и ИСР к некоему базовому их уровню при длинном периоде времени решения когнитивных задач.
Одна существенная характеристика физиологических замеров, зондирующих адаптивную систему, - способность замера отразить изменения в поведении оператора. Исследователи определили возрастание ИСР при крайне высоких когнитивных рабочих нагрузках и наихудшем выполнении задач в сравнении с низким уровнем рабочей нагрузки, обусловившем низкий уровень ИСР и высокий уровень выполнения рабочих задач. Это предполагает, что на высоких уровнях когнитивной рабочей нагрузки некоторые СС-реакции могут смещаться к своим базовым (нормальным) показателям, когда происходит когнитивная мобилизация оператора. Подобная реакция очень похожа на открытие «второго дыхания» у
бегуна на длинные дистанции - у оператора тоже открывается когнитивное «второе дыхание» при решении «длинной» когнитивной задачи. «Короткая» же когнитивная задача требует весьма концентрированной (уложенной в режим цейтнота) когнитивной мобилизации, и здесь также существует полная аналогия с бегуном-спринтером. Однако в таких исследованиях не фиксировалось поведение кровяного давления и ЧБР, и потому неясно, верна ли найденная связь для этих физиологических индикаторов.
Лишь очень немногие исследования посвящены изучению ЧБР как индикатора выполнения когнитивных задач. Например, в одной из таких работ была обнаружена обратно пропорциональная связь между ЧБР и решением когнитивной задачи (задачи визуального внимания). Между тем большинство адаптивных ситуаций требуют концентрации человека не на одной задаче (как в упомянутом исследовании - на задаче визуального внимания), а одновременно на многих когнитивных задачах - визуальном и слуховом внимании, рабочей памяти. Поэтому было бы плодотворно изучать изменения ЧБР под давлением многих стрессовых факторов.
С этой целью авторы провели свое собственное исследование, призванное сравнить между собой точные значения изменений таких физиологических показателей состояния оператора, как ИСР, кровяное давление и ЧБР, при высоких уровнях когнитивной рабочей нагрузки и под интенсивным влиянием стресса. Вторая цель эксперимента - изучение связи между ЧБР и операторским рабочим поведением. Третья цель - изучение модуляторов, регулирующих кровяное давление (таких модуляторов, как сердечный ритм, сокращаемость сердечной мышцы, артериальное сопротивление), для дальнейшего объяснения изменений в показателях кровяного давления и ЧБР.
В исследовании, проведенном авторами, оценивались физиологические изменения у участников под влиянием двоякого рода стресса - психологических стрессовых факторов и физического стрессового фактора. Психологические факторы стресса были встроены в интерактивное софтверное приложение, и от участника требовалось использовать клавиатуру этого софтвера для реакции на каждую из выводимых на дисплей задач. Для усиления у участника психологического напряжения действовала визуальная и слуховая обратная связь: на экран выводилось число правильных отве-
тов и оставшееся на ответы время, при этом правильные и неправильные ответы отмечались звуками разных тонов. Виртуальная среда была выбрана для тестирования в этих условиях ЧБР. Действовал и физиологический фактор стресса - участник эксперимента испытывал едва ли не пыточное ощущение, когда должен был быстро погружать свою ступню в наполненную льдом ванну.
Каждая экспериментальная сессия начиналась для участников (15 мужчин и пять женщин в возрасте от 20 до 38 лет, студентов университета) с 20-минутного пассивного отдыха, и в конце такой 20-минутки участники начинали подвергаться либо физиологическому, либо психологическому стрессовому фактору в течение шести минут, а затем сразу следовал 20-минутный отдых, с тем чтобы физиологические реакции участников вернулись в базовое (нормальное) состояние.
Принципиальным результатом этого исследования стало то, что индикатор ЧБР оказался более чувствительным к воздействию стрессовых факторов, чем все другие показатели СС-системы. Наблюдалось значительное снижение ЧБР в ответ на воздействие психологического и физического стрессовых факторов, в то время как другие маркеры вели себя далеко не столь последовательно, реагируя на оба фактора стресса. Например, сердечный ритм реагировал своим возрастанием на психологический, но не на физический стрессовый фактор, и этот результат согласуется с другими исследованиями. Снижение ЧБР сочеталось со значительным ростом сердечного ритма и кровяного давления под воздействием психологического стрессового фактора.
Участники эксперимента должны были решать задачу анаграммы, которая оказалась для них более сложной, чем другие тесты. Именно при выполнении задачи анаграммы изменение ЧБР-маркера наиболее сильно коррелировало с рабочим поведением участников. Такая связь может быть объяснена с помощью теории отказа (rejection theory) (с. 174), согласно которой задачи, требующие внутренней психологической концентрации и отказа от любых размывающих ее отвлечений, снижают ЧБР, в результате чего растет СС-активность (т.е. сердечный ритм и кровяное давление). Возможно, в обсуждаемом эксперименте психологический фактор стресса создал среду, в которой участники и должны были вести себя в точности по теории отказа. Так вполне могло быть, посколь-
ку отвлечения по ходу воздействия психологических стрессовых факторов усиливались звуковыми маркерами правильных и неправильных ответов участников, и адаптивная система человека должна была среагировать на эти помехи, повысив уровень концентрации внимания на выполнении рабочих задач.
Авторы отмечают, что неожиданным результатом их исследования стало отсутствие сколько-нибудь значительной реакции ИСР на стрессовые факторы обоих родов. Вероятно, полагают авторы, это связано с таким организационным недостатком исследования, как маленькая выборка участников - всего 20 человек, что, скорее всего, и повлияло на отсутствие значимого статистического эффекта в отношении показателей СС-системы. Тем не менее в отношении ЧБР значимый статистический эффект отчетливо наблюдался, что показывает этот маркер стресса действительно важным маркером.
Другим (помимо маленькой выборки участников) ограничителем своего исследования авторы считают концентрацию исключительно на СС-маркерах стресса. Хотя такое сужение исследовательского коридора и было целенаправленным, будущие исследования должны этот коридор расширить, включив в исследовательские задачи сравнение ЧБР с ЭКГ и другими маркерами стресса. Собственно, ЧБР следовало бы изучать в ситуациях выполнения широкого круга когнитивных задач в поиске лучшей активизации механизмов человеческой психологической адаптации.
Еще одним ограничителем своего исследования авторы называют отбор психологических стрессовых факторов. Хотя выбранные тесты - стандартные лабораторные тесты, уже доказавшие свою способность провоцировать стрессовые реакции, между ними существуют тонкие когнитивные различия, которые в данном исследовании не стали предметом специального рассмотрения. Наконец, продолжают авторы, в этом исследовании отсутствовало субъективное измерение стресса. Хотя вербальная обратная связь от участников и усиливала стрессовую атмосферу эксперимента, специальное субъективное измерение стресса могло бы значительно прояснить полученные результаты.
Итак, пишут авторы в заключение, «ЧБР-маркер показал существенное снижение под влиянием физического стрессового фактора и в еще большей степени под воздействием психологических
факторов стресса. ЧБР-маркер оказался более отзывчивым на стрессовые воздействия, чем другие обычно используемые маркеры стресса - СС-маркеры. И это говорит о том, что ЧБР может быть эффективным инструментом оценки функционального состояния оператора. К тому же ЧБР-маркер продемонстрировал свою связь с рабочим поведением операторов - ключевым компонентом операторской адаптации к когнитивным задачам. Тем не менее требуется дальнейшее исследование, в котором сравнивался бы ЧБР-датчик с обычными психофизическими датчиками в широком спектре стрессовых факторов и в режиме реального времени» (с. 175).
А.А. Али-заде
2016.04.011. МАКНИС М. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР КАК КОГНИТИВНЫЙ ФЕНОМЕН: РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЗНАНИЯ В РЕАЛЬНОЙ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. McNEESE M. The phenomenal basis of human factors: Situating and distributing cognition within real-world activities // Journal of cognitive engineering and decision making. - 2016. - Vol. 10, N 2. - P. 116-119. -D0I:10.1177/1555343416653703.
Ключевые слова: распределенное познание; когнитивные процессы; сотрудничество.
Автор из США разрабатывает понятие «распределенное познание» (distributed cognition) в отношении коллективной когнитивной работы в современных социально-технических условиях -«тесной взаимосвязи информации, технологии, людей, деятельности и контекста» (с. 116).
В течение последних 30 лет, пишет автор, в исследовательском сообществе очевиден рост внимания к когнитивному фактору индивидуальной и коллективной деятельности человека. Феномен человеческого познания все больше рассматривается как базовый фактор именно коллективной человеческой деятельности. Тема познания уже перестает разрабатываться в некоем статическом ключе -как то, что происходит внутри отдельного мозга по раз навсегда заведенному порядку. Теряется интерес и к построению чисто анатомических - в рамках нейронауки - структурных моделей познания, когда мыслительные ряды ставятся в функциональную зави-
