CC BY
34
МЕТОДЫ
УДК 159.9.018
МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ТЕСТИРОВАНИЯ
ВНИМАНИЯ
С.В. АЛЬБЕРТИН* Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
Предложена методика тестирования основных свойств внимания испытуемых с использованием автоматизированного устройства, содержащего радиальный лабиринт со скрытыми объектами поиска, где успешное решение задачи зависит от внимания испытуемого к пространственно расположенным сенсорным сигналам, определяющим местоположение объекта поиска в лабиринте. Вышеуказанное устройство позволяет повысить эффективность диагностики нарушений внимания и сократить время тестирования.
Ключевые слова: избирательность и переключаемость внимания, синдром дефицита внимания, гиперактивность, тестирование детей и подростков.
Введение
Наиболее распространенной группой лабораторных методов исследования свойств внимания являются логико-символьные, или бланковые, методы тестирования, связанные с использованием так называемых корректурных проб. Корректурные пробы состоят из разного рода стимулов: цифр, букв, символов, смысловых и несвязанных текстов и т.п. Задача испытуемого при тестировании заключается в максимально быстром и точном обнаружении заданных экспериментатором стимулов среди других стимулов и регистрации его на бланке определенным способом [2, 3].
Существенным недостатком бланковых методов для оценки свойств внимания является низкая точность определения времени выполнения испытуемым отдельных операций. Кроме этого, логико-
© Альбертин С.В.
* Для корреспонденции:
Альбертин Сергей Викторович
старший научный сотрудник
Института физиологии им. И.П. Павлова РАН
199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6
Тел.: (812) 328-07-01
E-mail: [email protected]
символьное тестирование связано с необходимостью семантического и контекстного распознавания предъявляемых испытуемому стимулов, результаты которого существенно зависят от ситуации эксперимента, возраста, способности и индивидуальных особенностей реагирования на нее испытуемого.
В отличие от бланковых методов тестирования, более легко контролируемыми и точно измеряемыми являются способы тестирования внимания, основанные на пространственно-временном определении испытуемым предъявляемых стимулов при исследовании 2-мерных компьютерных тест-объектов [1] или ориентации в 3-мерных виртуальных лабиринтах [5, 7].
В качестве графической основы 3-мерных лабиринтов используют программы серийно выпускаемых компьютерных игр, например, DOOM II Software (Maguire et al., 1998). Устройства компьютерного тестирования позволяют исследовать концентрацию внимания испытуемого на заданные объекты поиска (выбор объекта осуществляется по его образцу, представленному на переднем плане экрана). В этом способе оценочной характеристикой внимания является время выполнения поисковой задачи.
Однако использование 3-мерных компьютерных лабиринтов имеет существенные недостатки:
- Результаты тестирования зависят от предшествующего игрового опыта, возраста испытуемых (дошкольники, школьники, взрослые), а также их эмоционального отношения к компьютерным играм.
- При компьютерном тестировании не исключается возможность влияния на результаты тестирования попадания в периферическое поле зрения испытуемого стационарно расположенных зрительных раздражителей (например, угловых контуров экрана, элементов корпуса монитора и различных фрагментов окружающей испытуемого экспериментальной обстановки), которые могут служить дополнительными навигационными ориентирами при ориентации испытуемого в лабиринте и затруднить интерпретацию результатов тестирования.
- Непрерывные быстрые изменения исходных параметров компьютерного тест-объекта (конфигурации, графики, цвета, фона и звукового сопровождения), наблюдаемые в ходе взаимодействия с ним испытуемых, часто вызывают у них оптико-кинетические эффекты и вестибулярные нарушения, которые негативно влияют на тестируемую избирательность внимания.
Методика
Учитывая вышеуказанные недостатки компьютерного тестирования виртуальных объектов нами предложена методика тестирования основных свойств внимания испытуемых с использованием автоматизированного устройства, содержащего реальный радиальный лабиринт со скрытыми объектами поиска, где успешное решение задачи зависит от внимания испытуемого к пространственно расположенным сенсорным сигналам, определяющим местоположение объекта поиска в лабиринте. Вышеуказанное устройство позволяет повысить эффективность диагно-
стики нарушений внимания и сократить время тестирования.
Описание методики
Конструкция устройства изображена на рисунках 1, 2, 3, 4.
Автоматизированное устройство для тестирования внимания содержит радиальный лабиринт, оснащенный ширмой, расположенной вокруг лабиринта, средства подачи подкрепления, средства регистрации двигательных реакций испытуемого, средства сигнализации местоположения подкрепления, расположенные в рукавах лабиринта, навигационные ориентиры, закрепленные на ширме, видеокамеру, закрепленную над лабиринтом, монитор для наблюдения за испытуемым.
Устройство имеет следующие конструктивные особенности (рис. 1, 2, 3, 4).
Лабиринт выполнен составными разборными несущими элементами, с возможностью изменения размера, ориентации и числа рукавов, входящих в состав лабиринта, и прозрачным материалом, образующим стенки лабиринта. При этом средства подачи подкрепления выполнены в виде автоматизированного диспенсора вознаграждения, оснащенного манипуля-ционным рычагом, выполненного с возможностью одноразовой или серийной подачи вознаграждения, который предъявляется дискретно, с различными временными интервалами. При этом навигационные ориентиры выполнены электро-управляемыми в виде матричных пластин светодиодов, закрепленных на ширме, с возможностью их маскировки, причем средства регистрации двигательных реакций испытуемого содержат датчик выжима манипуляционного рычага диспенсора вознаграждения и фотометрический датчик, фиксирующий выход испытуемого из рукава лабиринта, которые включены в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные мостовую схему, усилитель, формирователь импульсного сигнала и регистрирующий прибор. При этом устройство оснащено средствами
Рис. 1. Общий вид устройства для автоматизированного тестирования внимания.
I - рукава лабиринта; 2 - диспенсор вознаграждения; 3 - манипуляционный рычаг получения вознаграждения, оснащенный тензодатчиком выжима рычага (на схеме не показан); 4 - лоток подачи вознаграждения; 5 - внутрилабиринтные сигналы (лампочки); 6 - фотометрические ИФК-датчики; 7 - вход в лабиринт; 8 - испытуемый; 9 - ширма; 10 - навигационные ориентиры;
II - видеокамера
автоматизированного управления экспериментом, содержащими переключатели внутрилабиринтных сигналов, режима работы диспенсора вознаграждения, экспонируемых навигационных ориентиров, которые включены в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные пульт управления, компьютер, устройство ввода/вывода сигналов, счетчики сигналов датчиков двигательных реакций испытуемого и коммутатор электрических цепей, а компьютер оснащен программой, определяющей режим включения внутри-
лабиринтных сигналов, вид и местоположение активируемых навигационных ориентиров, режим работы диспенсора вознаграждения и временные интервалы при серийной подаче вознаграждения.
Процедура тестирования испытуемого
1-я сессия тестирования. Испытуемых перед тестированием знакомят с работой диспенсора вознаграждений, выясняют, какое вознаграждение они предпочитают и поясняют, что их задача состоит в том, чтобы собрать в отведенное для эксперимента
Рис. 2. Конструкция навигационных ориентиров.
12 - матрица светодиодов (не активирована): 13 - матрица светодиодов с высвеченными геометрическими фигурами
время в освещаемых рукавах лабиринта наибольшее количество вознаграждений (конфеты, шоколадки, игрушки, значки или пластиковые жетоны, которые после эксперимента испытуемый может обменять на сладости или понравившиеся сувениры). При тестировании группы испытуемых их также информируют, что победителю, набравшему наибольшее количество вознаграждений, будет вручен специальный приз. Испытуемый через дверь в боковой стенке лабиринта заходит в лабиринт, рукава которого оснащены диспенсорами вознаграждения; на ширме, окружающей лабиринт, включены хорошо
видимые испытуемым геометрические фигуры. Экспериментатор с пульта включает в данном рукаве сигнальную лампочку, расположенную над диспенсором вознаграждения. Нажатие на манипуляцион-ный рычаг диспенсора сопровождается выключением сигнальной лампочки и получением испытуемым вознаграждения. Тензодатчик, установленный на поверхности рычага, фиксирует время получения
Рис. 3. Блок-схема регистрации временных параметров.
14 - ИФК-приемник; 15 - тензодатчик; 16, 17 - мостовая схема; 18, 19 - усилитель; 20 - регистрирующий прибор; 21, 22 - формирователь импульсов; 23 - ИФК-источник
Рис. 4. Блок-схема управления устройством. 24 - экспериментатор; 25 - пульт управления; 26 - видеокамера; 27 - монитор; 28 -компьютер; 29 - устройство ввода-вывода сигналов; 30 - счетчик импульсов ИФК-датчика; 31 - счетчик импульсов тензодат-чика; 32 - коммутатор; 33 - переключатель (одновременное включение) внутрилаби-ринтных сигналов; 34 - переключатель режима работы диспенсора вознаграждения (одноразовое, или серийное); 35 - переключатель навигационных ориентиров
испытуемым вознаграждения и активирует ИФК-датчик, расположенный у выхода из рукава.
При выходе испытуемого из рукава в центральный круг лабиринта срабатывает вышеуказанный ИФК-датчик, который включает лампочку в другом рукаве, сигнализирующую местоположение следующего, подкрепляемого вознаграждением рукава, и фиксирует время начала выполнения следующей пробы. Последовательность включения зрительных стимулов в различных рукавах лабиринта осуществляется в случайном порядке с помощью компьютерной программы. Диспенсоры вознаграждения в этой серии экспериментов включены на режим одноразовой подачи вознаграждения во всех рукавах лабиринта.
Оптимальная стратегия поведения в этой серии эксперимента - выполнение безошибочных ответов на внутрилаби-ринтные сигналы при высокой скорости реагирования в лабиринте. Количество ошибок, обнаруженных в эту сессию тестирования, является показателем нарушения концентрации внимания испытуемых на предъявляемые сенсорные стимулы.
Во 2-ю сессию тестирования алгоритм совершаемых испытуемым действий сохраняется, но при этом вводится режим асимметричного подкрепления - при последовательном предъявлении локальных зрительных стимулов в одном рукаве испытуемые получают большее вознаграждение, в остальных рукавах вознаграждение оставляют прежним. При этом в одном из рукавов диспенсор работает в режиме серийной подачи вознаграждений, получаемых испытуемым поштучно с временными интервалами, задаваемыми программой компьютера, в остальных рукавах - в режиме одноразовой подачи вознаграждения.
Устройство лабиринта позволяет испытуемым использовать для нахождения наибольшего вознаграждения навигационные сигналы - хорошо различимые гео-
метрические фигуры, расположенные на ширме, окружающей лабиринт. Тестирование способности испытуемого к переключению внимания с дискретно подаваемых внутрилабиринтных стимулов на постоянно действующие навигационные ориентиры производят отдельными пробами, не более двух проб подряд, в случайном порядке, в ряду последовательно чередуемых внутрилабиринтных сигналов, путем их одновременного включения. При этом применение проб на внимание начинают осуществлять после 2-разового применения каждого из тестируемых внутрилаби-ринтных целевых сигналов, чередуемых в случайном порядке. Подача пробы на внимание (одновременное включение всех внутрилабиринтных сигналов) осуществляется автоматически, с помощью программы, заложенный в компьютер, или вручную экспериментатором при наблюдении за текущим поведением испытуемого с помощью портативной видеокамеры.
Оптимальным решением задачи в этой серии, приводящим к получению испытуемым наибольшего количество вознаграждений, является тактика выбора рукава с наибольшим вознаграждением на одновременное включение внутрилабиринтных сигналов и ожиданием очередного вознаграждения при увеличении интервала времени между дискретно подаваемыми вознаграждениями при их серийной подаче.
В 3-ю сессию тестирования включение режима подачи наибольшего (серийного) вознаграждения производят в другом рукаве лабиринта, после чего тестирование внимания и локомоторной активности осуществляют в вышеописанной последовательности.
В отличие от предыдущей серии тестирования, в 3-й серии задача на переключение внимания усложняется в связи с увеличением объема и распределения внимания. Испытуемым, кроме переключения внимание с локальных стимулов на постоянно действующие зрительные сигнальные ориентиры, необходимо переключить
внимание с одного сочетания постоянных зрительных ориентиров, показывавших в предыдущей серии тестирования местоположение наибольшего подкрепления, на другое сочетание зрительных ориентиров, соответствующее новой локализации наибольшего подкрепления.
При проведении тестирования осуществляют подсчет количества правильных и ошибочных ответов на предъявление проб, а также время выполнения двигательных реакций на локальные зрительные стимулы.
Усложнение предъявляемым испытуемым задачи зависит от возраста и профессиональной подготовки испытуемого и заключается в увеличении числа используемых в эксперименте рукавов, их асимметричной ориентации относительно друг друга, увеличении временных интервалов при серийной подаче вознаграждения, а также замене применявшихся в первых двух сериях геометрических фигур навигационных ориентиров на новые при смене рукава с наибольшим вознаграждением.
Показателем дефицита внимания является неспособность испытуемых к безошибочному выполнению нескольких тестирующих проб подряд при исходном местоположении наибольшего вознаграждения и изменении его локализации в лабиринте, а показателями импульсивности (гиперактивности) - неспособность испытуемых к ожиданию очередной порции вознаграждения при выборе рукава с серийным подкреплением и сокращение времени выполнения двигательных реакций на последовательно чередуемые локальные зрительные стимулы.
Специфика нарушений испытуемыми задач, предлагаемых в трех сериях тестов, последовательно сменяемых в одном эксперименте, позволяет при использовании предложенного устройства делать точное заключение о наличии или отсутствии у испытуемых нарушений основных свойств (концентрации, распределения, переключения) внимания, а также давать точную
оценку характера, селективности и тяжести выявленных нарушений внимания.
Заключение
По сравнению с известными устройствами, использующими для тестирования испытуемых радиальные лабиринты [4, 6], предложенное нами устройство имеет следующие преимущества.
1. Устройство позволяет проводить многократную смену рукава с наибольшим вознаграждением в одном эксперименте. Это преимущество обеспечивается за счет того, что устройство оснащено переключателем режима работы диспенсора вознаграждения, который включен в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные пульт управления, компьютер, устройство ввода-вывода сигналов и коммутатор электрических цепей, а компьютер оснащен программой, определяющей режим работы диспенсора вознаграждения в различных рукавах.
2. Устройство дает возможность проводить эффективное тестирование детей дошкольного и школьного возраста за счет обеспечения у испытуемых высокой мотивации. Это преимущество обеспечивается за счет того, что мотивация детей имеет соревновательный (престижный) характер, позволяя производить смену рукава с наибольшим (предпочитаемым) вознаграждением многократно в одном опыте, не прерывая проведение эксперимента.
3. Устройство позволяет оперативно изменять число входящих в состав лабиринта рукавов и их ориентацию относительно друг друга при тестировании испытуемых различного возраста. Это преимущество обеспечивается конструктивными особенностями стенки лабиринта (разборные несущие элементы, прозрачный материал).
4. Устройство устраняет затруднения испытуемых в обнаружении внутри-лабиринтных зрительных сигналов, маскируемых стенками соседних рукавов лаби-
ринта, которые наблюдаются при увеличении числа используемых в эксперименте рукавов (6-, 8-, 10-, 12-рукавный лабиринт). Это преимущество обеспечивается за счет того, что стенки лабиринта выполнены из прозрачного материала.
5. Устройство позволяет автоматизировать управление экспериментом, что приводит к исключению ошибок экспериментатора и сокращению времени тестирования испытуемых. Это преимущество обеспечивается за счет того, что устройство оснащено ИФК- и тензодатчиками, переключателями внутрилабиринтных сигналов, режима работы диспенсора вознаграждения и навигационных ориентиров, которые включены в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные пульт управления, компьютер, устройство ввода-вывода сигналов, импульсные счетчики датчиков и коммутатор электрических цепей, а компьютер оснащен программой, определяющей порядок включения внутрилабиринтных сигналов, вид и местоположение активируемых навигационных ориентиров, режим работы диспенсора вознаграждения и временные интервалы при серийной подаче вознаграждения.
6. Устройство предоставляет возможность изменять в ходе тестирования испытуемого местоположение известных испытуемому навигационных ориентиров, расположенных вне лабиринта. Это преимущество обеспечивается тем, что устройство оснащено переключателем навигационных ориентиров, который включен в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные пульт управления, компьютер, выходное устройство и коммутатор электрических цепей, а компьютер оснащен программой, определяющей местоположение активируемых навигационных ориентиров.
7. Устройство позволяет регистрировать латентные периоды и время выполнения двигательных реакций испытуемого в лабиринте. Это преимущество реализуется
за счет того, что рукава лабиринта оснащены ИФК-датчиками, а манипуляционные рычаги диспенсоров вознаграждения снабжены тензодатчиками, которые включены в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные мостовую схему, усилитель, формирователь импульсов и регистрирующий прибор.
8. Устройство позволяет оперативно вводить новые навигационные ориентиры в ходе эксперимента. Это преимущество обеспечивается за счет того, что вид навигационных ориентиров определяется конфигурацией активированных матричных светодиодов, выбираемых на матрице, установленной на ширме, окружающей лабиринт; при этом устройство оснащено переключателем навигационных ориентиров, который включен в электрическую схему, содержащую последовательно соединенные пульт управления, компьютер, выходное устройство и коммутатор электрических цепей, а компьютер оснащен программой, определяющей вид активируемых навигационных ориентиров.
9. Устройство позволяет изменять вид получаемого вознаграждения при изменении мотивации испытуемого в ходе эксперимента. Это обусловлено тем, что дис-пенсор вознаграждения оснащен ручным переключателем, определяющим выбор испытуемым вида получаемого вознаграждения.
Технические решения, выявленные при разработке методики автоматизированного тестирования внимания, защищены патентом РФ.
Литература
1. Альбертин С.В. Способ оценки избирательности внимания и устройство для его осуществления // Бюлл. изобр. 2006. № 16.
2. Практические занятия по психологии / Под ред. А.В. Петровского. - М.: Просвещение, 1972. - 167 с.
3. Практикум по общей и экспериментальной психологии / Под ред. А.А. Крылова. -Л.: ЛГУ, 1987. - 256 с.
4. Bohbot V.D., Jech R., Ruzicka E., Nadel L., et al. Rat spatial memory tasks adapted for humans: characterization in subjects with intact brain and subjects with medial temporal lobe lesions // Physiol. Res. - 2002. - Vol. 51 (Suppl. 1). -S. 49-64.
5. Maguire E.A., Frith C.D., Burgess N., Donnet J.G., O'Keefe J. Knowing where things are: parahippocampal involvement in encoding object locations in virtual large-scale space // J. of Cogn. Neurosci. - 1998. - Vol. 10. - P. 61-76.
6. Overman W.H., Pate B.J., Moore K., et al. Ontogeny of place learning in children as measured in the radial arm maze, Morris search task and open field task // Behavioral Neuroscience. - 1996. - Vol. 110. - № 6. - P. 1205-1228.
7. Tlauka M, Wilson P.N. The effect of landmarks on route learning in a computer-simulated environment // J. of Environment Psychology. - 1994. - Vol. 14. - P. 305-313.
METHOD OF AUTOMATIZED TESTING OF ATTENTION
S.V. ALBERTIN I.P. Pavlov Institute of Physiology RAS, St. Petersburg
The technique of testing the basic properties of the attention of the subjects using an automatized device that contains a radial maze with hidden objects search, where the successful solution of the problem depends on the subject's attention to the spatial arrangement of sensory signals in determining the location of the object search in the maze. The above device can improve diagnosis of attention and reduce testing time.
Keywords: selectivity and refocusing attention, attention deficit syndrome, hyperactivity, testing children and adolescents.
