CC BY
613
УДК 57.087.1 Н.Л. БОБРОВА
ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МЕТОДИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Приводится математическое обоснование выбора нескольких методов для психофизиологической диагностики организма человека. Проводится анализ и отбор диагностических методик для исследования психофизиологического состояния человека. Дается краткая характеристика выбранных методик и описываются количественные критерии, позволяющие характеризовать с различных сторон текущее функциональное состояние центральной нервной системы человека: функциональный уровень системы, устойчивость реакции и уровень функциональных возможностей.
1. Введение
Поведение человека в сложных экстремальных ситуациях определяется его психологическим состоянием и готовностью к принятию решения и адекватным действиям. Для снижения возможности проявления ошибочных действий человека необходимо организовывать обучение, тренировки, развивающие быстроту мышления, подсказывающие, как использовать прежний опыт для успешного принятия решения, для перевода действий работника на уровень стереотипов, а также формирующие способность к прогнозированию. Кроме этого, нужно проводить профессиональный отбор, а также соответствие психофизиологических возможностей человека условиям труда. Профессиональный психологический отбор работников любой сферы деятельности ставит задачу выявить людей, у которых процесс обучения дает максимальный эффект при минимальном времени обучения. Профессиональная пригодность определяется положительной мотивацией к данной специальности; высоким порогом ощущения опасности; быстротой реакции на экстремальные ситуации; хорошим глазомером; устойчивостью, концентрацией и распределением внимания; нормальным состоянием двигательного аппарата; высокой пропускной способностью ана-лизаторов[1].
Поэтому процессы профессионального становления и управления профессиональной деятельностью персонала требуют специальных знаний и умений в области выявления психофизиологических механизмов оптимального обеспечения трудовых функций. Это делает возможным своевременно определить степень профессиональной пригодности человека к конкретному виду деятельности посредством всестороннего изучения его личности: изучения уровня соответствия физических качеств и психофизиологических особенностей индивида к профессиональным требованиям. В настоящее время для изучения и контроля психофизиологических особенностей индивида все больше и больше привлекают технические средства, в частности ЭВМ. Но все разработанные технические средства, как правило, предполагают выдачу заключения о психофизиологическом состоянии (ПФС) человека на основании тестирования по одной методике [2].
Целью работы является теоретическое обоснование применения комплексной методики диагностических исследований психофизиологических показателей, повышающей достоверность результирующих заключений о состоянии человека.
2. Обоснование использования комплекса диагностических методик для
оценки психофизиологического состояния человека
Дадим формализацию понятия ПФС организма человека. Рассмотрим различные психофизиологические состояния организма, которые имеют свои нозологические единицы («образы»). Каждое из состояний может быть описано многими способами, принадлежащими к разным областям человеческих знаний [3]. Конечное множество состояний обозначим А =
(Аь А2 , ^..^ Ап }.
48
Предположим, что для определения некоторого психофизиологического состояния А і (i=1,2,3,...,n) используются m методов диагностики. Пусть D = {D1,D2,D3,...,Dm} - объединение этих методов в множество. Существует k диапазонов величин, используемых для измерений каждого из состояния Аі (i = 1,2,3,...,n). Все имеющиеся диапазоны объединим в множество В {В1,В2,В3,...,Вк}.
Следовательно, каждое из ПФС организма Аі (і = 1,2,3,...,n) можно охарактеризовать с помощью различных методов диагностики Dj (j= 1,2,3,...,т), каждый из которых использует определенные диапазоны параметров В1 (l= 1,2,3,...,к) .
Так как множество методов диагностики D = {D1,D2,D3...,Dm} образует множество несовместных событий, то исходя из теории вероятностей, его можно представить в следующем виде:
Z p(Di)=1,Di ■ Dj =0,i ф j;j,j=1,2,3,-m. (1)
i=1
Психофизиологическое состояние Ai, получаемое с помощью конкретного метода диагностики Dj с использованием определенных диапазонов параметров Ві (l= 1,2,3,...,k), обозначим:
Ai = A ■ Dj ■ B, + Ai ■ Dj ■ B, +... + V Dj ■ Bk = Z Ai ■ Dj ■ B, .
(2)
l=1
Пусть aj - количественная составляющая оценки психофизиологического состояния Aj, полученная при диагностике методом Dj , а dj =1, если используется при диагностике метод Dj, и dj =0, если при диагностике не используется метод Dj. Тогда психофизиологическое состояние a*j, получаемое с помощью всех применяемых методов диагностики Dj (j=1,2,3,...,m) с использованием определенных параметров В, (1 = 1,2,3,...,к), обозначим:
m к к
a* = (ZZaidJBi)/Z Bi. (3)
j=1 1=1 1=1
Для определенного метода диагностики Dj множество параметров В, (1= 1,2,3,...,к) также является полной системой несовместимых событий:
Z p(Bj) = 1,Bj ■ Bj= 0,i Ф j;i,j = 1,2,3,...k . (4)
i=1
Определим вероятность диагностики психофизиологического состояния Aj исходя из того, что выбор методов диагностики равновероятен и выбор параметров при каждом из них также равновероятен. Получаем условную вероятность, т. е. вероятность обнаружения образа состояния при конкретной диагностике, используя равновероятность выбора метода диагностики, теоремы сложения и умножения вероятностей и формулу полной вероятности:
P(Aj) = p(Aj ■ Dj ■ Bj + Aj ■ Dj ■ B2 +... + Aj ■ Dj ■ Bk) = p(Aj ■ Dj)■ p(ZB,)
1=1
P(Aj ■ Dj) = p(Dj)■ p(Aj/Dj) = p(Aj/Dj)
(5)
Вероятность диагностики психофизиологического состояния человека с помощью используемых методик и диапазонов параметров (среднее арифметическое условных вероятностей) будет:
p(Ai) = p(Ai ■ D1 ■ B1 + Ai ■ D1 ■ B2 + к + Ai ■ D1 ■ Bk + Ai ^ D2 ^ B1 + Ai ■ D2 ^ B2 + к +
+ Ai ■ D2 ■ Bk + ... + Aj ■ Dm ■ B1 + Ai ■ Dm ■ B2 + ••• + AI ■ Dm ■ Bk) =
= p(Aj ■ D1 + Aj ■ D2 + • + Aj ■ Dm) = ZP(Dj)■ p(Aj/Dj) =
P(Aj/Dj)
j=1
m
(6)
49
Описание психофизиологического состояния человека может не совпадать с состоянием, получаемым с помощью одного метода диагностики, что приводит к ошибкам в диагностике состояния. Используя несколько методов диагностики психофизиологического состояния человека, можно избежать этих ошибок.
Процесс принятия решения (диагностики психофизиологического состояния человека) может быть представлен логической схемой (рисунок), на которой определено время выполнения измерений и состояния человека.
Следовательно, для точной оценки ПФС человека необходимо использовать несколько методов диагностики. Совпадение результатов работы нескольких диагностических средств, функционирующих в одном программно-аппаратном комплексе, увеличивает достоверность получаемых результатов по оценке состояния.
3. Выбор методик
Выбор методик, которые были использованы для обследования, обусловлен диагностическими возможностями методов, их безопасностью и комфортностью операторов, а также малым временем, требуемым на проведение измерений. Для оценки функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) были подобраны следующие методики.
Методика “Простая зрительно-моторная реакция”. Простая зрительно-моторная реакция (ПЗМР) - это элементарный вид произвольной реакции человека на зрительный стимул. Она состоит из двух последовательных компонентов: сенсорного (латентного) периода и моторного периода.
Простая зрительно-моторная реакция лежит в основе других целенаправленных приспособительных реакций человека, поэтому на основании показателя скорости ПЗМР можно сделать вывод о временных параметрах более сложных составляющих поведения человека. Кроме того, скорость простой зрительно-моторной реакции позволяет оценить интегральные характеристики ЦНС человека, так как при ее реализации задействованы как основные анализаторные системы человека (зрительная и кинестетическая), так и определенные отделы головного мозга и нисходящие нервные пути [4].
Оценка результатов по методике “Простая зрительно-моторная реакция” при наличии нормального распределения производится на основании среднего значения времени реакции и стандартного отклонения. Среднее значение отражает среднюю скорость ПЗМР, характерную для данного индивида: чем меньше среднее значение времени реакции, тем выше скорость реагирования. Стандартное отклонение является показателем стабильности сенсомоторного реагирования: чем меньше стандартное отклонение, тем более стабильной является скорость сенсомоторной реакции.
Для получения наиболее полной информации о свойствах и состоянии центральной нервной системы на основании результатов по данной методике можно использовать дополнительные показатели, в частности критерии Т.Д. Лоскутовой и коэффициент точности Уиппла.
Для получения такой информации используются три количественных критерия, позволяющие характеризовать с различных сторон текущее функциональное состояние центральной нервной системы: ее функциональный уровень, устойчивость реакции и уровень функциональных возможностей[5].
Первый критерий - функциональный уровень системы (ФУС). Его величина определяется, главным образом, абсолютным значением времени реакции и отражает текущее функциональное состояние ЦНС, степень развития утомления под влиянием факторов окружающей среды.
Второй критерий - устойчивость реакции (УР). Величина этого показателя тем больше, чем меньше вариабельность значений времени простой двигательной реакции. Поскольку разнообразие значений времени реакций является проявлениями непрерывных флуктуаций состояния ЦНС, показатель УР рассматривается как критерий устойчивости состояния
диагностики психофизиологического состояния организма человека
50
ЦНС. Следовательно, чем выше показатель УР, тем устойчивее, стабильнее текущее функциональное состояние ЦНС.
Третий критерий - уровень функциональных возможностей (УФВ). Он наиболее полно характеризует состояние ЦНС и позволяет судить о ее способности сформировать и достаточно долго удерживать соответствующее функциональное состояние.
Оценка функционального уровня системы вычисляется по формулам:
ФУС = 1й1/ТМ0Д-АТ 0,5[с2]. (7)
Оценка устойчивости реакции:
УР = 1П РМАКС / АТ 0,5 [с-1] . (8)
Оценка уровня функциональных возможностей:
УФВ = 1n РМАКС / АТ0,5 • Т0,5 [с-2], (9)
где ТМОд - время реакции, соответствующее пику гистограммы(наиболее вероятному значению); Рмакс - вероятность(частота) появления значения, равного моде(амплитуда
моды); АТ0,5 - диапазон времени реакций на уровне 0,5Рмакс .
На основании имеющегося экспериментального материала для аппаратной реализации метода получены [6] следующие граничные значения критериев функционального состояния ЦНС для здоровых испытуемых (таблица): функциональный уровень системы = 4,2-5,5; устойчивость реакций = 1,0-2,8; уровень функциональных возможностей = 2,7-4,8.
Состояние системы ФУС УР УФВ
Высокий уровень 4,9-5,5 2,1-2,8 3,9-4,8
Средний уровень 4,5-4,8 1,5-2,0 3,1-3,8
Низкий уровень 4,2-4,4 1,0-1,4 2,7-3,0
Это исследование очень важно для интегральной оценки здоровья человека, особенно спортсменов и лиц экстремальных видов деятельности, подвергающихся воздействию чрезмерных и физических, и психоэмоциональных нагрузок. Для включения результатов теста зрительно-моторной реакции в итоговый протокол комплексного обследования вычисленные значения критериев пересчитываются в процентах.
Коэффициент точности Уиппла выявляет соотношение ошибок и правильных реакций и вычисляется по формуле:
KT = N—R N + Р ’
(10)
где N - число измерений (предъявленных сигналов); R - количество правильных нажатий; P - количество ошибок.
Чем меньше данный показатель, тем выше степень точности выполнения заданий. Показатель точности свидетельствует о степени свойства устойчивости внимания, обусловленного в свою очередь силой и уравновешенностью нервных процессов.
Методика “Реакция на движущийся объект”. Реакция на движущийся объект представляет собой разновидность сложной сенсомоторной реакции, т. е. такой реакции, которая помимо сенсорного и моторного периодов включает период относительно сложной обработки сенсорного сигнала центральной нервной системой.
Методика “Реакция различения ”. Реакция различения является разновидностью сложной сенсомоторной реакции. В отличие от простой реакции, реакция различения осуществляется на один определенный стимул из нескольких разнообразных стимулов. Поэтому процесс обработки сенсорной информации центральной нервной системой происходит не только по принципу наличия либо отсутствия сигнала, но и по принципу различения сигналов, отбора сигналов определенного цвета из общего их числа и формирования реакции на заданный вид сигнала. В связи с более сложным процессом обработки сенсорной информации центральной нервной системой скорость реакции различения меньше, чем скорость
51
простой реакции, т.е. время, затраченное на осуществление реакции различения, больше, чем на осуществление простой реакции [6].
4. Заключение
Обоснован формализованный подход к оценке психофизиологического состояния человека с использованием вероятностных методов, в частности векторного анализа, что позволяет снизить уровень ошибок разрабатываемой системы диагностики за счет увеличения количества методов диагностики. В качестве основных критериев, влияющих на выбор методики тестирования, предложены следующие: неинвазивность, портативность и возможность автономной работы, время и место обследования, возможность проведения обследования тренером, инструктором или врачом, а также представление результатов в доступном виде для специалиста различной квалификации.
Используя комплекс методик, можно решать широкий спектр научных и практических задач в области общего и профессионального образования, военной службы, физкультуры и спорта, социального обслуживания.
Список литературы: 1. Копанев В.И. Коррекция функционального состояния организма летчиков-инструкторов авиационных училищ в период интенсивных полетов / В.И. Копанев, В.А. Егоров // Военно-медицинский журнал. 1988. № 10. С. 54-56. 2. Иорданская Ф.А. Мониторинг здоровья и функциональная подготовленность высококвалифицированных спортсменов в процессе учебно-тренировочной работы и соревновательной деятельности / Ф.А. Иорданская, М.С. Юдинцева. М.: Советский спорт, 2006. 184 с. 3. Пшеничный Б.Н., ДанилинЮ.М. Численные методы в экстремальных задачах. М.: Наука, 1975. 319 с. 4. Короленко Ц.П. Психофизиология человека в экстремальных условиях / Ц.П. Короленко. Л.: Медицина, 1978. 272 с. 5. ОдерышевБ.С. Методики измерения функционального состояния человека / Б.С. Одерышев // Экспериментальная и прикладная психология. Психические состояния / Под ред. А.А.Крылова. Л., 1981. С. 30-38. 6. TuckowA.P. Nocturnal growth hormone secretory dynamics are altered after resistance exercise: deconvolution analysis of 12-hour immunofunctional and immunoreactive isoforms / А.Р. Tuckow // American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2006. Vol. 291, N 6. P. 1749-1755.
Поступила в редколлегию 22.03.2014
Боброва Наталья Леонидовна, старший преподаватель кафедры МПСС Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Научные интересы: нейронные сети, нечеткая логика, объектно-ориентированные языки программирования, проектирование ПО. Адрес: Беларусь, Минск, ул .Долгобродская, 3-88, тел.: +37529-109-23-93, email: [email protected]
52
