CC BY
39
УДК 796.01:612
ОЦЕНКА ЛАБИЛЬНОСТИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ МЕТОДОМ СЛИЯНИЯ ПАРНЫХ СВЕТОВЫХ СТИМУЛОВ
Кандидат педагогических наук, профессор М. М. Полевщиков,
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола.
Доктор технических наук, профессор В. В. Роженцов,
Марийский государственный технический университет, г. Йошкар-Ола.
Контактная информация для переписки: 424000, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 1.
Цель работы. Разработка психофизиологического метода оценки лабильности, позволяющего повысить ее точность, определить время, необходимое испытуемому для обучения измерению лабильности.
Метод исследования. Для определения лабильности испытуемым предъявлялась последовательность парных световых импульсов длительностью t, равная 50 мс, разделенных межимпульсным интервалом, повторяющимся через постоянный интервал времени, равный 1 с. Далее межимпульсный интервал методом последовательного приближения уменьшался до порогового значения ^ор, при котором два импульса в паре сливаются в один. Лабильность нервной системы F принималась равной значению частоты следования световых импульсов: F=1/(tимп+tпор), Гц. Измеренное значение лабильности отмечалось на плоскости в координатах «лабильность - номер измерения». Описанная процедура повторялась, строился график зависимости значений лабильности F как функции F=f(N.), где N. - номер /-ого измерения, /=1,2,...,к, к - число измерений до получения квазистационарного режима, когда переходной процесс закончен. Время, необходимое испытуемому для обучения измерению лабильности, определялось по количеству измерений, выполненных во время переходного процесса, после которого измеряемые значения лабильности стабилизировались.
Контингент испытуемых: десять не обученных испытуемых в возрасте от 18 до 22 лет с нормальным или скорректированным зрением.
Основные результаты. Лабильность нервной системы, определяемая методом парных световых импульсов, позволяет повысить точность оценки по сравнению с оценкой, определяемой методом критической частоты световых мельканий, в
среднем на 20% и является более адекватной, так как соответствует понятию лабильности по Н. Е. введенскому. время обучения измерению лабильности, обусловленное адаптацией испытуемого и формированием навыка измерения, составляет по обследованной группе от 3 до 8 измерений, точечная оценка медианы распределения числа измерений по группе равна 6.
Ключевые слова: нервная система; лабильность; оценка; парные световые импульсы.
введение
Профессиональные занятия спортом связаны с большими физическими, нервно-психическими и эмоциональными нагрузками, порою на пределе физиологических возможностей, что может привести к развитию перетренированности и изнашиванию систем организма [1, 2]. По этой причине одной из наиболее серьезных проблем профессионального спорта является проблема точного и оперативного контроля функционального состояния спортсмена в ходе тренировочной и соревновательной деятельности. Для решения этой проблемы в первую очередь необходимо уделять внимание изучению центральной нервной системы, так как первостепенное значение ее свойств при организации любой формы деятельности нашло широкое признание [3, 4 и др.].
Среди существующей совокупности свойств нервной системы одним из основных является лабильность, понятие которой введено Н. Е. Введенским и развито А. А. Ухтомским. Лабильность (от лат. 1аЫ^ - скользящий, неустойчивый) - это «... максимальный ритм, который способно возбудимое образование генерировать в одну секунду в точном соответствии с ритмом раздражений» [5]. Лабильность как механизм взаимодействия возбудимых образований лежит в основе центрально-нервных регуляционных процессов. Именно через механизм лабильности устанавливается слаженность,
уравновешенность нервных процессов, обеспечивается закономерность их протекания. Всякое нарушение этой регуляционной функции будет вести к снижению дееспособности организма спортсмена, одним из проявлений которого является утомление [6].
Лабильность нервной системы принято определять электрофизиологическими методами с использованием фосфена, электроэнцефалографии и др., а также психофизиологическими. Последние отличаются удобством и комфортностью для испытуемого, не требуют применения сложного оборудования и длительного подготовительного периода перед проведением исследований, обладают обширными диагностическими возможностями [7]. Наиболее распространенным психофизиологическим методом является метод критической частоты световых мельканий, в основе которого лежит способность зрения воспринимать низкочастотные световые мелькания. Однако методу критической частоты световых мельканий присущ ряд недостатков, основным из которых является низкая точность оценки, обусловленная отсутствием четкого перехода от видимости световых мельканий к их слиянию [8]. Это приводит к низкой точности оценки лабильности и, следовательно, неадекватной оценке функционального состояния спортсмена.
Целью работы является разработка психофизиологического метода оценки лабильности, позволяющего повысить ее точность, определить время, необходимое испытуемому для обучения измерению лабильности.
Материал и методы исследования. В обследовании приняли участие 10 не обученных испытуемых в возрасте от 18 до 22 лет с нормальным или скорректированным зрением. Измерения выполнялись биноку-лярно в первой половине дня с 9 до 12 часов.
Для определения лабильности испытуемым предъявлялась последовательность парных световых импульсов длительностью ^ равной 50 мс, разделенных межимпульсным интервалом t, повторяющимся через постоянный интервал времени Т, равный 1 с, как показано на рисунке 1.
п п
1 т
Рис. 1. Временная диаграмма последовательности парных световых импульсов. Обозначения величин в тексте
Далее межимпульсный интервал методом последовательного приближения по методике, описанной авторами ранее в работе [9], уменьшался до порогового значения ^ор, при котором два импульса в паре сливаются в один. Лабильность нервной системы человека F принималась равной значению частоты следования световых импульсов в Гц [10]:
F=1/(t +t ), (1)
4 имп пор" 4 '
где t - длительность светового импульса; t -
имп пор
пороговая длительность межимпульсного интервала между световыми импульсами в паре.
Последовательность парных световых импульсов предъявлялась с использованием светодиода желтого цвета диаметром 5 мм с силой света 3 мкд, размещаемого в районе ближней точки ясного видения. Формирование предъявляемых световых импульсов и измерение времени зрительного восприятия выполнялось с использованием ПЭВМ Pentium III.
Измеренное значение лабильности отмечалось на плоскости в координатах «лабильность - номер измерения». Описанная процедура повторялась, строился график зависимости значений лабильности F как функции F=f(N), где N. - номер /'-ого измерения, /=1,2,...,k, k- число измерений, до получения квазистационарного режима, когда переходной процесс закончен. Время, необходимое испытуемому для обучения измерению лабильности, определялось по количеству измерений, выполненных во время переходного процесса, после которого измеряемые значения лабильности стабилизировались [11].
Результаты исследований и их обсуждение. В
результате измерений для одного из испытуемых получены следующие значения лабильности в Гц: 17,9; 16,9; 16,7; 15,4; 15,3; 14,9; 15,3; 15,4; 15,0, которые представлены в виде графика на рисунке 2.
18 17,5 17 16,5 16 15,5 15 14,5
Рис. 2. График значений лабильности первого испытуемого. По горизонтальной оси - номер измерения, по вертикальной оси -значение лабильности, Гц. Обозначения величин в тексте
Время переходного процесса определяется временем, после которого имеет место неравенство [12]: I F¡ - F0 | < Д/2, где F. - значение лабильности в /'-ом измерении, /'=1,2,...Л, к - число измерений во время переходного процесса; F0 - среднее значение лабильности в квазистационарном режиме; Д=^тах^тП - вариационный размах значений лабильности в квазистационарном режиме; Fmax - максимальное значение лабильности в квазистационарном режиме; Fmin - минимальное значение лабильности в квазистационарном режиме.
На графике отметили вариационный размах Д значений лабильности в квазистационарном режиме и определили номер измерения 4, соответствующий окончанию переходного процесса. Таким образом, за время, необходимое для выполнения 4-х измере-
2
3
4
5
6
7
8
9
ний, процессы адаптации данного испытуемого и его зрительного анализатора, обусловливающие наличие переходного процесса, заканчиваются, измеряемые значения лабильности стабилизируются.
Для другого испытуемого получены следующие значения лабильности в Гц: 21,0; 20,5; 20,3; 18,9; 18,7; 17,7; 17,0; 17,5; 16,6; 17,4; 17,1; 16,5, которые представлены в виде графика на рисунке 3.
Рис. 3. График значений лабильности второго испытуемого. По горизонтальной оси - номер измерения, по вертикальной оси -
значение лабильности, Гц. Обозначения величин в тексте
Для данного испытуемого переходной процесс заканчивается после 7-го измерения, к этому времени процессы адаптации заканчиваются.
По результатам анализа экспериментальных данных по обследованной группе установлено, что для обучения измерению лабильности испытуемым необходимо проведение от 3 до 8 измерений, точечная оценка медианы распределения числа измерений по группе равна 6.
Известно, что световые мелькания воспринимаются корой головного мозга здоровых людей только до частот 13-25 Гц. При увеличении частоты световых мельканий в коре головного мозга наблюдается трансформация высокой частоты в более медленную [13]. Однако значения критической частоты световых мельканий для здорового человека, по данным различных исследователей, находится в пределах от 40 до 60 Гц. Следовательно, нейроны коры головного мозга отвечают на световые мелькания не «в точном соответствии с ритмом раздражений», и лабильность нервных процессов, определенная методом критической частоты световых мельканий, не соответствует понятию лабильности по Н. Е. Введенскому.
В то же время точность измерения межимпульсного интервала при использовании парных световых импульсов выше точности измерения критической частоты световых мельканий в среднем на 20% [14]. Таким образом, оценка лабильности нервных процессов, полученная с использованием парных световых импульсов, является более точной по сравнению с оценкой, полученной методом критической частоты световых мельканий, и более адекватной, так как соответствует понятию лабильности по Н. Е. Введенскому.
Однако при измерении лабильности нервных процессов в результате адаптации испытуемого к экспериментальным условиям, наличия «этапа врабатывания»
[15] и влияния «закона научения», согласно которому процесс формирования навыка развивается по экспоненте [16], присутствует переходной процесс. По окончании переходного процесса наступает квазистационарный режим, в котором наблюдается вариабельность значений лабильности зрительной системы человека, объясняемая стохастичностью центральной нервной системы как сложного биологического объекта. Длительность переходного процесса определяется временем обучения оценке лабильности зрительной системы человека.
По мнению Н. М. Пейсахова и соавторов, стабилизация значений происходит после двух-трех измерений [7]. Однако переходной процесс сугубо индивидуален, поэтому необходимое число измерений лабильности зрительной системы человека до стабилизации ее значений для разных испытуемых различно, что подтверждено экспериментально.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность оценки лабильности, определить время, необходимое испытуемому для обучения измерению лабильности.
Заключение. Лабильность нервной системы, определяемая методом парных световых импульсов, позволяет повысить точность оценки по сравнению с оценкой, определяемой методом критической частоты световых мельканий, в среднем на 20% и является более адекватной, так как соответствует понятию лабильности по Н. Е. Введенскому.
Время обучения измерению лабильности, обусловленное адаптацией испытуемого и формированием навыка измерения, составляет по обследованной группе из 10 испытуемых от 3 до 8 измерений, точечная оценка медианы распределения числа измерений по группе равна 6.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Епифанов, В. А. Лечебная физическая культура и спортивная медицина / В. А. Епифанов. - М.: Медицина, 1999. - 304 с.
2. Карпман, В. Л. Спортивная медицина / В. Л. Карпман. -М.: Физкультура и спорт, 1980. - 349 с.
3. Зимкина, А. М. О концепции функционального состояния центральной нервной системы / А. М. Зимкина, Т. Д. Ло-скутова // Физиология человека. - 1976. - Т. 2. - № 3. - С. 179192.
4. Маслов, Н. Б. Нейрофизиологическая картина гене-за утомления, хронического утомления и переутомления человека-оператора / Н. Б. Маслов, И. А. Блощинский, В. Н. Максименко // Физиология человека. - 2003. - Т. 29. - № 5. -С. 123-133.
5. Введенский, Н. Е. Возбуждение, торможение и наркоз / И. М. Сеченов, И. П. Павлов, Н. Е. Введенский / Избранные труды. Т.2. Физиология нервной системы. - М.: Наука, 1952. -602 с.
6. Пейсахов, Н. М. Закономерности динамики психических явлений / Н. М. Пейсахов. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1984. - 235 с.
7. Методы и портативная аппаратура для исследования индивидуально-психологических различий человека / Н. М. Пейсахов, А. П. Кашин, Г. Г. Баранов, Р. Г. Вагапов; под ред. В. М. Шадрина. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1976. - 238 с.
8. Роженцов, В. В. Методы и средства контроля функционального состояния человека на основе временных характеристик зрительного анализатора: дис. ... докт. техн. наук. - Казань, 2007. - 293 с.
9. Роженцов, В. В. Определение оптимальной длительности парных световых импульсов для оценки времени возбуждения нервной системы / В. В. Роженцов, М. М. Полевщиков, Р. Ю. Матвеев // Фундаментальные исследования. - 2010. -№ 2. - С.117-122.
10. Пат. 2251959 Российская Федерация, МПК7 А 61 В 3/10. Способ определения лабильности зрительной системы человека / В. В. Роженцов, М. Т. Алиев, А. Г. Масленников, И. В. Петухов; заявитель и патентообладатель Марийский гос. техн. ун-т. - № 2003115138/14; заявл. 21.05.2003; опубл. 20.05.2005, Бюл. № 14. - 7 с.
11. Пат. 2405408 Российская Федерация, МПК7 А 61 В 3/02. Способ определения времени обучения оценке лабильности зрительной системы человека / Т. А. Лежнина, М. М. Полевщиков, В. В. Роженцов; заявитель и патентообладатель Марийский гос. ун-т. - №2009121394/14; заявл. 04.06.2009; опубл. 10.12.2010, Бюл. № 34. - 13 с.
12. Солодовников, В. В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования / В. В. Солодовников, В. Н. Плотников, А. В. Яковлев. - М.: Машиностроение, 1985. - 535 с.
13. Семеновская, Е. Н. Электрофизиологические исследования в офтальмологии / Е. Н. Семеновская. - М.: Медгиз, 1963. - 279 с.
14. Петухов, И. В. Точность оценки критической частоты световых мельканий и времени восстановления зрительного анализатора / И. В. Петухов, В. В. Роженцов // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2008. - № 5. - С. 24-28.
15. Приборы и комплексы для психофизиологических исследований. Исследования, разработка, применение / под ред. В. А. Викторова, Е. В. Матвеева. - М.: ЗАО»ВНИИМП-ВИТА», 2002. - 228 с.
16. Ткачук, В. Г. Вариативность физиологических показателей в механизме адаптации биосистем / В. Г. Ткачук, Б. Петрович // VII Междунар. науч. конгресс «Современный олимпийский спорт и спорт для всех»: матер. конф. - Т. 2. - М.: СпортАкадемПресс, 2003. - С. 182-183.
THE EVALUATION OF LABILITY OF THE NERVOUS SYSTEM WITH THE HELP OF METHOD OF JUNCTION OF THE PAIR LIGHT STIMULI
M. Polevschikov, Professor, Candidate of Pedagogical Sciences,
Mari State University, Yoshkar-Ola.
V. Rozhentsov, Professor, Doctor of Technical Sciences,
Mari State Technical University, Yoshkar-Ola.
Contact information: 424000, Yoshkar-Ola city, Lenina square, 1.
The aim of investigation. The development of psychophysiological method of lability estimation, which allows improving its accuracy, and determining the time required for examined person to study how to measure the lability.
The method of investigation. The sequence of pair light pulses of "t" duration, that is equal 50 ms, separated by interpulse interval and repeated in a fixed interval of time that is equal 1 sec. was presented to the examined group to determine the lability. Later the interpulse interval was reduced till threshold limit value (tthresh) with the help of method of successive approximations, when two pulses in a pair were joined in one. The lability of the nervous system "F" was assumed equal to the value of the repetition frequency of the light pulses: F=1/(tpulse+tthresh), Hz. The obtained value of lability was noted on the plane in the coordinates "lability - the number of measurement". This procedure was repeated, it was constructed a graph of dependence on values of the lability "F" as a function F=f(N), where N: was a number of i-th dimension, i=1,2,.. .,k, k- the number of measurements till obtaining a Quasi-Stationary regime, and when the transition process is completed. The
time required for examined person to study how to measure lability was determined by the number of measurements made during the transition process, after which the measured values of lability were stabilized.
The contingent of examined persons. Ten untrained examined persons at the age from 18 till 22 years with normal or corrected sight.
The main results. The lability of the nervous system determined by the method of pair light pulses allows taking more accuracy estimation in 20 % at the average in comparison with the estimation defined by the method of critical frequency of light flashes, and it is more appropriate, because it corresponds to the concept "lability" given by N.Vvedensky. The time for studying to measure the lability defined by adaptation of examined person and formation of his measure skill is equal from 3 to 8 8 measurements for examined group, and the spot estimation of the median devision of the number of measurements is equal 6 for the examined group.
Key words: nervous system, lability, evaluation, pair pulses of light.
