CC BY
105
УДК 159.91;159.9:62;159.953
Вестник СПбГУ. Сер. 12. 2013. Вып. 4
В. М. Петрукович, М. В. Зотов
ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НА РАЗВИТИЕ УМСТВЕННОГО УТОМЛЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ
Введение. Одним из ключевых компонентов в структуре напряженной деятельности специалистов-операторов является совокупность психофизиологических процессов, определяющих эффективность функционирования оперативной памяти (ОП) [1, 2]. В большинстве определений под оперативной памятью понимается система с ограниченной емкостью, которая позволяет временно сохранять и оперировать информацией, необходимой для осуществления текущей психической деятельности.
В последние десятилетия сформировались представления о функциональной структуре ОП, которые опираются на концепцию, предполагающую, что в процессе текущей деятельности человека воспринимаемая информация, необходимая для выработки решения и достижения результата, временно сохраняется в функционально связанных, но относительно независимых (самостоятельных) подсистемах [3-6]. Согласно данной концепции, структура ОП (рис. 1) включает две относительно самостоятельные системы, отвечающие за временное хранение пространственной (графической) и вербальной (словесной, цифровой) информации. Кроме того, в данную структуру входит так называемая система интеграции пространственной и вербальной информации, отвечающая за формирование образа текущей ситуации с последующей выработкой решения на определенное действие.
В различных видах деятельности системы временного хранения пространственной и вербальной информации в разной степени задействованы в процессе выработки решения. Однако такие сложные виды операторской деятельности, которые характеризуются переработкой и оперированием элементами как пространственной, так и вербальной информации (авиационные диспетчеры, диспетчеры железнодорожного транспорта и энергосистем, штурманы воздушных и морских судов и т. д.), требуют от человека рационально распределять информацию в соответствующих системах временного хранения.
Как показывают результаты наших исследований [7, 8], операторы при выполнении тестовых заданий, требующих последовательного запоминания и одновременного удержания в памяти пространственной и вербальной информации, а также оперирования ею с целью выработки решения, применяют в основном два способа запоминания и удержания в памяти различных видов информации. Первый способ (комплексный) характеризуется распределением вербальной и пространственной информации в соответствующих системах временного хранения с последующей интеграцией ее в результат решения. Второй способ основан на переводе (переко-
Петрукович Владимир Михайлович — кандидат медицинских наук, доцент, Санкт-Петербургский государственный университет; e-mail: [email protected]
Зотов Михаил Владимирович — доктор психологических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет; [email protected]
© В. М. Петрукович, М. В. Зотов, 2013
Рис. 1. Функциональная структура оперативной памяти человека
дировании) пространственной информации в вербальную форму и удержании ее в соответствующем формате ОП. При анализе содержания когнитивной деятельности во время выполнения специальных тестовых заданий выявлены слабые стороны второго способа. Во-первых, в этом случае вербальная система временного хранения работает в чрезмерно напряженном режиме, что снижает ее возможности при увеличении информационной нагрузки. Во-вторых, процесс перевода пространственной информации в вербальную форму требует дополнительных временных затрат в работе префронтальных корковых образований, участвующих в выработке решения. Эксперименты показали, что первый способ достоверно более эффективен по точностным, скоростным и энергозатратным (уровню нервно-эмоционального напряжения) показателям деятельности, особенно в условиях воздействии стрес-сорных стимулов (вербальных помех) [7, 8].
Полученные результаты позволили сформировать гипотезу об определенной зависимости развития умственного утомления от функциональной организации переработки пространственной и вербальной информации. Предполагается, что операторы при решении задач по одновременному восприятию и переработке пространственной и вербальной информации и различающиеся по способу ее временного хранения имеют различную устойчивость к развитию умственного утомления. Подтверждение данного предположения являлось целью данного исследования.
Материалы и методы
Для формирования экспериментальной выборки испытуемых с помощью методики «Маршрут» [7] было проведено пробное тестирование более 100 курсантов военных вузов.
Суть методики «Маршрут» состоит в следующем. Испытуемому предлагается работать в представляемом трехмерном пространстве. На экране компьютера испытуемому последовательно в течение 3 секунд предъявляется:
— сначала вербальная (цифровая) информация (координаты исходной точки X, X Z) (рис. 2а);
— после пропадания значений координат на экране появляется графическая информация (трехсегментная стрелка, каждый сегмент которой ориентирован по одной из осей трехмерного пространства). В приведенном примере 1-й сегмент стрелки ориентирован по оси Y, 2-й сегмент — по оси X, 3-й сегмент — по оси Z (рис. 26);
— после пропадания стрелки испытуемому необходимо в уме определить координаты наконечника стрелки, при условии, что ее началом являются предъявленные ранее координаты исходной точки, а каждый сегмент стрелки равен одному «шагу» в принятой системе координат. Выбор решения производится с помощью курсора в специальной таблице (рис. 2в), в которой представлены все возможные значения координат. В приведенном примере правильному ответу соответствуют выделенные жирным и подчеркнутые значения координат X, Y, Z.
б
X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
У 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
г 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
в
Рис. 2. Предъявляемая испытуемому информация: а — экран монитора с координатами исходной точки; 6 — экран монитора с графической информацией (трехсегментная стрелка, началом которой является исходная точка, 1-й сегмент стрелки ориентирован по оси У, 2-й — по оси X, 3-й — по оси Z); в — экран монитора с таблицей для выбора решения
В каждой последующей задаче конфигурация стрелки изменяется автоматически. Примеры некоторых вариантов конфигурации трехсегментной стрелки представлены на рис. 3.
По результатам тестирования были сформированы две группы испытуемых. В первую группу (п = 25) вошли курсанты, которые во время пробного тестиро-
Рис. 3. Варианты конфигураций 3-хсегментных стрелок из множества возможных
вания при выполнении тестового задания запоминали пространственный стимул в виде целостного образа. Вторую группу (n = 22) составили лица, которые во время предъявления пространственного стимула преобразовывали ее в вербальную форму, то есть в сочетание слов (например: «Z-вперед», «Y-вверх», «X-вправо» или: «Z-плюс», «Y-плюс», «X-минус»)
Испытуемые первой и второй групп после стандартной инструкции выполняли тренировочное задание из 10 задач. Контрольное тестирование для каждого испытуемого включало серию из 100 задач с двадцатиминутным перерывом. Тестирование курсантов проводилось в первой половине дня после полноценного ночного отдыха.
Развитие утомления испытуемых определялось по динамике показателей успешности выполнения тестового задания из 100 задач, которое анализировалось по 5 этапам, каждый из которых включал по 20 задач. Показателями успешности являлись: 1) среднее время решения одной задачи (Тср.1, Тср.2, Тср.3, Тср.4 и Тср.5) и 2) число ошибочных решений на каждом этапе. Статистическая обработка данных проводилась с помощью стандартных программ Excel.
Результаты и их обсуждение. Результаты представлены на рис. 4, 5. Из рисунков видно, что испытуемые 1-й группы в целом успешнее выполняли тестовое задание, как по скорости (рис. 4), так и по точности работы (рис. 5). Эти данные согласуются с результатами, полученными нами в предыдущих исследованиях [7, 8].
1-й
2-й
3-й
4-й 5-й этапы
Н1 группа И 2 группа
Рис. 4. Среднее время, затраченное на решение одной задачи на этапах выполнения тестового задания при первом тестировании
1-й 2-й 3-й 4-й 5-й этапы
Н1 группа ■ 2 группа
Рис. 5. Количество ошибок, совершенных испытуемыми на этапах выполнения теста «Маршрут» при первом тестировании
Анализ динамики показателей успешности выполнения тестового задания испытуемыми на каждом из пяти этапов показывает, что время, затрачиваемое на решение одной задачи испытуемыми 1-й группы, и число совершаемых ими ошибок достоверно возрастают со второй половины общей тестовой нагрузки и остаются относительно стабильным до ее окончания на уровне, превышающем оптимальный на 60±10% — по среднему времени решения одной задачи (рис. 4) и на 80±10% — по количеству ошибок (рис. 5).
Динамика показателей успешности работы у испытуемых 2-й группы носит иной характер. Время решения задач достоверно возрастает, начиная со 2-го этапа, и увеличивается на 4-м и 5-м этапах тестовой нагрузки до значений, превышающих оптимальные на 90±10%. Количество ошибок у испытуемых 2-й группы достоверно увеличивается в середине общей тестовой нагрузки на 95% и на 5-м этапе достигает значений, превышающих минимальные в 3,2 раза.
Таким образом, у испытуемых, применявших комплексный способ временного хранения пространственной и вербальной информации (1-я группа испытуемых), начало снижения показателей эффективности деятельности, отмечалось на более поздних этапах по сравнению с испытуемыми 2-й группы. Кроме того, степень ухудшения показателей деятельности по ходу развития утомления у испытуемых 1-й группы была значительно меньшей.
Более низкая устойчивость к утомлению испытуемых 2-й группы, на наш взгляд, обусловлена тем, что перевод пространственного стимула в вербальную форму требует дополнительных действий и, соответственно, временных затрат. Система обработки информации в этом случае (рис. 7) имеет больше звеньев, а значит и больший объем нейронных структур, вовлеченных в когнитивный процесс, то есть система обработки информации по своей функциональной организации является более сложной по сравнению с системой, в которой пространственная информация временно сохраняется в виде целостного образа (рис. 6). Следует отметить, что процесс перевода пространственного стимула в вербальную форму, вероятно, осуществляется с участием префронтальных структур коры головного мозга, которые являют-
Система временного хранения пространственной информации
Система временного
хранения X. У. г.
вербальной 3. 5.1.
информации _____
Интеграция графической и вербальной информации и получение результата решения
Рис. 6. Схема организации переработки информации испытуемых, использующих комплексную стратегию выполнения теста «Маршрут». В левой верхней части рисунка 1-й сегмент стрелки ориентирован в трехмерном пространстве по оси Y, 2-й сегмент — по оси X, 3-й (с наконечником) — по оси Z. Цифры 3. 5. 1. обозначают координаты начала стрелки по осям X, Y, Z соответственно. Цифры 2. 6. 2. обозначают координаты наконечника стрелки по осям X, Y, Z соответственно.
ся наиболее чувствительными к макроэргическому дефициту, появление которого весьма возможно при напряженной умственной деятельности. Это обстоятельство, на наш взгляд, является одним из факторов, определяющих различия в устойчивости к утомлению испытуемых в рассматриваемых группах.
Система временного хранения пространственной информации
Перевод графической информации в вербальную форму
Система временного хранения вербальной информации
X минус влево
У плюс вперед
2 ПЛЮС вверх
Результат решения: X. У. Т. 9. 6. 4.
Интеграция вербальной информации и получение результата решения
Рис. 7. Схема организации системы обработки информации испытуемых, использующих вербальную стратегию при выполнении теста «Маршрут». В правой верхней части рисунка — X минус, Y плюс, Z плюс — одна из форм преобразования (перекодирования) графической информации (трех-сегментной стрелки) в вербальную. Второй формой преобразования данной графической информации являются слова: влево; вперед; вверх.
Заключение. В результате проведенного исследования установлено, что операторы, организующие систему переработки пространственной и вербальной информации путем относительно равномерного распределения ее в соответствующих системах временного хранения, по сравнению с операторами, склонными к вербализации пространственной информации, оказываются более устойчивыми к развитию умственного утомления при воздействии интенсивной информационной нагрузки. У операторов, применявших комплексный способ переработки пространственной и вербальной информации, утомление развивалось на более поздних этапах работы, а снижение показателей работоспособности было менее выраженным по сравнению с испытуемыми, склонными к вербализации пространственной информации во время выполнения тестовых заданий.
Различия в устойчивости к утомлению испытуемых рассматриваемых групп обусловлено различной сложностью организации систем обработки пространственной и вербальной информации. Более сложная система «утомляется» быстрее, при этом ухудшение показателей деятельности оказывается более выраженным.
Результаты данного исследования могут быть использованы при проведении профессионального отбора операторов, а также при разработке учебно-тренажерных программ для профессиональной подготовки операторов.
Литература
1. Бодров В. А. Профессиональное утомление: Фундаментальные и прикладные проблемы. М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2009. 560 с.
2. Леонова А. Б. Психодиагностика функциональных состояний человека. М.: МГУ, 1984. 200 с.
3. Аткинсон Р. Человеческая память и процесс обучения: пер с англ. М.: Прогресс, 1980. 528 с.
4. Baddeley A. D. The episodic buffer: A new component of working memory? // Trends in Cognitive Sciences. 2000. № 4. P. 417-423.
5. A Parametric Study of Prefrontal Cortex Involvement in Human Working Memory / T. S. Braver, J. D. Cohen, L. E. Nystrom, J. Jonides, E. E. Smith, D. С. Noll // Neurolmage. 1997. Vol. 5. P. 49-62.
6. Ericsson K. A., Kintsch W. Long-Term Working Memory // Psychological Review. 1995. Vol. 105. P. 211-245.
7. Петрукович В. М., Апчел В. Я. Функциональная организация оперативной памяти специалистов-операторов // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2010. № 3 (31). С. 115-119.
8. Petrukovich V. M., Zotov M. V. The Functional Organization of Operative Memory in Activity of the Human-Operator // 44 International Applied Military Psychology Symposium. Saint-Petersburg, 2008. P. 5557.
Статья поступила в редакцию 20 июня 2013 г.
