Содержание к диссертации
Введение
Глава 1: Современное состояние проблемы ЭЭГ-прогнозирования успешности действий при изменении уровня бодрствования 11
1.1. Введение и постановка проблемы 11
1.2. Проблема надежности как центральная в задании широкого контекста решения поставленной в работе задачи ... 15
1.2.2 Методологические проблемы саморегуляции 17
1.3. Методы оценки надежности 34
1.3.1. Классические методы 3 4
1.3.2. Надежность как информация 39
1.3.3. Саморегуляция как критерий оценки надежности 40
1.3.4. Методики оценки выраженности состояния 51
1.4. Глава 1: выводы 85
Глава 2: Экспериментальное исследование методик прогноза успешности выполнения психомоторного теста при снижении уровня бодрствования 98
2.1. Организация и ход эксперимента 98
2.2. Результаты эксперимента и их обсуждение 106
Заключение 142
Выводы 150
Библиография 151
- Введение и постановка проблемы
- Проблема надежности как центральная в задании широкого контекста решения поставленной в работе задачи
- Саморегуляция как критерий оценки надежности
- Организация и ход эксперимента
Введение к работе
Трудно переоценить важность прогнозирования успешности действий человека в реальном времени. Особенно остро стоит эта проблема в условиях снижения уровня бодрствования, перехода от бодрствования ко сну. Ошибки, связанные с сонливостью и дремотными состояниями, могут приводить и приводят к негативным последствиям в различных областях жизни и деятельности человека.
Данное исследование представляет собой попытку решения задачи прогнозирования успешности действий человека с помощью анализа параметров электроэнцефалограммы (ЭЭГ), предшествующей наступлению ошибок в действиях человека при изменении его уровня бодрствования. Актуальность этой работы определяется огромной важностью ее результатов для предотвращения сбоев, аварий, катастроф в производстве, на транспорте, в различных экстремальных и чрезвычайных ситуациях.
В зависимости от уровня регуляции деятельности необходима различная скорость реагирования на возникающие проблемы. Если высшие уровни регуляции проявляются в целостности взаимодействия индивидуума с миром и могут быть идентифицированы на этапе профессионального отбора, то проблемные моменты низких уровней регуляции возникают стремительно и требуют методов идентификации и прогноза в режиме реального времени.
Идентификация и прогноз состояний человека являются одним из этапов управления его состояниями. Управление может осуществляться как внешними средствами, например, тревожным сигналом, так и с использованием внутренних средств - например, с помощью метода биологической обратной связи (БОС).
Традиционно в тренингах БОС в качестве объекта управления используются физиологические функции, лишь косвенно связанные с сиюминутной эффективностью профессиональной деятельности - КГР,
4 температура конечностей и т.д. Использование в качестве объекта управления паттерна психофизиологические сигналов, непосредственно связанных с эффективностью конкретного профессионального действия, на сей день невозможно ввиду отсутствия метода, позволяющего быстро выделять из потока физиологической информации нужный сигнал или паттерн сигналов. Создание такого метода представляется нам актуальной задачей психофизиологии. Решение этой задачи базируется на наших предыдущих исследованиях БОС, а также влияния биноуральной стимуляции на засыпание и изменение уровня бодрствования.
Эффект воздействия особых и экстремальных условий на человека определяется множеством факторов, среди которых его личностные и индивидуальные свойства, а также особенности индивидуальных механизмов психической регуляции деятельности и саморегуляции [176,232].
Качественный и количественный анализ уровней регуляции деятельности традиционно проводится методами нейрофизиологии, психофизиологии и психологии. К ним относятся методы, направленные на исследования отдельных психических функций, оценку возможностей различных анализаторов, а также анализ таких параметров деятельности, как психическая напряженность, психофизиологические ресурсы и т.д. Для этих целей используются оценки разных психофизиологических показателей, данные субъективного шкалирования и тестов, регистрации исполнительных действий. К общепсихологическим относится группа методов, предназначенных для анализа таких психических процессов, как мотивация, принятие решений, целеобразование, планирование и прогнозирование, формирование концептуальных моделей.
Существуют и системные методы анализа, позволяющие анализировать сложную нестационарную деятельность человека за счет организации взаимодействия различных методов. [171,199].
В работах отечественных исследователей [171] психическую активность человека (а, следовательно, и психическую регуляцию) рассматривают как состоящую из трех видов: текущей, ситуативной и долгосрочной.Система текущей регуляции подразделяется на три разнородных уровня: 1) Активационно - энергетической стабилизации; 2) Непосредственного взаимодействия; 3) Опосредованной координации; она способна порождать проблемные моменты и проблемные ситуации разного рода.
Наша работа лежит в русле отечественных исследований в области псхологии и психофизиологии. Общий контекст нашей проблемы заключается в изучении принципов регулирования психомоторной деятельности, представленной системой уровней. Именно прогноз проблемных моментов, порождаемых системой текущей регуляции, представляет собой конкретизацию задачи изучения динамики успешности выполнения психомоторного теста в связи с изменениями ЭЭГ.
Паттерны признаков ЭЭГ отражают эффективность саморегуляции в разрешении проблемных моментов, порождаемых системой текущей регуляции при изменении уровня бодрствования. Задача идентификации этих паттернов требует особой тестовой модели для своей реализации. Подобная тестовая модель, предназначенная для исследования психофизиологических механизмов нарушений деятельности при засыпании, была разработана В.Б.Дороховым [180,182] В нашем эксперименте мы использовали психомоторный непрерывно-дискретный тест, который довольно скоро вызывает дремотное состояние, а при углублении дремоты - «микросон» .Данная экспериментальная модель обладает массой положительных сторон. Монотонный характер теста очень быстро вызывает дремотное состояние, а закрывание глаз и выполнение теста в заглушённой комнате в положении лежа с минимумом двигательной активности позволяет безартефактно регистрировать электрофизиологические показатели, что особенно существенно при регистрации электрической активности мозга человека.
Мы предполагаем, что электроэнцефалограмма, сопровождающая
выполнение психомоторного теста, является источником наиболее
информативных данных для решения проблемы идентификации классов
различной успешности в выполняемой деятельности. В пользу этого
предположения говорят данные многочисленных исследований, в которых
удалось на основе данных ЭЭГ производить успешное различение
микросостояний ЭЭГ, характера выполняемых задач (например-
пространственные и логические задачи [227], уровня сложности задачи и т.д. С точки зрения этой модели наибольшей информативностью обладают параметры пространственной корреляции.
Отбор параметров ЭЭГ, который производится на первых этапах работы программного комплекса, обоснован в целом ряде работ и базируется на психофизиологической модели восприятия и памяти, разрабатываемой в лаборатории когнитивной психофизиологии ИПРАН под руководством А.Н.Лебедева на протяжении нескольких десятков лет.
Применение именно этой модели позволяет надеяться на положительный результат в решении задачи данной работы, т.к. с помощью этой модели уже решены задачи идентификации интеллектуальной и музыкальной одаренности человека по его ЭЭГ, а также построены модели, позволяющие идентифицировать особенности индивидуального восприятия музыкальных произведений по ЭЭГ слушателей.
Применение этой модели для расчетов в условиях реального времени ранее не производилось. Применение модели в таких условиях развивает и продолжает логику исследований лаборатории когнитивной психофизиологии.
Рассматривая задачу идентификации и прогноза состояний в более широком контексте - контексте управления состояниями, мы осознаем следующее: Для того, чтобы получить возможность управления тем или иным процессом с помощью, например, БОС, необходимо в информационном потоке
7 (в данном случае ЭЭГ) вычленить объекты, соответствующие состояниям, которыми мы планируем управлять. Решение этой задачи позволят немедленно перейти к вопросу прямого управления процессами, соответствующими выделенным паттернам ЭЭГ.
В исследованиях БОС было многократно показано, что использование паттерна физиологических функций в качестве сигнала обратной связи значительно увеличивает успешность обучения [54, 53, 23, 24].
Из результатов работы лаборатории Лебедева А.Н. следует, что скорость обработки информации и работа кратковременной памяти кодируется паттернами пространственной корреляции в диапазоне альфа-ритма. Период биения альфа ритма составляет одну секунду. Это значит, что анализ односекундного отрезка ЭЭГ захватывает все коды, относящиеся к кратковременной памяти и вниманию, а также обработке информации о принятии решения в нашей экспериментальной ситуации.
Также из результатов работы лаборатории следует, что содержание паттерна (порядок и смысл нейронных «букв» в слове), кодирующего тот или иной объект восприятия, формируется индивидуально и во многом случаен. Инвариантами являются законы формирования и поддержания таких ЭЭГ-паттернов. Мы предполагаем, что полученные нами паттерны признаков, кодирующие различные события в ЭЭГ испытуемого, будут индивидуальными. ЦЕЛЬ исследования:
Создать алгоритм построения правил прогноза (паттерна ЭЭГ) успешности действия по ЭЭГ для отдельного испытуемого.
На основании анализа экспериментальных и литературных данных были выдвинуты следующие ГИПОТЕЗЫ:
1. Короткие отрезки ЭЭГ длительностью менее одной секунды обладают достаточной информативностью для идентификации и прогноза некоторых действий человека при изменении его уровня бодрствования.
8 2. Признаки, на основе которых осуществляется успешный прогноз, являются индивидуальными.
В соответствии с выдвинутыми гипотезами в работе были поставлены и решались следующие задачи:
Обнаружить параметры ЭЭГ, позволяющие осуществлять успешный прогноз действий человека при засыпании в реальном времени.
Экспериментально проверить эффективность прогноза времени реакции человека на стимул при засыпании по отрезку фоновой ЭЭГ длительностью меньше одной секунды.
3. Экспериментально проверить эффективность прогноза типа ответа
(правильный-неправильный) на стимул при засыпании по отрезку фоновой
ЭЭГ длительностью менее одной секунды
Результаты проведенного исследования позволяют вынести на защиту следующие положения:
В индивидуальных характеристиках электроэнцефалограммы содержатся информативные признаки, обеспечивающие прогноз времени реакции на стимул в психомоторном тесте.
В индивидуальных характеристиках электроэнцефалограммы содержатся информативные признаки, обеспечивающие прогноз типа ответа (правильный-неправильный) на стимул в психомоторном тесте
3. Признаки, обеспечивающие прогноз характера ответа на стимул,
индивидуальны.
Методологическую основу исследования составили положения системного анализа и комплексного подхода в психологических и психофизиологических исследованиях, а также принцип активности субъекта, являющийся базовым для исследований субъекта в отечественной психологии, в соответствии с которым активность личности по преобразованию окружающей реальности является
9 мерой устойчивости субъекта к влияниям окружающей среды и мерой влияния на среду. Также мы опирались на теоретические представления системного и полисистемного подходов об уровнях и характере взаимодействия систем, формах и принципов межсистемного взаимодействия, развиваемых в работах отечественных психологов: Б.Г.Ананьева, Л.С.Выготского, А.Н.Леонтьева, Б.Ф.Ломова, В.А.Барабанщикова, Д.Н.Завалишиной, Ю.Я.Голикова, А.Н.Костина, др.
Методы исследования, применявшиеся в процессе исследования:
1. Диагностика сонливости, функциональной ассиметрии испытуемого с
помощью специализированных опросников.
Регистрации электроэнцефалограммы
Методы статистической обработки данных
Методы обработки данных системой распознавания образов
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые:
1. Показано, что идентификация латентности ответа человека может быть
проведена по участку фоновой ЭЭГ шириной 700 мс, предшествующей стимулу
и\или включающему в себя предыдущий стимул и ответ на него.
2. Показано, что идентификация правильности счета может быть определена по
участку фоновой ЭЭГ шириной 700 мс, предшествующей стимулу и\или
включающему в себя предыдущий стимул и ответ на него.
3. Показано, что параметры пространственной корреляции ЭЭГ
предшествующей стимулу, играют важную роль в задачах идентификации могут
служить важной мерой психофизиологической надежности человека в простых
задачах.
Практическая значимость. Результаты проведенного исследования могут быть использованы в инженерно-психологических разработках, в системах
10 компьютеризированного обучения и контроля операторской деятельности, специфика которой связана с вероятностью появления дремоты. Полученные материалы позволяют предложить критерий определения надежности выполнения человеком действий в состоянии дремоты.
Апробация результатов исследования:
Основные результаты докладывались и обсуждались на расширенном заседании лаборатории психологии и психофизиологии творчества (2000 - 2004 гг.), а также на следующих конференциях:
1. Школа- семинар по практической полисомнографии и критическим
состояниям в неврологии " Ялта-Гурзуф.2002
2. Школа - конференции Сон-окно в мир бодрствования Москва 2001
3. XII конференция по космической биологии и авиакосмической
медицине. Москва. 2002
2-ая Школа конференция Сон-окно в мир бодрствования Москва 2003
Научно практическая конференция Проблемы общей биологии Ростов на-Дону, 2003.
Структура и объем диссертации:
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, списка литературы и приложения, содержащего таблицы с экспериментальными данными.
Содержание работы отражено в в печатных работах.
Введение и постановка проблемы
Традиционно задача идентификации и прогноза успешности выполнения действий при изменении уровня бодрствования ставилась и решалась в контексте более широкой проблемы — проблемы оценки надежности систем человек-машина (СЧМ).
По этой причине в поиске оптимального метода в первую очередь нас интересуют исследования, проведенные в этом контексте. Мы рассмотрим существующие в нем методы идентификации и прогноза успешности действий человека. Многие авторы предлагают считать функциональное состояние системным объектом, требующим последовательного системного подхода к его изучению, диагностике, прогнозированию и управлению. [176]. При анализе структуры состояния становится очевидной его системный характер. Ю.М. Забродин отмечает, что «функциональное состояние имеет уровневую специфику и нелинейно связано с действием ряда факторов, одни из которых можно отнести к факторам физиологического, а другие к факторам психологического порядка» [189 стр. 7]. Е.П.Ильин, рассматривая состояние в качестве системной реакции, выделяет три уровня реагирования: психический, физиологический и поведенческий. Принципы системного анализа также были реализованы в работах В.И.Чиркова, В.А.Ганзена и В.И.Юрченко а также в работах Л.Г.Дикой и ее сотрудников. [196, 176, 165, 249]. Например, Л.Г.Дикая предлагает подход, «в котором могли быть не только представлены показатели разных регуляторных систем состояния и деятельности, но и выявлена процессуалъностью их взаимодействия с единых теоретических и методологических позиций.» [176 стр.25]
Если в многочисленных работах, изучающих проблемы повышения надежности работы оператора, механизмы самоконтроля деятельности оператора на разных этапах профессиональной подготовки с учетом надежности всей системы человек-машина достаточно хорошо изучены, то аспекты самоконтроля функционального состояния, особенно в измененных условиях, изучены недостаточно.
Б.Ф.Зейгарник с соавторами, анализируя существующие методы и направления в исследованиях саморегуляции с позиций теории деятельности, выделила два уровня саморегуляции: 1) операционально-технический, связанный с сознательной организацией действия с помощью средств, направленных на его оптимизацию. 2)мотивационный, связанный с организацией общей направленности деятельности с помощью сознательного управления своей мотивационной сферой [193].
Е.П.Ильин пишет, что в большинстве исследований решение проблемы оптимизации деятельности страдает односторонностью. Основные усилия ученых направлены на решение вопросов оптимального распределения функций между человеком и машиной, придания орудиям труда, органам управления, средствам и системам отображения информации оптимальных и стабильных характеристик. [196].
Имея в виду системность и сложность объекта исследования - системы регуляции деятельности в профессиональной деятельности, системное рассмотрение методов решения исходной задачи является оправданным. Мы рассмотрим существующие методы решения задачи в контексте различных подсистем: 1. В контексте оценки надежности системы «человек-машина» в целом; 2. В контексте влияния на надежность саморегуляции 3. В контексте влияния уровня бодрствования и состояний активации на надежность 4. В контексте связи надежности деятельности и ЭЭГ
Кроме этого, исходя из задач работы, предварительно мы считаем необходимым задать методологический контекст рассматриваемой проблемы -основные термины и их взаимосвязь в развитии исследуемой области. 1.2.2 Методологические проблемы саморегуляции.
Актуальность разработки темы надежности, являющейся контекстом для проблемы прогноза успешности деятельности, очень велика. Исследования показывают, что число опасных профессий постоянно растет. Соответственно растут и требования как к работающим, так и опасность возникновения ошибки -число аварий по причине деятельности человека в опасных сферах деятельности за последние тридцать лет возросло в 4 раза, с 20% до 80% от всех причин [164]. Из за ошибок человека вследствие его недостаточной подготовленности, неблагоприятных психологических особенностей и т.д. происходит 60-80% всех аварий и несчастных случаев в промышленности и на транспорте [57, 99]. Ошибки водителей транспортных средств явились причиной дорожно-транспортных происшествий в 60-80% случаев, из них 90% ДТП возникает из-за ошибок в прогнозах ситуации или принятии решений.
Технический прогресс и сопровождающие его неблагоприятные последствия в виде ошибочных действий и отказов техники, аварий, профессионального травматизма явились причиной зарождения научно практического направления по психологическому изучению, оценке и обеспечению надежности деятельности человека в системах управления. В процессе научно-технической революции проблематика надежности пронизывает всю сферу технических дисциплин и все «тело» профессионально-практической психологии [229,230]. По словам авторитетного исследователя этой области А.А.Пископпеля [229,230,231]. в ней «...Не остается вопросов, не имеющих отношения к теме надежности.».
Проблема надежности как центральная в задании широкого контекста решения поставленной в работе задачи
Потребность в решении вопроса управления уровнем надежности системы деятельности человека-оператора определила необходимость разработки методов ее количественной оценки. Как известно, любой управляющий контур с необходимостью включает в себя управляющее воздействие (прямую связь) и оценку успешности действий (обратную связь) [218, 214, 158, 159, 161, 157]. В ходе развития инженерной психологии и общей теории надежности был разработан целый ряд количественных методов оценки надежности. Основными из них являются обобщенный структурный, системный, операционно-психофизиологический и системотехнический методы [164].
В обобщенном структурном методе, разработанном А.И.Губинским и В.Г.Ефграфовым [173], деятельность оператора разлагается на иерархический ряд уровней, каждый из которых представляется в виде определенной структуры. Высшим является оперативный уровень, который отражает структуру взаимодействия решаемых задач. Далее следуют уровни отдельной задачи, блока операций, оперативных единиц деятельности. Вычисление надежности производится последовательно, начиная с того нижнего уровня, для которого известны справочные данные по надежности деятельности человека. Затем производится «свертывание» полученных структур к обобщенным структурам более высоких уровней с эквивалентными надежностными характеристиками. Для упрощения операций «свертывания» предложен перечень типовых структур и формул для их получения. Результирующим показателем надежности на каждом уровне является вероятность выполнения.
Ограничениями метода являются: слабый учет эвристического характера деятельности оператора; недостаточный учет взаимозависимости отдельных действий, входящих в структуру деятельности; определение надежности для некоторого усредненного режима работы системы человек—машина (СЧМ) без учета динамики режимов с течением времени. Дальнейшее развитие метода, позволяющее снять многие из этих ограничений, основано на применении математического аппарата функциональных сетей. «Структурный» метод расчета (оценки) надежности СЧМ основывался на четырех основных принципах:
1. «Единства цели», согласно которому техника рассматривается как орудие труда для решения задач, стоящих перед человеком. Поэтому в основе расчета надежности СЧМ должны быть «структуры деятельности человека в соответствии с поставленной перед ним целью».
2. «Иерархического структурирования деятельности человека», который предполагает представление (изображение) деятельности человека в виде следующих подуровневых структур: 2.1. оперативный уровень — в виде взаимосвязи задач; 2.2. уровень решения отдельной задачи — в виде структуры предписанных (алгоритмы) или принимаемых (планы) путей решения задачи; 2.3. уровень принятого алгоритма — в виде структуры блоков операций; 2.4. уровень отдельных операций — в виде структуры «психофизиологических актов».
3. «Единства критериев», согласно которому для отдельной операции, для блока операций, для отдельного алгоритма, для отдельной задачи и для деятельности в целом применимы одни и те же критерии оценки: надежность выполнения структуры; временные затраты на выполнение структуры. При этом предполагается, что если критерии заданы для какого-либо уровня, то через них могут быть определены соответствующие характеристики и высших уровней.
4. «Свертывания структур», согласно которому любую структуру можно свести (свернуть) к более простой, с эквивалентными надежностными и временными характеристиками. Экспликация принципов приводит авторов к следующей схеме расчета «психологической надежности». Сначала по нисходящей линии составляется «структура деятельности человека»: выявление режимов работы СЧМ; определение для каждого режима задач; составление для каждой задачи описательного алгоритма деятельности человека-оператора (до отдельных оперативных единиц); привязка алгоритма работы к условиям деятельности оператора за пультом; формализация записи алгоритма на уровне так называемых «функциональных единиц»; составление структуры на уровне «оперативных единиц», для которых могут быть заданы количественные характеристики; назначение соответствующих количественных показателей на каждую оперативную единицу и подсчет их для функциональных единиц; выявление типичных комплексов (блоков) и их «сворачивание»; расчет количественного значения вероятности выполнения задачи [164].
Саморегуляция как критерий оценки надежности
Системы человек-машина (СЧМ) предназначены для достижения целей управления в условиях динамичности внешней среды и объекта управления. При этом состояние технической системы и человека-оператора зависит как от сложившейся, так и от прогнозируемой ситуации управления. Это так потому, что имеющая место ситуация однозначно определяет состояние системы в будущем только в классических, в природе не существующих детерминистских системах. В реальной системе прогнозируемое поведение системы позволяет принимать решения о коррекции поведения системы для создания или избегания будущих ситуаций. Действия, которые необходимо предпринимать оператору в ходе управления, неминуемо связаны с изменением его состояния. Состояния «являются своего рода итогом отдельных процессов» [204,205]. Другими словами, состояния опосредуют все другие явления при актуализации деятельности, и связь с процессуальностью деятельности может осуществляться только через них.
Но тогда эффективность профессиональной трудовой деятельности актуально не может зависеть от состояния человека и особенностей его личности, или состояния человека и характера этой деятельности, а только от самого состояния. Особенности личности, и характер конкретной деятельности могут определять только динамику самих состояний, и уже через эту динамику — эффективность деятельности человека.
Произвольность зависимости надежности деятельности от состояния человека-оператора в меньшей степени относится к состояниям, опредмеченным в психофизиологической традиции. Известным фактом является то, что изменение уровня бодрствования, в частности состояние дремоты, оказывает значительное влияние на эффективность деятельности.
Переходная фаза между бодрствованием и сном изучена довольно мало. Возможно, по этой причине не решена важная прикладная задача «автоматического повышения надежности» действия операторов в условиях монотонного труда. Множество патентов на приборы, сигнализирующие о наступлении критических моментов в засыпании, проблемы не решили.
Ошибочная субъективная оценка собственного функционального состояния в целом и уровня сонливости в частности является причиной различных инцидентов на транспорте и производстве. По статистике не менее 200 тысяч из всех отмечаемых ежегодно автокатастроф могут быть связаны с расстройствами сна, а 20 процентов водителей, по крайней мере один раз засыпали за рулем. Переутомление и повышенная сонливость является причиной большего количества дорожно-транспортных происшествий, чем вождение в нетрезвом виде.
Нарушения сна очень распространены [178-185, 60 и др]. Люди, страдающие этими расстройствами, работают не только на транспорте, они также сидят и за пультами электростанций, диспетчерскими пультами, управляют военными кораблями и самолетами. Известно, что при дневной сонливости способность выполнять сложные движения нарушается в меньшей степени по сравнению со способностью к обучению или концентрации внимания. Особенно сильно нарушаются функции связанные с сознанием -способность к предвидению и ситуационная уверенность. Сложность исследования изменения субъективных процессов, вызываемых сонливостью, заключается в отсутствии параллелизма между уровнем бодрствованием и уровнями сознания. Известные физиологические критерии бодрствования недостаточно полно описывают критические изменения уровня сознания, которые вызываются переходными процессами от бодрствования ко сну и являются причиной многочисленных инцидентов на транспорте и производстве.
Следуя за развитием темы, можно заключить, что изучение надежности именно в ситуации перехода бодрствование-сон является наиболее актуальным, т.к. основная проблематика темы в многих экспериментальных исследованиях сосредоточена вокруг деятельности в особых и экстремальных условиях. В психологии труда накоплено значительное количество данных, свидетельствующих о непосредственной связи функционального состояния человека с эффективностью деятельности, о отрицательном воздействии сложных и экстремальных условий на деятельность и функциональное состояние человека [176, стр 11]. В психофизиологической традиции в настоящее время аккумулирован не меньший массив экспериментального материала о связи различных физиологических систем организма с нарушениями различных видов деятельности при снижении уровня бодрствования. Имея это в виду, обратимся к методикам оценки сонливости, чтобы решить задачу нахождения признаков, которые могут быть использованы для идентификации успешности действий в режиме реального времени. Именно сонливость является состоянием, эффект воздействия которого на эффективность деятельности наиболее очевиден. Именно определению и прогнозу сонливости посвящено большое количество исследований и именно для этого состояния наработано множество методов идентификации, которые могут нас интересовать.
К настоящему моменту детально описаны частотные составляющие ЭЭГ, характерные для эффективной деятельности человека и сопровождающие появление ошибок при снижении уровня бодрствования, а также ЭЭГ корреляты различных фаз сна, комы, эпилептических явления и т.д. [48, 80,11].
Наиболее интересные результаты, близкие к поставленной в данном исследовании задаче получены в исследованиях нейрофизиологических и психологических механизмов дремоты. Дремотное состояние является переходным от бодрствования ко сну, вызываемом сдвигом баланса возбудительных и тормозных процессов в центральной нервной системе в сторону тормозных
Организация и ход эксперимента
Нами был спланирован и проведен эксперимент, задачей которого было построение на основе полученных данных модели психофизиологической регуляции некоторых простых видов ошибок в контексте создания автоматизированной адаптивной методики обеспечения некоторых компонент надежности человека-оператора. Эксперимент проводился в условиях, провоцирующих наступление дремоты и засыпания.
Испытуемые:
В исследовании принимали участие здоровые испытуемые (N=41) с амплитудой альфа ритма среднего и высокого индекса. Мужчин - 23, женщин - 18, возраст от 17 до 33 лет (средний возраст составил 25 лет) и один испытуемый в возрасте 55 лет.
Эксперименты в рамках многостороннего исследования проводили в вечернее время с 17 до 20 часов с регистрацией многоканальной (8 каналов) электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Использовалось 4 пары отведений (по системе 10/20) относительно объединенных референтных мастоидных электродов Al, А2 (монополярный монтаж) и полиграфических данных (ЭКГ, ЭМГ, дыхание, показания пульсоксиметра). Использованные отведения: Fpl,Fp2, СЗ.С4, РЗ, Р4, 01, 02\
Частота квантования ЭЭГ равнялась 200 Гц. Испытуемые находились в звукоизолированном помещении, в положении лежа в течение 2-3 часов. С испытуемыми поддерживалась видео - и аудио связь.
Звуковые стимулы, генерируемые компьютером, подавали бинаурально через наушники: интенсивностью 60 дб, длительностью 50 мс, частотой 1000 Гц.
Стимулы подавались нерегулярно. Промежутки между стимулами варьировались в диапазоне 2.4 - 2.8 сек. Промежутки варьировались случайно. Промежутков в подаче стимулов не было. Всего каждый испытуемый произвел около тысячи нажатий на кнопки.
С помощью опросников контролировались: ситуативная и общая сонливость, функциональная ассиметрия. Опросники применялись до начала эксперимента с целью допустить до эксперимента только испытуемых, которые хорошо выспались, не принимали в течении последних суток лекарств, алкоголя и не пили напитков, содержащих кофеин или иные стимулирующие вещества.
Экспериментальная модель:
Исследования реальной деятельности человека при засыпании затруднительны по ряду причин, одной из которых является опасность появления ошибок, критических для жизни человека. Поэтому, для исследования механизмов возникновения состояния утомления/усталости, необходима разработка экспериментальных моделей нарушений деятельности при засыпании, в которых одновременно регистрируются физиологические, поведенческие и субъективные показатели деятельности.
В качестве экспериментальной модели использовался психомоторный непрерывно-дискретный тест, разработанный В.Б.Дороховым который через 5-15 минут вызывает дремотное состояние, а при углубление дремоты - «микросон».
Такое быстро снижение уровня бодрствования определяется несколькими причинами: во-первых монотонным характером теста, во-вторых, снижением афферентного притока как от внешней среды (закрывание глаз и выполнение теста в заглушённой камере), так и от интерорецепторов.
Монотонный характер теста достигался непрерывным повторением двух серий счета «про себя». В первой серии счет от 1 до 10 сопровождался одновременным нажатием кнопки большим и указательными пальцами. Во второй серии испытуемый считал от 1 до 5 без нажатий на кнопку. Выполнение теста с закрытыми глазами и минимумом двигательной активности позволяет безартефактно регистрировать электрофизиологические показатели, что особенно существенно при регистрации электрической активности мозга человека.
Инструкция испытуемым содержала описание задания: отвечать на стимулы одновременным нажатием кнопок на джойстиках, которые они держали в руках - на десять стимулов подряд отвечать нажатиями, следующие пять стимулов пропускать и т.д. результате отбора годными были признаны данные 26 испытуемых. Остальные испытуемые были исключены из обработки по критериям, не имеющим отношения к тематике данной работы (ошибки регистрирующей программы и программы экспорта данных). Обработка данных Первый этап:
На первом этапе работы из сырых ЭЭГ данных был произведен отбор параметров. Расчет параметров проводился в 700 мс окне (140 моментальных значений сигнала при частоте квантования ЭЭГ = 200 ГЦ.).
Ранняя граница окна отстояла от момента стимула на 700 мсек. до стимула. Поздняя граница совпадала с моментом стимула. Также были проведены аналогичные расчеты с окном, середина которого совпадала с моментом стимула, но после завершения обработки было принято решение не использовать эти данные ввиду сложности интерпретации полученных результатов.
Всего для каждого нажатия было рассчитано 34 параметра ЭЭГ. Для каждого из 8 отведений ЭЭГ рассчитывались: 1. Средняя амплитуда сигнала 2. Моментальная амплитуда сигнала в момент стимула 3. Стандартное отклонение сигнала в окне расчета 4. Корреляции сигнала в отдельном отведении с виртуальным (обобщенным) девятым отведением.
Два дополнительных параметра представляли собой обобщенное стандартное отклонение по всем каналам и обобщенную моментальную амплитуду сигнала в момент стимула.
Отбор параметров ЭЭГ, который производился на первом этапе работы, обоснован в целом ряде работ и базируется на психофизиологической модели восприятия и памяти, разрабатываемой в лаборатории когнитивной психофизиологии ИПРАН под руководством А.Н.Лебедева на протяжении нескольких десятков лет.
![Морфологические варианты комплекса ооцит-кумулус, зигот, эмбрионов человека и критерии прогноза успешности экстракорпорального оплодотворения [Электронный ресурс]](/i/i/4419/185836.png "Морфологические варианты комплекса ооцит-кумулус, зигот, эмбрионов человека и критерии прогноза успешности экстракорпорального оплодотворения [Электронный ресурс] Высоцкий Александр Юрьевич")
