Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 13
1.1. Проблема высокой информационной нагрузки в профессиональной деятельности специалистов операторского профиля 13
1.2. Психофизиологические показатели умственного напряжения у операторов 23
1.3. Современные подходы к изучению психофизиологических факторов эффективности деятельности при информационных нагрузках 32
Глава 2. Методы и материал исследования 45
2.1.Материал исследования 45
2.1.1. Социально-демографическая характеристика обследованных лиц 45
2.2. Методы исследования 48
2.2.1.Психофизиологические методы 48
2.2.2. Экспериментально-психологические методы 50
2.2.2.1. Экспериментальная процедура «Машинист» для оценки характеристик познавательной деятельности работников локомотивных бригад в моделируемых условиях поездной работы 50
2.2.2.2. Экспериментальная процедура «РПЭС» для оценки характеристик познавательной деятельности операторов в моделируемых стрессогенных условиях 56
2.2.2.3. Методика оценки профессиональной деятельности операторов транспортных систем в условиях работы на тренажерном комплексе для авиадиспетчеров 58
2.2.2.4. 16-факторный личностный опросник Р. Кэттелла 62
2.2.2.5. Тест «Исследование тревожности» (опросник Ч.Д. Спилбергера) .64
2.2.2.6. Опросник САН (Самочувствие, Активность, Настроение) 65
2.3. Процедура исследования 66
Глава 3. Результаты экспериментально-психологического и психофизиологического исследования 69
3.1. Психофизиологические характеристики деятельности операторов в условиях моделируемого в психологическом эксперименте воздействия высокой информационной нагрузки 69
3.1.1. Сравнительный анализ психофизиологических характеристик деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки у машинистов с различной вероятностью ошибочных действий в усложненных условиях труда 69
3.1.2. Взаимосвязь индивидуально-психологических характеристик машинистов с показателями эффективности деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки 84
3.2. Психофизиологические характеристики профессиональной деятельности авиадиспетчеров при воздействии высокой информационной нагрузки в условиях работы на тренажерном комплексе 91
3.2.1. Особенности регуляции деятельности авиадиспетчеров при выполнении задач на тренажере в условиях высокой информационной нагрузки 92
3.2.2. Анализ характеристик глазодвигательной активности авиадиспетчеров при выполнении задач на тренажере в условиях высокой информационной нагрузки 94
3.2.3. Анализ динамики показателей физиологической активации при выполнении задач на тренажере в условиях высокой информационной нагрузки у авиадиспетчеров 102
Заключение 114
Выводы 128
Литература 131
- Психофизиологические показатели умственного напряжения у операторов
- Экспериментальная процедура «Машинист» для оценки характеристик познавательной деятельности работников локомотивных бригад в моделируемых условиях поездной работы
- Сравнительный анализ психофизиологических характеристик деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки у машинистов с различной вероятностью ошибочных действий в усложненных условиях труда
- Анализ динамики показателей физиологической активации при выполнении задач на тренажере в условиях высокой информационной нагрузки у авиадиспетчеров
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Проблема устойчивости человека к высоким информационным нагрузкам определяет необходимость тщательного изучения психофизиологических аспектов взаимодействия с информацией для оптимизации решения задач, возникающих в процессе трудовой деятельности. Особенно это касается операторов транспортных систем, чья деятельность связана с высокими информационными нагрузками, а «цена ошибки» необычайно высока. (Стрелков Ю.К., 2001).
В связи с этим в последние годы идет активный поиск факторов, определяющих профессиональную успешность операторов в ситуациях, связанных с высокой информационной нагрузкой (Родина О.Н., 1996; Новиков В.С. и др., 1998; Данилова Н.Н. и др., 1999; Бодров В.А., 2000; Стрелков Ю.К., 2001; Wickens C.D., 1992; Hancock P.A. et al., 2002). Под термином «информационная нагрузка» принято понимать существенное возрастание объективных требований к возможностям человека по переработке информации (Kock N., 2000).
Большое число исследований было посвящено изучению физиологических коррелятов состояний человека-оператора, связанных с высокой информационной нагрузкой, таких как ЧСС, диаметр зрачка, КГР и других (Новиков В.С. и др., 1998; Сысоев В.Н., 1999; Andreassi J.L., 2000; Van Orden K.F. et al., 2001; Hilburn B., 2004; Ward R., Marsden P.,2004).
Недостаток подобных работ состоит в том, что в большинстве из них применяются статистические и частотные параметры физиологических сигналов на относительно длительных промежутках времени (не менее 30 с.). Это не позволяет анализировать процессы психологической и физиологической адаптации к деятельности в условиях высокой информационной нагрузки.
Кроме того, существуют крайне противоречивые мнения относительно факторов, лежащих в основе эффективной деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки. Некоторые авторы считают, что эффективность деятельности в условиях информационной нагрузки определяют энергоресурсы, которыми обладает человек для удовлетворения требований задачи (Канеман Д., 2006; Wickens C.D., 1992; Stokes A., Kite K.,1994; Lavie N. et al., 2004 и др.). Основная идея заключается в том, что система обработки информации человека располагает изменяющимися и ограниченными ресурсами, которые распределяются для выполнения совмещенных задач. При этом ресурсный подход не отвечает на вопрос о механизмах, обеспечивающих эффективное либо неэффективное расходование энергетических ресурсов (Зотов М.В., 2011).
Другие авторы, занимающие позицию «компонентного» подхода, выделяют отдельные базовые компоненты, от комбинации которых зависит эффективность выполняемой деятельности. В качестве таковых рассматривались: индивидуально-психологические особенности (Бодров В.А., 2000), наличие профессионально важных качеств (Owen R.S., 1992), опыт (Swain M.R., Haka, S.F., 2000) и другие. Между тем в настоящее время имеется большое количество данных, свидетельствующих о низкой эффективности данного направления для решения задач прогнозирования деятельности при воздействии информационной нагрузки (Булка А.П., 2011).
Вышеизложенное определило основную цель диссертационной работы: изучение психофизиологических факторов эффективности профессиональной деятельности специалистов-операторов в условиях воздействия высокой информационной нагрузки.
Задачи исследования:
-
Исследование психофизиологических факторов эффективности познавательной деятельности операторов транспортных систем при воздействии высокой информационной нагрузки в условиях моделирующего психологического эксперимента.
-
Анализ взаимосвязи индивидуально-психологических характеристик операторов транспортных систем с показателями эффективности деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки.
-
Изучение психофизиологических характеристик деятельности операторов транспортных систем при воздействии высокой информационной нагрузки в условиях работы на тренажерном комплексе.
-
Анализ параметров глазодвигательной активности операторов транспортных систем при выполнении задач на тренажерном комплексе в условиях высокой информационной нагрузки.
-
Изучение динамики показателей физиологической активации, таких как сердечный ритм и диаметр зрачка, у операторов транспортных систем при выполнении задач на тренажерном комплексе в условиях высокой информационной нагрузки.
Объект исследования: деятельность человека-оператора в моделируемых условиях повышенной информационной нагрузки.
Предмет исследования: психофизиологические детерминанты эффективной операторской деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки.
Гипотезы исследования:
1. Основным фактором, влияющим на эффективность деятельности в условиях высокой информационной нагрузки, является формирование и поддержание в оперативной памяти системы целевых установок, определяющих когнитивную активность испытуемых.
2. Эффективность деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки в значительной степени определяется способностью операторов к быстрой дифференцированной мобилизации функциональных ресурсов при усложнении условий.
Методологическую и теоретическую основу исследования составили принципы активности (Леонтьев А.Н., 1975; Выготский Л.С., 1982; Бернштейн Н.А., 1990; Лурия А.Р., 2002), системности (Анохин П.К., 1975; Ломов Б.Ф., 1984), единства аффективных и интеллектуальных процессов (Выготский Л.С., 1982), принцип психологического моделирования (Горбов Ф.Д., 1964; Анохин П.К., 1975; Лурия А.Р., 2002) и теория функциональных систем П.К. Анохина (1975).
Методы исследования. При выборе испытуемых мы руководствовались несколькими критериями: практически постоянное воздействие на работника значительной информационной нагрузки в процессе профессиональной деятельности, высокий уровень ответственности («цена ошибки»), реальная возможность повторного комплексного исследования, наличие объективных оценок успешности выполнения профессиональных обязанностей. С учетом этих критериев было обследовано 100 работников локомотивных бригад, а также 39 авиадиспетчеров и студентов Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации, обучающихся по специальности «авиадиспетчер».
Для исследования психофизиологических факторов успешности работы машинистов нами были выбраны компьютерные тесты, моделирующие их деятельность: экспериментальная процедура «Машинист» (Зотов М.В. и др., 2006) и экспериментальная процедура «РПЭС» (Зотов М.В. и др., 2003), в силу невозможности проведения исследования в условиях реального выполнения профессиональных обязанностей этой группой испытуемых. С помощью автоматизированной системы предрейсовых осмотров (ЗАО НПП «Системные технологии») производилась оценка индекса напряжения регуляторных систем по Р.М. Баевскому. Индивидуально-психологические особенности операторов транспортных систем оценивались посредством: 16-факторного личностного опросника Р. Кеттела (Cattell R. et al., 1970), опросника Ч.Д. Спилбергера (2002) и опросника «САН» (Доскин В.А. и др., 1973).
Исследование деятельности авиадиспетчеров проводилось в условиях, максимально приближенных к реальным посредством моделирования на тренажере «Навигатор – 3» ситуаций, связанных с управлением воздушным движением.
Перцептивные компоненты познавательной деятельности исследовались при помощи системы бесконтактной регистрации движений глаз Tobii X120 (частота смены кадров 120 Гц). Показатели физиологической активации в процессе деятельности оценивались по результатам непрерывной регистрации сердечного ритма и диаметра зрачка с использованием компьютерного полиграфа «Kardi2-NP» (Медицинские Компьютерные Системы) и системы Tobii X120 (Tobii Technology).
Полученные результаты были обработаны с использованием стандартных методов математической статистики, включенных в статистические пакеты SPSS 16.0, Origin 8.0. и Excel XP.
Научная новизна исследования.
Впервые проведено комплексное исследование психофизиологических факторов успешности профессиональной деятельности операторов транспортных систем (машинистов локомотивов и авиадиспетчеров) в ситуациях высокой информационной нагрузки, моделируемых как в условиях психологического эксперимента, так и в условиях работы на тренажерных комплексах.
Разработаны и апробированы методы и критерии оценки эффективности операторской деятельности по параметрам глазодвигательной активности, характеристикам динамики сердечного ритма и изменениям диаметра зрачка. Эти методы могут быть использованы для совершенствования тренажерной подготовки специалистов, профессионального обучения и динамического контроля функционального состояния операторов транспортных систем.
Впервые на материале операторов транспортных систем экспериментально доказано, что способность к формированию и поддержанию в оперативной памяти системы целевых установок является одним из факторов, обеспечивающих эффективность профессиональной деятельности в условиях высокой информационной нагрузки.
Также показано, что способность к быстрой дифференцированной мобилизации функциональных ресурсов является другим важным фактором, способствующим эффективной операторской деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки.
Новыми являются данные о закономерностях регуляции глазодвигательной активности операторов в ситуациях высокой информационной нагрузки, экспериментально моделируемых на тренажерных комплексах.
Теоретическая и практическая значимость исследования.
Выявленные в исследовании психофизиологические закономерности профессиональной деятельности операторов в ситуациях высокой информационной нагрузки, моделируемых в условиях психологического эксперимента и при работе на тренажерных комплексах, вносят вклад в понимание таких фундаментальных проблем психофизиологии и психологии, как психофизиологическая проблема, проблема физиологических детерминант умственной деятельности, проблема психофизиологических механизмов устойчивости человека к воздействию стресса.
Показано, что апробированные в исследовании экспериментально-психологические процедуры, основанные на моделировании профессиональной деятельности в условиях эмоционального и информационного стресса (экспериментальные процедуры «Машинист» и «РПЭС»), могут использоваться в мероприятиях медико-психологического сопровождения профессиональной деятельности операторов транспортных систем, а также для прогнозирования эффективности деятельности специалистов операторского профиля в условиях высокой информационной нагрузки.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
-
Важным фактором, определяющим эффективность операторской деятельности в условиях информационной нагрузки, является способность к формированию и поддержанию в оперативной памяти системы целевых установок, связанных с выполняемыми задачами и определяющих когнитивную активность испытуемых. В ситуациях высокой информационной нагрузки операторы, допускавшие ошибки в профессиональной деятельности, обнаруживают полную или частичную утрату целевых установок, что вызывает системные нарушения регуляции их познавательных процессов.
-
Другим фактором, определяющим эффективность профессиональной деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки, является способность к быстрой дифференцированной мобилизации функциональных ресурсов при усложнении условий работы. На увеличение информационной нагрузки операторы с низкой вероятностью ошибочных действий, в отличие от операторов с высокой вероятностью ошибочных действий в ходе профессиональной деятельности на тренажерах, реагируют быстрым возрастанием физиологической активации, проявляющимся в увеличении показателей ЧСС и диаметра зрачка, которое носит дифференцированный характер в зависимости от сложности ситуации.
-
Методический подход, основанный на использовании экспериментально-психологических процедур, моделирующих профессиональную деятельность операторов в условиях эмоционального и информационного стресса, позволяет повысить эффективность мероприятий медико-психологического сопровождения деятельности операторов транспортных систем.
Апробация работы
Основные положения исследования доложены на международных межвузовских конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов «Психология XXI века» (2010), научно-практической конференции «Ананьевские чтения» (2010), а также на отчетной конференции о результатах научных исследований, финансируемых правительством Российской Федерации, отечественными и зарубежными фондами (2012).
По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 3 в научных журналах, входящих в Перечень Высшей аттестационной комиссии Российской федерации (ВАК).
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения и выводов. Основной текст диссертации изложен на 149 страницах компьютерного набора, содержит 11 таблиц, 22 рисунка, 2 формулы, указатель литературы, включающий 194 источника, из них 77 - на русском и 117 – на иностранных языках.
Психофизиологические показатели умственного напряжения у операторов
Данные многочисленных экспериментальных исследований дают основание считать, что в условиях воздействия высокой информационной нагрузки отмечаются биохимические реакции, сдвиги в состоянии некоторых физиологических функций и изменения ряда психофизиологических показателей [15; 24; 52; 57; 80; 132].
Наиболее изученным и понятным является показатель сердечного ритма, который также является одним из наиболее часто используемых психофизиологических показателей при оценке умственной нагрузки [1; 6; 72; 132; 187].
Систолическое артериальное давление, диастолическое артериальное давление, продолжительность среднего интервала R-R на ЭКГ считаются связанными с определенными личностными особенностями, с уровнем бодрствования и могут рассматриваться как физиологические корреляты психического состояния умственного напряжения [10; 20; 26].
Ф.Б. Березин отмечает, что артериальное давление, как физиологический параметр, играет существенную роль в адаптационном обеспечении психофизиологической системы регулирования и имеет значимые связи с состоянием психической сферы [10]. Уровень артериального давления отражает общую степень мобилизации организма, необходимую для успешной адаптации в условиях, требующих умственного напряжения, он коррелирует с эмоциональным напряжением, тревогой, индивидуальным типом реакции на фрустрирующие ситуации, особенностями личности и актуальным психическим состоянием [20; 26].
P.M. Баевский и другие [9; 53; 55; 63; 160] также отмечали, что наиболее информативным показателем надежности физиологических систем является степень их вариабельности. Когда уровень активации системы не оптимален для выполнения заданной деятельности, то это проявляется чаще в повышенной изменчивости физиологических показателей [56].
В большом числе исследований используются данные электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при оценке рабочей нагрузки [28; 42; 71; 85; 86; 104; 129; 151]. ЭЭГ характеризует биоэлектрическую активность головного мозга и является надежным показателем психической нагрузки. Частотный анализ активности мозга выступает в качестве индикатора состояния оператора [85]. В спектре ЭЭГ содержатся: дельта-ритм (частота колебаний 0,5 - 4,0 Гц), тета-ритм (5,0 -7,0 Гц), альфа-ритм (8,0 - 12,0 Гц), бета-ритм (15-35 Гц), гамма-ритм (35-100 Гц). Преобладание низкочастотных колебаний (дельта- и тета-ритмы) указывает на утомление, ослабление бдительности и внимания и т. п. Альфа-волны характеризуют нормальную синхронизацию нервных процессов. Они доминируют у здорового, бодрствующего человека, находящегося в состоянии оперативной готовности к деятельности. Преобладание высокочастотных колебаний свидетельствует о возбуждении в коре головного мозга и характерно при возникновении психофизиологической напряженности при работе [73].
В исследованиях Гордона В. М., Караджова К. В., Труша В. Д. описывается наличие характерной топографии пунктов максимальной десинхронизации альфа-ритма при решении различных задач в зависимости от их содержания [25]. Было установлено, что если информация длительное время адресуется только одному полушарию, то на выполнении задач, связанных с деятельностью другого полушария утомление не сказывается. Кроме того, левое полушарие, осуществляющее обработку вербальной информации, менее устойчиво к отрицательному воздействию нагрузки, чем правое, обеспечивающее пространственно-предметное описание ситуации [44].
Подобные данные можно объяснить с помощью трех различных гипотез: а) при воздействии информационной нагрузки происходят сдвиги во всех структурах, непосредственно включенных в процесс решения задачи; б) нагрузка вызывает генерализованное, но различающееся по степени, ухудшение деятельности самых разнообразных структур, в том числе и включенных в работу; в) нагрузка вызывает избирательное, но не специфическое по отношению ко всем особенностям решаемой задачи нарушение определенных структур [44].
Однако следует отметить, что ЭЭГ является одним из самых сложных для анализа психофизиологическим методом.
Данные электроокулограммы (ЭОГ) часто используются для определения умственного напряжения оператора и анализа распределения и переключения внимания в процессе работы со средствами отображения информации. Электроокулограмма характеризует электрическую активность глазных мышц. Как правило, используется раздельная регистрация вертикальных и горизонтальных движений глаз. Знак потенциала ЭОГ при этом указывает направление перемещения взгляда, а его величина - угол перемещения [66].
Для определения качественной специфики влияния информационной нагрузки распространено использование таких ее физиологических коррелятов, как изменение величины диаметра зрачка, которое позволяет осуществлять посекундный контроль затрачиваемых на выполнение задания усилий. Так, Д. Канеман [41] эмпирически установил один из показателей расхода энергии внимания - изменение диаметра зрачка. Его увеличение может свидетельствовать о количестве задействованного ресурса внимания в данный момент. При выполнении максимально энергоемкого задания зрачок расширяется, достигая определенного пика, и затем постепенно возвращается к исходному размеру.
В 1960-х годах стали широко известны работы биофизика А. Л. Ярбуса, посвященные изучению восприятия изображений, изучению микро- и макродвижений глаз и выяснению роли этих движении в процессе зрения [77].
При анализе информационной нагрузки и эффективности деятельности в последнее время часто используют показатель количества зрительных фиксаций. При этом количество зрительных фиксаций негативно коррелирует с эффективностью деятельности, а эффективность негативно коррелирует с информационной нагрузкой [131].
Общее количество зрительных фиксаций сильно зависит от длительности тестового задания, так что при использовании данного показателя необходимо проводить нормализацию. Другой показатель - частота зрительных фиксаций, имеет положительную корреляционную связь с информационной нагрузкой [171].
Длительность фиксаций, в том числе средняя и максимальная длительность, также связана с информационной нагрузкой. Более длительные фиксации свидетельствует об увеличении информационной нагрузки [92]. При использовании этого показателя следует учитывать такие факторы как индивидуальные различия между испытуемыми, их опыт и конкретные ситуации тестового сценария.
Одним из наиболее результативных способов регистрации возникновения состояния напряженности у операторов является кожно-гальваническая реакция (КГР), которая характеризует изменение электрического сопротивления или разности потенциалов кожи. Напряжение характеризуется падением электрического сопротивления кожи или увеличением разности потенциалов между двумя точками кожной поверхности [78].
Еще одним показателем психофизиологического напряжения оператора является увеличение частоты дыхания до 50 - 60 колебаний в минуту, уменьшение глубины дыхания и укорочение фазы выдоха относительно фазы вдоха. С целью анализа этого показателя применятся пневмограмма (ПГ), которая представляет собой запись внешнего дыхания.
В качестве типичных коррелятов повышенной умственной нагрузки также обычно указывают на увеличение содержания в крови и моче работающего человека 17-оксикортикостероидов, «гормонов стресса» - адреналина и норадре-налина [44].
Обобщенные данные об основных психофизиологических показателях умственного напряжения представлены в таблице 2.
Экспериментальная процедура «Машинист» для оценки характеристик познавательной деятельности работников локомотивных бригад в моделируемых условиях поездной работы
Автоматизированная система динамического контроля функционального состояния и профессиональной работоспособности операторов транспортных систем была разработана в 2006 году [37].
Экспериментальная процедура «Машинист» представляет собой комплекс задач, выполнение которых требует «включения» психических процессов, максимально задействованных при выполнении задач реальной деятельности машиниста локомотива.
Тестовое задание моделирует профессиональную деятельность машиниста локомотива по совмещенному выполнению следующих задач: 1) поддержание скорости движения локомотива в заданных параметрах; 2) быстрое восприятие и адекватное реагирование на появляющиеся сигналы; 3) формирование и удержание в памяти динамической модели дорожной обстановки, включающей информацию о пространственных характеристиках движения.
Перед началом обследованию испытуемому предлагалось прочитать инструкцию следующего содержания.
«Предлагаемый тест направлен на оценку некоторых качеств внимания и памяти, важных для управления транспортным средством. В ходе тестирования Вам предстоит «проехать» по трем различным маршрутам. Ваша задача состоит в том, чтобы:
1) удерживать СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ в пределах заданных параметров (80 или 100 км/ч). Управление скоростью осуществляется при помощи клавиш «Н » (повышение скорости) и « » (уменьшение скорости). Каждое нажатие одной из этих клавиш повышает или уменьшает скорость на 1 км/ч.
2) одновременно с управлением скоростью движения, Вы должны внимательно наблюдать за сигналами, появляющимися на экране компьютера. При обнаружении КРАСНОГО СИГНАЛА С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ШТРИХОВКОЙ Вы должны как можно быстрее нажать (левой рукой) на клавишу «Z», если сигнал появился слева, или «X», если сигнал появился справа от дороги. 3) третье задание состоит в том, чтобы запомнить МАРШРУТ ДВИЖЕНИЯ (количество и характер поворотов), а затем, по окончании выполнения теста, постараться его воспроизвести».
Образец стимульного материала, предъявляемого обследуемому в процессе выполнения модуля оценки профессиональной работоспособности, представлен на рисунке 2.
В ходе тестирования испытуемый выполнял совмещенную деятельность по решению нескольких задач. Одна из задач состояла в том, чтобы поддерживать скорость имитируемого движения в пределах заданных параметров (4). В примере на рис.2 заданная скорость движения составляет 100 км/ч. Эта задача выполняется за счет визуального контроля за показателем текущей скорости движения (5), либо за индикатором отклонения текущей скорости движения от заданной (3), и, в случае существенного отклонения, регуляции скорости движения за счет нажатия клавиш « » (повышение скорости) и « » (уменьшение скорости).
Поскольку в процессе тестирования скорость имитируемого движения постоянно менялась в случайном порядке, обследуемый вынужден был непрерывно осуществлять деятельность по управлению скоростью движения, и, таким образом, постоянно удерживать внимание на индикаторе отклонения (3).
Одновременно с выполнением задачи регуляции скорости, испытуемый выполнял задачу по обнаружению целевых сигналов (2), которые предъявлялись на фоне отвлекающих раздражителей (1). При обнаружении целевого сигнала (1) испытуемый должен был как можно быстрее нажать на клавишу «Z», если сигнал появлялся слева, или «X», если сигнал появлялся справа. В процессе выполнения тестового задания испытуемому также необходимо было запоминать и удерживать в оперативной памяти информацию о пространственных характеристиках имитируемого движения (общее количество поворотов, их характер и последовательность), то есть формировать и удерживать в памяти динамическую модель маршрута движения. По окончании тестирования он должен был воспроизвести эту модель путем построения схемы проделанного маршрута.
Процесс тестирования состоял из трех этапов, различающихся по степени сложности. В частности, этапы различались по длительности экспозиции целевых сигналов, количеству предъявляемых в процессе тестирования отвлекающих визуальных сигналов («помех») и количеству случайных изменений скорости имитируемого движения. Наиболее простым являлся первый этап, наиболее сложным - третий этап. После выполнения каждого этапа испытуемый воспроизводил схему проделанного маршрута движения.
Перед началом обследования испытуемый в течение 1 мин выполнял тренировочное задание, затем приступал к выполнению трех этапов теста. Общая длительность обследования с использованием модуля оценки профессиональной работоспособности составляла 10 мин.
При обработке результатов обследования оценивалась успешность совмещенного выполнения испытуемыми задачи регуляции скорости движения (РСД), задачи обнаружения целевых сигналов (ОЦС) и задачи запоминания маршрута движения (ЗМД) для каждого из трех этапов теста.
Для расчёта статистических параметров использовались интегральные формулы.
Кроме того, рассчитывались следующие показатели:
- общее количество регулирующий действий, сделанных испытуемым, среднее расстояние между точками регулировки скорости,
- среднеквадратичный разброс расстояний между точками регулировки скорости
- максимальное расстояние, пройденное без регулировки скорости.
Для оценки успешности выполнения задачи обнаружения целевых сигналов (ОЦС) фиксировались следующие показатели.
- показатель ошибок по типу «пропуска сигнала» (ОПС), равный разнице между общим количеством предъявленных целевых стимулов (40) и количеством правильных реакций испытуемого на целевые стимулы.
- показатель ошибок по типу «ложных тревог» (ОЛТ), равный разнице между общим количеством реакций испытуемого (количество нажатий клавиш Z и X, связанных с задачей обнаружения сигналов) и количеством правильных реакций на целевые стимулы.
- показатель среднего времени реакции испытуемого на целевые стимулы (временной интервал между моментом появления стимула и моментом нажатия на соответствующую клавишу).
Для оценки успешности выполнения задачи по воспроизведению маршрута движения вычислялся показатель количества ошибок, совершенных испытуемым при воспроизведении маршрута движения. Оценка успешности совмещенного выполнения испытуемыми задач регуляции скорости движения (РСД), обнаружения целевых сигналов (ОЦС) и запоминания маршрута движения проводилась по каждому этапу проведения методики.
Сравнительный анализ психофизиологических характеристик деятельности при воздействии высокой информационной нагрузки у машинистов с различной вероятностью ошибочных действий в усложненных условиях труда
На первом этапе исследования нами были сопоставлены результаты выполнения экспериментальной процедуры «Машинист» и надежность профессиональной деятельности, оцениваемая по наличию ошибок, совершенных в поездной работе.
Работники локомотивных бригад были разделены на 2 группы по показателем экспертной оценки машинистов-инструкторов, сделанной на основе объективных данных об ошибках, допущенных в ходе профессиональной деятельности. В первую группу (Ni=58) вошли машинисты и помощники, не допускавшие серьезных ошибок в поездной работе, в том числе при усложнении условий работы. Данные лица использовали энергооптимальные режимы вождения поездов, эффективно осуществляли контроль за сигналами разной модальности, состоянием железнодорожного полотна и контактной сети, показателями контрольно-измерительных приборов в пути следования. Во вторую группу (N2=42) вошли машинисты и помощники, с высокой вероятностью ошибочных действий в ходе реальной профессиональной деятельности при усложнении условий работы.
На первом этапе анализа данных были проанализированы интегральные показатели успешности выполнения всех трех этапов экспериментальной процедуры «Машинист» у обеих групп испытуемых. Исследование подтвердило, что испытуемые первой группы обнаруживали более высокий уровень успешности выполнения тестовых этапов, чем испытуемые второй группы (F= 187,4; р 0,001).
Далее был проведен сравнительный анализ особенностей совмещенного выполнения задач регуляции скорости движения, обнаружения целевых сигналов и запоминания маршрута движения работниками локомотивных бригад (машинистами локомотивов и их помощниками), разделенными на 2 группы по показателю ошибочных действий в ходе реальной профессиональной деятельности.
С целью оценки успешности выполнения задачи регуляции скорости движения в моделируемых условиях, анализировалось количество и величина отклонений скорости имитируемого движения от заданной. При этом успешность деятельности по поддержанию скорости предполагает необходимость прогноза изменений среды и, следовательно, требует реализации процесса антиципации - предвосхищения будущих событий. Помимо этого возникает необходимость в контроле за постоянно меняющейся ситуацией движения, что требует высокого уровня развития оперативной памяти. Точность и быстрота реакций, способствующие эффективной регуляции скорости движения, во многом зависят от восприятия чувства времени. Было выявлено значимое влияние фактора Этап (F=6,3; р 0,05), фактора Группа (F=24,7;p 0,001), а также взаимодействия фак торов Группа и Этап (F =3,3; р 0,05). Таким образом, испытуемые с высокой вероятностью ошибок в ходе профессиональной деятельности по сравнению с лицами, не допускающими серьезных ошибок в поездной работе, демонстрировали значительно большие показатели отклонения скорости от заданной при работе в многозадачном режиме в моделирующем психологическом эксперименте.
Как видно из рис.4, у испытуемых первой группы различные условия деятельности не оказывали существенного влияния на способность к регуляции скорости движения, независимо от количества дистракторов, длительности экспозиции целевых сигналов и случайных изменений скорости имитируемого движения. Напротив, у испытуемых второй группы условия работы оказывали значимое влияние на эффективность деятельности. Наиболее низкую эффективность они обнаруживали в условиях повышенного количества дистракторов и снижения времени экспозиции целевых сигналов (этап 3).
Полученные результаты могут объясняться тем, что машинисты и помощники второй группы испытывали трудности с поддержанием в оперативной па мяти системы целевых установок, связанных с деятельностью в многозадачном режиме. Под «системой целевых установок» понимается отношение образа к тому результату, ради которого предпринимается деятельность [33]. Трудности поддержания системы целевых установок приводили к сужению объема внимания, известного в литературе как феномен «туннельного зрения» [90], которое выражалось в невозможности быстрого переключения и гибкого распределения зрительного внимания между показателями текущей скорости движения и появляющимися целевыми сигналами. Испытуемые второй группы периодически утрачивали визуальный контроль за показателями текущей скорости движения и не выполняли необходимые регулирующие действия, что проявлялось в увеличении показателя среднего отклонения скорости движения от заданной.
Напротив, испытуемые первой группы оказывались способны антиципировать развитие ситуации, планировать дальнейшие действия и удерживать в оперативной памяти необходимые сведения для поддержания скорости движения в заданном диапазоне. То есть, машинисты и помощники с низкой вероятностью ошибочных действий в ходе профессиональной деятельности эффективно поддерживали в памяти систему целевых установок, обеспечивающую успешное выполнение задачи регуляции скорости при воздействии высокой информационной нагрузки.
В ходе экспериментального исследования у обследованных групп испытуемых нами также были изучены особенности совмещенного выполнения задачи на обнаружение целевых сигналов.
С этой целью был проанализирован характер и количество ошибок, допущенных испытуемыми при реагировании на сигналы, а также показатели среднего времени реагирования на сигнал.
Установлено, что при выполнении задачи на обнаружение сигналов обследованные работники локомотивных бригад допускали ошибки двух типов: ошибки по типу «ложных тревог», когда наблюдалась реакция в отсутствие целевого сигнала, и ошибки по типу «пропуска сигнала», когда наблюдалось отсутствие адекватной реакции, несмотря на наличие целевого сигнала.
При этом успешное выполнению задачи обнаружения целевых сигналов во многом зависит от системы «амбиентного» или «периферического» зрения, отвечающей за ориентацию в пространстве и локализацию объектов, а также от системы «фокального» зрения, ответственной за детальное восприятие и идентификацию визуальных объектов [21] . Кроме того, успешная реализация данной задачи, в связи с большим количеством дистракторов одной модальности, требовала высокой помехоустойчивости восприятия и устойчивости к интерференции.
Исследование показало значимые межгрупповые различия по показателю ошибок по типу «ложных тревог» (F=14,7; р 0,001). Как видно из рис. 5, у испытуемых первой группы количество ложных реакций на зрительные стимулы на всех трех этапах тестирования было значительно меньше, чем у испытуемых второй группы.
Анализ динамики показателей физиологической активации при выполнении задач на тренажере в условиях высокой информационной нагрузки у авиадиспетчеров
На следующем этапе был проведен анализ динамики физиологической активации, оцениваемой по показателям диаметра зрачка у испытуемых обеих групп.
Все испытуемые обследовались в одинаковых условиях освещенности.
На рисунке 15 представлены усредненные значения диаметра зрачка у обследованных групп авиадиспетчеров.
Анализ данных на рис. 15 показал, что при возникновении критического инцидента на 34 минуте тестового сценария у авиадиспетчеров второй группы наблюдался всплеск физиологической активации с последующим резким спадом. Можно предположить, что данный паттерн реагирования был связан с высокой сложностью этого инцидента. В то время как авиадиспетчеры первой группы оказывались способны мобилизовать свои когнитивные ресурсы и эффективно управлять воздушным движением в ситуациях повышенной информационной нагрузки, испытуемые второй группы, вероятно, оказывались неспособны к такой мобилизации. Это выражалось в быстром снижении физиологической активации, оцениваемой по диаметру зрачка (рис. 15) и количестве ошибок, совершенных на этом этапе тестирования (рис. 12).
Следствием рабочей нагрузки является учащение сердечного ритма наряду со снижением его вариабельности. Периоды резких изменений этих параметров принято называть нестационарными (транзитивными).
Рядом исследований [6; 7] доказано, что временные и амплитудные характеристики сердечного ритма в нестационарные периоды, возникающие в ответ на воздействие профессиональных нагрузок, являются информативными показателями устойчивости человека к влиянию стрессовых условий.
Нестационарные периоды сердечного ритма включают две субфазы: субфазу мобилизации, характеризующуюся нарастанием уровня активации, и субфазу стабилизации, характеризующуюся снижением и стабилизацией уровня активации [39].
Нестационарные участки сердечного ритма, распознанные с использованием алгоритма, разработанного сотрудниками Санкт-Петербургского государственного университета М.В. Зотовым и А.П. Войтом совместно с сотрудниками кафедры биомедицинской электроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета А.Н. Калиниченко и О.Д. Юрьевой [75] аппроксимировались модельной математической функцией (2).
Пример аппроксимации нестационарного периода представлен на рисунке 16.
Для всех нестационарных периодов сердечного ритма, отмечавшихся у участников в начале сценария и при возникновении критических инцидентов на 4, 16 и 34 минутах, осуществлялся расчет следующих параметров: Wm - временная длительность фазы мобилизации Am - степень возрастания ЧСС во время фазы мобилизации Ws - временная длительность фазы стабилизации As - степень снижения ЧСС во время фазы стабилизации Ак - разница в уровне ЧСС до и после нестационарного периода. Данный параметр оценивает уровень стабилизации параметров активации по сравнению с исходным уровнем, и, таким образом, является индикатором «физиологической стоимости» адаптации к требованиям задачи.
Для всех параметров нестационарных фаз, отмечающихся в начале сценария и при воздействии трех критических инцидентов, связанных с резким возрастанием информационной нагрузки, проводился ANOVA с повторными измерениями с внутригрупповым фактором Этап (этапы 1-4) и межгрупповым фактором Группа (с высокой / низкой вероятностью ошибочных действий в ходе работы на тренажере).
На рисунке 17 представлены средние значения параметра «Wm», отражающего длительность мобилизации, у авиадиспетчеров обеих групп.
Исследование показало достоверные большие значения параметра длительности мобилизации (Wm) при возникновении критических инцидентов у авиадиспетчеров второй группы по сравнению с испытуемыми первой группы (Р 0,05).
То есть, авиадиспетчеры второй группы по сравнению с авиадиспетчерами первой группы, обнаруживали большую длительность нарастания ЧСС при возникновении критических инцидентов.
Полученные данные свидетельствуют о том, что испытуемые первой группы в среднем быстрее, чем испытуемые второй группы достигали «пика» физиологической активации в начале выполнения тренажерного сценария, а также при воздействии критических инцидентов.
Индивиду требуется определенное время для поиска и активации в оперативной памяти информации, необходимой для выполнения новой задачи, что сопровождается повышением физиологической активации, в частности, учащением сердечного ритма и снижением его вариабельности [6; 13; 17].
Выявленный факт отсутствия у испытуемых второй группы быстрого снижения напряжения после первичной мобилизации усилий может быть связан с ошибочным выбором решения или с повторными циклами мобилизации в поиске более эффективных когнитивных стратегий [8; 9]. Испытуемые данной группы были склонны удерживать в оперативной памяти избыточную информацию, испытывали трудности с торможением нерелевантных когнитивных установок, связанных с прошлыми задачами, что также могло способствовать сохранению высокого уровня напряжения при выполнении когнитивных задач.
Исследование также показало значимое влияние на параметр «Ws», отражающего длительность стабилизации ЧСС во время нестационарного периода, фактора Этап (р 0,001), Группа (р 0,001) и их взаимодействия (р 0,05). Данные представлены на рисунке 18.
Как видно из рисунка 18, испытуемые второй группы по сравнению с испытуемыми первой группы обнаруживали большие значения параметра Ws в начале сценария (р 0,01) и при возникновении второго (р 0,01) и третье-го(р 0,001) инцидента.
Анализ параметров нестационарных периодов сердечного ритма, характеризующих длительность процессов мобилизации (Wm) и стабилизации (Ws) показал, что по сравнению с авиадиспетчерами второй группы, авиадиспетчеры первой группы не только быстрее достигали «пика» физиологической активации, но и демонстрировали более быструю стабилизацию данных параметров как в начале выполнения сценария, так и при возникновении критических инцидентов.
Полученные данные свидетельствуют о том, что, авиадиспетчеры первой группы в отличие от авиадиспетчеров второй группы быстро мобилизовали умственные усилия и эффективно адаптировались к возрастанию когнитивных требований.
Далее, были проанализированы средние значения параметра «Am», отражающего степень возрастания ЧСС, у различных групп участников. Данные представлены на рисунке 19.
