СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОЦЕНКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Изобретение относится к психофизиологии и предназначено для оценки психофизиологического состояния (ПФС) человека. Оно может быть использовано для динамического наблюдения за психофизиологическим состоянием персонала, при профессиональном отборе и оценке персонала в структурах психологического и психофизиологического обеспечения различных ведомств, а также для использования при определении пригодности и перспективности спортсменов с учетом их психофизиологических характеристик.

Типологические особенности нервной системы и устойчивые психофизиологические индивидуальные особенности человека имеют большое значение для эффективности различных видов деятельности. Изучение психофизиологических характеристик позволяет учитывать их особенности для обеспечения подбора адекватного вида деятельности, контроля психофизиологического состояния и обеспечения высокого уровня работоспособности и профессионального долголетия.

Существуют различные способы оценки психофизиологического состояния. В частности, известен «Способ оценки подвижности нервных процессов человека» (1). Осуществляют движение точечного объекта с заданной скоростью по окружности, совершая один оборот за 3 с. В момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой нажатием кнопки «Стоп» останавливают движение точечного объекта по окружности на заданное время, равное 1 с. Вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и метки - время ошибки запаздывания, взятое с положительным знаком, и время ошибки упреждения, взятое с отрицательным знаком. Отмечают ошибку несовпадения точечного объекта и метки в координатах «значение ошибки несовпадения - номер попытки совмещения точечного объекта с меткой» и возобновляют движение точечного объекта по окружности. Описанную процедуру повторяют, строят график функции R_i=f(t), где R_i - ошибка несовпадения точечного объекта и метки в i-й попытке совмещения с соответствующим знаком до получения установившегося режима, когда переходной процесс приспособления закончен. Определяют номер попытки совмещения, соответствующий окончанию переходного процесса, время переходного процесса Т вычисляют по формуле: T=nt+(n-1)Δt, где n - номер попытки совмещения, соответствующей окончанию переходного процесса, t - время движения объекта по окружности, Δt - заданное время останова точечного объекта на окружности при нажатии кнопки «Стоп». Время переходного процесса принимают за оценку подвижности нервных процессов человека. Способ увеличивает достоверность полученных результатов.

Известен «Способ оценки подвижности нервных процессов человека» (2). Испытуемому предъявляют на экране видеомонитора окружность, на которой помещена метка и точечный объект. Точечный объект движется с заданной скоростью по окружности, совершая один оборот за 3 с. В момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой нажатием кнопки «Стоп» останавливают движение точечного объекта по окружности на заданное время, равное 1 с. Вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и метки - время ошибки запаздывания, взятое с положительным знаком, и время ошибки упреждения, взятое с отрицательным знаком. Отмечают ошибку несовпадения точечного объекта и метки в координатах «значение ошибки несовпадения - номер попытки совмещения точечного объекта с меткой» и возобновляют движение точечного объекта по окружности. Процедуру повторяют, строят график функции R_i=f(t), где R_i - ошибка несовпадения точечного объекта и метки в i-й попытке совмещения с соответствующим знаком до получения установившегося режима, когда переходный процесс приспособления закончен. Определяют номер попытки совмещения n, соответствующий окончанию переходного процесса. Оценкой подвижности является номер попытки совмещения, соответствующий окончанию переходного процесса, при этом при n<3 считают «подвижность высокая», при n=3 считают «подвижность средняя», при n>3 считают «подвижность низкая». Способ позволяет увеличить функциональные возможности и получить качественную оценку подвижности нервных процессов испытуемых.

Недостатками способов является то, что интерпретация предусматривается не для всех возможных случаев, описанные критерии относятся к тем случаям, когда имеется явно выраженный переходной процесс, приводящий к стабилизации работы и повышению точности остановок со стороны испытуемого. В реальных исследованиях не обязательно имеется явный переходной процесс, который завершается в течение проведения исследования. Разброс значений может и уменьшаться, и оставаться примерно на одинаковом уровне, а в некоторых случаях даже увеличиваться.

Известен способ оценки функциональной подвижности нервных процессов человека с использованием теста Хильченко. Описание теста оценки функциональной подвижности изложено в подразделе (3). Методика разработана Хильченко и модернизирована В.Г. Черепановым и К.В. Сугоняевым. Она предназначена для оценки функциональной подвижности нервных процессов.

Функциональная подвижность нервных процессов оценивается по предельно быстрому темпу предъявления световых сигналов. Для проведения обследования необходим прибор ПНН-3 и секундомер. Обследуемому предлагается на загорание сигнала красного цвета нажимать правую кнопку правой рукой, зеленого - на левую кнопку левой рукой, а на появление желтого не реагировать. Темп предъявления сигналов регулируется автоматически в зависимости от точности и скорости двигательных реакций обследуемого. При каждом правильном нажатии кнопки время экспозиции очередного сигнала уменьшается на 20 мс, при каждой допущенной ошибке увеличивается на 20 мс. Темп предъявления сигналов ускоряется до тех пор, пока количество ошибок не превысит 50% от общего числа сигналов. Начальная экспозиция сигнала - 900 мс. Обследование продолжается в течение 2 мин (120 с). Обычно через 60-50 с достигается максимальный темп, после чего он либо остается стабильным, либо снижается из-за развития утомления.

Недостатками аналога (ФПНП по Хильченко) являются низкая точность (замеры осуществляются с помощью секундомера) и недостаточно высокая информативность, т.к. анализу подвергается только одно значение - суммарное количество стимулов, прошедшее за 120 с. При этом примерно одинаковые значения стимулов могут соответствовать совершенно разным графикам динамики изменения длительности межстимульных интервалов, зависящей от правильности или неправильности нажатия испытуемым на кнопки.

В приведенном литературном источнике указано, что при выполнении теста «обычно через 60-50 с достигается максимальный темп, после чего он остается либо стабильным, либо снижается из-за развития утомления», однако фиксация факта изменения темпа в процессе выполнения теста и анализ динамики на выявление процессов утомления не производится. Соответственно не учитываются и не интерпретируются психофизиологические характеристики врабатываемости и силы (выносливости) нервной системы.

Технический результат предлагаемого способа исследования и оценки психофизиологического состояния человека заключается в расширении функциональных возможностей метода оценки состояния за счет дополнительного анализа психофизиологических характеристик на основе сохраняемой информации о динамике ошибок и правильных ответов, а также динамики изменения длительности межстимульных интервалов (ДМСИ), зависящих от правильности действий испытуемого, и дополнительно оцениваются врабатываемость и сила (выносливость) нервной системы (6).

Предлагаемый способ исследования и оценки психофизиологического состояния человека позволяет расширить диагностические возможности методики и получить более качественную и разностороннюю оценку психофизиологического состояния испытуемых.

Положительный эффект предлагаемого способа исследования и оценки психофизиологического состояния человека подтвержден результатами экспериментального исследования на группе из 68 испытуемых.

Исследования проводились с использованием модуля психомоторных тестов (МИГ), работающего в сочетании с устройством психофизиологического тестирования УПФТ-1/30 «Психофизиолог».

Технический результат достигается тем, что испытуемому последовательно предъявляют на светодиодном индикаторе цветовые стимулы разного цвета, меняющиеся по случайному закону, каждому цвету соответствуют свои ожидаемые действия со стороны испытуемого. Сценарии тестирования с учетом инструкции обеспечивают поочередную смену возбудительного и тормозного процесса в зависимости от параметров стимула.

Темп предъявления сигналов регулируется автоматически в зависимости от точности выполняемых инструкций. В процессе тестирования регистрируются и формируются массивы значений длительностей межстимульных интервалов (ДМСИ) ошибок и правильных реакций испытуемого и строятся графики этих значений,

Для более удобного восприятия тенденции ДМСИ фиксированный интервал времени проведения теста делится на 6 этапов по 20 с. Определяются средние ДМСИ по каждому этапу и строятся графики, отражающие изменения средней ДМСИ и количества зарегистрированных стимулов на каждом этапе времени проведения теста, а также график динамики ошибок реакции испытуемого на каждый подаваемый стимул.

Оценка врабатываемости осуществляется по значению длительности выхода графика средней ДМСИ в пологий участок с учетом графика динамики ошибок реакции испытуемого. Оценка выносливости осуществляется на основе анализа формы графиков средней ДМСИ и количества зарегистрированных стимулов. Оценка ПФС человека проводится на основе полученных результатов исследования ФИНН, врабатываемости и выносливости нервной системы.

Ниже приводится несколько примеров проведенных исследований с расширенным анализом психофизиологического состояния, включающим оценку функциональности подвижности нервных процессов, врабатываемости и выносливости.

На фиг. 1 представлены результаты анализа исследования с очень высокой функциональной подвижностью, высокой врабатываемостью и высокой выносливостью.

На фиг. 2 представлены результаты анализа исследования с низкой функциональной подвижностью, очень низким уровнем врабатываемости и высокой выносливостью.

На фиг. 3 представлены результаты анализа исследования с высокой функциональной подвижностью, высоким уровнем врабатываемости и низкой выносливостью.

На фиг. 4 представлены результаты анализа исследования с очень низкой функциональной подвижностью, очень низкой врабатываемостью, высокой выносливостью.

На фиг. 5 представлены результаты анализа исследования, которое показало, что данное исследование невалидное и его требуется повторить, повторно проинструктировав испытуемого.

Предлагаемый способ исследования и оценки психофизиологического состояния человека осуществляется следующим образом.

1. Испытуемому последовательно предъявляют на светодиодном индикаторе цветовые стимулы разного цвета.

2. Цвет стимулов меняется по случайному закону, каждому цвету соответствуют свои ожидаемые действия со стороны испытуемого.

3. Правильными действиями со стороны испытуемого является:

- Нажатие на кнопку «ДА» на появление сигнала красного цвета;

- Нажатие кнопки «НЕТ» на появление сигнала зеленого цвета;

- Пропуск нажатия кнопки на появление сигнала желтого цвета;

4. Темп предъявления сигналов регулируется автоматически в зависимости от точности выполняемых инструкций.

- Начальное значение длительности межстимульного интервала (ДМСИ) равно 900 мс.

- При каждой правильной реакции со стороны испытуемого на предъявляемый цветовой стимул (включая бездействие на стимул желтого цвета) длительность межстимульного интервала уменьшается на 20 мс.

- При каждой неправильной реакции со стороны испытуемого на предъявляемый цветовой стимул длительность межстимульного интервала увеличивается на 20 мс.

- Таким образом, темп предъявления стимула меняется в зависимости от действий испытуемого, что влияет на суммарное количество стимулов, которое ему будет предъявлено за фиксированный интервал времени проведения теста - 120 с.

- Время свечения светодиода (экспозиция) зависит от текущего значения межстимульного интервала и действий испытуемого. Если испытуемый нажимает на кнопку, то свечение прекращается, следующее свечение продолжается по завершении текущего межстимульного интервала. Если кнопка не нажимается, то время экспозиции равно времени межстимульного интервала. Длительность следующего межстимульного интервала корректируется в зависимости от правильности нажатия или ненажатия кнопки.

5. В процессе проведения теста осуществляется сохранение массивов значений длительности межстимульного интервала (ДМСИ) и признака правильности реакции со стороны испытуемого по каждому стимулу.

6. На основании этих данных определяется:

- Общее количество стимулов за 120 с.

- Количество стимулов по шести 20-секундным интервалам времени.

- Средняя длительность межстимульных интервалов по шести 20-секундным интервалам времени.

7. Строятся графики ДМСИ и динамики ошибок в привязке к номерам стимулов, а также графики средних значений ДМСИ и количества стимулов в привязке к шести 20-секундным интервалам;

8. На основании анализа полученных данных осуществляется интерпретация психофизиологического состояния:

- Общая оценка функциональной подвижности нервных процессов осуществляется по суммарному количеству стимулов, прошедших за 120 с. Оценка ФИНН осуществляется по 10-балльной шкале с учетом рекомендаций, изложенных в (5).

- Осуществляется классификация типа графика средних ДМСИ по следующим позициям: «нисходящий», «вогнутый», «восходящий», «выпуклый». Эти варианты классификации используются при оценке врабатываемости и выносливости.

- Оценка характеристики врабатываемости осуществляется по значению длительности переходного процесса (ДНИ) графика ДМСИ. В физиологии труда и спорта под термином «врабатываемость» обозначается свойство отдельных функциональных систем и организма повышать уровни функционирования в начале работы в соответствии с ее характером и интенсивностью (6). Стадия врабатываемости характеризуется увеличением качества деятельности по сравнению с исходным состоянием, обозначаемым как состояние оперативного покоя, предшествующего деятельности. Эта стадия характеризуется постепенным вовлечением в работу функциональных систем организма, обеспечивающих трудовой процесс. Для наличия врабатываемости характерными являются «нисходящий» и «вогнутый» тип графика средних ДМСИ. В некоторых случаях врабатываемость присутствует и при «выпуклом» типе графика, в том случае если значения ДМСИ при переходе на пологий участок графика менее 850 мс. Наличие «восходящего» типа интерпретируется как невалидное исследование, что может быть связано с неправильным пониманием и выполнением инструкций теста. Рабочее состояние функционирования определяется по выходу графика ДМСИ на пологий участок с примерно одинаковым количеством чередующихся ошибок и правильных реакций. Чем меньше длительность переходного периода, тем выше врабатываемость и тем быстрее осуществляется переход к рабочему состоянию, характеризующему возможный для конкретного испытуемого уровень функционирования. Значения ДНИ≤25 с интерпретируются как высокий уровень врабатываемости; значения ДНИ>25 с, но≤50 с интерпретируются как средний уровень врабатываемости; значения ДНИ>50 с интерпретируются как низкий уровень врабатываемости. В том случае, если с самого начала исследования количество ошибок превышает количество правильных ответов, отсутствует переходной процесс снижения графика средних ДМСИ с выходом на относительно пологий участок, а график носит преимущественно восходящий характер на всем протяжении исследования, это интерпретируется как невалидное исследование, которое требуется повторить, дополнительно проинструктировав испытуемого.

- Достигнутое значение ДМСИ, соответствующее относительно пологому участку графика, соответствует границе функциональных возможностей конкретного испытуемого и количественно характеризует максимально возможные показатели его рабочего состояния на примере выполнения модели задачи, используемой в методике ФИНН.

- Оценка силы нервной системы осуществляется на основе классификации формы графика средних значений ДМСИ по 20-секундным этапам. Сила нервной системы является свойством нервной системы, отражающей ее работоспособность и выносливость, т.е. способность выдерживать длительные и большие нагрузки. Выявление «вогнутого» типа графика средних значений ДМСИ (и соответственно «выпуклого» типа графика количества стимулов) по шести 20-секундным этапам отражает существенное ухудшение эффективности выполнения деятельности и свидетельствует о нарастании утомления в процессе выполнения, т.е. о слабой выносливости. Чем более выражен подъем поэтапного графика средних значений ДМСИ во второй половине исследования и чем раньше этот подъем начинается, тем меньше выносливость. Если средние значения 5-го или 6-го этапа (условная разбивка на 20-секундные фрагменты) не превышают средние значения пологого участка более чем на 10%, это расценивается как высокий уровень выносливости; если эти значения находятся в диапазоне >10% и ≤25%, то это расценивается как средний уровень выносливости; если эти значения находятся в диапазоне >25% и ≤50%, то это расценивается как низкий уровень выносливости; если эти значения находятся в диапазоне >50%, то это расценивается как очень низкий уровень выносливости.

Пример исследования №1 - очень высокая функциональная подвижность (10 баллов), высокая врабатываемость, высокая выносливость.

Сверху показан график, отражающий динамику длительности межстимульного интервала (ДМСИ) и график динамики ошибок. Слева снизу - график средних значений ДМСИ по шести 20-секундным этапам всего 120-секундного исследования, справа снизу - график количества стимулов по шести 20-секундным этапам всего 120-секундного исследования.

На графике динамики ошибок видно, что на первых 27 стимулах было всего 2 ошибочных ответа (красные столбики) и 25 правильных ответов (зеленые столбики). С учетом заложенного механизма управления темпом подачи стимулов график ДСМИ очень быстро снижается и выходит на относительно пологий участок (примерно после 27-го стимула, что соответствует порядка 19-20 секундам от начала теста). Выход на пологий участок соответствует завершению переходного процесса и переходу из исходного состояния в рабочее состояние.

Достигнутые значения ДМСИ рабочего состояния (PC) достаточно низкие (порядка 420 мс, которые впоследствии еще снижаются до уровня порядка 300 мс), что свидетельствует о высоком уровне функциональной подвижности. В результате общее количество стимулов составило 272, что по критериям соответствует «очень высокой функциональной подвижности нервных процессов (10 баллов)».

На графике средних значений ДМСИ и количества стимулов по 20-секундным этапам видно, что после завершения периода врабатываемости эти значения меняются в небольших пределах, «вогнутый» тип графика не выявляется, соответственно явных признаков снижения силы (выносливости) нервных процессов не наблюдается.

Итоговая интерпретация проведенного исследования отражает «очень высокую функциональную подвижность нервных процессов (10 баллов)» (на основании высокого общего количества стимулов, равного 272), «высокую врабатываемость» (на основании быстрого выхода на относительно пологий участок) и «высокую выносливость» (на основании отсутствия «вогнутого» типа графика средних значений ДМСИ и отсутствия значимых отличий на 5-м и 6-м этапах).

Пример исследования №2 - низкая функциональная подвижность, очень низкая врабатываемость, высокая выносливость.

Общее количество стимулов за 120 секунд в этом исследовании достигло 169, что в соответствии с критериями расценивается как «низкая функциональная подвижность нервных процессов (3 балла)».

В отличие от примера исследования №1 в начале исследования наблюдается большое количество ошибок (красные столбики вниз), которое привело к тому, что длительность межстимульного интервала увеличивалась и в максимуме достигла 1100 мс, превысив начальное значение (900 мс) на 300 мс. Начальных значений в 900 мм удалось достичь только на 39-м стимуле, после чего начался медленный процесс снижения этих значений, завершение которого можно отнести к 87-му стимулу. Период врабатываемости составил около 78 секунд, что примерно в 4 раза превышает значения, полученные на примере исследования №1. Очень длительный переходной процесс перехода из исходного фонового состояния в рабочее состояние позволяет интерпретировать это как очень низкий уровень врабатываемости.

Поскольку поэтапный график средних значений ДМСИ не вогнутый, а монотонно ниспадающий, а график количества стимулов монотонно возрастающий, состояние утомления за время проведения теста не наступило и это можно расценивать как «высокую выносливость».

Пример исследования №3 - высокая функциональная подвижность, высокая врабатываемость, низкая выносливость.

Общее количество стимулов за 120 секунд в этом исследовании достигло 212, что в соответствии с критериями расценивается как «высокая функциональная подвижность нервных процессов (7 баллов)».

Переходной процесс от исходного состояния к рабочему состоянию завершается достаточно быстро, примерно через 24 секунды после начала теста. Соответственно на этом исследовании наблюдается высокий уровень врабатываемости.

Однако поэтапный график средних значений ДМСИ носит явно вогнутый характер с очень существенным возрастанием ДМСИ во второй половине исследования. График количества стимулов, соответственно, имеет выпуклый характер. Это расценивается как наступление состояния утомления уже в середине исследования (в районе 60-70 с). Среднее значение ДМСИ на 6-м этапе почти в 2 раза превышает средние значения 3-го и 4-го этапа, соответственно это интерпретируется как очень низкий уровень выносливости.

Пример исследования №4 - очень низкая функциональная подвижность, очень низкая врабатываемость, высокая выносливость.

Общее количество стимулов за 120 секунд в этом исследовании достигло 149, что в соответствии с критериями расценивается как «очень низкая функциональная подвижность нервных процессов (1 балл)».

С начала исследования и до предоставления 41-го стимула график ДСМИ носил восходящий характер за счет превышения количества ошибок над количеством правильных ответов. Затем начинается устойчивое снижение графика ДМСИ, переходящее в относительно пологий участок после 85-го стимула. Завершение переходного процесса примерно соответствует 89 с и интерпретируется как низкая врабатываемость. Уровень ДМСИ пологого участка, характеризующего завершение периода врабатываемости и переход в рабочее состояние, равен примерно 540 мс, что отражает потенциальную возможность функционирования, но после длительного периода врабатываемости. Отсутствие подъема графика средних ДМСИ на завершающем этапе расценивается как отсутствие проявлений утомления и соответственно как «высокая выносливость».

Пример исследования №5 - невалидное исследование. Наличие монотонно восходящего графика средних ДМСИ («восходящий» тип поэтапного графика) свидетельствует о том, что задания либо вообще не выполнялись, либо выполнялись неправильно, вероятнее всего, из-за неправильного понимания инструкции. Наличие зеленых элементов в графике динамики ошибок в данном случае соответствуют ожидаемому пропуску нажатия на кнопку при появлении желтого цвета светодиодного индикатора.

В этом случае исследование нужно повторить, еще раз проинструктировав испытуемого и убедившись, что он понял, что ему необходимо делать.

Таким образом, предлагаемый способ исследования и оценки психофизиологического состояния человека позволяет увеличить функциональные возможности способа и получить более качественную оценку состояния испытуемых.

Заявленный способ может найти широкое применение для динамического наблюдения за психофизиологическим состоянием персонала, при профессиональном отборе и оценке персонала в структурах психологического и психофизиологического обеспечения различных ведомств, а также для использования при определении пригодности и перспективности спортсменов с учетом их психофизиологических характеристик.

Источники информации

1. Способ оценки подвижности нервных процессов человека. Патент №2336021 С1, 24.09.1007, опубл. 20.10.2008.

2. Способ оценки подвижности нервных процессов человека. Патент №2417750 С1, 01.12.2009, опубл. 10.05.2011.

3. Дудьев В.П. Психомоторика: словарь-справочник, 2008 г.

4. Практикум по психофизиологической диагностике: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: ВЛАДОС. 2000. - 128 с.

5. Методика оценки функциональной подвижности нервных процессов с помощью прибора ПНП-3 (ПНП-3-01, МПМ-01, АРМ СПО «Отбор»)» раздела 4.1 на стр. 475 книги Методики военного профессионального психологического отбора. Под ред. проф. Г.М. Зараковского и В.И. Лазуткина - М.: Воениздат, 2005. - 528 с.

6. Психофизиология. Словарь. Авторы Безруких М. М., Фарбер Д. А., издательство ПЕР СЭ, Москва, 2005.