Трудно найти метод, который использовался бы столь же часто в психологических исследованиях, как метод регистрации временных параметров сенсорных реакций.
Одним из наиболее широко распространенных способов исследования скоростных параметров психомоторных движений является методика рефлексометрии. Она состоит в регистрации временных характеристик сенсорных двигательных реакций, которые определяются, прежде всего, динамикой нервных процессов в структурах мозга. Показатели скорости двигательных сенсомоторных реакций человека имеют значение для проведения профотбора на целый ряд профессий (операторы, водители, крановщики и др.), а также могут быть использованы для изучения состояния человека в любыхсферах деятельности.
В широком биологическом смысле термин «реакция» означает закономерный ответ организма на какое-либо воздействие. Простейший случай специфичного для человека типа поведенческой реакции состоит в выполнении какого-либо несложного движения по заранее условленному сигналу.
В других, более сложных случаях, обследуемому предписывается на одни сигналы производить условленное движение, а на другие – воздерживаться от него, или, наконец, на разные сигналы отвечать разными движениями.
Существует два принципиально различных способа измерения времени реакции. Их отличительная особенность состоит в том, что в одном случае реакция осуществляется по принципу «заранее оговоренный стимул – определенный вид ответа» (проба «время простой сенсомоторной реакции» – ВПСР), а в другом предусматривается необходимость избирательного реагирования на разные (по форме, цвету, размеру и другим признакам) стимулы (проба «время сложной сенсомоторной реакции» – ВССР).
Принципиальная схема методики измерения времени реакции чрезвычайно проста. Она состоит в регистрации тем или иным способом промежутка времени между началом действия какого-нибудь раздражителя (зрительного, слухового, тактильного и др.) и началом ответной реакции, обычно общедвигательной или речевой. Для реализации методики используют рефлексометры различной конструкции. Основной частью любого рефлексометра является электросекундомер (или иного вида хронометр), автоматически включаемый в момент подачи раздражителя и останавливаемый в момент ответной реакции.
При проведении хронометрических обследований перед каждым очередным сигналом иногда подается так называемый предупредительный сигнал, позволяющий обследуемому заблаговременно подготовиться к пусковому сигналу и к соответствующей реакции. Предупредительный сигнал может подаваться либо в словесной форме (например, репликой «внимание!»), либо в форме другого раздражителя (например, стука, вспышки света и т.д.). Промежуток времени между предупредительным и пусковым сигналами, как правило, составляет от 1,5 до 3,0 с. (Е.И. Бойко, 1964). Время оставления в пределах этого интервала варьируют по случайному закону. Это позволяет избежать автоматизации реакции и формирования реакции на время оставления. Поскольку время реакции оказывается наиболее коротким при постоянном интервале между сигналом и раздражителем и увеличивается при увеличении разницы между оставлениями, ими следует варьировать только в относительно ограниченных пределах.
Оптимальный интервал времени между двумя последовательными раздражителями составляет около 300 мс. Минимальный интервал времени должен быть, того же порядка, что и время самой реакции: он должен быть таким, чтобы последующий сигнал не появился до того, как осуществится реакция на предыдущий.
На практике применяются два способа определения времени реакции, а именно, хроноскопический, при котором промежутки времени измеряются путем визуального считывания показаний соответствующих устройств (например, секундомера), и хронографический, когда время реакции автоматически регистрируются на каком-либо носителе (бумаге, фотопленке, в памяти ПЭВМ). По попятным причинам второй способ используется значительно чаще. В зависимости от конкретных задач хронометрического обследования, при его проведении могут применяться различные комбинации раздражителей.
Для получения надежных оценок время реакции измеряется не однократно, а при предъявлении серии стимулов.
Статистическая обработка полученных результатов включает расчет среднего арифметического из вариантов, полученных в течение одного или нескольких обследований, среднеквадратичного отклонения и ошибки среднего (Н.М. Лейсахов, 1974, М.В. Бодунов, 1980, Н.В. Макаренко, 1989). Иногда вместо среднего арифметического рассчитывается математическое ожидание (И.Е. Цибулевский, 1962). В качестве меры изменчивости реальных ответов (их отклонений от среднего значения) используется коэффициент вариации. Сравнение полученных значений проводится на основе одно- и многомерных статистических методов, в частности, Т – критерия Стьюдента, а при изучении межгрупповых и внутригрупповых различий – факторного или дисперсионного анализа (А.С. Арутюнова, С.М. Блинков, 1962).
Экспериментально показано (Н.И. Крылов, 1964, Е.Н. Сурков, Н.И. Чуприкова, 1957, Е.И. Бойко, ВЛ. Озеров, 1989), что:
1. Под влиянием тренировки ВР не только укорачивается, но и стабилизируется, т.е. становится менее подверженным различного рода влияниям.
2. Укорочение времени реакции наиболее существенно в первые дни выполнения соответствующих упражнений.
З. Простая реакция поддается влиянию упражнений в заметно меньшей степени, чем реакция выбора. В частности, после лишь одного дня занятий время реакции выбора может сократиться на 30–40%, тогда как простой сенсомоторной реакции – лишь на 10%.
Каковы причины укорочения времени реакции после соответствующих тренировок? Известно, что всякий новый раздражитель сначала вызывает ориентировочную реакцию с более или менее обширной и длительной иррадиацией возбудительного процесса по коре больших полушарий, которая затем сменяется фазой концентрации. По мере повторения раздражителя имеет место привыкание, которое сопровождается все менее выраженной иррадиацией возбуждения с одновременным повышением динамичности возникающих нервных процессов. Постепенная редукция фазы иррадиации и достижение определенного уровня хронической (или статической) концентрации возбудительного процесса в коре, по-видимому, и являются одной из важнейших причин укорочения времени реакции в процессе тренировки.
Вторая причина, тесно связанная с первой, состоит в нарастающей по мере упрочения условных связей, стойкости корковых очагов возбуждения. Третья причина связана с изменением самой структуры временных связей, заменой более сложных второсигнальных ассоциаций более простыми первосигнальными.
Начиная с 3,5–4 и до 18–20 лет время реакции неуклонно сокращается: Затем оно стабилизируется, а после 40 лет по мере старения постепенно возрастает (АГ. Усов, 1960).
Выше уже отмечалось влияние индивидуальных особенностей на сенсомоторные реакции человека. Наличие такой зависимости указывает на то (Б.М. Теплов, В.Д. Небылицын, 1971, Н.П. Фетискин, 1975, В.Д. Небылицын 1976, В.С. Юркевич, 1977, Е.П. Ильин, 1981, Т.А. Пантелеева, Н.Ф. Шляхтина, 1981), что время реакции детерминировано врожденными особенностями ВНД и поэтому может служить индикатором основных свойств нервной системы. Этот вьвод позволил В.Д. Небылицыну (1976) разработать методику оценки силы нервных процессов по показателям времени зрительно- и слуходвигательных реакций. Методика основана на различном проявлении «закона силы» у лиц с сильной и слабой нервной системой. В звуковом варианте этой методики интенсивность стимула (тона 1000 Гц) изменяется от 20 до 120 дБ. В световом варианте используются 6 фиксированных уровней интенсивности раздражителя: от 0,002 до 2000 лк. Каждая последующая интенсивность превышает предыдущую примерно в 10 раз. Интервалы между предъявлениями раздражителей составляют 10–15 с.
У лиц с высокой подвижностью торможения время реакций на любые раздражители (световые, звуковые, сильные, слабые) оказывается, как правило, короче, чем у лиц с низкой подвижностью (В.А. Сальников, 1981). Аналогичная зависимость обнаружена в реагировании на звук у лиц с различной подвижностью процессов возбуждения. Показана отрицательная корреляция между суммарной подвижностью обоих нервных процессов и временем реакции на слабый свет: оно меньше у лиц с высокой подвижности нервных процессов.
Время простой сенсомоторной реакции в большинстве случаев оказывается короче у лиц с преобладанием возбуждения над торможением, однако, только на стимулы слабой интенсивности. На стимулы средней и высокой интенсивности такой зависимости не обнаруживается. Взаимосвязи с уровнем подвижности нервных процессов также не обнаружено (Н.В. Макаренко, 1989). Однако время сложной сенсомоторной реакции достоверно различается в группах обследуемых, различающихся по функциональной подвижности нервных процессов.
Некоторые авторы (В.А. Сальников, 1981, Н.В. Макаренко, 1989) указывают на возможность использования для диагностики индивидуально-типологических свойств показателя времени «центральной задержки». Известно, что у лиц с высокой подвижностью торможения время «центральной задержки» короче, чем у лиц с низкой подвижностью. Наименьшая «центральная задержка» обнаруживается у лиц с преобладанием «внешнего» торможения и «внутреннего» возбуждения (В.А. Сальников, 1981). С подвижностью-инертностью возбуждения связь сложнее: наименьшая «задержка» имеет место у лиц со средней подвижностью.
Между временем реакции и коэффициентом интеллектуальности показана отрицательная связь (P. Barreft и др., 1986, A.R. Gensen, Р.А. Vеrnon, 1986, М.А. Smаll и др., 1987). Однако в ряде исследований отмечается (D.P. Keating, B.L. Bobbit, 1978, E. Hunt, 1980, A.R. Jensen, 1982), что индивиды с более высокими показателями интеллекта характеризуются более высокой скоростью как простых реакций, так и реакций выбора.
Свидетельством того, что время реакции отражает устойчивые индивидуальные характеристики, является тот факт, что вариационные кривые, построенные на основании замеров, сделанных в разные дни и часы у одного и того же лица, как правило, сохраняют «свой индивидуальный портрет» (Т.Д. Лоскутова, 1975). При этом, однако, форма распределения ответных реакций варьирует в соответствии с изменением функционального состояния человека (А.М. Зимкина и др., 1974, Б.Д. Асафов и др., 1975, А.Г. Смирнова, А.М. Лолякова, 1989).
На отражение в характеристиках сенсомоторных реакций функционального состояния человека указывалось в многочисленных экспериментальных исследованиях (О.Г. Газенко, 1955, В.Л. Соловьева, 1973, В.С. Фомин и др., 1978, И.С. Кандор, 1982, Л.С. Нерсесян и др., 1984, А.А. Меденков, 1990). В качестве свидетельства ухудшения функционального состояния рассматривается увеличение времени как простых реакций, так и реакций выбора, числа ошибок.
А.М. Зимкиной с соавторами (1974) эмпирически получены три количественных критерия, позволяющих при анализе форм вариационных кривых времени простой зрительно-двигательной реакции оценить особенности функционирования центральной нервной системы. Они полагают, что функциональный уровень системы определяется абсолютными значениями времени реакции, устойчивость этого уровня – их изменчивостью, а функциональные возможности в целом – соотношением этих показателей. Критерий функциональных возможностей является наиболее существенным, поскольку позволяет судить о способности формировать и поддерживать адекватную реализуемой деятельности функциональную систему. Статистический анализ показал наличие жесткой взаимосвязи между этими критериями. Последнее свидетельствует о том, что уровень функционального состояния мозга и его устойчивость взаимосвязаны: состояние тем устойчивее, чем выше его уровень. Высокий уровень функционального состояния здоровых людей характеризуется малыми колебаниями в разные часы и дни (Т.Д. Лоскутова, 1975). Изменение функционального состояния вследствие утомления и снижения уровня бодрствования сопровождается увеличением его изменчивости во времени. Установление граничных значений для нормы позволило разбить диапазон активного бодрствования на три поддиапазона, соответствующих высокому, среднему и низкому уровням функционального состояния.
Динамический тремор
Тремор – это колебания дистальных звеньев конечностей сравнительно небольшой амплитуды. По вопросу о происхождении тремора существуют различные точки зрения. Еще в 70–80 годы XIX века тремор рассматривался либо как симптом патологии, либо какколеблющийся тетанус, возникающий вследствие малого числа или малой интенсивности импульсов, поступающих к мышцам, либо как тонус, потерявший свою непрерывность от замедленного следования импульсов друг за другом. Однако уже И.М. Сеченов указывал на то, что мелкие непроизвольные движения дробят непрерывное ощущение на ряд отдельных актов с определенным началом и концом. Вместо постоянных возбуждений одних и тех же структур имеет место смена режимов работы, что, по-видимому, способствует длительной работоспособности.
В настоящее время полагают, что тремор – абсолютно нормальное физиологическое явление. Он является нормальной реакцией на регулирующие воздействия нервных центров на мышцы, влияния дыхательных и сердечных сокращений на устойчивость тела и т.д.
На практике при исследовании тремора рассматриваются два самостоятельных параметра:
- тремор как регулятор длительности и успешности выполнения движения;
- тремор как показатель степени координации движений.
Регуляторная функция тремора является центральной, однако именно она наименее изучена.
Координационная функция тремора изучена значительно лучше. Предложено множество тестов на координацию движений, в основу которых положены различные варианты методик динамического и статического тремора.
Согласно существующим определениям, тремогpафия и тремометрия – это метод определения координации движений, точности воспроизведения активных движений пространственной оценки (М.А. Атропопова, 1968). Тремометрией называется регистрация постоянных и вольных мелких колебаний отдельных звеньев (Н.В. Макаренко и др., 1987).
Различают статический и динамический тремор. Статический тремор можно наблюдать, например, в форме колебаний дистальных звеньев руки при ее неподвижном, вытянутом вперед положении. Динамический тремор измеряется при обводке контуров различной конфигурации.
Для регистрации тремора разработаны различные конструкции тремометров, координамометров. Однако в любом случае сущность обследования заключается в том, что человеку необходимо удержать стержень в отверстии (статический тремор) или провести его в прорези (динамический тремор) таким образом, чтобы не коснуться краев отверстия или прорези.
Для измерения динамического тремора используется тремометр, имеющий на рабочей поверхности прорезь синусоидальной формы шириной 3 мм и длиной, обычно, 10–15 см. Во время обследования штырь все время должен быть погружен в глубину прорези на 2–3 мм. В качестве показателей динамического тремора фиксируется время прохождения кривой, число касаний, общее время касаний, коэффициент асимметрии касаний.
В возрастном диапазоне от 18 до 35 лет амплитуда и частота колебаний тремора устойчиво снижается, хотя кривая микровозрастных изменений отличается зигзагообразностью.
Уровень тремора зависит от индивидуально-типологических характеристик человека (Е.Л. Ильин, 1975, Н.А. Розе, 1970). Так, в частности, выраженность динамического тремора отрицательно коррелирует с величиной индекса динамичности торможения: чем выше скорость прохождения лабиринта, тем хуже вырабатываются у человека отрицательные условные рефлексы.
На величину динамического тремора влияет и подвижность процесса возбуждения. Об этом свидетельствует, в частности, наличие положительной корреляции между соответствующими показателями.
По данным, приводимым Е.Л. Ильиным (1980, 1983), характеристики тремора обнаруживают связь с силой нервной системы: у лиц со слабой нервной системой тремор менее выражен.
Приводятся сведения о том (Б.Г. Ананьев, 1971), что характеристики динамического тремора связаны со свойствами внимания (объемом, избирательностью, устойчивостью и др.), остротой зрения, артериальным давлением, латентными периодами реакций на слабые раздражители, кожным сопротивлением (Н.А. Розе, 1970). Тремор левой руки отрицательно коррелирует с показателями интеллекта.
Сопоставление результатов, полученных на группах мужчин и женщин, показало (Л.А. Головей, 1984), что в условиях нагрузки па вестибулярный аппарат тремор обеих рук женщин увеличивается в 3–4 раза больше, чем у мужчин того же возраста. В условиях интеллектуальной нагрузки сдвиги у женщин и мужчин отличаются не только количественно, но и качественно. Так, перед экзаменами частота колебаний и амплитуда тремора у женщин больше, чем у мужчин, однако по его завершении у женщин они достаточно быстро восстанавливаются до фонового уровня, тогда как у мужчин продолжают нарастать.
Характеристики тремора существенно изменяются при развитии утомления, коррелируя с динамикой производительности труда, что позволяет с успехом применять их для диагностики состояний физического и интеллектуального утомления, эмоционального напряжения и т.д. (М.А. Новиков и др., 1982, Л.А. Головей, 1984, Г.Н. Радюк, В.И. Мартынюк, 1984, В.И. Губарев, 1990, А.А. Митькин, 1990). Вследствие этого различные варианты тремометрии весьма популярны в физиологии спорта, авиационной и космической медицине (Б.А. Душков, 1969).