3. Фізіологічні індикатори функціонального стану.
Виділяють три основні групи фізіологічних реакцій, які свідчать про зміни ФС людини: рухові, вегетативні та електроенцефалографічні.
Серед рухових показників найчастіше використовують час простої сенсомоторної реакції (латентний період (ЛП)), оскільки цей час відбиває рівень функціонування системи та стан активації ЦНС. Встановлено, що характер розподілу величин ЛП сенсомоторних реакцій буде різний залежно від різного ФС людини.
Виходячи з цього, Т. Д. Лоскутова запропонувала кількісно оцінювати ФС людини, аналізуючи певні параметри полігону розподілу ЛП сенсомоторних реакцій, який близький до нормальної (Гаусової) кривої. Крім методики Т. Д. Лоскутової, запропонований також метод оцінки ФС ЦНС людини-оператора, який ґрунтується на аналізі відповідності часових параметрів простої рухової реакції людини параметрам, що задаються. В основу цієї математичної оцінки покладено уявлення про лінійну залежність ефективності функціонування (ЕФ) та часових параметрів реакції (А. В. Хмельков, Т. А. Талалаєва).
4. Оцінка функціонального робочого стану за різноманітними показниками.
Серед вегетативних показників широко використовуються параметри діяльності серцево-судинної системи (артеріальний тиск, ЧСС та її дисперсія, систолічний об’єм, хвилинний об’єм крові та кілька інших розрахункових показників). Зміна вегетативних показників при зміні ФС людини дає найбільш об’єктивні оцінки ФРС.
а) показники діяльності серцево-судинної системи
Один з методів оцінки ФРС полягає у вимірюванні спектральної потужності ритмограми серця. Д. Н. Жемайтите та Н. М. Данилова пропонують робити побудову частотних спектрів ритмограми серця за допомогою комп’ютера, що дає можливість досить чітко виділити частотні зони, які характеризують активність симпатичного, парасимпатичного та ендокринного механізмів регуляції серцево-судинної системи. Особливо інформативною є ЧСС, яка часто використовується як об’єктивний показник ФС та його зрушень під впливом певного навантаження, що залежить від взаємодії симпатичної та парасимпатичної систем регуляції.
При цьому слід зазначити, що збільшення ЧСС може виникати не тільки внаслідок зростання симпатичних впливів, а й за рахунок зниження діяльності парасимпатичної системи.
Найбільш відомим показником, який досить повно характеризує стан серцево-судинної системи, є так званий індекс напруження (ІН) Р. М. Баєвського, який обчислюється за формулою:
де Мо – мода (найбільш вірогідне середнє значення випадкових величин, центр гістограми розподілу кардіоциклів (або R-R інтервалів); АМо – амплітуда моди (вірогідність домінуючого R - R інтервалу); ∆Х – варіаційний розмах (різниця між максимальним і мінімальним значеннями R -R інтервалів), тобто ∆Х = (R-R max - R-R min).
Можливості використання ІН для діагностики ФС істотно залежать від індивідуальності людини. За абсолютною величиною і варіативністю значень ІН в різних ситуаціях виділяють дві крайні групи піддослідних: стабільні і лабільні. Для стабільного типу властиві малі величини ІН та незначні його зміни в ході роботи, а для лабільного типу – значні величини та широкий діапазон змін ІН в різних ФРС.
До розрахункових параметрів відноситься визначення вегетативного балансу організму. Діяльний стан ЦНС нерозривно пов’язаний з нервово-психічним напруженням, яке являє собою певний рівень активації тих мозкових структур, що здійснюють формування, запуск і гальмування функціональних систем. Ступінь психоемоційного напруження коливається від значної емоційної збудливості у одних людей до емоційної інертності в інших.
Емоційне вираження виявляється, перш за все, у змінах регуляції діяльності внутрішніх органів, яка здійснюється симпатичною та парасимпатичною нервовими системами. У більшості (80%) людей діяльність цих систем знаходиться у динамічній рівновазі, що є ознакою нормотонії, але приблизно у 12% людей існує чітка симпатична спрямованість вегетативного тонусу (симпатонія), а у 7% людей спостерігається переважання парасимпатичної системи в регуляції вегетативного тонусу організму (парасимпатонія).
Симпатотоніки та парасимпатотоніки відрізняються за рівнем емоційного збудження та реактивності (за Стреляу). Висока реактивність ЦНС часто є причиною неадекватних реакцій індивіда на різні за силою подразники і лежить в основі особистістної тривожності.
Вегетативний баланс організму можна визначити досить простим
способом, використовуючи основні фізіологічні параметри кардіореспіраторної системи - артеріальний тиск (АТс – систолічний та АТд – діастолічний), частоту пульсу (Р) і частоту дихальних рухів (Д).
б) повільні електричні потенціали мозку
Повільні електричні потенціали мозку називають по-різному: квазистаціонарний потенціал (КСП), омега-потенціал, повільні електричні потенціали шкіри - статичний електричний потенціал (СТЕП). Величина КСП відображає ФРС, показники КСП корелюють з ефективністю розумової і фізичної праці людини. Як правило, вимірювання КСП відбувається монополярно за допомогою хлорсрібних або керамічних електродів, з’єднаних з будь-яким підсилювачем постійного струму з високим вхідним опором (10 мОм). Активний (позитивний) електрод розташовується посередині лоба, а пасивний (негативний) – на долоні руки. Величина КСП може коливатися в досить широких межах – від 50 до 100 мВ. При психічних навантаженнях можливі різні варіанти змін КСП. Величина КСП відображає ФС мозку лише в момент вимірювання.
Звичайно в стані спокою абсолютні значення СТЕП у здорових осіб досягають рівня 30-50 мВ, а при психоемоційному збудженні чи дії зовнішніх подразників спостерігається підвищення абсолютного значення СТЕП у лобних та тім’яних зонах, величина якого відбиває ступінь емоційного напруження індивіду. Інформативне значення має не лише амплітуда, а й різниця зміни потенціалу в симетричних зонах. Так, при психоемоційному напруженні, яке викликалось застосуванням другосигнальних подразників у швидкому темпі, більші зміни СТЕП були в лобній зоні лівої півкулі (28,1 ± 0,6 мВ), ніж правої (21,4 ± 0,4 мВ). Психоемоційне напруження при розв’язанні арифметичних завдань різної складності виявлялось у зростанні СТЕП після виконання завдання (від 20,0 ± 0,8 мВ до 25,0 ± 1,1мВ) лише в лівій лобній зоні і практично лише в групі «стабільних» піддослідних. В 46 випадках із 48 була відмічена асиметрія СТЕП в лобних зонах (частіше всього лівостороння), що розвивалася після втомлюючої роботи піддослідних на психоаналізаторі та досягала 20 і більше мВ. За такий же період часу без розумового навантаження у цих же піддослідних змін СТЕП в лобних зонах не відмічалось. Все це вказує на те, що методику реєстрації асиметрії СТЕП лобних зон можна застосовувати для об’єктивного виявлення розумової втоми людини.
в) параметри електричної активності шкіри;
Одним з таких параметрів, що характеризують, перш за все, рівень активації мозку, є шкірний опір (ШО). При зростанні збудження у ЦНС відбувається зниження, а при гальмуванні –збільшення ШО. За динамікою змін ШО під час тривалої монотонної праці виділяють 4 групи людей:
постійне зростання ШО протягом всієї роботи спостерігається у піддослідних з дуже низьким рівнем активації ЦНС;
хвилеподібні зміни ШО під час монотонної роботи властиві особам з середнім рівнем активації ЦНС;
поступове зменшення ШО протягом роботи відбувається у осіб з високим рівнем активації мозку;
U-подібна зміна ШО спостерігається у піддослідних з дуже високим рівнем активації мозку.
Такі зміни кривої ШО можуть бути кількісними критеріями монотонії.
Частота виникнення спонтанних шкірно-гальванічних рефлексів (ШГР) також являє собою стійку індивідуальну характеристику, що корелює з особистісними факторами та стійкістю уваги і є показником рівня активації ЦНС. За частотою спонтанних ШГР виділяють групи лабільних та стабільних осіб. Лабільні індивіди мають досить високу (2,1 - 18) частоту ШГР, при дії зовнішніх подразників у них або не змінюється, або трохи зростає ЧСС. У стабільних осіб (менше 2 ШГР/хв.) відбувається зниження ЧСС при дії зовнішніх подразників. Щоправда, у стресових ситуаціях різниця між цими групами зникає. Існують певні дані, що ці групи відрізняються за своєю працездатністю. Деякі дослідники найбільш інформативним показником вважають швидкість згашення ШГР при застосуванні зовнішніх подразників, яка більш-менш корелює з ефективністю діяльності.
г) електричні потенціали шкіри;
Запис змін електричних потенціалів шкіри, що є зовнішнім проявом ШГР в активних зонах шкіри (зонах Захар’їна-Геда) можна робити на серійному електроенцефалографі чи аналогічних приладах.
У стані спокою форма ШГР має вид майже рівної лінії з дуже слабкими коливаннями. При дії подразника звичайно спостерігається ясно виражений пік потенціалу, що має однофазну чи двофазну форму і амплітуду в межах 0,5-1,5 мВ при переході із ФРС «спокій» до «норми» ШГР не спостерігається. При переході від «норми» до робочого стану у 87,4% піддослідних виявлено прояви ШГР на початку діяльності. При переході до ФРС «зосереджена робота» у 82% піддослідних спостерігалось згладжування кривої ШГР. В ФРС «предстресова ситуація» відмічалась у 2-3 рази більша амплітуда коливань ШГР у відповідь на будь-який подразник.
В умовах стресової ситуації амплітуда спонтанних коливань ШГР досягала 5 мВ, причому, на криву ШГР накладалися м’язові потенціали, виникали спонтанні коливання ШГР в домінантних зонах шкіри. Отже, реєстрація ШГР в рефлексогенних зонах цілком придатна для оцінки деяких режимів ФРС («звичайна робота», «передстресова ситуація», «стресова ситуація»).
д) зміни температури тіла;
Цей метод найбільш інформативний в робочих ситуаціях при вимірюванні температури в активних зонах шкіри. Встановлено, що в нормі температура в біологічно активних точках (БАТ) шкіри може змінюватися (стосовно сусідніх ділянок) на 0,2-0,3 °С. При зовнішніх психоемоційних впливах величина температурних змін може досягати по амплітуді 0,5-0,8 °С. Крім того, підвищується у 2 - 3 рази частота спонтанних коливань температури.
Особливо добре виражені в БАТ температурні реакції на сильні емоційні подразники. При моделюванні стресової ситуації шляхом «падаючого крісла» температура в БАТ «Хе-Гу» змінювалась на 0,8-0,9 °С за 30 секунд. Це дозволяє використовувати температурні зміни в БАТ для оцінки ФС людини у стресових ситуаціях.
Проте цей метод непридатний при оцінці ФРС, котрі супроводжуються досить значною м’язовою активністю, яка сама викликає значну теплопродукцію та тепловіддачу.
е) інтегративні показники функціонального стану людини;
Деякі дослідники пропонують використовувати як інтегративний показник ФС ефективність діяльності, хоча багато які зрушення ФС не знаходять свого відображення в змінах ефективності роботи людини. Зміни ФС організму відбуваються до певних меж і не повинні викликати змін ефективності діяльності по всіх досліджуваних параметрах. Ось чому крива динаміки розумової працездатності часто не співпадає з динамікою змін ФС.
Це враховано в методиці кількісної інтегративної оцінки стану втоми людини (Г. І. Куценко, Є. І. Сошников). Для обчислення показника втоми треба мати певну кількість ідентичних показників, які вимірюються перед роботою і після її виконання. Максимальні значення показників приймаються за 100 балів, менші величини будуть мати відносно меншу кількість балів. Індивідуальний показник втоми (Fінд) розраховується за такою формулою:
де ∆Р – зміна показника певної функції в кінці робочого періоду у відповідних одиницях вимірювання (порівняно з вихідною величиною); ∆Рmax – максимальна зміна показника тієї ж функції у всіх вимірюваннях; n – кількість досліджуваних функцій.
У чисельник формули закладаються дані тільки тих функцій, показники яких погіршилися, щоб різноспрямовані зміни не нейтралізували одна одну.
До інтегральних показників ФС людини відносяться критерії надійності та напруженості роботи.
ж) електроенцефалографічні показники функціонального стану людини;
Одним з найпоширеніших методів дослідження ФС головного мозку людини є електроенцефалографія. Загальновизнаними критеріями динаміки ФС ЦНС є частотно-амплітудні характеристики біопотенціалів ЕЕГ. Так, стабільність домінуючого ритму вважається показником оптимального рівня функціонування мозку. Десинхронізація ЕЕГ відбиває підвищення збудливості і лабільності головного мозку, зростання процесів активації. Навпаки, збільшення синхронізації біоелектричної активності одночасно з підвищенням амплітуди і зниженням частоти домінуючого ритму свідчить про зниження рівня активації мозку
Для діагностики ФС мозку застосовують також інші ЕЕГ реакції: вираженість альфа-ритму, домінування одного з ритмів ЕЕГ. Пасивний спокій корелює з наявністю альфа-ритму, а активна притомність, підвищення уваги корелює із зникненням альфа-ритму і появою високочастотних ритмів.
Одним з тонких індикаторів ФС мозку є імпульсна активність нейронів. В різних ФС реєструється різна середня частота імпульсної активності. Числове значення якоїсь властивості психофізіологічної системи досить рідко можна одержати внаслідок безпосереднього вимірювання її елементів. Часто інформація про функціонування досліджуваних систем, яка записана реєструючими приладами, являє собою складну функцію чи часовий ряд. Такі записи вважаються лише об’єктивними індикаторами, але не ознаками, що безпосередньо характеризують психофізіологічний стан. Як приклад, можна взяти ЕЕГ. Загальновідомо, що ЕЕГ містить якусь інформацію про ті процеси, які відбуваються у ЦНС, і візуальні спостереження за змінами цих сигналів при різних умовах це підтверджують. Проте найбільш інформативні ознаки ЕЕГ, які дозволяють спостерігати за динамікою психофізіологічного стану, пов’язані з складними статистичними перетвореннями вихідної інформації або з введенням певних інтегральних показників.
з) суб'єктивні методи оцінки функціонального стану (тест САН).
У прикладних дослідженнях досить широко використовується тест САН (самопочуття, активність, настрій). Цей тест являє собою перелік 30 різних суб’єктивних оцінок станів.Припускається, що на підставі трьох апріорно виділених категорій, на кожну з яких припадає по 10 пар ознак, можна дати повноцінну характеристику ФС, зокрема втоми.
При виконанні тесту піддослідний повинен співставити свій стан з кожною ознакою, яка ранжується за 7-бальною шкалою. ФС визначається за усередненими бальними оцінками по кожній категорії ознак і характеру співвідношень між ними.
Аналіз матриць кореляційних зв’язків між окремими категоріями показує, що вірогідні зв’язки існують між ознаками по категоріях «самопочуття» і «активність» (r = 0,54), з якими в меншій мірі корелюють показники «настрою» (r = 0,32-0,39). Факторний аналіз виявив чотирифакторну структуру цього тесту. Склад першого фактора майже повністю відповідає категорії «самопочуття», і оцінки по цьому фактору найбільш чутливі до впливу втоми. Другий фактор відображає «рівень напруженості», третій – «емоційний фон» і четвертий – «мотивацію».
Примітка: С – самопочуття; А – активність; Н - настрій