Оптимальные состояния человека как психофизиологическая проблема

Со времени исследований Н.Е. Введенского и И.П. Павлова известно, что максимальные показатели реагирования достигаются не при малых или чрезмерных по интенсивности и частоте воздействиях внешних стимулов, а при средних, оптимальных. Например, максимальное сокращение мышцы или наибольшая быстрота реагирования на сигнал наблюдаются при средней (оптимальной) силе раздражителя (электрического раздражителя, светового или звукового сигнала).

Как показано в нашей работе [Ильин Е. П., 1965], максимум функции является только одним из признаков оптимального функционального состояния системы, реагирующей на стимул. Были выделены по сути дела критерии оптимального, т. е. наилучшего рабочего состояния системы.

Первым признаком оптимального функционального состояния является максимальное проявление функции, включенной в выполняемую деятельность. При этом надо учесть, что максимум функции может выражаться не только наибольшими величинами, как, например, мышечная сила, но и наименьшими, как, например, быстрота реагирования (чем меньшее время затрачивается на реагирование, тем лучше) или точность регулирования движениями (чем меньше ошибка, тем выше точность). Поэтому, характеризуя первый признак оптимального состояния, следует принимать во внимание не только сами абсолютные величины того или иного показателя, характеризующего функцию, но и то, что они отражают.

Второй признак оптимального состояния – адекватность реагирования на стимулирующие воздействия, оптимальные по интенсивности. Для сенсорных систем при реагировании их на неоптимальные стимулы неадекватность реагирования будет заключаться в переоценке сверхоптимальных стимулов и в недооценке субоптимальных. Для эффекторных систем, например двигательной, неадекватность реагирования также наблюдается; причина этого будет специально обсуждаться дальше. Здесь же сошлемся на общеизвестные данные о развитии парабиотических стадий при использовании сверхоптимальных раздражителей [Введенский Н. Е., 1901].

Следующим признаком является инерционность оптимального состояния, затрудняющая, с одной стороны, переход на новый режим работы, а с другой – являющаяся механизмом борьбы с помехами, которые сбивают систему с оптимального режима работы. Особенно отчетливо этот признак проявляется в отношении ритма работы – человек стремится работать в оптимальном темпе даже в тех случаях, когда внешние условия вынуждают к более низкому или более высокому темпу.

Поскольку операции в реальной деятельности чаще всего воспроизводятся многократно, то в связи с этим оптимальное состояние характеризуется еще тремя признаками.

Один из них – длительность сохранения максимального проявления функции: при оптимальных стимулах время сохранения максимума функции, например высокой точности действий, больше, чем при неоптимальных стимулах. Другой пример – длительное сохранение возможности воспроизводить оптимальный ритм без признаков его трансформации, что наблюдается при редких (субъективно монотонных) и частых (субъективно напряженных) стимулах.

Другой признак касается мобильности функциональной системы – быстроты достижения максимального рабочего уровня и успокоения системы после окончания работы. При оптимальном рабочем состоянии и быстрота достижения максимального уровня функционирования, и быстрота успокоения системы (возвращения к исходному состоянию) – наибольшие.

Наконец, последний признак характеризует стабильность функции на максимальном для нее уровне. Дело в том, что любая функция даже на максимуме колеблется по величине. В ряде исследований показано, что при оптимальных стимулах, или параметрах действий, колеблемость функций оказывается наименьшей, что говорит о наибольшей стабильности функционирования систем в оптимальном рабочем состоянии…

Необходимо подчеркнуть, что максимальное проявление различных сторон функции касается только ее. Другие функции в этот момент могут не достигнуть максимального уровня, так как применявшийся стимул не является для них оптимальным. В связи с этим важно определять ведущую для данной деятельности функцию и по отношению к ней и осуществлять оптимизацию, т. е. подбирать оптимальные по интенсивности и частоте стимулы. Практика и экспериментальные исследования подтверждают справедливость для психологии и физиологии деятельности человека положения из теории автоматического управления и оптимальных систем о невозможности совмещения двух экстремумов (максимумов), характеризующих проявление разных функций, если они определяют друг друга. Для того чтобы одна из таких функций проявлялась на максимуме (например, точность действий) другая функция (например, быстрота действий) должна быть не максимальной, а оптимальной. Поэтому неправомерно говорить, что «все эти признаки по существу характеризуют рабочее состояние, при котором достигаются максимальные значения каждого (разрядка наша. – Е. И.) показателя производительности труда» [Мунипов В. М., 1966].

Рисунок

Схема, показывающая различие в признаках работоспособности функциональной системы при ее оптимальном и неоптимальной рабочем состоянии по вертикали – величина функции, по горизонтали – время работы. F_оп – максимум функции при оптимальном состоянии системы; F_н – максимум функции при неоптимальном состоянии системы; ΔF – колеблемость максимума функции; t¹ – время врабатывания; t² – длительность устойчивого периода; t³ – время восстановления (прихода системы в исходное состояние)

В большинстве случаев согласовать различные функции, тем более зависящие друг от друга, по их максимумам невозможно. Можно лишь приблизиться путем длительной тренировки к максимуму и второй функции. В связи с этим не может быть и речи о критериях такого согласования. Другое дело, говорить о согласовании двух функций не на их максимуме, чтобы получить наибольший объем работы или наибольшую длительность ее выполнения.

Создание оптимального рабочего состояния с помощью оптимальных стимулов – это лишь один из аспектов оптимизации состояний и работоспособности человека. Оптимизация, хотя и направлена на улучшение условий функционирования систем, вовсе не гарантирует получения оптимального рабочего состояния и максимального проявления функции по различным характеристикам. Ведь, несмотря на улучшение условий, их оптимальные величины во многих случаях так и не достигаются. Поэтому оптимизация – это осуществление мероприятий, направленных на получение наиболее возможной при данных условиях эффективности деятельности. Она может быть полной, когда достигается максимум функции и оптимальное рабочее состояние, и частичной, когда достигается лишь некоторое повышение работоспособности по ведущей функции.

Из сказанного становится очевидно, что необходимо отличать «оптимальное рабочее состояние» от понятий «оптимальная система», «оптимизация систем» и «оптимизация состояния». Оптимальной с точки зрения кибернетики и теории автоматического управления является система, которая способна управлять собой, оптимизировать свою работу путем самоорганизации, самоконтроля и самообучения. Однако при этом вовсе не обязательно, чтобы эта система находилась постоянно в оптимальном рабочем состоянии. Оптимизация состояний означает улучшение состояния системы и не больше. Будет ли достигнуто оптимальное рабочее состояние, зависит от ряда условий, в частности от того, сумеем ли мы придать стимулам их оптимальное значение. Оптимизация систем – еще более широкое понятие, включающее не только изменение состояния, но и переструктурирование системы с целью наилучшего выполнения задания.

Разграничение этих понятий сужает и предмет обсуждения данной статьи. Надо выяснить, имеется ли вообще принципиальная возможность разработки количественных критериев оптимального состояния, с одной стороны, и если – да, то возможно ли их создать, не основываясь на качественных критериях – с другой.

Вопрос о количественном выражении качественных критериев стоял перед нами с самого начала изучения оптимальных состояний. Однако при первых же попытках решить его мы столкнулись с определенными трудностями, которые были связаны, в частности, с индивидуальностью оптимальных величин стимулов и параметров движений, определяющих эффективность конкретной деятельности, а также с изменчивостью (колеблемостью) исходного фона и его влиянием на величину и качество реагирования на оптимальные стимулы.

Индивидуальность оптимума стимулов и параметров деятельности. Вопрос о том, почему одни величины стимулов оптимальны, а другие – нет, может быть решен, очевидно, только в том случае, если мы будем учитывать такие факторы, как уровень активации систем в покое (исходный фон), который, как показано в ряде работ (например, Ильин Е. П., 1979,), различен у разных лиц, а также адаптацию систем к наиболее часто встречающимся стимулам, к их количественным и качественным характеристикам. Так, у лиц с постоянно высоким уровнем активации в покое абсолютные значения оптимума для внешних стимулов меньшие, чем у лиц с постоянно низким уровнем активации в покое, так как у первых предел функции и ее снижение происходит раньше, при меньшей силе раздражителя, чем у вторых. Для «внутренних» же стимулов (например, для произвольно выбираемых испытуемым параметров движений, при которых наблюдается наибольшая точность реагирования) соотношения между их оптимальными значениями меняются: более высокие абсолютные и относительные (по отношению к максимуму параметра) величины оптимального параметра найдены нами у лиц с высоким уровнем активации в покое, а не с низким уровнем активации. Это касается оптимального усилия, амплитуды движений и темпа .

В настоящее время вопрос об оптимуме параметров деятельности человека начинает получать все большее психологическое звучание, перерастая из чисто физиологического в психофизиологический. Сейчас уже можно ставить вопрос об изучении целой проблемы – предпочтения человеком тех или иных факторов внешней среды (с учетом их качественных и количественных характеристик), стиля деятельности и поведения, общения и т. п…

Приведенные данные свидетельствуют о том, что поиск оптимальных параметров для каждого человека и для каждой функции должен быть индивидуальным, путем сравнения величины реагирования или эффективности деятельности при разных интенсивностях стимулов или разных параметрах деятельности (оптимальных и неоптимальных), так как нет единых для всех людей оптимальных величин стимулов и параметров деятельности.

Необходимо подчеркнуть, что, если у нескольких человек и будут найдены одинаковые оптимальные величины стимулов и параметров деятельности, это еще не свидетельствует о том, что максимумы функций у всех будут тоже одинаковыми. В связи с различными потенциальными способностями (задатками) уровень реагирования у них будет разным. Поэтому выявлять максимальные возможности реагирования и работоспособности при создании оптимальных условий нужно индивидуально у каждого человека.

Изменчивость исходного фона (уровня активации) и его влияние на величину реагирования на оптимальные стимулы. Роль этого фактора часто не учитывается при оптимизации условий труда. Например, когда речь заходит об оптимизации труда операторов, главным образом обсуждается один вопрос – каковы оптимальные характеристики сигнала, каков оптимальный объем информации, поступающей к оператору, и т. п. В пределах большого диапазона интенсивностей стимулов стремятся определить оперативные пороги, т. е. те оптимальные величины, которые обеспечивают наилучшую различимость сигналов. Другая же сторона системы «человек – машина» - функциональное состояние оператора, исходный фон, на котором воспринимаются сигналы, часто остается вне поля зрения. О роли исходного фона в получении максимальной реакции подробно говорилось в [Ильин Е. П., 1978], поэтому мы остановимся лишь на основных моментах.

Любая система начинает работу из состояния относительного покоя, которое характеризуется гомеостатичностью, т. е. относительным постоянством уровня активации. Имеется оптимальная зона активации покоя, в пределах которой применение стимула оптимальной интенсивности вызывает максимальное проявление функции, активируемой стимулом. При отклонении уровня активации покоя от обычного для системы (когда уровень активации становится слишком низким или слишком высоким) может нарушиться адекватность реагирования: оптимальные прежде стимулы вызывают извращенные реакции (вместо укорочения времени реакции -–его удлинение и т. п.). Это происходит вследствие того, что изменение исходного фона уровня активации меняет физиологическую силу остающегося постоянным по абсолютной величине оптимального стимула: при повышении активации в покое этот стимул становится сверхоптимальным, при снижении активации в покое – субоптимальным. Такие сдвиги уровня активации могут происходить по многим причинам, в том числе и под влиянием деятельности, выполняемой человеком (например, при утомлении оператора, эмоциональном возбуждении и т. п.). Смещается при этом и субъективная оценка человеком интенсивности внешних стимулов, что показано, например, в [Катыгин Ю. А., 1978]: возбужденные аудиторы в большинстве случаев оценивали голос диктора (независимо от того, глухим или звонким он был) более возбужденным, чем «заторможенные» аудиторы.

Именно поэтому невозможно заранее предсказывать на длительный срок оптимальные величины стимулов и параметров деятельности. Совершенно очевидно, что система «человек – внешняя среда» (включая в последнюю и машины) должна быть динамичной, чтобы возникало постоянное соответствие интенсивности и длительности стимула изменяющемуся уровню активации функциональных систем человека. Если в исходном дорабочем состоянии или в процессе работы уровень активации понизится, интенсивность стимула для получения максимального эффекта работы должна быть увеличена (по сравнению с оптимальной), если же уровень активации повысится, интенсивность стимула должна быть уменьшена по сравнению с оптимальной. Поэтому при проектировании систем «человек – машина» необходимо предусматривать возможность получения оператором с пульта управления таких сигналов, которые для него более оптимальны («удобны») в данный момент (так же как и возможность манипулирования органами управления при «удобных» для оператора параметрах). К такому же выводу пришли и авторы [Leplat I., 1964; Mackworth I. F., 1964], изучавшие средства, поддерживающие интенсивность внимания человека на высоком уровне: в частности, при монотонном наблюдении за сигналами предлагается увеличить количество поступающей к оператору информации.

Конечно, выбор оптимального для данного момента параметра стимула – дело нелегкое и требует не только определения самим работающим своего самочувствия и на основании этого – произвольного регулирования интенсивности и темпа поступления к нему сигналов, но и объективного и непрерывного контроля за состоянием работающего человека с помощью аппаратуры. При этом внешний контроль должен не столько фиксировать изменения в состоянии, сколько предсказывать его наступление в ближайшее время. Естественно, что без описанных выше критериев или им подобных осуществить эту задачу трудно. Трудность состоит в том, что путь здесь один – индивидуальное изучение характеристик деятельности человека в оптимальных условиях по сравнению с неоптимальными условиями деятельности. Эта задача аналогична той, которая стоит в психофизиологии спорта – определить, находится ли данный спортсмен на высоком уровне тренированности или нет. Сравнение его показателей в динамике (в покое и при нагрузке), т. е. когда его реакции изучаются при разной функциональной подготовке, дает возможность узнать, какими могут быть абсолютные величины показателей у этого спортсмена в «форме» и вне «формы». Не случайно признаки тренированности (при нагрузке) совпадают с признаками оптимального рабочего состояния, что свидетельствует, кстати, об универсальности предложенных критериев этого состояния и их пригодности для суждения об оптимальности состояния не только отдельных функциональных систем, но человека в целом.

Точно так же и в нашем случае: если мы хотим найти максимальное значение данной функции, нужно измерить ее проявление при разных и довольно широких значениях интенсивности стимула. Та интенсивность, которая приведет к максимальной реакции, и будет оптимальной. Конечно, при этом следует учитывать, что она оптимальна при наличном исходном уровне активации.

О потере стимулом оптимального значения (в том числе и при утомлении человека) будут свидетельствовать не только снижение максимума функции, но и увеличение вариантности ее проявления, уменьшение помехоустойчивости и другие изменения работоспособности по критериям оптимального состояния.

Отметим, что абсолютные значения оптимальности стимулов и параметров деятельности могут при тренировке сдвигаться в сторону как уменьшения, так и увеличения. Поэтому неоптимальный в данный момент стимул через некоторое время адаптации к нему функциональной системы может стать оптимальным, а прежняя интенсивность этого стимула может потерять свое оптимальное значение.

Мы уже отмечали, что проблема оптимальности стимулов и параметров деятельности перерастает в проблему предпочтения человеком тех или иных условий внешней среды, средств саморегуляции, способов выполнения деятельности и т. д. Эта проблема, по сути дела, только начинает изучаться, однако уже первые результаты ее изучения привели к получению важных для понимания оптимальности деятельности и состояний данных. Выявлено, например, что выполнение одного и того же объема работы в непривычном для человека или в не соответствующем его типологическим особенностям стиле приводит к появлению субъективной напряженности и к удорожанию физиологической стоимости работы [Илларионов Г. Г., 1979]. Следовательно, вопрос об оптимальном рабочем состоянии не может ставиться, если рабочий занят деятельностью в неудобном для него стиле, неудобным способом.

Очевидно, обеспечение оптимального рабочего состояния требует учета и факторов общения, в частности физиологической и психологической совместимости людей, выполняющих совместную деятельность. Ведь несовместимость может привести к повышению уровня эмоционального возбуждения, вследствие чего оптимальные характеристики стимулов и параметров деятельности могут утратить свое значение.

В заключение еще раз подчеркнем, что создание оптимального рабочего состояния ведущей в данной деятельности функциональной системы – это один из частных случаев проблемы оптимизации деятельности в целом. Поэтому решение этого вопроса не может служить панацеей от всех трудностей, которые могут встретиться в практической деятельности психолога. Оптимальное рабочее состояние – это в лучшем случае этап в деятельности человека, которому предшествует врабатывание и который рано или поздно сменится другими состояниями (утомлением, монотонией и т. п.). Однако пренебрегать этой фазой максимальной работоспособности, заранее отказываясь ввиду изложенных трудностей от полной оптимизации условий труда, так же неразумно, как и полагать, что создание оптимальных условий гарантирует сохранение оптимального состояния на весь рабочий день.

Дикая Л.Г.