12. Понятие функционального состояния. Возможные его определения. Виды функциональных активационных состояний

Активность человека в течение суток различна (спокойное или напряженное состояние, бодрствование, сон и др). Оценка этого аспекта  функционирования организма представляет собой одну из важных проблем   психофизиологии  поведения.  Для оценки поведения важно определить уровень активности, что и отражает такое понятие, как “функциональное состояние”. Это понятие широко  используется в физиологии, психологии, эргономике (науке,  комплексно  изучающей трудовую деятельность людей и условия ее протекания). Поэтому знание физиологических механизмов, ответственных за функциональные состояния организма человека, имеет очень важное  практическое значение. Нередко функциональное состояние определяется как фоновая активность ЦНС, в условиях которой осуществляется та или иная  деятельность. В физиологии труда  функциональное состояние  оценивается  по результатам трудовой деятельности и ее физиологической стоимости  (уровень энерготрат),  именно эти показатели рассматриваются  как  наиболее  интегральный  показатель функционального состояния.  В этой связи функциональное состояние можно определить как  интегральную характеристику состояния человека, позволяющую судить о возможной эффективности и физиологической стоимости предполагаемой деятельности.  При таком подходе снижение  результативности деятельности, также как и повышение уровня энерготрат  рассматривается как признак ухудшения функционального состояния. Согласно этой логике выделяют два класса функциональных  состояний: 1. Состояние адекватной мобилизации, когда все системы  организма работают оптимально и соответствуют требованиям деятельности. 2. Состояние динамического рассогласования, при котором  различные системы организма: 1) неполностью  обеспечивают  его  деятельность; 2) эти системы работают на слишком высоком  уровне затрат энергетических ресурсов. Выделяется также такое состояние как “оперативный  покой”  - особое состояние готовности к деятельности, при котором  организм человека за короткий период времени способен перейти  в  различные формы физиологической активности  для  выполнения  конкретной деятельности. Состояние оперативного покоя сопровождается повышением тонуса нервных центров, особенно тех, которые имеют  отношение к построению движений, связанных с предполагаемыми  трудовыми действиями и операциями, а также с напряжением некоторых вегетативных функций. Во втором случае нередко развиваются так  называемые  экстремальные состояния (пограничные или даже патологические). Конечно, между состоянием оперативного покоя  и  экстремальными состояниями существует  немало  других  состояний: утомления, теплового напряжения, водного истощения и т.п.  Оценка состояний организма необходима для  решения задач повышения эффективности труда. Кроме  того,  она  позволяет прогнозировать развитие нежелательных  состояний  таких  как монотония, стресс или высокая степень утомления. По современным представлениям физиологические механизмы  функциональных состояний обусловлены деятельностью модулирующих систем мозга (морфо-функциональные образования  глубоких структур  мозга, управляющие уровнем возбуждения [активации]  коры больших полушарий). В их число входят: а) ретикулярная формация ствола  мозга  (структура, способная  оказывать как возбуждающее, так и тормозящее влияние  на  вышележащие  отделы мозга);  б) лимбическая система  (структура, ответственная за  эмоциональные  состояния человека). Эти системы тесно связаны с высшими  отделами коры больших  полушарий. Таким образом, функциональное состояние выступает как результат взаимодействия модулирующих систем  мозга  и высших отделов коры больших полушарий, который  определяет  текущую форму жизненной активности индивида. Это обстоятельство дает основание проводить границу между разными  функциональными  состояниями не только по поведенческим проявлениям, но и по уровню активности модулирующих систем мозга. Внешним проявлением активности модулирующих  систем  мозга   является уровень бодрствования. Эта характеристика отражает интенсивностный аспект  поведения. Именно активность модулирующих систем во многом определяет состояния  человека, от сна до состояния крайнего возбуждения (экзамены, спортивные соревнования). Эти  состояния образуют непрерывный ряд, “перетекают” друг в друга в течение суток.  Таким  образом, поведенческие проявления в  первом  приближении  можно рассматривать как континуум (или одномерную  шкалу),  обусловленный колебаниями возбуждения модулирующих систем мозга. Максимальная эффективность деятельности соответствует оптимальному уровню бодрствования. Непосредственно измерить  уровень бодрствования, как, например, измеряют температуру тела, нельзя.  Переход от одного уровня бодрствования к другому оценивается  на основе наблюдения и количественной оценки разных физиологических показателей. Важнейшим регулятором уровня бодрствования и  функционального состояния служат передние отделы коры больших  полушарий  –  блок программирования, регуляции и контроля  психической  деятельности. Именно этот  блок  изменяет  активность  модулирующих систем мозга в том направлении, которое диктуется условиями  деятельности. Его активность, в свою очередь, задается ретикулярной формацией. Исходно ретикулярная формация ствола мозга, возбуждаясь под действием  внешних  стимулов,  активизирует  кору больших полушарий, а та, в свою очередь, благодаря нисходящим проводящим путям может снизить активность модулирующих систем  мозга или увеличить – в зависимости от того, что требуется в  данный  момент. Таким образом, можно говорить о существовании  регулируемой или управляемой корковой активации, за счет которой  кора больших полушарий может “настраивать” собственный уровень возбудимости соответственно задачам текущей жизнедеятельности. Методы диагностики функциональных состояний основываются на анализе показателей  биоэлектрической активности мозга, сердечно-сосудистой, мышечной и дыхательной систем,  электрической активности кожи и ряде других. Электроэнцефалография  (ЭЭГ) – это метод  регистрации биоэлектрической  активности мозга. Электроэнцефалограмма – запись кривых биотоков мозга, отводимых с поверхности кожи головы и имеющих характерный волнообразный рисунок.  Регулярная  электрическая  активность  мозга может быть зафиксирована уже у плода, (т.е. еще до рождения) и прекращается только с наступлением смерти.  Даже  при  глубокой коме и наркозе наблюдается особая  характерная  картина  мозговых волн.  Важное значение при регистрации ЭЭГ имеет расположение  электродов, при этом электрическая активность, одновременно  регистрируемая в различных точках головы, может сильно различаться. Биоэлектрические показатели рассматривают по многим параметрам, например, по частоте в ЭЭГ различают следующие типы ритмических составляющих: дельта-ритм (0,5-4 гц); тэта-ритм  (5-7  гц);  альфа-ритм (8-13 гц) – основной ритм ЭЭГ, преобладающий в  состоянии  покоя; мю-ритм  –  по  частотно-амплитудным  характеристикам  сходен   с альфа-ритмом, но преобладает в передних отделах коры больших  полушарий; бета-ритм (15-35 гц); гамма-ритм (выше 35 гц). Другая важная характеристика электрических потенциалов мозга – амплитуда, т.е. величина колебаний. Амплитуда и частота колебаний связаны друг с другом.   При анализе ЭЭГ используют как визуальные методы – описание характеристик  непосредственно кривых, полученных в результате обследования, так и методы математического анализа, – в этом случае  ЭЭГ подвергают компьютерной обработке, позволяющей получить  ряд новых показателей (например, спектральные характеристики и показатели когерентности). Изменения параметров электрической  активности  мозга  традиционно используются в качестве непосредственного индикатора динамики уровня активации. Для  спокойного бодрствования типично преобладание  альфа-ритма,  степень выраженности которого еще более увеличивается при  закрытых  глазах. При открывании глаз и повышении уровня бодрствования  наступает явление блокады альфа-ритма. Для активного бодрствования характерна ЭЭГ с  преобладанием  высокочастотных составляющих бета- и гамма- ритмов. При эмоциональном  напряжении и умственной активности в ЭЭГ  может  появляться  и  усиливаться тэта-ритм. В состоянии утомления начинает более  отчетливо проявляться медленноволновая активность в тэта и дельта  полосах. По мере возрастания  утомления  продолжительность  этих  периодов увеличивается  и  возникает  картина  гиперсинхронизации  ЭЭГ. Дельта-ритм также наиболее характерен для определенной стадии сна. Как показатели  активности сердечно-сосудистой  системы  рассматривают частоту сердечных сокращений (ЧСС); силу  сокращений  сердца, минутный объем сердца  – количество крови, проталкиваемое сердцем  в  одну  минуту;  артериальное давление (АД);  показатели  локального распределения крови. В качестве показателя  работы  сердечно-сосудистой системы используют также среднюю частоту  пульса. Частота сердечных сокращений  (ЧСС) – показатель,  часто  используемый для диагностики  функционального  состояния  человека, зависит от взаимодействия симпатических и парасимпатических влияний вегетативной  нервной  системы.  Активация  парасимпатической системы ведет к уменьшению ЧСС и  артериального  давления,  тогда как активация симпатической, наоборот, к повышению ЧСС  и  давления крови.   Артериальное давление (АД) – характеризует силу, с которой кровь давит на стенки артерий. АД изменяется на протяжении сердечного цикла, оно  достигает максимума во время систолы (сокращения сердца) – систолическое или “верхнее” давление, и падает до минимума в диастоле, когда сердце расслабляется  перед  следующим сокращением – в это время регистрируется показатель диастолического или “нижнего” давления. Нормальное артериальное давление здорового  человека в состоянии покоя около 130/70 мм рт.ст., где 130 – систолическое  АД, а 70 – диастолическое  АД.  Пульсовое  давление  – разность между систолическим и диастолическим давлением, и в данном случае составляет около 60 мм рт.ст., что соответствует норме. Частота сердечных сокращений, сила сокращений сердца, минутный объем сердца, артериальное  давление,  региональный  кровоток закономерным образом меняются при изменении  функциональных  состояний, прежде всего на фоне больших физических нагрузок. При интенсивной работе минутный объем может увеличиться почти в  десять раз: с 3-5л до 25-30л, значительно возрастает частота сердечных  сокращений и кровоток в скелетных мышцах, может увеличиваться кровяное давление. Кожно-гальваническая реакция (КГР)  чаще всего регистрируется по разности потенциалов между  двумя участками  кожи. КГР занимает прочное положение среди  психофизиологических  показателей, используемых прежде всего для  диагностики  степени  эмоционального напряжения человека. К. Юнг, например, видел в КГР объективное физиологическое “окно” в бессознательные процессы. Возникновение  электрической  активности  кожи   обусловлено, главным образом, деятельностью потовых желез,  находящихся под контролем симпатической нервной системы. В психофизиологии электрическую активность  кожи  используют как показатель “эмоционального” потоотделения. КГР  также  возникает в ответ на изменения во внешней среде (как компонент  ориентировочной реакции) и имеет большую амплитуду при большей  неожиданности,  значимости  и  интенсивности  стимула.  При  повторных предъявлениях стимула КГР постепенно снижается, этот процесс  отражает привыкание к действию стимула. Кроме перечисленных, для диагностики  функциональных  состояний могут использоваться показатели периферического  кровотока, дыхания,  глазодвигательной  активности  и другие. Таким образом, функциональное  состояние  можно  охарактеризовать целым набором физиологических показателей, и чем  больше  их берется, тем более подробную картину  состояния  можно  получить. Необходимость такой  детальной  диагностики диктуется практическими задачами, связанными, например, с использованием  детектора лжи. Детектор лжи – условное название прибора – полиграфа,  одновременно  регистрирующего  комплекс  физиологических   показателей (КГР, ЧСС, ЭЭГ и другие) с целью выявить динамику  эмоционального напряжения. С человеком, проходящим  обследование  на  полиграфе, проводят собеседование, в ходе которого наряду с нейтральными задают вопросы, составляющие предмет специальной  заинтересованности. По характеру физиологических реакций,  сопровождающих  ответы на разные вопросы, можно судить об эмоциональной реактивности человека и, следовательно, в какой-то мере о его искренности в  данной  ситуации (поскольку ложные ответы сопровождаются повышением эмоционального напряжения). В большинстве  случаев необученный специально человек не контролирует свои вегетативные реакции,  детектор  лжи дает по некоторым оценкам до 70% случаев обнаружения обмана.

Следует иметь в виду, однако, что сама процедура собеседования (допроса) может быть настолько неприятна  для  человека,  что возникающие по ходу физиологические сдвиги будут отражать эмоциональную реакцию человека на процедуру. Отличить  спровоцированные процедурой тестирования реакции от  реакций,  вызванных  целевыми вопросами, невозможно. В то же время  человек,  обладающий  хорошо развитой саморегуляцией, сможет  относительно  спокойно  чувствовать себя в этой ситуации, и его вегетативные  реакции  не  дадут серьезных оснований для вынесения однозначного  решения.  По  этой причине к результатам, полученным с помощью детектора лжи,  нужно относиться с определенной долей критичности.