Каналы получения психофизиологической информации

Нек-рые системы организма предоставляют психофизиологу ряд (замутненных) окон для наблюдения ментальных событий. В этом разделе дается обзор наиболее широко используемых психофизиологами систем, соотв. им каналов регистрации и переменных, измеряемых в каждом канале.

Сердечно-сосудистая система. Издавна люди судят об умственных и эмоциональных процессах друг друга по сердечнососудистым изменениям, потому что нек-рые такие изменения (лицо покрывается краской или бледнеет, сердце бешено колотится в груди, руки холодеют и т. д.) можно увидеть невооруженным глазом. Важнейшими источниками (каналами) информ. являются ЭКГ, АД, пальцевая плетизмография и, возможно, пальцевая температура.

У интактного испытуемого кровяное давление можно измерять только периодически, посредством выслушивания сосудистых тонов. Исследуемому накладывают на плечо полую резиновую манжету, в к-рую закачивают воздух до тех пор, пока манжета полностью не сдавит просвет плечевой артерии и кровоток в ней не прекратится. Приложив стетоскоп к артерии ниже манжеты, начинают постепенно выпускать из нее воздух (т. е. создавать декомпрессию) до появления первых звуков Короткова. Эти звуки вызваны тем, что вследствие снижения давления в манжете чуть ниже уровня систолического АД ток крови при систоле преодолевает сдавленный участок и прорывается за манжету, ударяя о стенки артерии и порождая характерный шум, слышимый ниже манжеты. То давление в манжете, при к-ром появляются первые звуки в артерии, соответствует максимальному, или систолическому давлению. При дальнейшем снижении давления в манжете наступает момент, когда оно становится ниже диастолического, кровь начинает течь как во время систолы, так и во время диастолы. В этот момент звуки в артерии ниже манжеты исчезают, а величина давления в манжете, когда это происходит, соответствует минимальному, или диастолическому давлению.

Сердечный ритм и кровяное давление, по всей видимости, подчиняются закону начальных значений (Law of Initial Values), к-рый гласит, что изменение любой из этих переменных, вызванное к.-л. стимулом, будет коррелировать с предстимульным уровнем переменной. Так, прессорный (повышающий кровяное давление) стимул вызовет меньшее увеличение частоты уже быстро сокращающегося сердца, чем в том случае, когда сердце бьется медленно и спокойно.

Электродермальная система. По сравнению с подкожными тканями, кожа имеет относительно высокое сопротивление электрическому току. Во второй половине XIX в. было открыто, что сопротивление толстой кожи ладоней и подошв необычайно тонко реагирует на психол. стимуляцию. Известно, что потовые железы в этих волярных областях выполняют особую функцию; вместо содействия терморегуляции они увлажняют схватывающие поверхности при подготовке к действию. Сухая кожа ладоней скользкая и более подвержена механическим повреждениям вследствие трения. Нейронные цепи, образующиеся в активирующих системах среднего мозга, контролируют волярное потоотделение, к-рое увеличивается тонически с увеличением возбуждения ЦНС и, кроме того, — волнообразно, фазически, в ответ на любой стимул, достаточно значимый для того, чтобы вызвать ориентировочную реакцию. Отчасти потому, что канальцы потовых желез обеспечивают низкоомный (с малым сопротивлением) путь через эпидерму, электрическое сопротивление кожи варьирует в зависимости от активности потовых желез. Поскольку это сопротивление изменяется фактически обратно пропорционально потоотделению, в настоящее время принято измерять кожную проводимость, являющуюся обратной величиной электрическому сопротивлению. Самый низкий уровень кожной проводимости (SCL)у дремлющего или засыпающего человека; он резко повышается при его пробуждении и становится еще выше при умственном усилии или эмоциональном напряжении.

Электромиография. Электрод, помещенный на кожу над любой мышечной массой, будет регистрировать (относительно др. электрода, закрепленного в области покоя, напр., на мочке уха) высокочастотный сигнал (10—500 Гц), порождаемый повторяющимися разрядами в сотнях или тысячах мышечных волокон. С помощью специальной электронной аппаратуры этот сигнал можно интегрировать в целях получения более простой кривой, отображающей среднее мышечное напряжение. Вероятно, за исключением фаз REM -сна(сна с быстрыми движениями глаз), поперечнополосатые мышцы сохраняют нек-рое напряжение, называемое тонусом, даже в состоянии покоя, и оно связано с редкими, возникающими асинхронно импульсами в отдельных мышечных волокнах. У «напряженного» индивида этот тонус покоя м. б. довольно высоким, охватывая либо все мышцы, либо специфическую мышечную группу. Поверхностная электромиография дает усредненную картину такого субактивного мышечного напряжения.

Движения глаз и зрачковый рефлекс. Глаза — это тж «окна души», через к-рые мы можем мельком увидеть работу мозга. Движения глаз и направление взора можно регистрировать с помощью электроокулографии (ЭОГ). Глаз подобен маленькой батарейке с напряжением около 1 мВ между роговицей (положительный полюс) и тыльной стороной сетчатки. Если электроды располагаются рядом с наружными углами глазной щели, то при повороте обоих глаз, напр., вправо, электрод с правой стороны становится электроположительным относительно электрода, закрепленного слева. Др. пара электродов, размещенных выше и ниже каждого глаза, регистрирует вертикальные движения глаз. Чувствительность метода ЭОГ иллюстрирует тот факт, что, когда испытуемый следит за целью, движущейся по синусоидальной траектории от одного края экрана осциллографа к др., записанная на полиграфе электроокулограмма (ЭОГ) будет почти идеальной синусоидальной волной; если затем заставить двигаться мишень в соответствии с сигналом треугольной формы, запись ЭОГ точно отразит это изменение.

ЭОГ применялась для изучения саккадических движений глаз, имеющих место в процессе чтения или поиска информ. на видеотерминале. Этот метод тж использовался при исслед. нистагма и плавных следящих движений глаз при наблюдении за движущейся целью.

Размер зрачка, к-рый может меняться от 2 до 8 мм в диаметре, регулируется автономной НС т. о., чтобы поддерживать постоянной интенсивность светового потока, попадающего на сетчатку. Однако зрачок реагирует еще и на психол. стимуляцию небольшими (< 1 мм), но регулярными изменениями (обычно расширениями), наступающими вслед за раздражителем с латентным периодом порядка 0, 2 с.

Электроэнцефалография. Электрическая активность головного мозга гораздо сложнее сигналов, вырабатываемых самыми совр. компьютерами; лишь одну миллиардную часть этой информ. можно считать с поверхности мозга и еще меньше — с поверхности черепа. Так как закрепленные на черепе электроды интегрируют электрическую активность значительной области мозговой коры, достаточно полную запись суммарной ЭЭГ можно получить примерно с 20 электродов, симметрично размещенных на голове. Определен набор стандартных схем размещения электродов (International Ten-Twenty System). Полный монтаж электродов обычно применяется клиницистами, ищущими ЭЭГ-подтвержения предположений о наличии опухолей или очагов эпилептической активности в головном мозге, тогда как исследователи чаще используют только одно или неск. отведений ЭЭГ. Наиболее часто запись спонтанной ЭЭГ используется в исслед. сна; в сочетании с регистрацией латеральных движений глаз и мышечного напряжения, ЭЭГ дает возможность идентифицировать с достаточной надежностью 5 стадий сна.

Вызванные корковые потенциалы. В сущности, любой стимул, воспринимаемый испытуемым, будет оказывать действие на ЭЭГ; на самом деле, предположительно спонтанная ЭЭГ м. б. по большей части суммарным эффектом потока внешней и внутренней стимуляции, непрерывно бомбардирующей сенсориум. Для обнаружения эффекта любых, кроме самых интенсивных, стимулов среди фоновой активности ЭЭГ требуется многократное предъявление интересующего стимула, с тем чтобы можно было суммировать и усреднить постстимульные участки записи ЭЭГ. Если случайно выбрать и усреднить 100 полусекундных участков записи ЭЭГ, среднее будет стремиться к прямой линии. Однако 100 полусекундных участков записи ЭЭГ, следующих сразу за 100 предъявлениями, скажем, звукового щелчка, будут всякий раз содержать потенциал, вызванный этим щелчком: сравнительно сложный пакет волн с временной привязкой к данному стимулу.

Более ранние компоненты вызванного коркового потенциала (ВКП), по-видимому, отображают более ранние стадии обработки информ. корой головного мозга. Полученные в последнее время данные свидетельствуют в пользу возможной связи между скоростью (латентным периодом) этих компонентов и неким базовым измерением интеллекта. Более поздние компоненты, особенно положительная волна с постстимульной задержкой примерно в 300 мс (Р-300), по всей вероятности, отражает завершение процесса идентификации или классиф. стимула. Фактический латентный период этой волны меняется пропорционально времени реакции, а ее амплитуда — пропорционально объему информ. в стимуле; внезапные, важные или, м. б., «незабываемые» стимулы вызывают более выраженные Р-компоненты.

Изучение психол. коррелятов различных компонентов ВКП и использование этих данных при формулировании и проверке моделей обработки информ. мозгом — одна из наиболее быстро развивающихся и перспективных областей совр. психофизиолог. исслед.

См. также Автономная нервная система, Мозговые волны, Центральная нервная система, Компьютерная томография, Электроэнцефалография, Нейропсихология

Д. Т. Ликкен

Психофизические законы (psychophysical laws)

Термин «психофизика» относится к области функциональных отношений между заданными на физ. континууме переменными и соотв. сенсорными реакциями. Количественное описание таких отношений называют П. з. Предназначение этих законов — объяснять функционирование сенсорных систем и предсказывать сенсорное поведение. П. з. были установлены для двух важных классов событий: а) пороговых событий, или феноменов обнаружения, и б) надпороговых событий, или феноменов различения.

Для мн. психол. явлений время — критическая переменная, а временная суммация — фундаментальный закон, действующий, по крайней мере, во всех сенсорных модальностях. Временная суммация подразумевает, что интенсивность и длительность определенного стимула взаимодействуют т. о., чтобы поддерживать определенную сенсорную реакцию, такую как абсолютный порог.

Зрение. В тех случаях, когда длительность светового раздражителя очень мала, для его обнаружения необходим высокий уровень интенсивности стимуляции; однако по мере увеличения длительности световой вспышки снижается и необходимый для ее обнаружения уровень интенсивности. Такое взаимодействие между временем (t) и интенсивностью (I) служит доказательством временной суммации и называется законом Блоха: It = constant. Этот закон строго соблюдается только в области абсолютного зрительного порога и при длительности вспышек примерно до 0, 1 с — величины, часто называемой критической длительностью. Временная суммация происходит и при большей длительности раздражителя, но полной реципрокности между временем и интенсивностью стимуляции в этих случаях не наблюдается.

Слух. В определенных временных границах слуховой энергетический порог снижается по мере увеличения длительности звукового раздражителя. Однако здесь отношения между временем и интенсивностью стимуляции даже в области абсолютного порога сложнее тех, что выражены формулой It = с, и зависят от частоты звука и возраста испытуемых. Хотя реципрокность имеет место для нек-рых частот и длительностей стимуляции, она не сохраняется за пределами 100 мс временного интервала.

Другие сенсорные модальности. Критические длительности в сфере действия базисного принципа реципрокности были установлены тж и для неосновных чувств. При пробах на вкус критическое время стимуляции меняется в зависимости от качества вкусового раздражителя: раздражителям, вызывающим ощущение сладкого, требуется примерно 2 с, ощущение соленого — 3 с, а ощущения горького и кислого — по 3, 5 с. Для обоняния время перестает быть значимым фактором в пороговых феноменах при длительностях стимуляции свыше 5 с. Что касается тепловых раздражителей, то здесь верхняя граница их длительности, вплоть до к-рой происходит временная суммация, составляет 10 с; в ощущениях холода, вызываемых направленной в лоб воздушной струей, реципрокность имеет место при длительностях стимуляции примерно до 1, 5 с.