Ээг-корреляты функциональных состояний - электроэнцефалограмма и функциональные состояния человека
РАЗДЕЛ 3. ЭЭГ-КОРРЕЛЯТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИИ
ВВЕДЕНИЕ
В отечественной и мировой науке наблюдаются отчетливые различия в подходах к проблеме, которая обозначена нами как проблема функционального состояния. Они состоят в том, что западные ученые крайне редко используют сам термин &ldquo-функциональное состояние&rdquo-, по-существу, отождествляя функциональное состояние человека и уровень бодрствования, функциональное состояние мозга и уровень его активации (arousal).
Термин &ldquo-функциональное состояние&rdquo- возник в отечественной физиологической науке и использовался при описании мобилизационных возможностей и энергетических затрат различных по сложности биологических систем - от одиночных клеток до органов, их систем и организма в целом. Функциональный подход к состоянию человека получил широкое развитие благодаря теории функциональных систем П.К.Анохина и концепции деятельности - одного из методологических принципов отечественной психологической науки. Вследствие этого практически все существующие определения понятия &ldquo-функциональное состояние человека&rdquo- связывают последнее с конкретной, значимой для индивида или окружающих трудовой деятельностью. Наиболее известное определение понятия функциональное состояние, приводимое в Словаре физиологических терминов (1987, с. 408), принадлежит В.И.Медведеву: &ldquo-Интегральный комплекс наличных характеристик тех качеств и свойств организма, которые прямо или косвенно определяют деятельность человека&rdquo-. При этом выделяют три класса состояний: состояния оперативного покоя, адекватной мобилизации и динамического рассогласования. Детально проанализированные нами состояния покоя (спокойного бодрствования) и активного бодрствования относятся, соответственно, к первым двум классам. К третьему классу могут быть отнесены состояния утомления (в том числе, умственного) и монотонии, которые будут рассмотрены нами в настоящем разделе. Более детально проблема функциональных состояний проанализирована в монографиях Н.Н.Даниловой (1985), В.Н.Кироя (1991) и некоторых других авторов.
СОСТОЯНИЯ УМСТВЕННОГО УТОМЛЕНИЯ и МОНОТОНИИ
Исследования ЭЭГ человека в динамике пролонгированной деятельности относительно немногочисленны и фрагментарны. В целом их можно разделить на два направления. В рамках одного из них используются модели операторской деятельности, монотонной по своему характеру (водителей транспортных средств, пилотов, диспетчеров и т.д.). В этом случае у человека в процессе ее реализации формируется состояние монотонии, под которой понимается &ldquo-особый вид функционального состояния человека, возникающего в процессе монотонной работы. Субъективными проявлениями состояния монотонии являются скука, апатия, сонливость, снижение внимания, искажение чувства времени, раздражительность, чувство усталости и т.п.&rdquo- (Словарь физиологических терминов, с.225). Наблюдаемые при этом изменения в ЭЭГ, по-видимому, и являются следствием монотонных условий деятельности, а не ее специфики (D.R. Davies, R.Parasuraman, 1982).
Работы второго направления еще менее многочисленны. В них исследуются ЭЭГ- корреляты пролонгированной умственной деятельности, включающей непрерывное и качественное выполнение высокомотивированными испытуемыми (операторами) достаточно сложных заданий. Такие условия деятельности приводят к формированию у человека качественного иного состояния, которое известно как состояние умственного утомления. Под ним понимается &ldquo-особый вид функционального состояния человека, временно возникающий под влиянием продолжительной или интенсивной работы и приводящий к снижению ее эффективности&rdquo- (там же, с.393).
Видео: Подготовка ребенка к электроэнцефалографии. Советы родителям - Союз педиатров России.
1.1. Умственное утомление
Общая характеристика состояния умственного утомления
Существование множества определений понятия &ldquo-утомление&rdquo-(а их уже в 1947 году имелось, как подсчитали S.H.Bartley и E.Chute, более 100) указывает на то, что в подходах к этому явлению имеются значительные различия и даже противоречия. Именно неопределенность самого термина, как полагает, в частности, В.И.Рождественская (1965), является серьезным тормозом для разработки различных аспектов проблемы утомления. Как отмечал R.A.McFarland(1971), &ldquo-термин &lsquo-Утомление&rdquo- подобен слову &ldquo-подсознание&rdquo-, которое стало удобной категорией для обозначения феноменов, не совсем понятных, но от этого не менее реальных&rdquo-.
Существующие определения понятия &ldquo-утомление&rdquo- можно разделить условно на три группы: общеметодологические (философские), описательные и определения, в которых предпринимается попытка раскрыть его сущность, т.е., прямо указать на его возможные механизмы. К первой группе могут быть отнесены определения типа: утомление есть &ldquo-неадекватность организма как личности с окружающей средой&rdquo- (S.H.Bartley, 1957), &ldquo-декомпенсация реакции относительно стимула&rdquo- (N.R.Burch, T.H.Greiner, 1958) и некоторые другие. Ко второй группе могут быть отнесены определения типа: утомление есть &ldquo-сочетание психологических и соматических, специфических и неспецифических явлений, возникающих у человека в результате воздействия нерезко выраженных вредных факторов&rdquo- (P.Bugard, 1960). Третья группа определений также достаточно неоднородна. Так, если некоторые отечественные исследователи рассматривают утомление как специфическое состояние физиологических систем организма (Г.Л.Комендантов, 1983- В.И.Копанев, 1982), то другие - более широко, как функциональное состояние, включающее не только физиологические, но также психические и психо-социальные детерминанты (К.К.Платонов, 1979- В.И.Медведев, А.Т.Марьянович, 1983).
Значительное число существующих определений утомления рассматривает его как временное снижение работоспособности под влиянием длительного воздействия нагрузки (К.К.Платонов, 1960- В.В.Розенблат, 1975- В.П.Зинченко, А.Б.Леонова, 1978- Г.Леман, 1967- В.И.Медведев, А.М.Парачев, 1971- И.А.Сапов, А.С.Солодков, 1980- А.С.Солодков, 1981- В.А.Бодров, 1988 и др.). Снижение работоспособности, по мнению авторов, проявляется в нарушении состояния ряда функций организма и, как следствие, в ухудшении качества деятельности.
Еще в 1926 г. Н.А.Бернштейн дал определение утомлению, которое не потеряло свое значение и сегодня. В противовес тем исследователям, которые определяли его как временное снижение работоспособности, вызванное предшествующей интенсивной или длительной деятельностью, сопровождающееся своеобразным чувством недомогания и снижением производительности труда, Н.А.Бернштейн предложил рассматривать утомление как предохранительное приспособление организма, защищающее его от чрезмерных затрат и истощения. В той же работе
Н.А.Бернштейн указывал на то, что &ldquo-об утомлении приходится судить по следующим признакам: 1) по показаниям самого утомленного о наступившем чувстве усталости (это ненадежный показатель, поскольку человек может преувеличивать свою усталость)- 2) по внешним признакам утомления, которые распадаются на две группы: а) расстройство, нарушение деятельности всех органов, б) понижение работоспособности (уменьшение количества и ухудшение качества производимой работы)&rdquo-.
Совершенно очевидно, что существует по крайней мере два вида утомления, а именно, физическое и умственное (психическое). Как полагает, в частности, М.Н.Виноградов (1966), наряду с ними следует выделять также третью форму утомления, а именно, сенсорное утомление. Как правило, однако, выделяют два вида утомления: физическое и умственное (общее, психическое). Различия между ними очевидны и, тем не менее, как считает, в частности В.В.Розенблат (1983), достаточно условны. Так при умственной деятельности всегда имеются элементы мышечного утомления (длительное пребывание в одной позе вызывает утомление соответствующих частей двигательного аппарата) и, наоборот, в случае физической (мышечной) деятельности нередко большое значение имеет интеллектуальный компонент.
Давая общую характеристику состояния утомления, прежде всего следует отметить, что оно представляет собой психофизиологический синдром с комплексом физиологических и психических изменений в организме и личности.
Объективно оно может быть диагностировано на основе субъективных оценок человеком собственного состояния и по изменению показателей качества деятельности. K.Saito с соавторами (1978) выделяют следующие субъективные симптомы утомления: сонливость, вялость, ослабление внимания. Е.Р. Grandjean (1968) связывает с утомлением снижение мотивации, внимания, ослабление перцепции, ухудшение физиологической и умственной работоспособности, субъективное чувством усталости. Наиболее полный перечень симптомов утомления дает H.Schmidtke (1970): изменение восприятия, нарушение координированных движений, ослабление внимания и собранности, изменение мышления, снижение уровня активности, нарушение социальных отношений.
Как отмечается в многочисленных экспериментальных исследованиях, результаты субъективных отчетов и самооценки не всегда отражают истинное положение дел (D.Kahnemann, 1973). Необходимый для практического использования (в частности, для разработки систем контроля состояния человека-оператора) уровень надежности его идентификации не обеспечивают и характеристики самой деятельности, в частности, ее эффективность, поскольку в литературе встречаются данные о том, что даже на фоне выраженного утомления человек зачастую сохраняет на достаточно высоком уровне важнейшие элементы профессиональной работоспособности, что во многом определяется соответствующими целевыми установками, мотивацией, волевыми усилиями (R.T.Wilkinson, 1965- E.Broadbent, 1971- D.Kahneman, 1973- П.Р.Попович, Л.С.Хачатурьянц, 1983- Л.Г.Дикая и др., 1992). Снижение работоспособности может являться не следствием утомления, а следствием незаинтересованности в работе. С другой стороны, в целом ряде случаев высококвалифицированному оператору удается за счет волевых усилий поддерживать качество деятельности неизменным, хотя его функциональное состояние заметно отклоняется от нормы, в частности, на поздних стадиях утомления (П.В.Симонов, М.В.Фролов, 1984).
О системном характере феномена утомления свидетельствует и тот факт, что, как показал анализ состояния физиологических систем организма при его развитии, изменения в организме носят, как правило, комплексный характер и затрагивают деятельность большинства из них - сердечнососудистую, центральную нервную и другие.
При анализе работ, посвященных изучению утомления, прежде всего обращает на себя внимание ненадежность и вариативность критериев, используемых для диагностики этого состояния, будь то субъективные симптомы усталости, сдвиги в эффективности труда или же изменения психофизиологических функций. Практически нет показателей, которые бы однозначно свидетельствовали о наступлении утомления, в связи с чем в настоящее время невозможно представить состояние утомления как четко очерченный синдром с ограниченным набором закономерно связанных параметров. Такое положение, по мнению В.А.Бодрова (1988), можно объяснить рядом обстоятельств. Во-первых, воздействие различных факторов, вызывающих утомление, сопровождается появлением таких неспецифических признаков этого состояния, которые характерны и для некоторых других функциональных состояний (нервно- психического напряжения, гипоксии, монотонии, десинхроноза и т.п.). Во-вторых, возникновение утомления, особенно в его выраженных формах (хроническое утомление, переутомление), характеризуется совокупностью компенсаторноприспособительных реакций организма, которые в определенных стадиях своего развития отражают, с одной стороны, снижение уровня функциональной активности и резервных возможностей организма вплоть до их истощения, астенизации в ответ на нагрузки, а с другой - активизацию функций, направленных на обеспечение необходимого рабочего напряжения и достижение заданного результата деятельности. Г.А.Стрюков с соавторами (1981) отмечают, что в зависимости от характера нагрузки, мотивов деятельности, ее субъективной значимости, индивидуальных особенностей человека складывается весьма изменчивая картина организации его деятельности и функционального состояния организма. В-третьих, различия в симптоматике утомления при его экспериментальном изучении определяются в ряде случаев недостаточно адекватными моделями, используемыми для формирования этого состояния, в частности, по параметрам величины и продолжительности нагрузки, субъективному отношению испытуемых к выполняемой работе и т.д.
В связи с отмеченным выше, большинство авторов указывают на необходимость комплексного подхода к диагностике утомления, основанного на использовании методов оценки как эффективности деятельности, так и состояния ряда физиологических и психических функций и качеств (К.К.Платонов, 1960-
В.И.Рождественская, 1965- H.Bartemverfer, 1971- В.В.Розенблат, 1975- И.А.Сапов и др., 1976- S.H.Bartley, 1981- А.С.Солодков, 1981- В.И.Копанев, 1982 и др.). Однако в экспериментальных исследованиях этой проблемы по понятным прагматическим причинам основное внимание направлено на поиск отдельных наиболее информативных методических приемов диагностики утомления на основе достаточно ограниченного набора физиологических, психологических (психофизиологических) и биохимических показателей. Следует однако признать, что надежность предлагаемых при этом критериев диагностики утомления определяется полнотой учета и разнообразием используемых симптомов.
В экспериментальном плане в динамике развития утомления, в частности, умственного наиболее изучены изменения характеристик ряда вегетативных систем организма (сердечно-сосудистой, дыхательной и др.), а также нервной системы. Последнее определяется тем, что как уже отмечалось выше, ряд теоретических моделей связывают развитие этого состояния либо с эффектами типа истощения, либо с изменениями в деятельности ЦНС. Для изучения последних, как правило, используются характеристики ЭЭГ.
Несмотря на известное сходство симптоматики и, возможно, механизмов формирования, при анализе экспериментального материала мы остановимся на ЭЭГ- коррелятах и нейрофизиологических механизмах умственного и сенсорного утомления, оставив за рамками рассмотрения утомление физическое.
