Методы исследования вегетативной реакций

Методы исследования вегетативной реакций

1. Электрическая активность кожи

Методы регистрации. Измерение и изучение электрической активности кожи (ЭАК), или кожно-гальванической реакции (КГР), впервые началось в конце XIX века.

Кожно-гальваническая реакция (КГР) – разность потенциалов между участками кожной поверхности при воздействии различных раздражителей.

В настоящее время ЭАК объединяет целый ряд показателей: уровень потенциала кожи, реакцию потенциала кожи, спонтанную реакцию потенциала кожи, уровень сопротивления кожи, реакцию сопротивления кожи, спонтанную реакцию сопротивления кожи. В качестве индикаторов стали использоваться также характеристики проводимости кожи: уровень, реакция и спонтанная реакция. Во всех трех случаях «уровень» означает тоническую составляющую ЭАК, т.е. длительные изменения показателей; «реакция» – физическую составляющую ЭАК, т.е. быстрые, ситуативные изменения показателей ЭАК; спонтанные реакции – краткосрочные изменения, не имеющие видимой связи с внешними факторами.

Происхождение и значение ЭАК. Электрическая активность кожи обусловлена главным образом активностью потовых желез в коже человека, которые в свою очередь находятся под контролем симпатической нервной системы.

У человека имеется 2 – 3 млн. потовых желез, но количество их на разных участках тела сильно варьируется. Например, на ладонях и подошвах около 400 потовых желез на 1 см поверхности кожи, на лбу – около 200, на спине – около 60. Выделение железами пота происходит постоянно, даже когда на коже не появляется ни капли. В течение дня выделяется около полулитра жидкости. В сильную жару потеря жидкости может достигать 3,5 л/ч и 14 л/день.

Существуют два типа потовых желез: апокринные и эккринные.

Апокринные потовые железы, расположенные в подмышечных впадинах и в паху, определяют запах тела и реагируют на раздражители, вызывающие стресс. Они не влияют на регуляцию температуры тела.

Эккринные потовые железы расположены по всей поверхности тела и выделяют обычный пот, главными компонентами которого являются вода и хлористый натрий. Их главная функция – терморегуляция, т.е. поддержание постоянной температуры тела. Однако те эккринные железы, которые расположены на ладонях и подошвах ног, а также на лбу и под мышками, – реагируют в основном на внешние раздражители и стрессовые воздействия.

В психофизиологии электрическую активность кожи используют как показатель «эмоционального» потоотделения. Как правило, ее регистрируют с кончиков пальцев или ладони, хотя можно измерять и с подошв ног, и со лба.

2. Показатели работы сердечно-сосудистой системы

Сердечно-сосудистая система выполняет витальные функции, обеспечивая постоянство жизненной среды организма. Сердечная мышца и кровеносные сосуды действуют согласованно, чтобы удовлетворять постоянно меняющиеся потребности различных органов и служить сетью для снабжения и связи, поскольку с кровотоком переносятся питательные вещества, газы, продукты распада, гормоны.

Индикаторы активности сердечно-сосудистой системы включают в себя: ритм сердца (PC) – частоту сердечных сокращений (ЧСС); силу сокращений сердца – силу, с которой сердце качает кровь; минутный объем сердца – количество крови, проталкиваемое сердцем в одну минуту; артериальное давление (АД); региональный кровоток – показатель локального распределения крови. Для измерения мозгового кровотока получили распространение методы томографии и реографии. В показатели сердечно-сосудистой системы часто включают также среднюю частоту пульса и ее дисперсию.

У взрослого человека в состоянии относительного покоя систолический объем каждого желудочка составляет 70 – 80 мл. Минутный объем сердца – количество крови, которое сердце выбрасывает в легочный ствол и аорту за 1 мин, – измеряется как произведение систолического объема на частоту сердечных сокращений в 1 мин.

В покое минутный объем составляет 3 – 5 л. При интенсивной работе минутный объем может увеличиваться до 25 – 30 л, причем вначале  минутный объем сердца растет за счет повышения величины систолического объема, а в дальнейшем при больших нагрузках в основном за счет увеличения сердечного ритма.

Артериальное давление (АД) – общеизвестный показатель работы сердечно-сосудистой системы. Оно характеризует силу напора крови в артериях. АД изменяется на протяжении сердечного цикла, оно достигает максимума во время систолы (сокращения сердца) и падает до минимума в диастоле, когда сердце расслабляется перед следующим сокращением. Нормальное АД здорового человека в покое около 120/80 мм рт. ст., где 120 – систолическое АД, а 80 – диастолическое АД. Пульсовое давление – разность между систолическим и диастолическим давлением – в норме составляет около 40 мм рт. ст.

Ритм сердца – показатель, часто используемый для диагностики функционального состояния человека; зависит от действия симпатической и парасимпатической вегетативных нервных систем. При этом возрастание напряженности в работе сердца может возникать по двум причинам – в результате усиления симпатической активности или снижения парасимпатической. Производным показателем, позволяющим дать комплексную оценку состоянию сердечно-сосудистой системы с учетом тех и других влияний, является индекс напряжения (ИН). Он пропорционален средней частоте сердечных сокращений и обратно пропорционален диапазону ударов сердца.

Электрокардиограмма (ЭКГ) – результат регистрации с поверхности тела динамики разности биопотенциалов работающего сердца.

Впервые ЭКГ была сделана в 1903 г. Эйнтховеном. С помощью клинических и диагностических установок ЭКГ можно получать, используя до 12 различных пар отведений; половина их связана с грудной клеткой, а другая половина – с конечностями. Каждая пара электродов регистрирует разность потенциалов между двумя сторонами сердца, и разные пары дают несколько различную информацию о положении сердца в грудной клетке и о механизмах его сокращения. При заболеваниях сердца в одном или нескольких отведениях могут обнаруживаться отклонения от нормальной формы ЭКГ, и это существенно помогает при постановке диагноза.

В психофизиологии ЭКГ в основном используется для измерения частоты сокращения желудочков. С этой целью применяют прибор – кардиотахометр. Ритм сердца, зарегистрированный с помощью кардиотахометра, как правило, соответствует частоте пульса, т.е. числу волн давления, распространяющихся вдоль периферических артерий за 1 мин. В некоторых случаях эти величины, однако, не совпадают.

Плетизмография – метод регистрации сосудистых реакций организма, отражающих изменения в объеме конечности или органа в зависимости от количества находящейся в них крови. Конечность человека в изолирующей перчатке помещают внутрь сосуда с жидкостью, который соединен с манометром и регистрирующим устройством. Изменения давления крови и лимфы в конечности находят отражение в форме кривой, которая называется плетизмограммой. Широкое распространение получили пальцевые фотоплетизмографы – портативные устройства, которые также можно использовать для регистрации сердечного ритма.

В плетизмограмме можно выделить два типа изменений: фазические и тонические. Первые обусловлены динамикой пульсового объема от одного сокращения сердца до другого. Вторые – это собственно изменения объема крови в конечности. Оба показателя свидетельствуют о сужении сосудов при действии психических раздражителей. Плетизмограмма – высокочувствительный индикатор вегетативных сдвигов в организме. 

3. Показатели активности мышечной системы

Мышечную систему образно называют биологическим ключом человека к внешнему миру.

Электромиография – метод исследования функционального состояния органов движения путем регистрации биопотенциалов мышц, электрических процессов в мышцах, фактически запись потенциалов действия мышечных волокон, которые заставляют мышцу сокращаться. Мышца представляет собой массу ткани, состоящую из множества отдельных мышечных волокон, соединенных вместе и работающих согласованно. Каждое мышечное волокно – это тонкая клетка толщиной всего лишь около 0,1 мм и длиной до 300 мм. При стимуляции электрическим потенциалом, приходящим к волокну от мотонейрона, это волокно сокращается иногда до половины первоначальной длины. Мышцы, участвующие в тонких двигательных коррекциях (фиксация объекта глазами), могут состоять всего из 10 волокон (каждая единица). В мышцах, осуществляющих более грубую регулировку, – например, при поддержании позы, может быть до 3 000 мышечных волокон (в одной двигательной единице).

Прибор, с помощью которого регистрируются биопотенциалы мышц, называется электромиографом, а получаемая с его помощью запись – электромиограммой (ЭМГ).

Поверхностная электромиограмма (ЭМГ) суммарно отражает разряды двигательных единиц, вызывающих сокращение мышц. ЭМГ позволяет выявить намерение начать движение за несколько секунд до его реального начала. Помимо этого, электромиограмма выступает как индикатор мышечного напряжения. В состоянии относительного покоя связь между действительной силой, развиваемой мышцей, и ЭМГ линейна.

ЭМГ в отличие от ЭЭГ состоит из высокочастотных разрядов мышечных волокон, для неискаженной записи которых, по некоторым представлениям, требуется полоса пропускания до 10 000 Гц.

4. Показатели активности дыхательной системы

Дыхательная система состоит из дыхательных путей и легких. Основной двигательный аппарат этой системы составляют межреберные мышцы, диафрагма и мышцы живота. Воздух, поступающий в легкие во время вдоха, снабжает протекающую по легочным капиллярам кровь кислородом. Одновременно из крови выходят двуокись углерода и другие вредные продукты метаболизма, которые выводятся наружу при выдохе. Между интенсивностью мышечной работы и потреблением кислорода существует линейная зависимость.

В психофизиологических экспериментах в настоящее время дыхание регистрируется относительно редко, главным образом для того, чтобы контролировать артефакты.

Для измерения интенсивности (амплитуды и частоты) дыхания используют специальный прибор – пневмограф. Он состоит из надувной камеры-пояса, плотно оборачиваемой вокруг грудной клетки испытуемого, и отводящей трубки, соединенной с манометром и регистрирующим устройством. Возможны и другие способы регистрации дыхательных движений, но в любом случае должны присутствовать датчики натяжения, фиксирующие изменение объема грудной клетки. Этот метод обеспечивает регистрацию изменений частоты и амплитуды дыхания. По такой записи легко анализировать число вдохов в минуту, а также амплитуду дыхательных движений в разных условиях. Можно сказать, что дыхание – это один из недостаточно оцененных факторов в психофизиологических исследованиях. 

Реакции глаз.

Для психофизиолога наибольший интерес представляют три категории глазных реакций: сужение и расширение зрачка, мигание и глазные движения.

Пупиллометрия – метод изучения зрачковых реакций. Зрачок – отверстие в радужной оболочке, через которое свет попадает на сетчатку. Диаметр зрачка человека может увеличиваться с 1,5 до 9 мм. Величина зрачка существенно колеблется в зависимости от количества света, падающего на глаз: на свету зрачок сужается, в темноте – расширяется. Наряду с этим размер зрачка существенно изменяется, если испытуемый реагирует на воздействие эмоционально. В связи с этим пупиллометрия используется для изучения субъективного отношения людей к тем или иным внешним раздражителям.

Диаметр зрачка можно измерять путем простого фотографирования глаза в ходе обследования или же с помощью специальных устройств, преобразующих величину зрачка в постоянно варьирующийся уровень потенциала, регистрируемый на полиграфе.

Мигание (моргание) – периодическое смыкание век. Длительность одного мигания около 0,35 с. Средняя частота мигания составляет 7,5 в минуту и может варьироваться от 1 до 46 в минуту. Мигание выполняет разные функции в обеспечении жизнедеятельности глаз. Однако для психофизиолога существенно, что частота мигания изменяется в зависимости от психического состояния человека.

Движения глаз широко исследуются в психологии и психофизиологии. Это разнообразные по функции, механизму и биомеханике вращения глаз в орбитах. Существуют разные типы глазных движений, выполняющих различные функции. Однако наиболее важная среди них функция движений глаз состоит в том, чтобы поддерживать интересующее человека изображение в центре сетчатки, где самая высокая острота зрения. Минимальная скорость прослеживающих движений около 5 угл. мин/с, максимальная достигает 40 градус/с.

Электроокулография – метод регистрации движения глаз, основанный на графической регистрации изменения электрического потенциала сетчатки и глазных мышц. У человека передний полюс глаза электрически положителен, а задний – отрицателен, поэтому существует разность потенциалов между дном глаза и роговицей, которую можно измерить. При повороте глаза положение полюсов меняется, возникающая при этом разность потенциалов характеризует направление, амплитуду и скорость движения глаза. Это изменение, зарегистрированное графически, носит название электроокулограммы. Однако микродвижения глаз с помощью этого метода не регистрируются, для их регистрации разработаны другие приемы.

Детектор лжи

Детектор лжи – условное название полиграфа – прибора, одновременно регистрирующего комплекс физиологических показателей (КГР, ЭЭГ, плетизмограмму и др.) 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 в какой-то мере о степени его искренности в данной ситуации. Поскольку в большинстве случаев специально не обученный человек не контролирует свои вегетативные реакции, детектор лжи дает, по некоторым оценкам, до 71% случаев обнаружения обмана.

Следует иметь в виду, однако, что сама процедура собеседования (допроса) может быть настолько неприятна для человека, что возникающие физиологические сдвиги будут отражать эмоциональную реакцию человека на процедуру. Отличить спровоцированные процедурой тестирования эмоции от эмоций, вызванных целевыми вопросами, невозможно. В то же время человек, обладающий выдержкой, эмоционально стабильный, сможет относительно спокойно чувствовать себя в этой ситуации, и его вегетативные реакции не дадут оснований для однозначного суждения. По этой причине к результатам, полученным с помощью детектора лжи, нужно относиться с должной мерой критичности.

Список использованной литературы

1. Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю. Введение в психофизиологию: Учебное пособие по курсу «Общая и возрастная психофизиология». М., 2001. 

2.  Данилова Н.Н. Психофизиология: Учебник для вузов. М., 1998.

3.  Основы психофизиологии: Учебник / отв. ред. Ю.И. Александров. М., 1997.

Марютина Т.М., Ермолаев О.Ю. Введение в психофизиологию: Учебное пособие по курсу “Общая и возрастная психофизиология”. М., 2001

Основы психофизиологии: Учебник / отв. ред. Ю.И. Александров. М., 1997

Данилова Н.Н. Психофизиология: Учебник для вузов. М., 1998