Основные физиологические показатели оператора

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Применение физиологических методов в инженер­ной психологии обусловлено следующими обстоятель­ствами [38]:

■ Физиологические характеристики имеют важное значе­ние для контроля состояния оператора.

■ Любое психологическое проявление имеет физиологи­ческую основу.

■ В клинической практике и физиологии труда накоплен определенный опыт обработки и анализа физиологичес­ких характеристик; имеется также богатый арсенал при­боров для проведения физиологических измерений.

Некоторое представление об используемых в ин­женерно-психологической практике физиологических методах дают данные, представленные в табл. 7.1 и на рис. 7.1, 7.2. Кратко, не останавливаясь на механизмах возникновения и способах получения и обработки, рассмотрим важнейшие из физиологических характе­ристик [38, 173].

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) характеризует спонтанную электрическую активность головного моз­га. В спектре ЭЭГ содержатся различные составляю­щие: дельта-ритм (частота колебаний 0,5 — 4,0 Гц), тета-ритм (5,0 —7,0 Гц), альфа-ритм (8,0—12,0Гц), бета-ритм (15 — 35 Гц), гамма-ритм (35—100 Гц). Преобладание низкочастотных колебаний (дельта- и тета-ритмы) свидетельствует о наступлении тормозного процесса (сон, ослабление бдительности и внимания, утомление и.п.). Наличие альфа-волн характеризует

Рис. 7.1. Физиологические методы, используемые при исследовании деятельности оператора.

состояние нормальной синхронизации основных нервных процес­сов. Они являются доминирующими у здорового, бодр­ствующего человека, находящегося в состоянии опе­ративной готовности к деятельности. Преобладание высокочастотных колебаний указывает на процесс воз­буждения» в коре головного мозга. Это бывает харак­терным при возникновении психофизиологической на­пряженности во время работы, свидетельствует о возникновении эмоциональных состояний.

Помимо ЭЭГ биоэлектрическая активность голов­ного мозга характеризуется также вызванными потен­циалами (ВП), возникающими в ответ на внешнее воз­действие и в относительно строгой связи с ним. Одной из разновидностей ВП является реакция навязывания ритма — следование колебаний биопотенциала за ча­стотой ритмического раздражителя. Метод ВП исполь­зуется при изучении восприятия, внимания, интеллек­та, функциональной асимметрии мозга.

Электромиограмма (ЭМГ) представляет регистра­цию биопотенциалов мышц человека. ЭМГ служит весьма чувствительным объективным показателем включения в динамическую или статическую работу отдельных групп мышц. Такой анализ необходим при изучении рабочей позы и управляющих движений оператора. Суммарная биоэлектрическая активность мышц оценивается показателем где Aj и t, — соответственно амплитуда и длитель­ность i-ro мышечного сокращения; Т — период на­блюдения.

С помощью ЭМГ можно регистрировать также утомление человека. При утомлении уменьшается сум­марная активность мышц и средняя амплитуда колеба­ний [75].

Кожно-гальваническая реакция (КГР) характери­зует изменение электрического сопротивления или разности потенциалов кожи. КГР является одним из наиболее результативных способов регистрации воз­никновения эмоциональной напряженности у опера­тора. При этом наблюдается падение электрического сопротивления кожи или увеличение разности потен­циалов между двумя точками кожной поверхности (от 10 — 30 мВ/см в нормальном состоянии до 100 мВ/см и более при возникновении эмоциональной напряжен­ности).

Электрокардиограмма (ЭКГ) заключается в регис­трации электрических явлений, возникающих в сер­дечной мышце. ЭКГ состоит (см. рис. 7.2, г) из ряда зубцов, характеризующих протекание тех или иных процессов в сердечной мышце, и интервалов между ними. Зубец R соответствует моменту возбуждения желудочков сердца, а зубец Т — моменту выхода их из состояния возбуждения. Интервал R—R характеризу­ет длительность сердечного цикла, а интервал Q —Т соответствует периоду от начала возбуждения желу­дочков сердца до окончания их возбуждения.

В инженерной психологии ЭКГ используется для определения напряженности работы оператора. Для этого измеряются: частота сердечных сокращений (ЧСС), систолический и гистографический показатели: Частота сердечных сокращений определяется величи­ной, обратной продолжительности R— R интервалов.

Систолический показатель определяется процент­ным соотношением времени сокращения желудочков сердца ко всему времени сердечного цикла, т. е.

Для определения гистографического показателя определяется N последовательных значений величин t_rr [38]. Весь диапазон изменения t_RR разбивается на m интервалов одинаковой длины. Если через t_i обо­значить середину i-гo интервала, а через n_i — число значений t_RR, попавших в i-й интервал, то величину гистографического показателя можно вычислить по формуле

При возникновении напряженности в работе опе­ратора рассмотренные показатели ЭКГ, как правило, увеличиваются.

Электроокулограмма (ЭОГ) характеризует электри­ческую активность глазных мышц. Обычно использу­ется раздельная регистрация вертикальных и горизон­тальных движений глаз. При этом знак потенциала ЭОГ указывает направление перемещения взгляда, а его величина — угол перемещения. ЭОГ применяется для анализа работы зрительной системы человека со средствами отображения информации, для анализа распределения и переключения внимания оператора в процессе работы и других целей.

Пневмограмма (ПГ) представляет собой запись внешнего дыхания. Она используется для оценки пси­хофизиологической напряженности. В состоянии воз­буждения или напряжения частота дыхания увеличи­вается до 50 — 60 колебаний в минуту, наблюдается также уменьшение глубины дыхания и укорочение фазы выдоха (t_ВЫД) относительно фазы вдоха (t_BД).

Речевой ответ (РО) изучается по спектральным и временным характеристикам речи оператора. По изме­нению интонации голоса, которая сопровождается изме­нением спектрального состава звуковых колебаний, можно судить о возникновении эмоциональных состояний

оператора, напряженности и утомления в его работе. В последнее время получены данные, свидетельствующие о том, что информация об этих состояниях содержится также во временных параметрах РО. Например, при развитии утомления увеличиваются длительность слов и пауз между ними, а также их дисперсии.

Помимо рассмотренных методов, получивших до­вольно широкое применение в инженерной психологии и не нашедших отражения в табл. 7.1, для исследования деятельности оператора используется в ряде случаев еще ряд методов, показанных на рис. 7.2. Спирометрия (от лат. spirare — дышать, выдыхать) представляет ме­тод исследования жизненной емкости легких путем измерения объема выдыхаемого воздуха; этот метод используется для характеристики непроизвольных сдви­гов уровня активации в ходе, например, суточного цик­ла. Динамометрией определяется мышечное утомление,

Таблица 7.1

Характеристики физиологических процессов человека

Изучаемый процесс	Предмет исследования	Электрические характеристики	Изучаемые показатели (рис. 7.1,7.2)
Амплитуда, МкВ	Частота, Гц
Электроэнце фалограмма (ЭЭГ)	Электрическая активность головного мозга	5-10	0,5-100	Суммарная биоэлектрическая активность ЭЭГ, харак­теристики отдельных ритмов (амплитуда, длительность, число волн ритма, удельный вес ритма в ЭЭГ)
Электромио- грамма (ЭМГ)	Электрическая активность мышц	20-200	20-500	Суммарная биоэлектрическая активность мышц, амплитуда и продолжительность отдельных мышечных сокращений
Кожно-галь-ваническая реакция (КГР)	Электрическое сопротивление кожи	100-200	1-10	Латентный период КГР (t,), амплитуда КГР (А), дли­тельность i-й фазы (t!, 12, t з...), скорость нарастания(а) и скорость спада (Р). Общая площадь под кривой КГР
Электрокар­диограмма (ЭКГ)	Электрическая активность сердца	300-3000	0,15-300	Интервалы ЭКГ (R—R, Q—Т и др.), частота сердечных сокращений, систолический и гистографический показатели
Эдектрооку- лограмма (ЭОГ)	Глазодвига­тельная актив­ность	20-200	0,1-3,5	Количество движений и миганий в единицу времени. Амплитуда и длительность движения (перемещения взгляда). Длительность фиксации взгляда
Пневмограм-ма (ПГ)	Характер дыхания	Зависит от способа измерения	0,8-4	Длительность и глубина вдоха (1вд) и выдоха 0ВЬШ), длительность дыхательного цикла, частота дыхания

статическая выносливость, величина волевого усилия.

Для оценки динамики функциональных состояний используются, наряду с ЭКГ, такие методики исследо­вания сердечно-сосудистой системы, как пульсометрия, плетизмография, сфигмография, различные раз­новидности кардиографии (баллистокардиография, фонокардиография, динамокардиография), измерение кровяного давления (венозного и артериального).

Пульсометрия (от лат. pulsus — удар, толчок) зак­лючается в измерении частоты пульса. Ее измерение интегрально отражает различные стороны психофизи­ологического напряжения: мышечного, терморегуляторного, нервно-эмоционального и др. Поэтому частота пульса при осуществлении той или иной деятельности может использоваться для оценки сложности выпол­няемых трудовых операций. Увеличение частоты пуль­са наблюдается при мышечной работе, эмоциональном возбуждении и в меньшей степени — при напряжен­ной умственной деятельности. В момент выраженного напряжения частота пульса (частота сердечных сокра­щений) может достигать 150—180 ударов в минуту.

Плетизмография (от греч. plethysmos — увеличе­ние) представляет методику регистрации сосудистых реакций организма и заключается в определении из­менения объема органов человека, зависящих от состо­яния кровеносных сосудов; используется как чувствительный индикатор вегетативных сдвигов при раз­личных реакциях организма. Сфигмография (от греч. sphygmos — биение сердца) представляет метод иссле­дования кровяного давления в артериях и ритма сер­дечной деятельности по биению пульса.

В ряде случаев хорошие результаты дает актогра­фия (от лат. actus — действие, движение) — метод ав­томатической регистрации двигательной активности человека во времени. Различают общую и дифферен­цированную актографию. Первая обеспечивает реги­страцию двигательной активности организмд в целом (общая активность), вторая — регистрацию специфи­ческой двигательной активности (например, тремор). Актография осуществляется при помощи специальных устройств — актографов, в которых движение улавли­вается специальными датчиками (например, тензодатчиками), а затем преобразуется в регистрируемые элек­трические или механические сигналы. Актография является хорошим индикатором определения утомле­ния и напряженности оператора, позволяет осуще­ствить в ряде случаев бесконтактный съем информа­ции о его функциональном состоянии.

Заканчивая рассмотрение физиологических мето­дов, следует отметить, что в инженерно-психологичес­ких исследованиях в подавляющем большинстве случа­ев (в отличие, к примеру, от клинической практики) они не имеют самостоятельного значения. Как правило, они используются в сочетании с психологическими и дру­гими методами, в определенной степени дополняя их.

Дата добавления: 2014-12-07