Факторы оптимизации произвольной регуляции когнитивной деятельности в процессе тренировки

М. В. Зотов, В. М. Петрукович, И. С. Ахмедова, Н. С. Паламарчук

ФАКТОРЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ КОГНИТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССЕ ТРЕНИРОВКИ

В настоящее время проблема механизмов произвольной регуляции когнитивной деятельности человека, которой посвящены многочисленные исследования последних лет, является одной из ключевых [1-6]. Ее актуальность определяется значимостью для решения многих задач фундаментальной и прикладной психологии. Действительно, способность индивида произвольно регулировать когнитивные процессы, гибко «перестраивать» свою когнитивную деятельность в связи с изменяющимися условиями внешней среды, которую можно обозначить термином «когнитивная адаптация», имеет ключевое значение для успешного функционирования индивида в различных сферах жизнедеятельности [2].

Обобщая результаты многочисленных исследований, можно заключить, что изменение внешних условий работы требует комплексной реорганизации (реконфигурации) когнитивной деятельности [2-4]. Эта реорганизация является сложным, развернутым во времени психическим процессом, включающим три стадии:

1. Изменение (модификация) цели, определяющей текущую когнитивную активность [4, 7].

2. Мобилизация когнитивных ресурсов, включающая поиск и актуализацию в оперативной памяти информации, требующейся для деятельности в новых условиях [7].

3. Формирование (модификация) способа деятельности в новых условиях и его оптимизация за счет «выключения» избыточных звеньев когнитивной активности [7] и торможения когнитивных установок, связанных с прошлыми условиями работы [1].

Представим индивида, который испытывает трудности адаптации к изменению условий когнитивной деятельности. Как выяснить, с нарушением на какой из стадий они связаны в наибольшей степени? Человек может запаздывать с моментом начала адаптивной «перестройки» деятельности, испытывать трудности с быстрым припоминанием сведений о том, что и как ему необходимо делать в новых условиях, трудности с торможением установок, связанных с прошлыми условиями работы, проблемы с модификацией и оптимизацией деятельности в новых условиях.

Использование данных самоотчета является неэффективным: поскольку внимание индивида поглощено процессом приспособления к изменившимся требованиям, обычно он оказывается неспособным к точному интроспективному анализу психических процессов, задействованных в процессе когнитивной реорганизации.

В связи с этим нами предлагается новый методический подход к изучению процессов когнитивной регуляции, основанный на анализе нестационарных периодов

© М. В. Зотов, В. М. Петрукович, И. С. Ахмедова, Н. С. Паламарчук, 2011

физиологической активации индивида в процессе его приспособления к меняющимся условиям деятельности.

Известно, что на изменение условий деятельности люди обычно реагируют возрастанием частоты сердечных сокращений (ЧСС) и снижением вариабельности сердечного ритма (ВСР) [8, 9]. Эти периоды резких изменений ЧСС принято называть нестационарными (переходными) периодами, в отличие от стационарных, характеризующихся относительным постоянством параметров ЧСС во времени [9].

В ряде исследований было показано, что временные и амплитудные характеристики нестационарных периодов ЧСС, возникающих в ответ на воздействие факторов физического стресса, могут успешно использоваться для оценки качества регуляции функций организма человека, его устойчивости к физическим нагрузкам [7, 9].

Мы предполагаем, что характеристики нестационарных периодов ЧСС, возникающих при изменении условий умственной работы, могут использоваться для оценки качества регуляции когнитивной деятельности индивида. Общая длительность нестационарного периода (НСП) отражает время, затрачиваемое индивидом на адаптивную реорганизацию когнитивных процессов, в то время как характеристики отдельных фаз в структуре НСП отражают параметры эффективности основных стадий данного процесса.

Совместно с сотрудниками кафедры биомедицинской электроники СПбГЭТУ ЛЭТИ нами был разработан алгоритм, позволяющий осуществлять автоматическое распознание и аппроксимацию нестационарных периодов ЧСС в процессе выполнения индивидом когнитивных задач в различных условиях.

Данный алгоритм использован в ходе исследования, целью которого являлось изучение механизмов оптимизации произвольной регуляции когнитивной деятельности в процессе тренировки.

В исследовании приняли участие 50 студентов вузов Санкт-Петербурга: 36 мужчин и 14 женщин в возрасте от 19 до 30 лет. Средний возраст участников составил 23 ± 3 года.

Метод

Участники выполняли задания методики «Маршрут» [10], моделирующей деятельность штурмана по оперированию вербальной и пространственно-образной информацией. Испытуемому на короткое время (1-2 сек.) предъявляется цифровая информация о координатах исходной точки «полета» (X, Y, 7). Затем также в течение 1-2 сек. предъявляется пространственная схема «полета» — трехсегментная траектория движения объекта в трехмерном пространстве (рис. 1, нижнее окно справа). Задача испытуемого состоит в том, чтобы рассчитать значения координат конечной точки «полета». Одновременно с заданиями методики «Маршрут» участники выполняли одну из трех задач «Мультифакторной тестовой батареи» — МАТВ [11]: мониторинг, слежение, коммуникация. Задача мониторинга требовала от испытуемого непрерывно наблюдать за шестью визуальными индикаторами и реагировать на отклонения их значений (рис. 1, верхнее окно слева). Задача слежения требовала от испытуемого при помощи джойстика удерживать непрерывно движущийся визуальный стимул в пределах заданной области (рис. 1, верхнее окно справа). Задача коммуникации требовала от испытуемого запоминать и удерживать в памяти предъявляемый на короткое время (10 сек.) шестизначный буквенно-цифровой «код», прослушивать предъявляемые

Рис. 1. Образец стимульного материала, использованного в эксперименте.

акустические сообщения и реагировать на те из них, которые включают данный «код» (рис. 1, нижнее окно слева).

На основе комбинации методики «Маршрут», которая выступала в качестве основной, и трех задач МАТВ, использованных как дополнительные, был сформирован экспериментальный сценарий, включающий четыре этапа.

На I этапе участники выполняли задания методики «Маршрут», совмещенные с задачей мониторинга, что предполагало деятельность в условиях высокой сенсорной нагрузки.

На II этапе участники выполняли задания методики «Маршрут», совмещенные с задачей слежения, что предполагало деятельность в условиях повышенной нагрузки пространственно-образных компонентов оперативной памяти.

На III этапе участники выполняли задания методики «Маршрут», совмещенные с задачей коммуникации, что предполагало деятельность в условиях высокой нагрузки вербальных компонентов оперативной памяти.

На IV этапе участники выполняли усложненный вариант методики «Маршрут» (четырехсегментная схема «полета») в условиях дефицита времени, что предполагало повышенные требования к объему оперативной памяти, а также скоростным характеристикам познавательных процессов.

Таким образом, в ходе эксперимента участники выполняли задания методики «Маршрут» в условиях высокой сенсорной нагрузки (этап I), нагрузки пространственно-образных (этап II) и вербальных (этап III) компонентов оперативной памяти, а так-

же в условиях дефицита времени (этап IV). При переходе от этапа к этапу они были вынуждены модифицировать деятельность по выполнению основной задачи, чтобы минимизировать интерферирующее влияние дополнительных задач на ее эффективность.

На каждом этапе определялись значения показателей успешности выполнения основной и дополнительной задач, а также вычислялся интегральный показатель успешности выполнения этапа в целом.

Эксперимент начинался с регистрации ЭКГ в течение 2 мин. для оценки базовых значений ВСР. После этого участники выполняли тестовые этапы в последовательности: 1—2—3—4. Длительность каждого этапа составляла 3 мин., на каждом из них участники выполняли по 12 заданий методики «Маршрут». По окончании последней задачи вновь выполнялась двухминутная регистрация ЭКГ (в состоянии покоя).

Процедура

Были отобраны 25 студентов, которые рассматривались в качестве экспертов. В результате курса длительной интенсивной тренировки они достигли экспертного уровня успешности деятельности, то есть выполняли все задания с 90-100-процентной эффективностью. Остальные 25 студентов рассматривались в качестве новичков. Сначала, после краткого инструктажа, они выполняли тестовый сценарий. Затем в течение 1-2 дней проходили курс интенсивной тренировки. Вслед за этим студенты повторно выполняли тот же тестовый сценарий.

Алгоритмы анализа сердечного ритма

В процессе выполнения участниками тестового сценария осуществлялась непрерывная регистрация сигналов ЭКГ при помощи портативного компьютерного электрокардиографа «КаМ12ОТ» с одноразовыми электродами. Использовалась стандартная трехэлектродная конфигурация.

Осуществлялось распознание R-зубцов ЭКГ, коррекция артефактов, после чего сигнал сердечного ритма приводился к равномерной сетке с частотой 4 Гц. Полученные данные использовались для расчета значений мгновенной ЧСС и параметров ВСР.

Совместно с сотрудниками кафедры биомедицинской электроники СПбГЭТУ ЛЭТИ А. Н. Калиниченко и О. Н. Юрьевой нами был разработан индекс нестационар-ности сердечного ритма (ИН), основанный на использовании двух скользящих окон, сдвинутых друг относительно друга на V их ширины. При каждом перемещении окна на величину шага 0,25 сек. оценивается разница между значениями статистических и частотных параметров сердечного ритма, рассчитанных по двум фиксированным окнам.

Далее осуществлялась процедура нормирования «сырых» значений показателя не-стационарности и на основе нормированных значений выполнялась операция распознания нестационарных периодов в динамике сердечного ритма, отражающих физиологические реакции индивидов на изменение условий деятельности.

После распознания нестационарного периода в динамике ЧСС осуществлялась автоматическая процедура его аппроксимации математическими функциями. Пример аппроксимации нестационарного периода в динамике ЧСС представлен на рис. 2.

Рис. 2. Пример аппроксимации нестационарного периода в динамике ЧСС индивида.

Примечание. Ат, №ш — амплитудные и временные параметры фазы мобилизации; Аз, Ws — амплитудные и временные параметры фазы стабилизации; Ак — физиологическая «стоимость» адаптации к новым условиям деятельности; АТ — временной интервал между изменением внешних условий и моментом максимальной физиологической активации.

Для всех нестационарных периодов ЧСС, отмечавшихся у участников в начальные моменты выполнения этапов 1-4, осуществлялся расчет следующих параметров:

— Шш — временная длительность фазы мобилизации;

— Аш — степень возрастания активации во время фазы мобилизации;

— — временная длительность фазы стабилизации;

— Ая — степень снижения активации во время фазы стабилизации;

— Ак — разница в уровне активации до и после нестационарного периода, отражающая физиологическую «стоимость» адаптации к новым условиям деятельности;

— АТ — временной интервал между изменением внешних условий и моментом «пика» физиологической активации (Х0).

Результаты исследования

На первом этапе анализа данных были рассмотрены интегральные показатели успешности выполнения заданий на 1-ГУ этапах экспертами и студентами до и после тренировки. Исследование подтвердило, что эксперты обнаруживают более высокий уровень успешности выполнения тестовых этапов, чем новички — F(1,48) = 71,01 (р < 0,001). Отмечалось значимое влияние фактора «тип нагрузки» — F(3,46) = 17,9 (р < 0,001), а также взаимодействия факторов «опыт» и «тип нагрузки» — F(3,46) =

11,06 (р < 0,001). Новички испытывали большие трудности при выполнении заданий на I, III и IV этапах, чем на II этапе, что соответствует их субъективным оценкам уровня трудности задач. Также выявлено значимое влияние факторов «тренировка» —

F(1,24) = 33,9 (р < 0,001), «тип нагрузки» — F(3,22) = 67,05 (р < 0,001), а также их взаимодействия — F(3,22) = 12,7 (р < 0,001) на параметры успешности выполнения тестовых этапов.

На рис. 3 представлены интегральные показатели успешности выполнения заданий на І-ГУ этапах экспертами и студентами до и после тренировки.

£

Этапы

Рис. 3. Интегральные показатели успешности выполнения этапов экспертами и студентами до и после тренировки.

Далее было проанализировано влияние условий деятельности (I—IV этапы) на успешность выполнения участниками всех групп заданий теста «Маршрут» в начальных, средних и конечных периодах 1-1У этапов. Трехфакторный дисперсионный анализ ANOVA показал (см. рис. 4) достоверное влияние на успешность выполнения заданий факторов «период» — F(2,47) = 11,7 (р < 0,001), «группа» — F(1,48) = 77,3 (р < 0,001), «условие работы» — F(3,46) = 10,8 (р < 0,001), а также взаимодействия факторов «группа Х период» — F(2,47) = 7,6 (р < 0,001) и «группа Х условия работы» — F(3,46) = 3,6 (р < 0,05).

Как видно на рис. 4, различные условия деятельности не оказывают существенного влияния на успешность выполнения теста «Маршрут» экспертами, у них она остается высокой, независимо от того, работают ли они в условиях интерферирующего влияния дополнительных задач (1-111 этапы) или дефицита времени (IV этап). У новичков, напротив, условия работы оказывают существенное влияние на эффективность их когнитивной деятельности. Наиболее низкая эффективность их работы наблюдается в условиях дефицита времени (IV этап) и нагрузки вербальной оперативной памяти (III этап). Тренировка приводит к уменьшению, но не устранению данного эффекта.

Исследование также показало, что у экспертов продуктивность выполнения теста «Маршрут» в начальных, средних и конечных периодах каждого этапа достоверно не различается (рис. 4). Другими словами, при переходе от этапа к этапу они быстро адаптировались к изменению условий работы и на начальных этапах демонстрирова-

Рис. 4. Показатели выполнения теста «Маршрут» в различные периоды выполнения этапов экспертами, студентами до и после тренировки.

ли такую же высокую успешность деятельности, как и на средних и заключительных этапах.

У новичков, напротив, успешность выполнения теста «Маршрут» в начальные периоды МП этапов была достоверно ниже, чем в средние (р < 0,001) и конечные (р < 0,001) периоды. Это свидетельствует о наличии у них выраженной фазы «врабатыва-ния» [7]: в отличие от экспертов, новичкам требуется значительный период времени, чтобы адаптироваться к изменению условий работы и обеспечить относительно успешное выполнение заданий. Как видно на рис. 4, тренировка приводит к выраженному уменьшению, но не устранению фазы «врабатывания» у новичков.

Далее были проанализированы характеристики нестационарных периодов физиологической активации, отмечающихся у участников в моменты изменений условий когнитивной деятельности.

На рис. 5. представлены типичные примеры физиологического реагирования участников обследованных групп на изменения условий выполняемой деятельности в процессе эксперимента.

Реакции первого типа (рис. 5, А) наиболее часто встречались у экспертов. При изменении условий выполняемой работы они способны быстро мобилизоваться и эффективно реорганизовать деятельность по выполнению основного теста «Маршрут»

Рис. 5. Примеры физиологических реакций участников на изменения условий деятельности.

так, чтобы минимизировать интерферирующее влияние выполнения дополнительных задач. За счет этого достигается быстрое снижение физиологических показателей активации (высокие значения параметра Аз, равные параметру Ат) при низкой физиологической «стоимости» адаптации (близкие к нулевым значения параметра Ак).

Реакции второго типа (рис. 5, Б) наиболее часто встречались у студентов после курса тренировки. По своей конфигурации они похожи на реакции экспертов, однако снижение активации во время фазы стабилизации было менее выражено (значения параметра Аз меньше, чем у экспертов) при более высокой физиологической «стоимости» адаптации к новым условиям деятельности (большие, чем у экспертов значения, параметра Ак).

Реакции третьего типа (рис. 5, В) были типичными для группы новичков до курса тренировки. При изменении условий деятельности они мобилизуются, интенсифицируют свои усилия, однако неспособны эффективно перестроить собственную когнитивную деятельность и адаптироваться к новым требованиям. В результате у них не отмечалось быстрого снижения активации (близкие к нулевым значения параметра Аз) при высокой физиологической «стоимости» деятельности в новых условиях (высокие значения параметра Ак, фактически идентичные параметру Ат).

Наконец, реакции четвертого типа (рис. 5, Г) иногда наблюдались у новичков в наиболее трудные моменты работы (в частности, при выполнении заданий III этапа). На усложнение условий работы они реагировали кратковременной мобилизацией, однако затем резко снижали интенсивность или отказывались от усилий по адаптации к усложненным условиям. В результате показатели активации резко снижались и стаби-

лизировались на уровне, ниже первоначального (отрицательные значения параметра Ak) при крайне низкой эффективности деятельности.

С целью подтверждения отмеченных закономерностей для всех параметров нестационарных периодов ЧСС был проведен дисперсионный анализ ANOVA с внутригрупповым фактором «условия работы» (I—IV этапы) и межгрупповым фактором «группа» (новички, эксперты). Для группы новичков также проводился ANOVA с внутригрупповыми факторами «условия работы» (I—IV этапы) и «тренировка» (до и после тренировки).

Исследование показало (см. рис. 6) достоверные различия между группами экспертов и новичков по показателям параметра физиологической «стоимости» адаптации к условиям деятельности (Ak) — F(1,48) = 4,96 (p < 0,05), а также значимое взаимодействие факторов «группа» и «условия работы» — F(3,46) = 3,23 (p < 0,05). Условия работы достоверно повышают физиологическую «стоимость» деятельности у новичков, но не у экспертов. При помощи метода парного сравнения (Pairwise Comparison) установлено, что у новичков, но не у экспертов на I и II этапах значения параметра Ak достоверно выше, чем на III этапе (p < 0,05). Также было выявлено достоверное снижение параметра Ak в процессе тренировки — F(1,24) = 9,49 (p < 0,01).

Этапы

Рис. 6. Значения параметра физиологической «стоимости» адаптации к условиям деятельности (Ак) у обследованных участников.

Как видно на рис. 6, в результате тренировки параметр Ак у новичков достоверно снижается на всех этапах, кроме третьего. Это согласуется с данными многочисленных исследований, свидетельствующими о том, что физиологическая «стоимость» деятельности у нетренированных лиц значительно выше, чем у тренированных [2, 8, 12]. Другими словами, новички затрачивают больше усилий на адаптацию к новым для них условиям деятельности, чем тренированные люди.

Как объяснить факт большей «стоимости» деятельности по выполнению задачи 3 у экспертов по сравнению с новичками? Как было отмечено ранее, именно задача 3

вызывала наибольшие субъективные трудности у новичков. Эффективность выполнения этой задачи новичками была наиболее низкой (см. рис. 2). Можно предположить, что вследствие высокой субъективной сложности данной задачи по крайней мере часть новичков отказывалась от усилий по ее выполнению, что и обусловливало низкие значения параметра физиологической «стоимости» выполняемой работы.

Исследование показало (см. рис. 7) достоверное влияние на значения параметра интенсивности мобилизации (Ат) взаимодействия факторов «группа» и «условия

Этапы

Рис. 7. Значения параметра интенсивности мобилизации (Ат) у обследованных участников.

Этапы

Рис. 8. Значения параметра длительности мобилизации (¥т) у обследованных участников.

работы» — F(3,46) = 4,53 ^ < 0,01). Также выявлен эффект взаимодействия факторов ««тренировка» и «условия работы» — F(3,22) = 4,75 (£ < 0,01).

Как можно увидеть, новички по сравнению с экспертами, имеют достоверно большие значения параметра Ат на начальных этапах тестирования. В то же время при выполнении заданий на III этапе, требующих максимальной мобилизации усилий для запоминания предъявляемого на короткое время буквенно-цифрового шестизначного «кода», значения параметра Ат у новичков достоверно ниже, чем у экспертов, и повышаются в процессе тренировки. Полученные данные свидетельствуют о том, что у тренированных людей процесс мобилизации усилий носит дифференцированный характер и определяется структурой и уровнем сложности предстоящей задачи. У новичков мобилизация усилий, напротив, носит чрезмерно общий, недифференцированный характер.

Выявлены также (см. рис. 8) достоверные большие значения параметра длительности мобилизации (Wm) у новичков по сравнению с экспертами — F(1,48) = 14,9 (£ < 0,001). Также было выявлено достоверное снижение параметра Шт в процессе тренировки — F(1,24) = 11,5 (£ < 0,01). Влияние фактора «условия работы» на данный параметр оказалось не достоверным (£ > 0,05).

Как уже отмечалось ранее, при изменении объективных условий деятельности индивиду требуется некоторое время, чтобы мобилизовать наличные когнитивные ресурсы, найти и актуализировать в памяти информацию, требующуюся для работы в новых условиях. Результаты многочисленных экспериментов говорят о том, что этот процесс сопровождается резким повышением физиологической активации и, в частности, возрастанием параметров ЧСС [2, 3, 12]. Таким образом, данные, представленные на рис. 9, свидетельствуют, что по мере тренировки происходит существенное сокращение временных затрат на мобилизацию ресурсов, а также поиск и актуализацию в памяти информации, необходимой для деятельности в новых условиях.

а

н

ф

5

Л

а.

га

25-,

20

15-

10-

5-

0-

-5

-10

эксперты -О— студенты до тренировки •А--студенты после тренировки

1

Этапы

Рис. 9. Значения временного интервала между изменением объективных условий деятельности и моментом «пика» физиологической активации (АТ) у различных групп участников.

Далее были проанализированы значения временного интервала между изменением условий деятельности и моментом максимальной физиологической активации (ДТ) у различных групп испытуемых.

Исследование показало достоверные большие значения (см. рис. 9) параметра ДТ у новичков, чем у экспертов — F(1,48) = 26,5 ($ < 0,001). Также было выявлено достоверное снижение данного параметра у новичков в процессе тренировки — F(1,24) = 17,4 ($ <

0,001). Влияние условий задачи на данный параметр оказалось не значимым ($ > 0,05).

Представленные на рис. 9 данные свидетельствуют, что, в отличие от новичков, эксперты способны предвидеть момент изменения условий деятельности и заранее инициировать необходимую подготовительную активность. «Пик» физиологической активации, указывающий на завершение процесса мобилизации и поиска необходимых сведений в памяти, у них отмечается непосредственно в момент начала нового этапа или сразу после него. Другими словами, эксперты используют преимущественно «проактивную» стратегию [6]: они заранее актуализируют в памяти необходимые знания и процедуры и в результате эффективно «включаются» в выполнение заданий на новом этапе, демонстрируя минимальный период «врабатывания» (см. рис. 4).

Новички, напротив, используют преимущественно «реактивную» стратегию: они начинают процесс мобилизации и поиска в памяти необходимых сведений не до, а после изменения объективных условий задачи. Как видно на рис. 9, они достигают «пика» физиологической активации лишь спустя 15-20 сек. после начала каждого этапа. В результате в начале работы они демонстрируют низкие показатели успешности и длительный период «врабатывания».

Исследование показало (рис. 10) достоверные меньшие значения параметра интенсивности снижения активации во время фазы стабилизации (As) у новичков по сравнению с экспертами — F(1,48) = 12,2 ($ < 0,001). Также выявлено достоверное влияние на параметр Аз фактора «условия работы» — F(3,46) = 7,75 ($ < 0,001). ANOVA

1

2

3

4

Этапы

Рис. 10. Значения параметра снижения активации во время фазы стабилизации (Аз) у обследованных групп участников.

с повторными измерениями показал достоверное увеличение параметра Аз в процессе тренировки — F(1,24) = 6,14 ($ < 0,05) и эффект «условий работы» — F(3,22) = 4,04 (# < 0,05).

Очевидно, что эксперты быстро «включаются» в реализацию деятельности в новых условиях, способны эффективно оптимизировать свои действия, это приводит к. быстрому снижению активации после первичной мобилизации. Также видно, что значения параметра Аз больше для I и III этапов, на которых отмечалась также большая интенсивность мобилизации Ат.

У новичков, напротив, не отмечается быстрое снижение активации после первичной мобилизации, или оно выражено слабо. Это может быть обусловлено несколькими причинами. С одной стороны, выбранные способы деятельности в новых условиях могут быть неэффективными, что приводит к сохранению высокого уровня напряжения или вызывает повторные циклы мобилизации, направленные на поиск более успешных стратегий. С другой, новички могут обнаруживать сниженную способность к оптимизации своей деятельности за счет «выключения» избыточных звеньев когнитивной активности. Они могут удерживать в оперативной памяти информацию, связанную с прошлыми условиями работы [1, 2, 6] или испытывать трудности с торможением нерелевантных когнитивных установок [1]. В связи с этим новички вынуждены работать на пределе своих сил, демонстрируя низкие значения параметра Аз.

Обсуждение результатов

В исследовании был апробирован новый методический подход к оценке процессов произвольной регуляции когнитивной деятельности человека, основанный на взаимосвязи этих процессов с нестационарными периодами в динамике физиологической активации, характеризующей выполнение когнитивных задач. В случаях, когда человек выполняет привычную когнитивную деятельность («по накатанной колее», например, читает газеты, просматривает сайты или выполняет простые арифметические операции), она отличается постоянством во времени статистических характеристик параметров физиологической активации, то есть их относительной стационарностью. Однако в моменты, когда индивид в связи с изменением внешних условий вынужден произвольно «перестраивать» свою когнитивную деятельность, отмечаются резкие колебания параметров физиологической активации, то есть возникают нестационарные периоды. Длительность и конфигурация этих периодов в сочетании с оценкой показателей эффективности деятельности позволяет анализировать время, затраченное на процесс когнитивной «перестройки», а также выявлять особенности протекания основных стадий этого процесса.

Данный методический подход был использован при изучении факторов оптимизации регуляции когнитивной деятельности индивидов в процессе тренировки.

Исследование показало, что по мере тренировки существенно возрастает способность людей произвольно регулировать свою когнитивную деятельность в связи с изменением внешних требований, что проявляется как в уменьшении периода «враба-тывания», так и в снижении физиологической «стоимости» адаптации к изменению условий.

Результаты исследования позволяют сформулировать ряд положений относительно факторов, способствующих повышению эффективности произвольной регуляции когнитивной деятельности в процессе тренировки.

1. По мере тренировки повышается способность индивида к использованию подготовительной когнитивной активности, предвосхищающей изменение внешних требований. Тренированные люди используют «проактивную» стратегию: они заранее актуализируют в памяти необходимые знания и процедуры и в результате эффективно адаптируются к новым условиям деятельности. Новички, напротив, используют «реактивную» стратегию: процесс мобилизации и поиска в памяти необходимых сведений у них имеет запаздывающий характер и возникает после изменения объективных условий работы. Это положение согласуется с экспериментальными данными, свидетельствующими о том, что предоставление времени на подготовку приводит к уменьшению длительности «врабатывания» у тренированных лиц, но не у новичков [2, 3].

2. По мере тренировки повышается способность к дифференцированной мобилизации когнитивных ресурсов и быстрому поиску в памяти релевантной информации. В отличие от новичков, тренированные люди тратят меньше времени и усилий на мобилизацию перцептивно-моторных ресурсов и актуализацию в памяти сведений, необходимых для деятельности в новых условиях.

3. В результате тренировки повышается способность человека к быстрому формированию способа деятельности и к его оптимизации за счет «выключения» избыточных звеньев когнитивной активности и торможения нерелевантных установок. В отличие от новичков, тренированные люди способны быстро сформировать правильный способ действий в новых условиях и оптимизировать его с учетом затрат функциональных ресурсов, что приводит к быстрому снижению напряжения после первичной мобилизации усилий.

Предложенный методический подход раскрывает широкие возможности для решения ряда прикладных задач клинической и инженерной психологии. Известно, что кратковременные дисфункции произвольной регуляции когнитивных процессов, возникающие под влиянием утомления, стресса или чрезмерного эмоционального напряжения, являются одной из причин ошибочных действий операторов в нештатных и аварийных ситуациях [7, 12]. В связи с этим развитие навыков эффективной регуляции когнитивной деятельности в условиях стресса является одной из важнейших задач профессиональной подготовки различных специалистов [12].

Нарушения произвольной регуляции когнитивных процессов отмечаются при нервно-психических заболеваниях и являются одним из наиболее важных факторов, повышающих риск рецидивов и затрудняющих социально-трудовую адаптацию больных [6].

Между тем факторы, лежащие в основе отмеченных регуляторных дисфункций, могут быть разными. У индивида могут отмечаться трудности с предвосхищением и своевременным реагированием на изменение внешних требований, недостаточность ресурсов для мобилизации, трудности поиска и актуализации необходимых сведений в памяти, трудности быстрого формирования и оптимизации деятельности в новых условиях, сниженная способность к торможению нерелевантных когнитивных установок и т. д. Предложенный подход позволяет дифференцированно оценивать эти факторы и на этой основе разрабатывать эффективные методы когнитивного тренинга и реабилитации лиц с когнитивными дисфункциями.

1. Allport A., Wylie G. Task-switching, stimulus-response bindings, and negative priming // Control of cognitive processes: Attention and performance XVIII / eds. S. Monsell & J. Driver. Cambridge (Mass.): MIT Press, 2000. P. 35-70.

2. Altmann E. M., Gray W. D. An integrated model of cognitive control in task switching // Psychological Review. 2008. Vol. 115. P. 602-639.

3. Monsell S. Task switching // Trends in Cognitive Sciences. 2003. Vol. 7. P. 134-140.

4. Rubinstein J. S., Meyer D. E., Evans J. E. Executive control of cognitive processes in task switching // Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 2001. Vol. 27. P. 763-797.

5. Зотов М. В. Методологические основы ранней диагностики пограничных нервно-психических расстройств // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 12. 2009. Вып. 4. С. 250-257.

6. Леонова А. Б., Блинникова И. В., Величковский Б. Б., Капица М. С. Прерывания в компьютеризованной деятельности: стратегии переключения между основной и дополнительной задачами // Экспериментальная психология. 2009. № 1. С. 35-51.

7. Медведев В. И. Устойчивость физиологических и психологических функций человека при действии экстремальных факторов. Л.: Наука, 1982. 104 с.

8. Баевский Р. М., Кириллов О. И., Клецкин С. 3. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. 221 с.

9. Сапова Н. И. Комплексная оценка регуляции сердечного ритма при дозированных функциональных нагрузках // Физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 1982. Т. 68, № 8. С. 1159-1164.

10. Петрукович В. М. Методика оценки способности авиационного штурмана оперировать цифровой информацией в структуре пространственного образа // Вестн. Балт. педагог. академии. 2000. Вып. 34. С. 83-90.

11. Comstock J. L., Arnegard R. J. The Multi-attribute Task Battery for human operator workload and strategic behavior research. Technical Report 104174. Hampton, VA: NASA Langley Research Center, 1992. P. 114.

12. Береговой Г. Т., Пономаренко В. А. Психологические основы обучения человека-оператора готовности к действиям в экстремальных условиях // Вопросы психологии. 1983. № 1. С. 23-32.

Статья поступила в редакцию 28 декабря 2010 г.