Влияние индивидуально-типологических особенностей человека на умственную работоспособность и показатели фоновой ЭЭГ

УДК 612.821

М. В. Яценко, Н.З. Кайгородова

Влияние индивидуально-типологических особенностей человека на умственную работоспособность и показатели фоновой ЭЭГ

В настоящее время в структуре деятельности человека возрастает роль умственного труда, поэтому важным является исследование факторов, влияющих на эффективность умственной деятельности. Решение этого вопроса имеет практическое значение для повышения успешности обучения как в школе, так и в послешкольный период, а также для профессиональной ориентации и профотбора. Из литературы известно, что умственная работоспособность определяется видом выполняемой деятельности, возрастом, полом, функциональным состоянием организма, временем суток, сезоном, индивидуально-типологическими особенностями организма и др. [1; 2] . Наибольший интерес представляет исследование индивидуальнотипологических особенностей организма, так как они более индивидуально устойчивы [3], а значит, имеют большее прогностическое значение.

В то же время хорошо известно, что индивидуально-типологические особенности человека определяются свойствами нервной системы [4; 5] и характером функционирования определенных мозговых структур, что выражается в специфичности ритмической активности ЭЭГ [6-8]. Можно предположить, что исходное функциональное состояние головного мозга, отражающееся в суммарной биоэлектрической активности ЭЭГ, в той или иной степени влияет на продуктивность выполнения умственного труда у лиц, относящихся к разным индивидуально-типологическим особенностям.

В связи со сказанным целью данного исследования явилось изучение влияния индивидуальнотипологических различий на показатели умственной работоспособности и характеристики фоновой (исходной) ЭЭГ.

Материалы и методы. В исследовании приняло участие 20 здоровык испытуемых в возрасте 20-21 года (студенты) . Умственная работоспособность индивида определялась с помощью корректурной пробы В.Я. Анфимова. При этом рассчитывались показатели объема обработанной информации (V), скорости обработки информации (б) , точности (ПТ) и чистой продуктивности (ПЧП) .

Индивидуально-типологические особенности определялись с использованием опросников Айзенка и Стреляу. По результатам испытуемые делились на группы: интроверты и экстраверты, эмо-

ционально стабильные и нестабильные (по Айзенку) ; с низкой и высокой силой процессов возбуждения (СПВ), с низкой и высокой силой процессов торможения (СПТ) , с низкой и высокой подвижностью нервных процессов (ПНП) , с балансом нервных процессов (БНП), смещенным в сторону возбуждения и торможения (по Стреляу) .

Запись электроэнцефалограмм производилась на совмещенном с компьютером (типа ІВМ РС) 19-канальном анализаторе электрической активности мозга «Энцефалан-131-01» фирмы «МЕДИКОМ ЛТД» (г. Таганрог), с постоянной времени 0,3 с, фильтр высоких частот 30 Гц, частота дискретизации 160 Гц, диапазон измерения амплитуды напряжения от 5 мкВ до 500 мкВ. ЭЭГ регистрировали от 19 отведений, монополярно, по международной системе 10-20, в состоянии спокойного бодрствования при открытых и закрытых глазах. Референтный электрод крепился к мочке уха. Регистрировали четыре основных диапазона составляющих ЭЭГ: дельта 0,3-4 Гц, тета 4-8 Гц, альфа 8-13 Гц, бета 13 - 25 Гц. Запись и предварительную обработку ЭЭГ проводили с использованием программного обеспечения (версия 4.2) , входящего в комплект поставки прибора.

Был проведен анализ 116 электроэнцефалограмм. Анализировались участки ЭЭГ длительностью 25-30 секунд, свободные от артефактов, дельта-, тета- и бета-ритмы регистрировались при открытых глазах, а характеристики альфа-ритма -при закрытых. С помощью быстрого преобразования Фурье (по прилагаемой к прибору программе) в диапазоне от 0,3 Гц до 25 Гц с разрешающей способностью 0,3125 Гц определялись следующие характеристики ритмов электроэнцефалограммы:

1) амплитудная плотность - амплитудный спектр с размерностью шкУ/^;

2) мощностная плотность - спектральная плотность мощности с размерностью шкУ2/^;

3) доминирующая частота - частота с размерностью Н^, которой соответствует максимальное значение мощности данного ритма;

4) индексы альфа-, бета-, дельта- и тета-ритмов.

Для анализа выбиралось отведение, в котором

ритм ЭЭГ являлся наиболее выраженным. Это определялось с помощью спектрального анализа по каждому отведению для всех ритмов ЭЭГ.

Обработка результатов проводилась методом

вариационной статистики, с использованием программы Microsoft Excel 97 .

Результаты и их обсуждение. Как можно видеть из таблицы 1, высокий показатель объема умственной работоспособности (V) преимущественно встречался у нестабильных и лиц со слабым процессом торможения. Наибольшая скорость умственной работоспособности (s) была у эмоционально нестабильных, интровертов и лиц со слабыми процессами возбуждения и торможения. Высокая точность (ПТ) работы наблюдалась в группах эмоционально стабильных и с сильным процессом торможения. Чистая продуктивность (ПЧП) была выше у интровертов с низкой силой нервных процессов (возбуждения и торможения).

Таким образом, количественные характеристики умственной работоспособности определялись прежде всего такими индивидуальными характеристиками, как сила торможения и эмоциональная стабильность, качественные характеристики умственной работоспособности - уровнем экстравертированности и силой нервных процессов. Наибольшее значение для умственной работоспособности играли такие ин дивиду ал ьные характеристики, как уровень нейротизма и сила процесса торможения. При этом в количественных показателях преимущество имели эмоционально нестабильные и лица со слабым типом нервной системы, а в качественных - интроверты и «слабые» по отношению к торможению. Стабильные и сильные имели преимущество в точности работы. Подвижность нервных процессов не имела прогностического значения.

Из литературы известны факты отличий подходов к выполнению умственной работы разными психотипами [9], так как в основе индивидуально-типологических особенностей лежит специфическое функционирование мозговых струк-

тур [6] . Поэтому была предпринята попытка исследования различий биоэлектрической активности мозга в сравниваемых группах.

Как можно видеть из таблицы 2, амплитуда и частота альфа-ритма быши выше у интровертов. Это, с одной стороны, подтверждает общепринятые представления о том, что интроверты обладают более высоким уровнем активации коры и более высокими значениями частоты альфа-ритма, а с другой стороны, расходится с данными ряда исследований, где установлено, что интроверты имеют низкие значения амплитуды альфа-ритма [6; 9].

По шкале нейротизма обнаружены достоверные различия в значениях альфа- и дельта-индекса, частоты тета-ритма (табл. 2) . Причем, эмоционально-нестабильные лица характеризовались высокими значениями индекса альфа- и дельтаритма и низкими значениями частоты тета-ритма. Полученные результаты вполне согласуются с литературными данными [10; 11] .

Как можно видеть (табл. 2), высокие значения частоты альфа-ритма наблюдались у испытуемых со слабым процессом возбуждения, что указывает на то, что они имеют тенденцию к более высокому уровню активации коры со стороны ретикулярной формации (РФ) . Низкие значения индекса и мощности бета-ритма наблюдались у лиц с высокой силой процессов возбуждения (СПВ) . Это свидетельствует, по мнению некоторых авторов, о слабых активирующих влияниях РФ на кору [12; 13] . Высокие значения характеристик бета-ритма говорят о том, что лица со слабой нервной системой по отношению к торможению (СПТ) (табл. 2) характеризуются более выраженным влиянием ретикулярной формации ствола мозга на кору [12], что согласуется с исследованиями Э.А. Голубевой. Испытуемые с низкой подвижностью нервных процессов (ПНП) характеризова-

Таблица 1 лись высокими значениями

частоты1 альфа-ритма (табл. 2), что может свидетельствовать

о высоком уровне активации коры мозга. Различия в балансе нервной системы (БНП) проявились в значениях частоты дельта- и тета-активности (табл. 2). Лица с балансом, смещенным в сторону процесса торможения, отличаются высокими значениями частот медленных ритмов ЭЭГ (дельта- и тета-), что может быть связано с угнетением корковой активности вследствие проведения торможения [4; 5] .

Различия между индивидуально-типологическими особенностями и показателями умственной работоспособности

Испытуемые 1 V, знаков | s, знаков/мин | ПТ | I

Опросник Айзенка

Экстраверты - 282,15±21,13 - 495,(

Интроверты - 353,14± 19,38 - 609,1

Эм. стабильные 573,46±44,42 297,77± 19,37 0,93±0,02

Эм. нестабильные 775,48±45,57 349,72± 17,62 0,77±0,05

Опросник Стреляу

СПВ низк. - 340,95± 20,42 -

СПВ выс. - 301,71±22,98 -

СПТ низк. 802,66±39,94 377,39± 17,77 0,83±0,05 647,1

СПТ выс. 525,16±45,36 279,03±21,07 0,92±0,03 477,9

БНП низк. 557,44±54,04 288,33± 24,90 - 495,4

БНП выс. 723,90±42,48 350,87± 15,01 - 589,8

Таблица 2

Различия между индивидуально-типологическими особенностями и ЭЭГ-показателями

Испытуемые Амплитудная плотность, mkV/Hz Индекс, % Частота, Hz Мощностная плотность, mkV2/Hz

АЛЬФА-РИТМ

Экстраверты 4,99±0,82 - 9,94±0,26 -

Интроверты 6,58±0,64 - 10,39±0,20 -

Эм.стабильные - 29,23±5,17 - -

Эм.нестабильные - 44,04±6,93 - -

СПВ низк. - - 10,31±0,15 -

СПВ выс. - - 9,96±0,19 -

ПНП низк. 10,35±0,14 - - -

ПНП выс. 9,91±0,20 - - -

БЕТА-РИТМ

СПВ низк. - 28,57±2,56 - 13,50±1,74

СПВ выс. - 23,07±1,94 - 9,29±1,04

СПТ низк. 0,96±0,08 28,59±2,49 - 12,88±1,62

СПТ выс. 0,82±0,06 23,20±2,07 - 9,87±1,22

ДЕЛЬТА-РИТМ

Эм.стабильные - 53,64±1,87 - -

Эм.нестабильные - 58,14±3,30 - -

БНП низк. - - 1,47±0,10 -

БНП выс. - - 1,30±0,07 -

ТЕТА-РИТМ

Эм.стабильные - - 5,32±0,20 -

Эм.нестабильные - - 4,83±0,16 -

БНП низк. - - 5,53±0,26 -

БНП выс. - - 4,88±0,14 -

Из представленных результатов (табл. 1 и 2) видно, что индивидуальнотипологические различия проявились как в показателях умственной работоспособности, так и в характеристиках исходной электроэнцефалограммы.

Логично предположить, что исходное функциональное состояние головного мозга взаимосвязано с продуктивностью выполнения того или иного вида умственной деятельности, что отмечается в некоторых работах [14] .

У интровертов высокие значения амплитуды и частоты альфа-ритма отразились на высоких показателях скорости (б) и чистой продуктивности (ПЧП) . Высокие значения индексов альфа- и дельта-ритма, низкая частота тета-ритма у эмоционально нестабильных лиц - на высоких показателях объема (V), скорости (б) и низком показателе точности (ПТ) .

Лица с низкой силой процесса возбуждения (СПВ) имели высокие значения частоты альфа-ритма, индекса и мощности бета-ритма, что, видимо, отразилось на высоких показателях скорости (б) . «Слабые» по отношению к процессу торможения (СПТ) имели высокие значения индекса, амплитуды и мощности бета-ритма, что сказалось на высоких показателях объема (V), скорости (б) , чистой продуктивности (ПЧП) и низком показателе точности (ПТ) . Группа испытуемых с балансом (БНП), смещенным в сторону процесса возбуждения, характеризовалась низкими значениями частот дельта- и тета-ритмов, при этом имели место высокие значения показателей объема (V), скорости (б) и чистой продуктивности (ПЧП) .

Таким образом, индивидуально-типологические особенности умственной работоспособности обусловлены исходным уровнем активации мозговых структур.

Выводы

1 Обнаружено влияние индивидуальнотипологических различий на характеристики умственной работоспособности. При этом качествен-

ные характеристики умственной работоспособности в большей степени зависели от индивидуально-типологических особенностей организма, чем количественные.

2. Выявлено наибольшее влияние силы процесса торможения на показатели умственной работоспособности. При этом слабый тип имел преимущество в объеме, скорости и чистой продуктивности, а сильный - в точности работы.

3 Имели место индивидуально-типологические различия в характеристиках ритмов ЭЭГ. В большей степени они проявились во взаимосвязи с уровнем нейротизма, силы процессов возбуждения и торможения. При этом показатели силы нервных процессов отразились прежде всего в выраженности быстроволновой ритмики ЭЭГ.

4. Индивидуально-типологические различия в исходном функциональном состоянии головного мозга отражались на показателях умственной работоспособности.

Литература

1 Кулагин Б. В. Основы профессиональной психодиагностики. Л., 1984.

2 Василевский H.H. и др. Психофизиологические основы индивидуально-типологических особенностей человека // Механизмы деятельности

мозга человека. Часть 1: Нейрофизиология человека. Л., 1988.

3 Теплов Б.М. Учение о типах высшей нервной деятельности // Вопросы психологии. 1955 №1 .

4. Небылипым В.Д. Основные свойства нервной системы человека. М., 1966.

5 Ливанов М.Н. О замыкании условных связей // Электроэнпефалографическое исследование высшей нервной деятельности. М., 1962.

6 Eysenck H.J. The biological basis of personality. Springfield, 1967.

7. Гладыш А.В., Горев А.С., Фарбер Д.А. Отражение индивидуальных особенностей скорости переработки информапии в параметрах ЭЭГ детей школьного возраста / / Физиология человека. 1995. №1.

. Ивашенко О.И., Берус А.В., Журавлев А.Б., Мямлин В.В. Идивидуально-типологические особенности базовых свойств личности в норме и их ЭЭГ-корреляты / / Физиология человека. 1999. №2.

9. Грей Д. Сила нервной системы, интровер-

сия-экстраверсия, условные рефлексы и реакция активации // Вопросы психологии. 1968. №3 .

10. Валуева М.Н. Произвольная регуляция вегетативных функций организма. М., 1967.

11. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. М., 1968.

12. Русалов В.М. Биологические основы индивидуально-психологических различий. М., 1979.

13. Голубева Э.А. и др. Связь ритмов электроэнцефалограммы с основными свойствами нервной системы // Проблемы дифференциальной психофизиологии. М., 1974.

14. Рождественская В.И. К вопросу о проявлении силы нервной системы при разных видах монотонной работы // Проблемы дифференциальной психофизиологии. Т. 9. М., 1977.