Индивидуальные особенности и механизмы адаптации человека к информационной нагрузке

14. Ван Ольст Э.Х., Орлебеке Д.Ф„ Фоккема С.Д, Роль ориентировочного рефлекса в генерализации условной кожно-гальванической реакции II Нейронные механизмы ориентировочного рефлекса. М., 1970,

15. Пайяр Ж. Применение физиологических показателей в психологии II Экспериментальная психология / Под ред. П. Фоесса и Ж. Пиаже, М., 1970. Вып, 3.

16. Аракелов ГГ., Шотт Е,К. КГР как проявление эмоциональных, ориентировочных и двигательных составляющих стресса II Психологический журнал. 1998. Т. 19. Na 4.

17. Barry R.J, Novelty and significance effects in the fractionation of phasic OR measures: A synthesis with traditional OR theory II Psychophysiology. 1982. V. 19. № 1,

18. Несмелова H.H., Бушов Ю.В. Влияние индивидуальных психофизиологических особенностей человека на характер ориентировочного рефлекса II Сибирский психологический журнал, 1996. Вып. 2.

19. Кочубей Б.И. Влияние генотипа и среды на индивидуальные особенности ориентировочной реакции человека II Журн. ВНД им, И.Л, Павлова. 1985. Т. 35. Вып. 3,

20. Zuckerman М., Simons R.F., Comot P.G, Sensation seeking and stimulus intensity as modulators of cortical, cardiovascular, and electroderma! response: a cross-modality study. Person. Individ. Diff. 1988, V. 9. №. 2.

21. Пономаренко B.A., Завалова H,Д. Практическая психология. Проблемы безопасности летного труда. М., 1994,

22. Рожков В, П., Анурова И А Динамика сердечного ритма во сне у детей раннего возраста при восприятии тональных раздражителей II Физиология человека, 2000. Т. 26. № 1,

23. Сербиненко М.В,, Алимян Э.С. Оценка интегративной деятельности мозга на примере ориентировочной реакции II Физиологический журнал СССР им, И.М. Сеченова, 1973. T. L1X. № 6.

УДК 612.821

H.H. Несмелова

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ ЧЕЛОВЕКА

К ИНФОРМАЦИОННОЙ НАГРУЗКЕ

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Одной из ключевых проблем экологии человека является проблема адаптации. Быстрое изменение окружающей среды, социальные потрясения, особенности образа жизни вступают в противоречия с биологическими особенностями человека и предъявляют повышенные требования к резервам адаптации. Современный этап развития общества отмечен ростом психических нагрузок, связанных, с необходимостью переработки больших объемов информации в сочетании с постоянно возрастающей ответственностью человека за принимаемые решения, В связи с этим особую актуальность приобретает изучение индивидуальных особенностей и механизмов адаптации человека к информационной нагрузке. С решением этой проблемы связаны возможности как оценки резервов адаптации человека, так и прогноза эффективности его деятельности в различных, условиях.

Известно, что адаптация человека к различным воздействиям зависит от его индивидуальных особенностей. Для поведенческой адаптации наиболее важны особенности переработки информации, связанные с психофизиологической регуляцией деятельности мозга

[1, с. 455-484]. В основе поведенческой адаптации лежит ориентировочный рефлекс (ОР), который тесно связан с механизмами восприятия, внимания и памяти [2 3, 4].

Современные исследователи определяют ОР как простейшую форму поведения в ситуации неопределенности, в которой отражаются наиболее фундаментальные черты и функциональная организация ориентировочно-исследовательской деятельности. Этот рефлекс характеризуют как совокупность процессов организации любого нового действия при изменении среды или потребностей организма. Он возникает при значимом для индивида рассогласовании сенсорной информации с нервной моделью ближайшего будущего и направлен на преодоление возникшей неопределенности путем лучшего ознакомления с объектом или устранения от контакта с ним. Таким образом, понятие “ориентировочный рефлекс” объединяет совокупность ориентировочно-исследовательских и оборонительных реакций, которые большинством ученых рассматриваются как отдельные, но часто взаимосвязанные рефлексы [3, 5, 6].

Биологическое значение ориентировочно-исследовательской реакции заключается в обеспечении на-стройки анализаторов на лучшее восприятие незнакомого сигнала и подготовке мозговых структур к обработке поступившей информа-ции [5]. Ориентировочно-исследовательская реакция облегчает процесс установления временных связей, способствуя образованию новых условных реакций [7, с. 70-79],

Ориентировочно-исследовательская реакция подчиняется «закону силы»: при возрастании интенсивности стимула увеличивается сила ответа. Однако при стимулах, близких к пороговому значению интенсивности для данного анализатора, может наблюдаться более сильная реакция, чем при использовании сигналов средней интенсивности. Е.Н.Соколов указывает, что при достижении определенных значений интенсивности сигнала ориентировочно-исследовательская реакция сменяется оборонительной [5].

Оборонительную реакцию определяют как функциональную систему, которая начинает действовать при наличии реальной или потенциальной угрозы целостности организма или личности, и направлена на устранение этой угрозы [8, с. 87-88]. Возникая в ответ на неприятные, болезненные сигналы или сигналы большой интенсивности, оборонительная реакция стремиться устранить или уменьшить их действие. По данным Е.Н.Соколова [5] сигнал, используемый в экспериментальных условиях для вызова оборонительной реакции, должен превосходить пороговый в 8 и более раз. Граница интенсивности между звуковыми сигналами, вызывающими ориентировочно-исследова-тельскую и оборонительную реакции, лежит, по данным этого автора, в области 90 дБ. В то же время, характер реакции в конкретной ситуации может быть связан с новизной и неожиданностью стимула, с индивидуальными особенностями и с доминирующей потребностью субъекта [6].

Согласно современным представлениям, возникновение ориентировочно-исследовательской и оборонительной реакции связано с различными системами активации в ЦНС: эмоциональной и неэмоциональной. По мнению H.H. Даниловой [9], природный баланс этих систем определяет преобладание индивидуального способа реагирования на внешние сигналы и события. Система эмоциональной активации, связанная с оборонительной реакцией, включает гиппокамп и лимбические структуры мозга, а система неэмоциональной активации, участвующая

в возникновении ориентировочно-исследовательской реакции, представлена неспецифической активирующей системой таламуса и активирующей системой среднего мозга. И.Н. Грызлова и Б.И. Кочубей [8] предполагают, что одним из механизмов оборонительной реакции является активное торможение переработки информации. На психологическом уровне этот механизм проявляется в виде эмоции страха, появление которого связано с неопределенностью, дефицитом информации.

Ориентировочный рефлекс является целостной, центрально интегрированной реакцией [7], включающей в себя электроэнцефалографиче-ские, двигательные, секреторные, сенсорные и вегетативные компоненты [10]. При изучении ОР человека особый интерес представляют вегетативные компоненты, в число которых входят сосудистые, кожно-гальванические, сердечные и дыхательные реакции. По мнению Р. Наатане-на [И], вегетативные компоненты ориентировочного рефлекса не позволяю!’ подробно проанализировать последовательность информационных процессов и не могут отражать пространственный паттерн реакции. В то же время некоторые из них, в частности, динамика ЧСС, могут оказаться высокоинформативным показателем по отношению к временному паттерну ОР.

Большинство исследователей связывает ориентировочно-исследовательскую реакцию человека с уменьшением ЧСС [3, 12, 13], хотя имеются указания на возможность повышения ЧСС во время генерализованной фазы этой реакции [14, с. 49-54]. Замедление ЧСС связывают с «открыванием» сенсорных входов при направлении внимания на внешний сигнал, а учащение - с «закрыванием» входов, устранением от раздражителя в оборонительной ситуации или при переходе к обработке и оценке сигнала путем обращения к прошлому опыту [15]. Одновременное развитие процессов восприятия и оценки раздражителя может приводить к отсутствию изменений ЧСС, что не свидетельствует об отсутствии реакции, а является результатом взаимодействия различных операций при ориентировочном рефлексе [3].

Динамику ЧСС при появлении сигналов разной модальности и интенсивности часто описывают как кривую, состоящую из трех компонентов. Сразу после начала действия сигнала наблюдается коротколатентное замедление сердечного ритма с латентным периодом до пика примерно 1,5 с, сменяемое ускорением

(латентный период до пика примерно 4 с), за которым вновь следует замедление [15, 16]. Замедление сердечного ритма обычно относят к системе ориентировочно-исследовательской реакции, а ускорение считают маркером оборонительной [15, 16, 17].

По данным Е.Н.Соколова [5], для ориентировочно-исследовательской реакции характерно постепенное сужение сосудов конечностей, возникающее с латентным периодом 2-2.5 с после предъявления стимула. Одновременно наблюдается расширение сосудов головы, которое характеризуется большей длительностью, меньшей скоростью нарастания и падения, а также большим латентным периодом, чем реакция сосудов конечностей. По мнению автора, сосудистые компоненты ориентировоч но-исследова-тельской реакции обеспечивают перераспределение баланса крови в пользу снабжения ее мозговых клеток корковых отделов анализаторов за счет кожных покровов, как одного из депо крови. В отличие от противоположно направленных сосудистых изменений, характерных для ориентировочно-исследовательской реакции, при оборонительной реакции сосуды головы сужаются, как и сосуды конечностей. В ряде работ исследователи не смогли подтвердить результаты Е.Н. Соколова. Согласно данным G. Turpin [13, р. 1-14], при воздействии звуковых сигналов интенсивностью 60 дБ и 110 дБ наблюдаются аналогичные коротколатентные реакции: сужение сосудов руки и расширение сосудов головы (латентный период до пика примерно 7 с с момента включения сигнала). При действии сигнала интенсивностью 110 дБ кроме коротколатентных имели место длиннолатентные реакции сужения сосудов головы и руки с латентными периодами до пика примерно 25-30 с от момента включения звука. Автор считает, что коротколатентные сосудистые реакции относятся к ориентировочно-исследовательской, а длиннолатентные - к оборонительной реакции.

Надежное разграничение ориентировочноисследовательской и оборонительной реакции важно при исследованиях восприятия и внимания. В качестве критериев разграничения этих реакций Е.Н. Соколов [5] предлагал использовать характер сосудистых реакций головы и невозможность угашения оборонительной реакции, F.K. Graham [12, р. 137-167] - характер и скорость угашения сердечного компонента реакции. Согласно его схеме, ориентировочно-

исследовательская реакция характеризуется замедлением ЧСС и быстрым угашением, оборонительная реакция - ускорением ЧСС с латентным периодом более 2 с и медленным угасанием. О.Тигрт [13, р. 1-14] описывал в качестве характерных признаков ориентировочно-исследовательской реакции замедление ЧСС и однонаправленные сосудистые реакции головы и руки, в качестве признаков оборонительной реакции - длиннолатентное увеличение ЧСС и длиннолатентные однонаправленные сосудистые реакции руки и головы (латентный период около 30 с). Оборонительная реакция в опытах этого исследователя быстро угасала. В итоге автор [13] пришел к выводу о невозможности разграничения ориентировочно-исследовательской и оборонительной реакций по вегетативным компонентам и о необходимости дополнительного учета поведенческих и субъективных показателей.

Анализ проведенных исследований позволяет предположить, что неудачные попытки разграничения ориентировочно-исследовательской и оборонительной реакций по вегетативным компонентам объясняются влиянием на характер ОР, помимо параметров стимула, таких факторов, как индивидуальные особенности и функциональное состояние человека. По мнению Т.А. Ратановой, одни и те же раздражители могут вызывать у одних испытуемых ориентировочно-исследовательскую, а у других - оборонительную реакцию [18].

Б.И. Кочубей [15, с. 428-434] указывает, что для ориентировочного рефлекса человека характерна значительная индивидуальная вариабельность, обусловленная влиянием генетических факторов и условий среды. Генотип существенно влияет на характеристики КГР (амплитуду, латентный период, скорость угашения), а также на амплитуды вызванных потенциалов и нате сердечные компоненты ориентировочного рефлекса, в основе которых лежит активность симпатической нервной системы.

В ряде исследований показано, что характер ОР связан со свойствами нервной системы [19], с темпераментом и типом высшей нервной деятельности [20, с. 66-69], с особенностями вегетативной регуляции человека [21, с. 243-263]. В этих работах, как правило, рассматриваются индивидуальные особенности электроэнцефало-графических коррелятов ОР и кожно-гальванической реакции, при этом практически не уделяется внимания особенностям сердечно-

го, сосудистого и дыхательного компонентов.

В то же время, именно комплексная регистрация вегетативных компонентов указывается Ф.И. Случевеким с соавторами как перспективное направление исследований ОР в норме и патологии [22, с, 38-45]. По мнению А.М. Вей-на [23], ключом к пониманию закономерностей регуляции многих функциональных систем организма являются взаимодействия психических процессов и вегетативных реакций. Следует отметить, что индивидуальные особенности ОР рассматриваются как возможные детерминанты психофизиологической надежности человека-оператора [24, с. 238-247], но этот вопрос до сих пор практически не изучен.

В лабораторных условиях для вызова ОР используют сигналы различной природы: звуковые, зрительные, тактильные, электрокожные и проприорецентивные. Вегетативные и элек-троэнцефалографические компоненты ОР человека на стимулы разной модальности сходны между собой и характеризуются одними и теми же закономерностями (динамика угасания, зависимость от силы стимула и от индивидуальных особенностей испытуемых) [5, 10].

Данная работа посвящена изучению возможностей разграничения ориентировочно-исследовательской и оборонительной реакций по вегетативным компонентам, а также исследованию зависимости характера реакции от индивидуаль-но-типологических особенностей человека.

Для решения поставленных задач анализировали эмпирические данные, полученные в ходе лабораторного исследования вегетативных компонентов ОР человека на звуковые сигналы интенсивностью 60 дБ и 100 дБ, частотой I ООО Гц, длительностью 10 с. У всех участников исследования (112 студентов мужского пола) дополнительно определяли комплекс психофизиологических характеристик (особенности темперамента, вегетативной регуляции и функциональной асимметрии) [25, с. 67].

Классификация ориентировочно-исследовательских и оборонительных реакций человека проводилась путем дискриминантного анализа, в качестве обучающих выборок были использованы показатели, характеризующие динамику частоты сердечных сокращений (ЧСС), периода дыхания и времени нарастания анакроты рео-граммы пальца руки в ответ на звуковые сигналы интенсивностью 60 дБ и 100 дБ. Так как 90 дБ считается условной границей интенсивности для звуковых сигналов, вызывающих у че-

ловека ориентировочно-исследовательские и оборонительные реакции [5], предполагалось, что у большинства испытуемых звук интенсивностью 60 дБ вызовет ориентировочноисследовательскую, а звук интенсивностью 100 дБ - оборонительную реакцию. В результате анализа построена модель, включающая три наиболее информативных индекса:

- коротколатентное замедление ЧСС: максимальное снижение ЧСС за первые 4 с с момента начала действия стимула (КЗСР);

- длиннолатентное замедление ЧСС: максимальное снижение ЧСС за период с 5-й по 30-ю секунды с момента прекращения действия стимула (ДЗСР);

- изменение периферического кровотока: минимальное значение времени нарастания анакроты реограммы руки в период действия стимула (ИПК).

Все показатели определялись в процентах к среднефоновым значениям соответствующего показателя за 10 с перед началом действия стимула.

С помощью полученной модели обучающие выборки были переклассифицированы. Оказалось, что в ответ на сигнал интенсивностью 60 дБ 80 % испытуемых демонстрировали ориентировочно-исследовательскую и 20%...- оборо-

нительную реакцию, а в ответ на сигнал интенсивностью 100 дБ 26 % - ориентировочно-исследовательскую и 74 % - оборонительную.

Для того чтобы проверить правильность работы классификатора, дискриминантные функции были использованы для классификации 72 реакций на звуки умеренной интенсивности (60 и 80 дБ), полученных нами ранее [26, с. 75-76] и не входивших в обучающую выборку. В этой серии, наряду с другими вегетативными показателями, регистрировалась реоэнцефало-грамма в лобно-затылочном отведении, что позволяло оценить изменения степени кровенаполнения сосудов головы по динамике времени нарастания анакроты реоэнцефалограммы. Предполагалось, что сигналы интенсивностью 60 и 80 дБ будут вызывать у большинства испытуемых ориентировочно-исследовательскую реакцию, которая сопровождается расширением сосудов головы [5]. Однако при анализе интегральных кривых динамики времени нарастания анакроты реоэнцефалограммы во время и после действия этих сигналов не удалось получить ожидаемой картины. После того как индивидуальные реакции были классифицированы, оказалось, что в группе ориентировочно-исследова-

тельских реакций во время действия стимула действительно происходил рост, а в группе оборонительных реакций - снижение времени нарастания анакроты реоэнцефалограммы по сравнению со среднефоновыми значениями этого показателя (р < 0,05, критерий Манна-Уитни). Таким образом, результаты классификации находятся в соответствии с данными Е.Н. Соколова [5], согласно которым ориентировочноисследовательские реакции сопровождается повышением, а оборонительные - снижением кровенаполнения сосудов головы.

Каноническая переменная (КПр), то есть линейная комбинация исходных переменных, по которой разделяемые группы ориентировочноисследовательских и оборонительных реакций имели наибольшие различия, выглядела следующим образом:

КПр = 0,5*КЗСР - 0,5*ДЗСР - 0,9*ИПК.

Характер распределения канонической переменной был близок к нормальному (критерий Колмогорова-Смирнова: р > 0,2), то есть большинству индивидуальных реакций соответствовали средние значения. Таким образом, следует говорить не о дискре тных типах реагирования, а об относительном вкладе функциональных систем ориентировочно-исследовательской и оборонительной реакции в организацию ответа. При этом показателем активности функциональной системы ориентировочно-исследовательской реакции может служить степень коротколатентного замедления ЧСС, а показателем активности функциональной системы оборонительной реакции - степень длиннолатентного замедления ЧСС и сужения периферических сосудов.

Изучение возможного влияния индивидуальных особенностей человека на вегетативные компоненты показало, что уровень активирован-

ности ЦНС, темперамент, особенности функциональной асимметрии и вегетативной регуляции нелинейно связаны с характеристиками сердечного, сосудистого и дыхательного компонентов ОР, при этом обнаружены эффекты взаимодействия свойств индивидуальности между собой и с интенсивностью сигнала. Индивидуальные особенности человека, влияющие на характер реакции, выделяли с помощью канонического корреляционного анализа. Оказалось, что комплекс, связанный с высокой активностью функциональной системы ориентировочно-исследовательской реакции, включает еимпато-тоничеекую направленность вегетативной регуляции или мезотонию, выраженную мануальную асимметрию с преобладанием правой руки и низкую активированность ЦНС. Комплекс, связанный с высокой активностью оборонительной реакции, включает противоположные признаки: парасимпатотоническую направленность вегетативной регуляции, невыраженную мануальную асимметрию или преобладание левой руки и высокую активированность ЦНС.

Таким образом, использование методов многомерного статистического анализа позволило четко выделить вегетативные компоненты ори-ентировочно-иселедовател ьской и оборонител ь-ной реакции. При этом показано, что индивидуальные реакции человека на звуковые стимулы имеют, как правило, промежуточный характер, то есть в их организацию вносят вклад обе функциональные системы. Выделены комплексы индивидуальных особенностей человека, связанные с активностью этих функциональных, систем. Выяснение зависимости структуры ОР от индивидуальных психофизиологических особенностей имеет большое значение для прогноза состояния и работоспособности человека в условиях информационной нагрузки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Василевский H.H., Сороко С.И., Зингерман А,М. Психофизиологические основы индивидуально-типологических особенностей человека. В кн.: Механизмы деятельности мозга человека. 4.1. Нейрофизиология человека / Под ред. Н.П. Бехтеревой. П.; 1988.

2. Голубева Э.А. Способности и индивидуальность. М., 1993.

3. Дубровинская Н.В. Нейрофизиологические механизмы внимания. П., 1985,

4. Соколов Е.Н. Нейронные механизмы памяти и обучения. М., 1981.

5. Соколов Е.Н. Восприятие и условный рефлекс. М., 1958.

6. Симонов П.В. Эмоциональный мозг. М„ 1981,

7. Аракелов ГГ., Шотт Е.К. КГР как проявление эмоциональных, ориентировочных и двигательных составляющих стресса II Психологический журнал, 1998. Т. 19. Ns 4.

8. Грызлова И.Н., Кочубей Б.И, 0 возможном психофизиологическом механизме оборонительной реакции II Дефектология, психофизиология, дифференциальная психофизиология. Тезисы докладов к VII съезду Общества психологов СССР. М., 1989,

9. Данилова H.H. Психофизиологическая диагностика функциональных состояний. М., 1992.

10, Виноградова О.С. Ориентировочный рефлекс и его нейрофизиологические механизмы, М., 1961.

11, Наатанен Р. Внимание и функции мозга. М., 1998.

12, Graham F.K. Distinguishing between orienting, defense and start! reflexes II in,: The orienting reflex in human I Eds, H.Kimmel et. al, Hillsdale (N.J.), 1979,

13, Turpin G, Effects of stimulus intensity on autonomic responding: the problem of differentiating orienting and defence reflexes II Psychophysiology. 1986, V. 23. № 1.

14, Тихомирова И. В. Формы активации и особенности стиля познавательной деятельности II Психология и психофизиология индивидуальных различий в активности и саморегуляции поведения человека. Сб, науч. трудов, Свердловск, 1985,

15, Кочубей Б.И. Влияние генотипа и среды на индивидуальные особенности ориентировочной реакции человека II Журнал ВНД им. И.П, Павлова, 1985, Т. 35. Вып. 3.

16, Eves F.F., Gruzetier J,H. Individual Differences In the Cardiac Response to High Intensity Audtory Stimulation II Psychophysiology, 1984, V. 21. № 3.

17, Turpin G. & Siddle D.A.T. Effects of stimulus intensity on Cardiovascular Activity II Psychophysiology. 1983. V, 20, №6.

18, Ратанова T.A, Субъективное шкалирование и объективные физиологические реакции человека, М., 1990,

19, Небылицин В.Д. Основные свойства нервной системы человека II В.Д, Небылицин. Избранные психологические труды / Под ред, Б,Ф. Ломова. М., 1990.

20, Голубева Э.А, Структура индивидуальности в аспекте единства природного и социального факторов. - В сб.: Природа психического: тезисы докладов, Пермь, 1994.

21, Суворова В.В, О связи показателей электроэнцефалограммы с индивидуальными особенностями вегетативного реагирования II Проблемы дифференциальной психофизиологии. М., 1974. Т. VIII,

22, Случевский Ф.И., Борисова М,Г„ Карпова А.Н. Некоторые результаты клинического применения нового подхода к количественному анализу компонентов ориентировочной реакции II Новое в морфологии и клинической патологии вегетативной нервной системы. Труды Ленинградского санитарно-гигиенического медицинского института. 1974. Т. 104.

23, Вейн А.М., Соловьева А.Д. Лимбико-ретикулярный комплекс и вегетативная регуляция. М., I973,

24, Небылицин В.Д. Надежность работы оператора в сложной системе управления II Хрестомагия по инженерной психологии. М., 1991.

25, Несмелова Н.Н., Бушов Ю.В, Влияние индивидуальных психофизиологических особенностей человека на характер ориентировочного рефлекса II Сибирский психологический журнал. 1996. Вып. 2.

26, Несмелова Н.Н., Бушов Ю.В, Индивидуально-типологические особенности ориентировочной реакции человека II Проблемы нейрокибернетики, Ростов-на-Дону, 1992,