Новые точные экспресс-методы измерения силы нервной системы

В.Л.Таланов

Впервые понятие о «силе нервной системы» было выдвинуто в 1922 году И.П.Павловым. К 60-м годам 20-го века окончательно сложилось представление о «сильных» как о специалистах по обработке интенсивных входных сигналов, а о «слабых» - как о специалистах по обработке малоинтенсивных, слабых сигналов. В лаборатории В.Д.Небылицына был предложен взгляд на природу «силы» и «слабости» нервной системы с точки зрения вида кривой зависимости величины ответа центральной нервной системы на величину входного стимула (рис.1, подробности смотри в подписи к рисунку).

Исторически первым методом разделения индивидов на «сильных» и «слабых» стало измерение силы через верхний порог реагирования (при сигналах высокой интенсивности у «слабых» начинается критическое или запредельное торможение). Приближение верхнего порога может быть спровоцировано приемом кофеина – на этом основывалась диагностика силы-слабости с помощью т.н. «кофеиновой пробы».

Следующим методом стало измерение «силы» нервной системы через измерение выносливости к действию многократных повторяющихся раздражителей умеренно высокой интенсивности, приближающихся у «слабых» к значению верхнего порога, но не достигающих его. У «слабых», плохо приспособленных к интенсивной стимуляции, эти повторяющиеся сигналы, по идее, должны быстрее вызывать утомление. Указанная «диагностика по выносливости» оказалась, впрочем, мало надежным и во многом противоречивым методом. Так, в одной из ее разновидностей (теппинг-тест) результат по большей части зависит не от силы нервной системы или иных особенностей темперамента как таковых, а от тонкостей задаваемой инструкции и мотивации испытуемых. Например, в наших исследованиях в конце 80-х г.г. было выявлено, что при короткой нейтральной инструкции («старайтесь с самого начала ударять по контакту быстрее») преимущество в длительном удержании темпа имеет группа «сильных» испытуемых; однако при усилении эмоциональной мотивировки в инструкции («убедительная к вам просьба: старайтесь выложиться полностью и как можно дольше удерживать ровный, максимально возможный темп ударов») групповое преимущество в удержании темпа переходит к «слабым» испытуемым, как эмоционально более легко внушаемым и отзывчивым на просьбы со стороны.

Третьим и значительно более надежным и теоретически более валидным методом диагностики «силы» стала разработанная в лаборатории Б.М.Теплова процедура измерения чувствительности испытуемых к слабым сигналам (Теплов, 1963; 1965; 1967). У «слабых» индивидов эта чувствительность должна быть, как правило, выше, поскольку их нижний порог на кривой реакции («порог чувствительности») расположен на графике левее, в области менее интенсивных сигналов (рис.1).

В дальнейшем В.Д.Небылицыным был разработан метод количественной диагностики силы-слабости нервной системы под названием «наклон кривой», основанный на исследовании и построении полного профиля кривой реакции (рис.1). В дальнейшем, с параллельным участием Н.М.Пейсахова, был разработан и апробирован упрощенный метод диагностики «ХНК-2» - по характеристическому наклону кривой реакции между двумя точками, одна из которых отвечает сигналу средней интенсивности, а другая – высокоинтенсивному сигналу.

Наконец, в 70-е годы в лаборатории В.Д.Небылицына сила нервной системы стала определяться уровнем активизации, определяемой по ЭЭГ. При этом в качестве ЭЭГ-маркера активизации (более выраженной у «слабых») использовался показатель искусственного навязывания (повышения мощности) ЭЭГ ритмов в полосе дельта- и особенно тета-частот (4-6 гц) при засветке глаз испытуемого мелькающим светом этой частоты. Как было экспериментально показано в ряде работ, индекс навязывания дельта- и тета-частот действительно негативно коррелирует с таким проверенным и несомненным показателем силы нервной системы, как ХНК-2. Например, по данным Э.А.Голубевой (1972), навязывание в тета-полосе коррелирует с силой н.с., определяемой по методике угашения с подкреплением (R= -0,44) и силой н.с., определяемой по ХНК-2 (R= -0,63). Навязывание в дельта- и альфа-полосе ЭЭГ-ритмов также коррелирует с традиционными референтными методиками измерения «силы», но несколько слабее. Следует отметить, что некоторыми другими авторами (Базылевич, 1974) отрицательные корреляции между навязыванием медленных ритмов (в том числе в полосе тета-частот) и ХНК-2 подтверждены не были.

В порядке небольшого отступления укажем, что однозначное и общепринятое физиологическое объяснение синдрома силы-слабости нервной системы в науке пока отсутствует. Мы разделяем точку зрения Т.Ф.Базылевич (1974), а именно, что «слабые» индивиды имеют более активизированную мезэнцефальную ретикулярную формацию – в свою очередь это приводит у них к активации структур префронтального неокортекса, перегородки, гиппокампа и, возможно, амигдалярного комплекса и островковой коры. У «сильных» индивидов, по-видимому, в восходящей активации преобладают не мезэнефально-ретикулярные, а таламо-кортикальные влияния с участием дофаминэргических структур базальных ганглиев. Во всяком случае, эта гипотеза хорошо объясняет некоторые результаты, полученные нами при исследовании психологического фактора рациональности, то есть признака J в номенклатуре Бриггс-Майерс (Таланов, 2007), в том числе негативную корреляцию ХНК-2 с психологическими (соционическими) признаками рациональности, логики и конструктивизма.

Рис.1. Кривая зависимости ответной реакции от величины входного стимула характеризуется двумя порогами: нижним (порогом чувствительности: П1 и П2) и верхним (порогом критического торможения, соответствующего максимуму каждой кривой). При превышении входным стимулом верхнего порога зависимость интенсивности ответной реакции от величины стимула теряет монотонный возрастающий характер (точка загиба кривой на графике ответной реакции). Между двумя порогами на кривой располагается квазилинейный участок. «Сильные» индивиды отличаются от «слабых» тем, что их кривая реакции целиком сдвинута в область более интенсивных входных сигналов. Если использовать два сигнала, один большой, почти максимальной интенсивности (точка Б на оси абсцисс), а другой – умеренно-низкой интенсивности (точка А на оси абсцисс графика), то разница ответных реакций на эти два сигнала получается существенно разной для «сильных» и «слабых» испытуемых. Как это видно на графике, различие двух ответных реакций для «сильных» испытуемых получается много больше. На этом основан разработанный В.Д.Небылицыным и Н.М.Пейсаховым метод ХНК-2 измерения силы нервной системы. Под ХНК-2 (характеристический наклон кривой, определяемый по двум точкам) понимается разность ответных реакций, измеряемых в точках Б и А. Чем больше ХНК-2, тем «сильнее» нервная система и тем заметнее выражен сдвиг индивидуальной кривой зависимости ответных реакций вправо, в сторону высокоинтенсивных входных стимулов. У особо «слабых» испытуемых ХНК-2 может быть даже отрицательной величиной. Из графиков видно, что «слабые» испытуемые отличаются не только меньшей величиной ХНК-2, но и более высокой чувствительностью в области слабых сигналов, а также наличием загиба кривой реакции в области умеренно сильных сигналов. Все эти особенности порознь или вместе могут служить основой для диагностики силы-слабости нервной системы. При стимулах, превышающих точку загиба, начинается критическое торможение в ответ на рост стимула. Поэтому при интенсивных нагрузках у «слабых» быстрее вырабатывается утомление. Это свойство также используется для диагностики силы-слабости нервной системы.

Можно констатировать, что самый известный, провереный и надежный, теоретически наиболее валидный метод измерения «силы нервной системы» заключается в определении характеристического наклона кривой ответной реакции, в упрощенном его виде - по двум точкам (метод ХНК-2). С этой целью для измерения силы н.с., например, в слуховом анализаторе в московской лаборатории В.Д.Небылицына, и в Казани – Н.М.Пейсаховым, была разработана процедура измерения скорости простой двигательной реакции (скорости нажимания кнопки либо отпускания кнопки) в ответ на звуковые сигналы двух разных интенсивностей. На более интенсивные сигналы реакция, как правило, быстрее. Показателем «силы» считалась разность между усредненным временем реакции на умеренно-слабый сигнал (обычно 30-40 дб) и на сильный сигнал (90-100 дб от уровня 0,0002 бара). Измерение «силы» по этому методу возможно не только в слуховом, но и в зрительном анализаторе – для этого вместо звуковых сигналов надо использовать световые вспышки разной яркости. Однако в зрительном анализаторе результаты по данной методике воспроизводятся хуже.

Общий недостаток подобной методики (независимо от используемой сенсорной модальности) состоит, прежде всего, в произвольности реакций испытуемого. Даже в ответ на сигнал одной и той же интенсивности скорость двигательной реакции пальца сильно зависит от уровня внимания и мотивации, что приводит к значительному разбросу времени реакции (поэтому для сигнала каждого уровня требуется усреднение по большому, не менее 20, числу испытаний). Но и усреднение помогает не всегда, и из–за этого сила нервной системы» определяется данным методом с не очень высокой воспроизводимостью и надежностью. Во-вторых, характеристики исследуемого анализатора (слухового или зрительного) по самой сути используемой ответной реакции (скорость нажатия кнопки) неизбежно смешиваются с характеристиками специализированных аппаратов мозга, отвечающих за моторику, и это снижает теоретическую валидность метода. Третий существенный недостаток состоит в том, что для эксперимента требуется специальное стационарное оборудование, а сам эксперимент занимает довольно много времени.

Другой популярный референтный способ диагностики силы-слабости, основанный на навязывании ЭЭГ-ритма с частотой мелькающего света в полосе дельта- или тета- частот, лишен главного недостатка методов с использованием моторной пальцевой ответной реакции, - поскольку возникновение и измерение ЭЭГ-ритмов на поверхности кожи головы никак не связано с произвольными ответными реакциями испытуемого. Но с другой стороны, ЭЭГ-метод, во-первых, еще более громоздок и дорогостоящ, а во-вторых, он никак прямо не увязан с ХНК, и потому лишен убедительной теоретической валидности. Отрицательные корреляции между ХНК и индексом навязывания, действительно, существуют. Однако эти корреляции далеки от 100%, и в науке на сегодняшний день отсутствуют факты, которые указывали бы на однозначное соответствие или хотя бы понятную по механизмам причинно-следственную связь между индексом навязывания и величиной, обратной ХНК-2. Скорее всего, однозначной связи и вовсе не существует. К этому надо добавить, что у части испытуемых, в принципе не обнаруживающих эффект навязывания (а таких немало), метод вообще не срабатывает как количественная измерительная процедура.

Все эти удручающие методологические трудности и неувязки, сопровождавшие применение двух «референтных» методик диагностики силы-слабости нервной системы, сыграли в 80-е годы 20-го века немалую роль в фактической остановке большинства исследовательских программ в сфере дифференциальной психофизиологии.

Предлагаемые ниже новые измерительные методики, разработанные В.Л.Талановым и предназначенные для количественной экспресс-диагностики силы-слабости нервной системы в зрительном анализаторе, лишены отмеченных недостатков прежних референтных диагностических методов, теоретически валидны, быстры, в своем большинстве заметно более точны и дешевы в сравнении со всеми прежними известными процедурами, и по этой причине могут заново стимулировать научные исследования в дифференциальной психофизиологии.

Первая группа предлагаемых методик для количественной диагностики «силы» зрительного анализатора основана на том известном опытном факте, согласно которому время прохождения зрительного сигнала, начиная с момента его попадания на сетчатку и вплоть до момента опознания и осознания в высших отделах зрительного анализатора, зависит от яркости сигнала. Сигналы с высокой яркостью проходят свой путь быстро, сигналы с малой яркостью – более медленно. У «слабых» индивидуумов зависимость времени обработки от яркости сигнала в средне-высоком диапазоне интенсивностей более пологая, у «сильных» - более крутая. Собственно, на этом эффекте основана и рассмотренная выше самая популярная в «небылицынские» времена референтная методика диагностики «силы», основанная на измерении времени запаздывания пальцевой моторной реакции в ответ на зрительные вспышки разной яркости. Предложенная нами новация состоит в том, что моторная реакция из ответа вообще исключается, и вместо этого опосредованного и ненадежного способа сравнения запаздываний на яркие и тусклые сигналы применяются гораздо более прямые, точные и надежные процедуры, использующие метод «подравнивания» с опорой на эффект стереоскопического зрения.

Вторая рассматриваемая в статье группа диагностических методик также базируется на прямом измерении ХНК в зрительном анализаторе, но использует в качестве показателя интенсивности ответной реакции величину непроизвольно возникающей зрительной иллюзии. Наиболее удобна для измерения зрительная угловая иллюзия (иллюзия Цолльнера), достаточно подробно нами далее рассматриваемая, однако этот метод может использовать и другие, иные по своим механизмам иллюзии, предусматривающие варьирование интенсивности входных параметров, индуцирующих иллюзию, и допускающие простое и точное количественное измерение величины эффекта (например, иллюзию Дельфеба и др.)

Диагностический способ №1: Подравнивание стереоскопической диспаратности к эталонному значению

На глаза испытуемому надеваются специальные очки, в которых световой поток на правый глаз с помощью нейтрального темного светофильтра ослабляется примерно в 20 раз (оптическая плотность D= 1,3). Время обработки зрительного сигнала в каналах зрительного анализатора тем больше, чем меньше яркость сигнала. По этой причине сигнал от закрытого темным светофильтром правого глаза будет поступать в высшие отделы стереоскопического зрения с опозданием dt по сравнению с сигналом от незатененного левого глаза, причем приблизительно dt=const*k*D, где D – оптическая плотность фильтра, а k – искомый характеристический наклон кривой (ХНК), характеризующий «силу» нервной системы испытуемого.

Представим себе, что по экрану компьютера слева направо движется стационарное плоское изображение. За время t каждый участок изображения проходит по экрану расстояние x =v*t, где v - скорость. Из-за запаздывания сигналов, воспринимаемых затемненным правым глазом, в сравнении с сигналами от незатемненного левого глаза, между ними на экране компьютера возникает в направлении горизонтальной оси линейная диспаратность, равная расстоянию, на которое сдвигается изображение за время запаздывания:

(1) dx=v*dt=const*v*k*D

Благодаря возникшей диспаратности и благодаря стереоскопическому зрению испытуемого движущееся по экрану изображение будет испытуемому казаться расположенным не в плоскости экрана компьютера, а на расстоянии h перед экраном, причем dx/h=M/(s-h) , где M – расстояние между зрачками испытуемого (обычно в пределах 64-68мм), s – расстояние от глаз испытуемого до экрана компьютера (рис.2). Отсюда:

(2) h=dx*s/(M*(1+dx/M))= const*v*k*D *s/(M*(1+ const*v*k*D /M))

Рис.2 Схема образования стереоскопической диспаратности из-за запаздывания сигналов от затемненного правого глаза

Таким образом, h (расстояние плоскости наблюдаемого выступающего стереоскопического изображения от экрана компьютера) оказывается монотонно возрастающей функцией от (v*k). Зная h и v, можно найти k – показатель (характеристический наклон кривой), характеризующий «силу» нервной системы. На практике точно измерить h не легко. Проще и надежней h задать на фиксированном эталонном уровне, подбирая в эксперименте необходимое для этого значение скорости v.

Осуществляется это следующим образом. Перед экраном на фиксированном расстоянии h от него устанавливается прозрачная пластиковая или стеклянная эталонная плоскость с нарисованными на ней метками, позволяющими с помощью стереоскопического зрения легко идентифицировать положение этой плоскости в пространстве (в качестве меток удобен рисунок случайной непериодической сетки). Для лучшего совмещения плоскости стереоизображения с эталонной плоскостью используются и метки глубины. Изменяя скорость движения изображения по экрану, можно изменять диспаратность, подбирая такое ее значение, при котором пространственное расположение стереоскопического изображения перед экраном совпадёт с заданным расположением эталонной плоскости (метод подравнивания). Для повышения точности результата подравнивание положения стереоизображения до месторасположения эталонной плоскости проводится несколько раз и с разных сторон – в одном случае путем увеличения скорости v от нуля до нужного значения, при котором возникает ощущение слияния плоскостей, в следующем случае – путем уменьшения скорости от максимального значения до нужного, и т.д.

Определив таким образом скорость v и заранее зная прочие величины в формуле (2), нетрудно найти k – показатель ХНК (характеристический наклон кривой), характеризующий «силу» нервной системы:

(3) k=const*h*M/(v*D*(s-h))

(4) k=const/v

ПРИМЕЧАНИЯ:

1) Тестовый рисунок должен быть светлым по темному фону, контраст разных частей рисунка должен быть одинаковым. Для облегчения фузии (возникновения правильного стереоскопического изображения) движущийся по экрану узор должен быть, во-первых, пространственно непериодическим (в пределах ширины экрана видимые элементы изображения не должны периодически повторяться). Во-вторых, для облегчения стереоэффекта изображение должно содержать легко распознаваемые элементы – например, схематичные фигуры человечков, узнаваемые орнаментальные контуры животных, растений и т.п.

2) Метод может оказаться асимметричным в отношении правого и левого глаза – при затемнении правого глаза он может давать несколько иные результаты, чем при затемнении левого глаза. Поэтому опыт лучше проделывать дважды, отдельно для затемнения правого и левого глаза. При затемнении правого глаза направление движения изображения по экрану должно быть слева направо, при затемнении левого глаза – справа налево.

3) Теоретически возможно обнаружение различий правого и левого полуполей зрения относительно показателя силы нервной системы «k». В этом случае при подравнивании центра изображения к эталонной плоскости правый край изображения может казаться заглубленным (или выступающим) относительно эталонной плоскости, а левый край – наоборот. Обнаружение подобных эффектов будет свидетельствовать о межполушарной асимметрии силовых характеристик зрительного анализатора и о парциальности этих характеристик относительно левополушарных и правополушарных отделов.

Диагностический способ №2: Взаимное подравнивание двух стереоскопических диспаратностей

Выше рассмотренный способ №1 имеет тот недостаток, что требует дополнительного приспособления к монитору компьютера в виде прозрачной эталонной плоскости или сетки, закрепляемых на экране и отстоящих от него на фиксированном заданном расстоянии. Однако можно обойтись и без механического приспособления в виде подобной эталонной плоскости.

На рис.3А (ось абсцисс – логарифмическая яркость, ось ординат – величина, обратная времени запаздывания) показано, что кривая зависимости 1/dt от яркости имеет нелинейный характер. В области высоких яркостей исходного сигнала один и тот же темный светофильтр плотностью D приводит к значительному росту времени запаздывания, а в области сигналов с изначально невысокой яркостью время запаздывания в результате дополнительного ослабления сигнала фильтром возрастает незначительно. Причем это различие зависит, разумеется, от индивидуальной формы передаточной характеристики – у «сильных» индивидов оно будет более выраженным или даже иным по знаку, чем у «слабых».

Рис.3

Если по экрану компьютера одновременно движутся два разных изображения – одно с высокой яркостью, и другое с низкой яркостью, то один и тот же призванный ослабить световой поток фильтр, надеваемый на правый глаз, приведет у этих изображений к различному времени дополнительного запаздывания. Если скорость движения обоих изображений по экрану одинакова, то различие соответствующих им времен запаздывания вызовет в свою очередь также и разные диспаратности между одновременно воспринимаемыми правым и левым глазом изображениями на экране; соответственно стереоизображения изначально «яркой» и изначально «тусклой» картинки получатся перед экраном в разных плоскостях. Эти плоскости можно искусственно совместить, если увеличить скорость движения по экрану «тусклой» картинки, оставив неизменной скорость перемещения яркого изображения (поскольку в формуле диспаратности dx=dt*v уменьшение dt можно скомпенсировать ростом v).

Необходимая добавка в скорости перемещения «тусклого» изображения монотонно связана с ХНК и может рассматриваться как мера «силы» нервной системы испытуемого (рис.3; рис.4).

Рис.4 Для сохранения одинаковой диспаратности между изображениями правого и левого глаза (на правый глаз надет темный фильтр) изначально менее яркой картинке требуется более высокая скорость движения по экрану монитора, поскольку для неё дополнительный ослабляющий фильтр дает меньшее временное запаздывание.

В сравнении со способом №1 этот метод имеет свои преимущества, в частности, он позволяет исследовать тонкую структуру передаточной характеристики на уровне ее вторых производных. Недостатком в сравнении с методом №1 является несколько более высокая погрешность и меньшая точность в определении ХНК-2 – основного показателя «силы» нервной системы.

Диагностический способ №3 (плохой): Измерение запаздывания методом подравнивания без использования стереоэффекта

Теоретически (но лишь теоретически) при измерении ХНК-2 можно обойтись без бинокулярной фузии двух изображений («быстрого» и «запаздывающего»), используя движение вертикальной решетки, контраст которой вдоль каждой полосы меняется сверху вниз от максимума практически до нуля. Зона с высоким контрастом имеет минимальное время запаздывания при прохождении сигналом зрительного тракта, время запаздывания зоны с минимальным контрастом максимально. Это приводит к иллюзии наклона вертикальных полос при их горизонтальном движении (рис 5б). Иллюзия может быть скомпенсирована реальным наклоном полос в движущейся решетке (рис 5в), благодаря чему движущиеся полосы вновь кажутся вертикальными (рис. 5г).

Рис. 5

а, в – реальный паттерн движущегося изображения на экране;

б, г – кажущийся паттерн движущегося изображения на экране (темные участки полос при движении отстают из-за дополнительной временной задержки при прохождении зрительного тракта)

Несмотря на простоту, данный метод существенно менее чувствителен и точен, чем методы, основанные на стереоэффекте. Причины этого в следующем. Во-первых, при случайном движении взгляда вслед за движущимися полосками иллюзия их наклона или искривления сразу исчезает. Это связано с тем, что время запаздывания преобразуется в линейный пространственный сдвиг только при наличии реального перемещения источников света относительно сетчатки глаза. При нивелировании перемещений относительно сетчатки, что достигается при движении взгляда вслед за объектом, иллюзия немедленно пропадает. Во-вторых, иллюзия появляется лишь при особых условиях наблюдения, а именно при весьма значительных различиях в яркости и контрасте верхних и нижних отделов движущейся решетки. Иллюзия уменьшается и за счет специальных механизмов компенсации запаздывания «темных» деталей изображения, выработанных эволюцией для обеспечения временной согласованности фрагментов изображения в зрительном тракте каждого глаза. В сравнении с этим эффект дополнительного запаздывания при ослаблении светового потока, проходящего через один глаз (создаваемый с помощью фильтра с высокой оптической плотностью) распространяется на все объекты, наблюдаемые этим глазом, и оказывается выраженным гораздо лучше. Поскольку природа никак не ожидает, что один глаз мы будем намеренно затенять темным фильтром, тем самым пропорционально ослабляя весь световой поток, проходящий через тракт этого глаза (и в светах, и в тенях), поэтому природу в данном случае удается «обмануть». Это в конечном счете и обеспечивает преимущество двум ранее рассмотренным способам измерения ХНК-2, основанным на измерении возникающей между изображениями правого и левого глаза бинокулярной диспаратности. Кроме того, очень высокая чувствительность бинокулярного зрения к минимальным фазовым сдвигам в диспаратности создает всем измерительным методам, основанным на стереоэффекте, дополнительные преимущества.

Диагностический способ №4: Измерение силы нервной системы по величинам зрительной угловой иллюзии с индуцирующими штрихами разного контраста (ХНК-2)

Этот способ очень хорош и имеет изумительно высокую простоту, точность и надежность.

Зрительная угловая иллюзия впервые была описана в 19 веке швейцарским психологом Цолльнером (Zollner), поэтому в некоторых своих модификациях она иногда называется в его честь «иллюзией Цолльнера». Суть ее в том, что, если разглядывать нарисованный острый угол, то стороны угла визуально как бы отталкиваются друг от друга, в результате этого острый угол кажется больше и шире (ближе к прямому), чем он есть на самом деле. Механизм иллюзии до сегодняшнего дня не окончательно выяснен. Чаще всего ее объясняют тем, что в коре головного мозга в колонках ориентационно-чувствительных нейронов эти нейроны, отвечающие импульсацией на различающуюся, но близкую ориентацию, располагаются в тесном анатомическом соседстве. При возбуждении нейронов, соответствующих различным направлениям двух сторон острого угла, нейроны, настроенные на промежуточную ориентацию, попадают в зону наведенного торможения. В результате двустороннего флангового торможения пики возбуждения нейронных пулов на оси ориентаций как бы отталкиваются друг от друга и смещаются в противоположные стороны. Стороны угла благодаря этому физиологически обусловленному латеральным торможением «расталкиванию» кажутся ориентированными, например, не под углами 0 градусов и 30 градусов, а -2 градуса и +32 градуса, и т.п.

Впрочем, подобное физиологическое объяснение иллюзии через механизм латерального торможения не может считаться безусловным и окончательным. Как бы то ни было, зрительная угловая иллюзия (ЗУИ) благодаря ряду своих особенностей является совершенно замечательным психологическим феноменом и предоставляет исследователю в сфере дифференциальной психофизиологии (как будет показано в дальнейшем изложении) множество эксклюзивных возможностей.

В наиболее удобном для измерений виде зрительная угловая иллюзия показана на рис.6.

Рис. 6. Длинные прямые линии AB и CD, изображенные на рисунке, в действительности строго параллельны. Однако подавляющему большинству наблюдателей они кажутся сходящимися в правой части рисунка (в результате этого расстояние BD также кажется субъективно меньше, чем расстояние AC). Линии AB и CD параллельны также и линиям строки текста, однако верхняя линия кажется в своей правой части уходящей от строки текста вниз, а нижняя (CD) кажется поднимающейся от текста вверх. Возникающая иллюзия объясняется тем, что кажущаяся ориентация отрезка AB как бы «отталкивается» от ориентации пересекающей её и индуцирующей иллюзию косой штриховки и в субъективном восприятии отклоняется по часовой стрелке. Эффект отклонения кажущейся ориентации линии CD направлен в противоположную сторону, против часовой стрелки. Эти эффекты иллюстрируют механизмы работы специализированных ориентационно-чувствительных нейронов мозга и в сумме обусловливают иллюзию схождения линий AB и CD в правой части рисунка. Иллюзия может быть измерена методом «подравнивания» до кажущейся параллельности линий. Для этого верхняя линия AB вращается против часовой стрелки (на бумажном планшете или на экране компьютера – вокруг условной точки в своем центре) вплоть до достижения эффекта кажущейся параллельности с линией CD. Необходимый для этого угол поворота линии AB служит количественной мерой иллюзии. Для повышения точности проводится несколько замеров с чередованием начальных позиций верхней линии (то есть подравнивание производится из различных исходных положений линии AB, резко повернутой один раз против, другой раз по часовой стрелке). Зрительная угловая иллюзия для каждого испытуемого оказывается сугубо индивидуальной величиной и является стабильной во времени психофизиологической характеристикой индивидуума.

Зрительная угловая иллюзия (ЗУИ) может быть количественно измерена так, как это указано в подписи к рис.6 (это наиболее точный способ), или, в ходе массовых обследований, подбором «кажущейся параллельности» на графической таблице из нескольких более мелких рисунков, где ориентация верхней линии относительно нижней монотонно варьирует (см. рис. 7 и 8). Таблицы могут предъявляться в том числе и на экране компьютера. На рис.7 истинной параллельности соответствует пара линий под номером 11, на рис.8 – под номером 21. Чем больше номер пары, в которой длинные линии выбираются как субъективно параллельные, тем больше величина ЗУИ у испытуемого.

Контраст индуцирующей косой штриховки линий в графических таблицах на рис.7 и рис.8 различается (на рис.7 он выше). Таким образом, эти две таблицы соответствуют измерению ЗУИ при двух существенно различающихся уровнях входных сигналов (чем контрастнее индуцирующая косая штриховка, тем выше уровень входного сигнала). Величина возникающей ЗУИ характеризует величину ответной реакции. Разность номеров пар с субъективной параллельностью линий между таблицами рис.7 и рис.8 – это и есть в первом грубом приближении искомая величина ХНК-2.

А именно, ХНК2=Nрис.7+10-Nрис.8

Для более точных оценок ХНК2 применяются формулы, учитывающие популяционные средние и стандартные отклонения рангов (номеров) в каждой из двух таблиц.

Точность можно дополнительно поднять, если использовать в каждой таблице по 12 или 16 изображений вместо 9-ти, и если разглядывать изображения (желательно все изображения одной таблицы одновременно) на более крупном экране. Точность табличного метода вполне достаточна, если задачей является не точная индивидуальная, а групповая диагностика (например, метод таблиц вполне подходит, если нас интересуют корреляции ХНК2 с психологическими свойствами личности на достаточно большой выборке из 200 человек и более).

Если вместо двух таблиц использовать 3 таблицы и более (с разным контрастом индуцирующих штрихов), то можно построить кривую ответной реакции (величины иллюзии) по нескольким точкам с различным входным контрастом индуцирующих штрихов. В этом случае, как и предсказывается теорией, для некоторых испытуемых из числа «слабых» обнаруживается даже «загиб» кривой реакции в зоне особо интенсивных входных стимулов (то есть величина иллюзии в случае использования индуцирующих штрихов с максимальным контрастом у них оказывается меньше, чем при использовании индуцирующих штрихов среднего контраста). Характерно и примечательно, что у большинства испытуемых, имеющих «загиб» в области высокого контраста входных сигналов, одновременно с этим обнаруживается и резко повышенная иллюзия в области входных сигналов с минимальным контрастом.

Рис.7. Таблица для определения величины ЗУИ в области интенсивных индуцирующих иллюзию сигналов (контрастная косая штриховка длинных линий). Истинная параллельность в паре №11, большинство испытуемых в качестве кажущейся параллельности выбирают пары 13-16, но немало испытуемых выбирают даже пары №18 и 19.

Рис.8. Таблица для определения величины ЗУИ в области слабых индуцирующих сигналов (косая штриховка длинных линийв этой таблице существенно менее контрастна, чем сами линии). Истинно параллельны линии в паре №21, однако большинство испытуемых в качестве кажущейся параллельности выбирают пары 22-25, но немало испытуемых выбирают даже пары №27 и 28 с максимальной иллюзией. У испытуемых с «сильной» нервной системой в зрительном анализаторе номер пары линий с кажущейся параллельностью велик по таблице рис.7 и мал по таблице рис.8, у испытуемых же со «слабой» нервной системой тенденция обратная. Разность номеров (рангов) по таблицам рис.7 и рис.8 может использоваться как мера «силы» нервной системы. По своему смыслу этот показатель совпадает с ХНК-2 для специфического свойства зрительного анализатора отвечать зрительной угловой иллюзией той или иной величины на входящий стимул в виде косой индуцирующей штриховки разного контраста.

По смыслу определения показателя ХНК-2, он положительно скоррелирован (исходя из результатов опыта, R=0,53) с величиной ЗУИ в области высоких входных контрастов индуцирующей штриховки и на таком же уровне негативно скоррелирован с величиной ЗУИ в области низких входных контрастов. Это дает возможность в пилотажных исследованиях для изучения корреляций силы нервной системы с различными психологическими и физиологическими показателями на первых порах ограничиваться измерениями ЗУИ только для высококонтрастной индуцирующей штриховки (при этом, правда, надо иметь в виду, что часть получающихся корреляций может быть связана не с силой нервной системы, а с величиной ЗУИ как таковой, имеющей, вообще говоря, отличающиеся от силы нервной системы механизмы обусловливания).

За два десятилетия исследований нами подробно изучены различные свойства и корреляты величины ЗУИ в области высоких входных контрастов. Некоторыми из этих результатов мы считаем необходимым здесь кратко поделиться (обозначение «ЗУИ», используемое без дополнительных комментариев, далее будет означать индивидуальную величину ЗУИ при ее измерениях именно в области высоких входных контрастов индуцирующей штриховки):

Зависимость ЗУИ от устойчивых индивидуальных различий и от особенностей функционального состояния

72% популяционной дисперсии при измерениях величины ЗУИ оказываются связанными с устойчивыми межиндивидуальными различиями. Измерения при этом осуществлялись наиболее точным планшетным методом, при котором иллюзия определяется путем подравнивания за счет вращения ползунка с нарисованной на нем верхней линией вплоть до кажущейся параллельности, при этом используются 14 чередующихся замеров с разных сторон. 17% дисперсии связаны с функциональным состоянием испытуемого, в том числе с суточными ритмами (утром после пробуждения иллюзия минимальна, у большинства она выходит на плато к 11-12 часам дня, слегка возрастает после еды и при физическом и умственном утомлении). С ростом нервно-психического напряжения ЗУИ уменьшается. К уменьшению ЗУИ ведет и фрустрация (так, у студентов, получивших на экзамене неудовлетворительную оценку, иллюзия уменьшается по сравнению с доэкзаменационным уровнем, у получивших отличную оценку – напротив, увеличивается). Остающиеся 11% дисперсии связаны с инструментальной погрешностью измерений.

Приведенные данные основываются на измерениях ЗУИ у более чем 2000 человек, в том числе у более чем 300 человек – повторно, у 60 человек – многократно или в длительном лонгитюде (от 20 до 150 временных сечений у каждого).

Гендерные зависимости ЗУИ и функции популяционного распределения

Гендерная зависимость у ЗУИ практически отсутствует. Популяционные средние, а также ширина распределений у мужчин и женщин отличаются крайне мало, хотя форма кривой распределения ЗУИ по величине у мужчин и женщин в популяции несколько различается: у мужчин распределение более симметрично относительно флангов с низкой и высокой ЗУИ, у женщин распределение более вытянуто в сторону высоких ЗУИ. За счет этого женщины имеют в групповой тенденции несколько более высокую ЗУИ (сдвиг примерно на 0,15 популяционного стандартного отклонения).

Возрастные зависимости ЗУИ

Возрастная динамика ЗУИ была нами исследована в диапазоне от 5 до 70 лет. У посещающих детсад 5-летних детей ЗУИ практически отсутствует (близка к нулю), от 5 до 17 лет она монотонно возрастает (в диапазоне от 7 до 14 лет почти с линейной зависимостью от логарифма возраста), в районе 17-18 лет выходит на плато, заканчивающееся примерно после 35 лет – после этого начинается медленное и плавное снижение величины ЗУИ вплоть до максимального возрастного диапазона (для максимальных возрастов ЗУИ составляет около 0,7 от уровня 20-летних).

Короткая временная динамика ЗУИ в процессе измерений

Индивидуальное измерение ЗУИ экспериментатором с помощью имеющего ползунок картонного планшета (как правило 14 замеров) занимает в среднем около 5—8 минут. На протяжении этого времени у большинства испытуемых (около 65%) ЗУИ как правило максимальна при первых замерах и по гиперболическому закону спадает при последующих замерах, приближаясь к индивидуально стабильному уровню по мере развития монотонии. Таким образом, первоначальная ориентировочная реакция у большинства испытуемых провоцирует всплеск повышенной ЗУИ. Однако оставшиеся 35% испытуемых демонстрируют (причем устойчиво) обратную тенденцию: начальная ориентировочная реакция сопровождается у них сниженной ЗУИ, а по мере ее угашения и развития монотонии ЗУИ у них повышается, точно так же выходя на плато.

Особенности ЗУИ в некоторых клинических группах больных

У больных ишемической болезнью сердца ЗУИ в среднем по группе достоверно увеличена в сравнении с аналогичной контрольной возрастной группой на 0,5 стандартного отклонения, у больных вегетососудистой дистонией – напротив, уменьшена на 0,3 стандартного отклонения.

В группе больных т.н. параноидной шизофренией ЗУИ в тенденции увеличена на 0,7 стандартного отклонения, в группе же больных так называемой неврозоподобной шизофренией – напротив, уменьшена на 1,1 стандартного отклонения по сравнению с возрастной нормой. Этот результат, понятно, не вызывает удивления (типичные черты «сильных» способствуют стеничному и упрямому бредообразованию, точно так же типичные черты «слабых» способствуют неврозоподобной симптоматике).

Связь ЗУИ с результатами клинического анализа крови

Из числа всех многочисленных показателей клинической формулы крови ЗУИ взаимосвязана только с общим содержанием лейкоцитов (в групповой, но достоверной тенденции). Усреднение проводилось по 247 испытуемым разного пола и возраста. Вид зависимости количества лейкоцитов в периферической крови от ЗУИ (выраженной в единицах накопленного популяционного процента) показан на рис.9. Примечательно, что общий вид зависимости (с точностью до множителя, характеризующего средний уровень лейкоцитов в данной подвыборке) практически одинаков во всех трех изученных подвыборках, а именно: мужчин (103 чел.), женщин (90 чел.) и мальчиков-подростков (54 чел.). Все эти зависимости имеют вид асимметричной перевернутой длинно ниспадающей в своей правой части U-образной кривой. Максимальное среднее значение содержания лейкоцитов отмечается в зоне, соответствующей ЗУИ с величиной примерно (-0,4) популяционного стандартного отклонения от среднего, а минимальное – в зоне лиц с самыми высокими значениями величины ЗУИ.

Рис.9 Зависимость среднего количества лейкоцитов в периферической крови от величины зрительной угловой иллюзии

Связь ЗУИ с некоторыми объективными тестами

С критической частотой слияния световых мельканий, считающейся референтным индикатором лабильности как свойства нервной системы, ЗУИ не обнаруживает никаких достоверных корреляций.

ЗУИ негативно коррелирует (R=-0,4) c устойчивостью зрительного внимания в тесте Рисса (то есть со скоростью и правильностью отслеживания от начала до конца линий, перепутанных на рисунке в клубок). У лиц с низкой ЗУИ результаты этого теста оказываются, в среднем, лучше.

Связь ЗУИ с тестом «Рисунок фантастического животного»

Лица с низкой ЗУИ («слабые»?) достоверно чаще (в 6-10 раз чаще, чем лица с высокой ЗУИ) демонстрируют в этом прожективном рисуночном тесте признаки, считающиеся маркерами повышенной тревожности (прорисовка глаз и особенно зрачков в глазах, большое количество глаз у животного, остроугольные символы защиты на теле, и т.п.). Лица с очень высокой ЗУИ практически никогда не прорисовывают зрачки в глазах животного, ограничиваясь вместо глаз просто пустыми кружками, такими же пустыми символическими треугольничками, квадратиками и т.п.

Связь ХНК-2, измеренного по ЗУИ на двух таблицах, с психологическими особенностями личности, диагностированными по опросникам

Высокая ХНК-2, определенная по ЗУИ методом двух графических таблиц с различным контрастом индуцирующих штрихов, обнаруживает в эксперименте позитивные корреляции со следующими личностными особенностями:

- расслабленное, ненапряженное и нетревожное фоновое (стартовое) состояние;

- неудержимость, - трудно себя тормозить и останавливать;

- беззастенчивость;

- несклонность к сомнениям и колебаниям;

- этическая бескомпромиссность и неуступчивость;

- эмоциональная стеничность, любовь к ярким и интенсивным эмоциям, громкому пению и т.п.;

- слабая эмоциональная впечатлительность и низкая болевая чувствительность;

- трудность перестраиваться и отказываться от раз возникших желаний;

- любовь к грандиозным планам;

- трудность в дифференциации логически важного и не важного;

- крупный почерк;

- трудность в вытеснении и дезактуализации уже «отработанных» эмоций и мыслей;

- ровная работоспособность

Низкая ХНК-2 по ЗУИ, связанная, очевидно, с высокочувствительной («слабой») нервной системой, сопряжена с противоположными чертами, а также со следующими личностными особенностями:

- хорошая память на стихи;

- избегание интенсивных эмоций, скандалов и т.п.;

- высокая тревожность;

- высокая впечатлительность к боли – своей и чужой;

- чувствительность к мелким логическим нюансам, детализированное «юридическое» мышление;

- мелкий почерк;

- склонность к смелым «диким» фантазиям, к их оторванности от жизненных реалий;

- вера в полезность для себя различных психологических техник;

- склонность к страданиям и самопожертвованию;

- легкое и быстрое эмоциональное вытеснение;

- этическая уступчивость;

- склонность к депрессиям;

- неровная работоспособность.

Планшет для определения ЗУИ и её характеристического наклона кривой в отдельных изолированных секторах зрительного поля

Измерительная схема, предназначенная для этих целей, имеет вид, показанный на рис.10. Конкретная схема, изображенная на рисунке, предназначена для определения ЗУИ (а также и её ХНК при условии варьирования контраста индуцирующих штрихов) в правой половине поля зрения, то есть преимущественно в левополушарных отделах зрительного анализатора. Если схему зеркально отразить в горизонтальном направлении, то тестовый отрезок OB окажется в левом полуполе зрения, и полученные после измерений величины ЗУИ и ХНК надо будет относить к механизмам правого полушария. Схему можно развернуть и вертикально, и под произвольным углом к горизонту – тогда тестовый отрезок ОВ будет измерять ЗУИ и ХНК в произвольно выбранных секторах зрительного поля. Единственный недостаток приведенной на рис.10 измерительной схемы – то, что в сравнении с ранее рассмотренной схемой на рис.6 она имеет примерно в три раза меньшую чувствительность. Соответственно, возрастает погрешность измерения, а это требует большего количества повторных замеров.

Рис.10. Метод подравнивания в виде, изображенном на рисунке, состоит в повороте отрезка OB (вокруг оси вращения в точке О) на такой угол, чтобы точки А, О и В субъективно казались лежащими вдоль одной прямой линии. Испытуемый должен при этом неподвижно фиксировать свой взгляд в точке О.

На приведенном рисунке точки А,О,В лежат в действительности на одной прямой. Эффекты рисунка демонстрируют, что резкого иллюзорного излома прямой в точке О не происходит, вместо этого линия АОВ кажется плавно изогнутой вниз. При этом косая штриховка на ОВ оказывает индуцирующее действие даже на ту часть незаштрихованного прямого отрезка АО, которая прилежит к точке О – она кажется «приспущенной» по отношению к линии вышележащей строки текста.

Заключение

Измерение характеристического наклона кривой ответной реакции рано списывать из числа действенных научно-исследовательских методов. Использование более валидных, точных и простых экспресс-методов диагностики ХНК, которые могут применяться в том числе для массовых обследований, способно ускорить раскрытие тайн головного мозга и психики человека. Некоторая часть подобных методик «нового поколения» разработана автором и рассмотрена в настоящей статье. Наиболее перспективными для измерения ХНК и «силы» нервной системы в различных отделах зрительного анализатора являются рассмотренные в статье способы, основанные на искусственном создании дополнительной временной задержки (зависящей от ХНК) в зрительном канале одного глаза – с последующим измерением этой задержки переводом ее в пространственную диспаратность бинокулярного зрения, а также способы, основанные на измерении величины зрительной угловой иллюзии с разным контрастом индуцирующих иллюзию штрихов.

В статье разобрано несколько конкретных методик для каждого из этих способов измерений. Методики, основанные на измерении бинокулярной диспаратности, могут быть эффективно реализованы только на экране компьютера либо в еще более сложном аппаратурном оптическом варианте стереоскопа с движущимся изображением. Методики, основанные на измерениях зрительной угловой иллюзии, возможны как в компьютерном, так и в планшетном варианте, причем оба варианта в этом случае являются равноэффективными.

Литература:

Базылевич Т.Ф. О синдроме силы регуляторной системы мозга. Проблемы дифференциальной психофизиологии. Электрофизиологические исследования основных свойств нервной системы. М.: Наука, 1974. С.93-111.

Голубева Э.А. Реакция перестройки биотоков мозга и типологические свойства нервной системы. // Типологические особенности высшей нервной деятельности человека. т.IV. М.: 1965

Голубева Э.А. Реакция навязывания ритма как метод исследования в дифференциальной психофизиологии. // Проблемы дифференциальной психофизиологии. т.VII. М.: Педагогика, 1972

Голубева Э.А. Индивидуальные особенности памяти человека (психофизиологическое исследование). - М.: Педагогика, 1980. - 151с.

Голубева Э.А., Изюмова С.А., Трубникова Р.С., Печенков В.В. Связь ритмов электроэнцефалограммы с основными свойствами нервной системы. // Проблемы дифференциальной психофизиологии. Электрофизиологические исследования основных свойств нервной системы. М.: Наука, 1974. С.160-174.

Ильин Е.П. Сила нервной системы и методики её исследования. // Психофизиологические основы физического воспитания и спорта. Л.: 1972

Ильин Е.П. Методические указания к практикуму по психофизиологии. // Экспресс-методы при изучении свойств нервной системы. Л.: 1981

Ильин Е.П. Дифференциальная психофизиология.-СПб.: Питер, 2001. – 464с.

Небылицын В.Д. Электроэнцефалографическое изучение свойств силы нервной системы и уравновешенности нервных процессов у человека с применением факториального анализа. // Типологические особенности высшей нервной деятельности человека. Т.III. М.: 1963

Небылицын В.Д. Основные свойства нервной системы человека. М.: Просвещение, 1966.

Таланов В.Л. Подробная кластерная структура, когнитивные и физиологические механизмы признака «иррационалы-рационалы». // http://www.newsocionicsmodel.narod.ru/structure_racio.html/

Теплов Б.М. (ред.) Типологические особенности высшей нервной деятельности человека. т.III. М.: 1963

Теплов Б.М. (ред.) Типологические особенности высшей нервной деятельности человека. т.IV. М.: 1965

Теплов Б.М. (ред.) Типологические особенности высшей нервной деятельности человека. т.V. М.: 1967

15 июля 2007

Таланов Виктор Львович

Постоянный адрес статьи (первоисточник) :

Таланов В.Л. Новые точные экспресс-методы измерения силы нервной системы // http://www.newsocionicsmodel.narod.ru/

копилефт: Таланов В.Л. 2007

Копилефт в данном случае означает, что автором разрешается свободное воспроизведение и использование вышеприведенного текста и иллюстраций настоящей статьи в любых целях при условии указания авторства и первоисточника.

Другие недавние работы автора (окт. 2006-июль 2007):

Интуиты и сенсорики – фундаментальное исследование

Планирующие рационалы и импровизирующие иррационалы – фундаментальное исследование

Физиологические механизмы экстраверсии

Простая физиологическая модель информационного метаболизма в психике человека (модель Т)

Жизненные автобиографические истории

Социально-эволюционная метафора и прогнозы эволюции

POST SCRIPTUM:

- Автором с интересом и благодарностью будут восприняты замечания, вопросы по любым приведенным научным статьям или предложения к сотрудничеству. Научное и человеческое общение – действенное средство, оно противостоит злу и поддерживает честных людей. Не будем этим средством пренебрегать, будем крепить солидарность.

Особая заинтересованность в программистах-энтузиастах по совместной некоммерческой разработке несложного софта для методик измерения «силы» нервной системы. А именно:

1 -программирование движущейся по экрану графики с плавной регулировкой (и регистрацией) скорости горизонтального движения;

2 – либо с использованием идеологии GIMP, либо мультипликационным методом (с набором готовых изображений) одновременный плавный разнонаправленный поворот верхней и нижней линий на рис.6 движением мышки – с условием сохранения сглаженных, качественных контуров на экране и с регистрацией угла поворота. И.т.п.

Нуждаясь в настоящее время в работе, автор заинтересован и в компетентных деловых предложениях творческого и трудового характера.

Электронная почта: psyscience4@yahoo.com

Санкт-Петербург