Предмет и задачи психофизиологии

Электроэнцефалография

В качестве индифферентной точки берут такой участок на голове или лице, на котором какие-либо электрические процессы минимальны и их можно принять за нуль: обычно это — мочка уха или сосцевидный отросток черепа. В этом случае с элект­рода, наложенного на скальп, регистрируются изменения потенци­ала с определенного участка мозга.

Отводящие электроды можно накладывать на самые разные учас­тки поверхности головы с учетом проекции на них тех или иных областей головного мозга. На заре применения ЭЭГ исследователи так и делали, но при этом они обязательно предоставляли в своих отчетах и публикациях координаты расположения электродов. Одна­ко потребность сопоставления электроэнцефалографических резуль­татов, полученных у людей с разными размерами головы в разных лабораториях и в разных странах, привела к созданию единой стан­дартной системы наложения электродов, получившей название сис­темы «10—20» [Jasper, 1958].

В соответствии с этой системой у испытуемого делают три изме­рения черепа (рис. 2.2): а) продольный размер черепа — измеряют расстояние по черепу между точкой перехода лобной кости в пере­носицу (назион) и затылочным бугром; б) поперечный размер че­репа — измеряют расстояние по черепу через макушку (вертекс) между наружными слуховыми проходами обоих ушей; в) длину окружности головы, измеренной по этим же точкам. Подробно см. правила расчета в [Методы исслед. в психофизиол., 1994, с. 10—12]. Измеренные расстояния разделяют на интервалы, причем длина каждого интервала, начинающегося от точки измерения, со­ставляет 10%, а остальные интервалы составляют 20% от соответ­ствующего размера черепа. Имея эти основные размеры, поверхность черепа можно разметить в виде сетки, на пересечении линий кото­рой накладываются электроды (см. рис. 2.2). Электроды, расположен­ные по средней линии, отмечаются индексом Z; отведения на левой половине головы имеют нечетные индексы, на правой — четные. Отведения в системе «10—20»: фронтальные (F1, F2, F3, F4, Fz); лоб­ные полюса (Fp1, Fp2); центральные (С1, C2, C3, C4, Cz,); париеталь­ные (P1, P2, P3, P4, Pz,); темпоральные (T1, T2 T3, T4, T5, T6); окципитальные (О1 О2, Oz).

В системе расположения электродов «10—10», которая является модификацией системы «10—20», количество отведений увеличено; эта система предусматривает установку дополнительных электродов, смещенных по отношению к положению электродов в системе «10—20» вперед (обозначаются ') или назад ("), например, отведе­ние С1' в системе «10—10» находится кпереди от отведения С1 в сис­теме «10-20» [Chartian et al., 1985].

ЭЭГ продолжает оставаться сложным для расшифровки показате­лем мозговой активности. При некоторых состояниях субъекта в этом сложном колебательном процессе можно визуально выделить рит­мические колебания определенной частоты (рис. 2.3). Альфа-ритм — наиболее часто встречающийся ритм, который состоит из волн пра­вильной, почти синусоидальной формы, с частотой от 8 до 13 Гц у разных лиц и с амплитудой

 

Рис. 2.2. Схема расположения электроэнцефалографических электродов
на скальпе [Jasper, 1958]: А — вид сверху; Б — вид сбоку справа; В — вид спереди; Г — вид сверху

 

 

50—100 мкВ. Наблюдается он в состоянии спокойного бодрствования, медитации и длительной монотонной деятельности. В первую очередь появляется в затылочных областях, где он наиболее выражен, и может периодически распространяться на другие области мозга. Часто амплитуда колебания альфа-ритма постепенно увеличивается, а затем уменьшается. Этот феномен по­лучил название «веретено альфа-ритма». Длительность веретен со­ставляет от долей секунды до нескольких секунд. Если испытуемого отвлечь каким-либо раздражителем, то этот ритм десинхронизиру­ется, т.е. заменяется низкоамплитудной высокочастотной ЭЭГ. Этот феномен в литературе обозначается терминами реакция активации, пробуждения или

 

 

Рис. 2.3. Основные ритмы электроэнцефалограммы:

1 — бета-ритм; 2 — альфа-ритм; 3 — тета-ритм; 4 — дельта-ритм

десинхронизации. По данным Л.А. Новиковой [1978],у слепых людей с врожденной или многолетней слепотой, а также при сохранности только светоощущения альфа-ритм отсутствует. Ис­чезновение альфа-ритма наблюдалось в случае атрофии зрительного нерва. Автор предполагает, что альфа-ритм совпадает с наличием предметного зрения. По мнению П.В. Симонова [1979], альфа-ритм связан с квантованием внешних стимулов. Мю-ритм (роландический или аркообразный) регистрируется в роландической борозде. Бли­зок по частоте и амплитуде к альфа-ритму, но отличается формой волн, имеющих округленные вершины и поэтому похожих на арки; встречается редко. Связан с тактильным и проприоцептивным раз­дражением и воображением движения. Выражен у слепых, компен­сирующих потерю зрения развитием тактильного и двигательного исследования среды [Новикова, 1966]. Каппа-ритм сходен по частоте с альфа-ритмом, регистрируется в височной области при подавле­нии альфа-ритма в других областях в процессе умственной деятель­ности. Альфа-, мю- и каппа-ритмы относят к одной частотной кате­гории ритмов ЭЭГ [Коган, 1983]. Бета-ритм — колебания в диапазо­не от 14 до 30 Гц с амплитудой 5—30 мкВ. Наиболее выражен в лоб­ных областях, но при различных видах интенсивной деятельности резко усиливается и распространяется на другие области мозга [Ко­ган, 1983]. Гамма-ритм — колебания потенциалов в диапазоне выше

30 Гц. Амплитуда этих колебаний не превышает 15 мкВ и обратно пропорциональна частоте. Наблюдается при решении задач, требую­щих максимального сосредоточения внимания. Тета-ритм имеет час­тоту 4—8 Гц и амплитуду от 20 до 100 мкВ (и даже более). Наиболее выражен в гиппокампе. Связан с поисковым поведением, усилива­ется при эмоциональном напряжении. П.В. Симонов [1979] считает, что тета-ритм связан с квантованием извлекаемых из памяти энг-рамм. Дельта-ритм состоит из высокоамплитудных (сотни микровольт) волн частотой 1—4 Гц. Возникает при естественном и наркотическом сне, а также наблюдается при регистрации ЭЭГ от участков коры, граничащих с областью, пораженной опухолью. Сверхмедленные по­тенциалы коры имеют период колебаний от нескольких секунд до нескольких часов и амплитуду от сотен микровольт до десятков мил­ливольт. Регистрируются специальными усилителями постоянного тока. Условно их разделяют на 5 групп в соответствии с периодом (Т) колебаний: секундные (Т=3—10 с), декасекундные (Т=15—60 с), ми­нутные (Т=2—9 мин), декаминутные (Т=10—20 мин) и часовые (Т=0,5—1,5 ч) [Коган, 1969]. Наблюдаются при бодрствовании, сне, повторных предъявлениях проб на объем оперативной памяти, па­тологиях мозга, действии фармакологических веществ [Илюхина, 1977]. Однако описанные ритмы довольно редко встречаются в чистом ииде в реальном психофизиологическом эксперименте; когда испы­туемый вовлечен в определенный вид деятельности, его ЭЭГ пред­ставляет постоянно меняющуюся по амплитуде и частоте кривую. В настоящее время выпускаются самые разнообразные пакеты про­грамм для анализа ЭЭГ на персональных компьютерах. Мы не будем здесь подробно останавливаться на методах анализа ЭЭГ, так как эта проблема требует специального обсуждения. Отметим лишь, что можно выделить два направления в анализе ЭЭГ у субъекта, выпол­няющего определенный вид деятельности. Одно из них — это сопос­тавление описанных ритмов ЭЭГ или ее частотного спектра, выяв­ляющего выраженность альфа-, бета-, тета- или каппа-ритмов, с теку­щей деятельностью (решение задач, счет в уме, выполнение ассоциа­тивных тестов, мысленное представление зрительных или слуховых ощущений, выполнение задач на объем кратковременной памяти и т.д.) [Труш, Кориневский, 1978; Ливанов, Хризман, 1978 ]. Сюда же можно отнести и выявление особенностей того или иного ритма ЭЭГ и их сопоставление с индивидуальной способностью выпол­нять определенный психологический тест, причем проведение этих исследований может быть разделено во времени [см., например, гл. 6; Психофизиол. закономерн., 1985 ]. В рамках другого направления ЭЭГ описывается на основе прямого сопоставления тех или иных ее компонентов с реально развивающимися этапами экспериментально контролируемой деятельности. Одним из примеров подобного подхода является сопоставление амплитудно-временных характеристик компонентов связанных с событием потенциалов (ССП) с выделяемыми характеристиками реализующегося в это время поведения (см. гл.16).

Важное значение в изучении активности мозга имеет сравнитель­ный анализ биоэлектрических потенциалов, регистрируемых одно­временно в разных областях мозга [Труш,Кориневский, 1978]. Так, в школе М.Н. Ливанова впервые был обнаружен феномен развития пространственной синхронизации потенциалов в диапазоне опреде­ленного ритма (чаще тета-ритма) при формировании поведенческо­го навыка у животных и у человека при различных психологических тестах [Ливанов, Хризман, 1978]. В настоящее время компьютерные программы просчитывают амплитуды ЭЭГ, ВП и ССП в каждом частотном диапазоне — альфа-, бета-, тета- и дельта-ритмов для каждого отведения. Цифровые данные в виде черно-белых или цвет­ных шкал переносятся на соответствующие места отведений на че­репе, что дает наглядное представление о том, в каких частях мозга и в какой степени выражена та или иная частота колебаний или тот или иной потенциал [Kaplan et al., 1994].

Артефакты (рис. 2.4). При записи ЭЭГ могут регистрироваться элек­трические процессы, не связанные с активностью мозга. Их называ­ют артефактами. Все артефакты можно разделить на технические и биологические.

При удовлетворительном состоянии усилительной и регистриру­ющей техники и при соблюдении всех правил регистрации электро­физиологических показателей технические артефакты, как правило,
связаны с неудовлетворительным контактом отводящих электродов
с кожными покровами головы, в результате чего контактное сопро­тивление резко возрастает, т.е. увеличивается внутреннее сопротив­ление источника электрических потенциалов, а это приводит к сни­жению электрического сигнала на входе усилителя и увеличению амплитуды сигналов, наводящихся на электроды от внешних источ­ников. В этих случаях при регистрации ЭЭГ чаще всего наблюдается синусоидальная кривая с частотой 50 Гц (наводка переменного тока), осложненная низкоамплитудными биопотенциалами. Сходная артефактная картина имеет место при отсутствии заземления испытуе­мого. Все технические артефакты относительно легко устранимы. Биологические артефакты появляются в ЭЭГ от других источников организма и в большинстве случаев неустранимы техническими сред­ствами. К этим артефактам относятся артефакты от движения глаз, которые больше всего выражены в передних областях мозга, и ак­тивности скелетных мышц, особенно жевательных и мимических. Избавиться от «глазных» и «мышечных» артефактов можно только изменением условий проведения эксперимента, исключающих по­стоянные движения глаз и мышечную активность, а также специальным инструктированием испытуемого. Иногда на ЭЭГ «пробивает» элект­рокардиограмма. В этом случае нужно проверить сопротивление на электродах.

 

 

Рис. 2.4. Артефакты на электроэнцефалограмме:

I, 2, 3 — электродные артефакты; 4 — посторонние электрические помехи; 5 — артефакты, вызванные движением испытуемого; 6, 7 — мышечные потенциалы, вызванные напряжением мышц корпуса и сморщиванием лба соответственно; 8 — кожные потенциалы; 9— моргание; 10— электрокардиограмма на фоне элетроэнцефалограммы; 11— пульсовые волны [Егорова, 1973]

 

Вероятно, придет день, когда биолог,

и не только он, но и физиолог протянут

руку психологу и встретятся с ним в тун­неле,

который они взялись копать с раз­ных

сторон горы неизвестного.

К.Г.Юнг

Сейчас большее чем когда-либо лю­ди начинают

осознавать, что они суще­ства психофизиологические.

Г. Шварц

Раздел I. Предмет, задачи и методы психофизиологии

Предмет и задачи психофизиологии

1.1. Определение психофизиологии;

Психофизиология (психологическая физиология) — научная ди­сциплина, возникшая на стыке психологии и физиологии, предме­том ее изучения являются физиологические основы психической деятельности и поведения человека.

Термин «психофизиология» был предложен в начале XIX века французским философом Н. Массиасом и первоначально использовался для обозначения широкого круга исследований психики, опиравшихся на точные объективные физиологические методы (оп­ределение сенсорных порогов, времени реакции и т.д.)

Психофизиология — естественнонаучная ветвь психологиче­ского знания, поэтому необходимо определить ее положение по отношению к другим дисциплинам той же ориентации: физиологической психологии, физиологии высшей нервной деятельности и нейропсихологии.

Наиболее близка к психофизиологии — физиологическая пси­хология, наука, возникшая в конце XIX века как раздел экспе­риментальной психологии. Термин физиологическая психология был введен В. Вундтом для обозначения психологических исследова­ний, заимствующих методы и результаты исследований у физиоло­гии человека. В настоящее время физиологическая психология по­нимается как отрасль психологической науки, изучающая физио­логические механизмы психической деятельности от низших до вы­сших уровней ее организации (см. Психологический словарь, 1996). Таким образом, задачи психофизиологии и физиологической пси­хологии практически совпадают. Тем не менее существуют опре­деленные различия в исследовательских парадигмах того и друго­го направления. Как отмечает Дж. Хэссет (1981), предмет психо­физиологии — сложное поведение, в контексте которого изуча­ются физиологические процессы. Физиологическая психология име­ет более конкретную направленность на изучение частных физио­логических механизмов.

В отечественной науке терминологические и содержательные различия физиологической психологии и психофизиологии были использованы А.Р. Лурией (1973) для того, чтобы обозначить про­дуктивность складывающегося в физиологии функционально-системного подхода к изучению психики и поведения человека.

Согласно представлениям А.Р. Лурии, физиологическая психо­логия изучает основы сложных психических процессов — мотивов и потребностей, ощущений и восприятия, внимания и памяти, слож­нейших форм речевых и интеллектуальных актов, т.е. отдельных психических процессов и функций. Она образовалась в резуль­тате накопления большого объема эмпирического материала о функционировании различных физиологических систем организма в разнообразных психических состояниях.

В отличие от физиологической психологии, где предметом яв­ляется изучение отдельных физиологических функций, предметом психофизиологии, как подчеркивал А. Р. Лурия, служит поведение человека или животного. С этой точки зрения психофизиология — это физиология целостных форм психической деятельности, возникшая для объяснения психических явлений с помощью физиоло­гических процессов, и поэтому в ней сопоставляются сложные фор­мы поведенческих характеристик человека с физиологическими процессами разной степени сложности.

Истоки этих представлений можно найти в трудах Л.С. Выгот­ского, который первым сформулировал необходимость исследовать проблему соотношения психологических и физиологических сис­тем, предвосхитив, таким образом, основную перспективу развития психофизиологии (Выготский, 1982).

Теоретико-экспериментальную основу этого направления соста­вляет теория функциональных систем П.К. Анохина (1968), бази­рующаяся на понимании психических и физиологических процес­сов как сложнейших функциональных систем, в которых отдельные механизмы объединены общей задачей в целые, совместно дейст­вующие комплексы, направленные на достижение полезного при­способительного результата. С идеей функциональных систем не­посредственно связан и принцип саморегуляции физиологических процессов, сформулированный в отечественной физиологии Н.А. Бернштейном (1963) задолго до появления кибернетики и открыв­ший совершенно новый подход к изучению физиологических меха­низмов отдельных психических процессов. В итоге развитие этого направления в психофизиологии привело к возникновению но­ной области исследований, именуемой системной психофизиоло­гией (Швырков, 1988; Александров, 1997).

Эволюция представлений о предмете психофизиологии в отече­ственной науке связана также с именем Е.Н. Соколова. Его позиция, основанная на большом экспериментальном и теоретическом опыте, состоит в том, что предметом психофизиологии должно яв­ляться «изучение нейронных механизмов психических процессов и состояний» (Данилова, 1998. С. 6). В последнее время Е.Н. Соколов и его последователи разрабатывают новое научное направле­ние — векторную психофизиологию (Соколов, 1995).

При всем различии этих подходов психофизиология существует как самостоятельная область исследований, поэтому необходимо обсудить ее положение среди других нейронаук.

В этой связи особый интерес представляет соотношение психо­физиологии и нейропсихологии, При всем различии этих подходов психофизиология существует как самостоятельная область исследований, поэтому необходимо обсудить ее положение среди других нейронаук.

В этой связи особый интерес представляет соотношение психо­физиологии и нейропсихологии. По определению, нейропсихология — это отрасль психологиче­ской науки, сложившаяся на стыке нескольких дисциплин: психоло­гии, медицины (нейрохирургии, неврологии), физиологии — и на­правленная на изучение мозговых механизмов высших психиче­ских функций в связи с локальными поражениями головного моз­га. Теоретической основой нейропсихологии является разработан­ная А.Р. Лурией теория системной динамической локализации пси­хических процессов.

В последние десятилетия появились новые психофизиологиче­ские методы (например, позитронно-эмиссионная томография, ядер­но-магнитный резонанс и др.), которые позволяют исследовать моз­говую локализацию динамики высших психических функций у здо­ровых людей. Таким образом, современная нейропсихология, взя­тая в полном объеме своей проблематики, ориентирована на изуче­ние мозговой организации психической деятельности не только в патологии, но и в норме. Соответственно этому круг исследова­ний нейропсихологии расширился; появились такие направления, как нейропсихология индивидуальных различий, возрастная нейроп­сихология (см. Хрестоматия по нейропсихологии, 1999). Послед­нее фактически приводит к стиранию границ между нейропсихоло­гией и психофизиологией.

Наконец, следует указать на соотношение физиологии ВНД и психофизиологии. Высшая нервная деятельность (ВНД) — поня­тие, введенное И.П.Павловым, в течение многих лет отождествля­лось с понятием психическая деятельность. Таким образом, физио­логия высшей нервной деятельности представляла собой физио­логию психической деятельности или психофизиологию.

Хорошо обоснованная методология и богатство эксперименталь­ных приемов физиологии ВНД оказали решающее влияние на иссле­дования в области физиологических основ поведения человека, за­тормозив, однако, развитие тех исследований, которые не укладыва­лись в «прокрустово» ложе физиологии ВНД. В 1950 году состоялась так называемая «Павловская сессия», посвященная проблемам пси­хологии и физиологии. На этой сессии речь шла о необходимости воз­рождения павловского учения. За уклонение в сторону от этого уче­ния резкой критике подвергся создатель теории функциональных си­стем П.К. Анохин и некоторые другие видные ученые.

Последствия Павловской сессии оказались весьма драматичны и для психологии. В начале 50-х годов XX века имело место насиль­ственное внедрение павловского учения в психологию. По утвер­ждению А.В. Петровского (1967), фактически наблюдалась тен­денция к ликвидации психологии и замене ее павловской физиоло­гией ВНД.

Официально положение дел изменилось в 1962 году, когда состо­ялось Всесоюзное совещание по философским вопросам физиоло­гии высшей нервной деятельности и психологии.

Оно было вынуждено констатировать существенные изменения, которые произошли в науке в послевоенные годы. Кратко характе­ризуя эти изменения, необходимо подчеркнуть следующее.

В связи с интенсивным развитием новой техники физиологиче­ского эксперимента и, прежде всего с появлением электроэнцефа­лографии стал расширяться фронт экспериментальных исследо­ваний мозговых механизмов психики и поведения человека и живот­ных. Метод ЭЭГ дал возможность заглянуть в тонкие физиологи­ческие механизмы, лежащие в основе психических процессов и поведения. Развитие микроэлектродной техники, эксперименты с элек­трической стимуляцией различных образований головного мозга с помощью вживленных электродов открыли новое направление ис­следований в изучении мозга. Возрастающее значение вычисли­тельной техники, теории информации, кибернетики и т.д. требова­ли переосмысления традиционных положений физиологии ВНД и разработки новых теоретических и экспериментальных парадигм.

Благодаря послевоенным новациям, существенно преобразилась и зарубежная психофизиология, которая до этого на протяжении многих лет занималась исследованием физиологических процессов и функций человека при различных психических состояниях (Хэссет, 1981). В 1982 году в Канаде состоялся Первый международ­ный психофизиологический конгресс, на котором была создана Ме­ждународная психофизиологическая ассоциация и учрежден журнал «Международный журнал психофизиологии» (International Jour­nal of Psychophisiology).

Интенсивному развитию психофизиологии способствовал и тот факт, что Международная организация по исследованию мозга провозгласила последнее десятилетие XX века «Десятилетием мозга». В рамках этой международной программы проводились комп­лексные исследования, направленные на интеграцию всех аспектов знания о мозге и принципах его работы. Например, в 1993г. при Ин­ституте ВНД и НФ РАН был создан Международный исследова­тельский центр нейробиологии сознания «Светлое пятно».

Переживая на этой основе период интенсивного роста, науки о мозге, и в том числе психофизиология, вплотную подошли к реше­нию таких проблем, которые ранее были недоступны для исследо­ваний. К их числу относятся, например, физиологические механиз­мы и закономерности кодирования информации в мозге человека и животных, хронометрия процессов познавательной деятельности и изучение кодов мыслительной деятельности человека и др.

Пытаясь представить облик современной психофизиологии, Б.И. Кочубей (1990) выделяет три новых характеристики: активизм, селективизм и информативизм. Активизм предполагает отказ от пред­ставлений о человеке как существе, пассивно реагирующем на внеш­ние воздействия, и переход к новой «модели» человека — актив­ной личности, направляемой внутренне заданными целями, спо­собной к произвольной саморегуляции. Селективизм характеризу­ет возрастающую дифференцированность в анализе физиологиче­ских процессов и явлений, которая позволяет ставить их в один ряд с тонкими психологическими процессами. Информативизм отража­ет переориентацию физиологии с изучения энергетического обмена со средой на обмен информацией. Понятие информации, войдя в пси­хофизиологию в 60-е годы, стало одним из главных при описании фи­зиологических механизмов познавательной деятельности человека.

Таким образом, современная психофизиология как наука о фи­зиологических основах психической деятельности и поведения, пре­доставляет собой область знания, которая объединяет физиологиче­скую психологию, физиологию ВНД, «нормальную» нейропсихоло­гию и системную психофизиологию. Взятая в полном объеме своих задач психофизиология включает три относительно самостоятельных части: общую, возрастную и дифференциальную. Каждая из них име­ет собственный предмет изучения, задачи и методические приемы.

Предмет общей психофизиологии — физиологические основы (корреляты, механизмы, закономерности) психической деятельности и поведения человека. Общая психофизиология изучает физиологические основы познавательных процессов (когнитивная психофизиология), эмоционально-потребностной сферы человека и функци­ональных состояний. Предмет возрастной психофизиологии — он­тогенетические изменения физиологических основ психической де­ятельности человека. Дифференциальная психофизиология — раз­дел, изучающий естественнонаучные основы и предпосылки индивидуальных различий в психике и поведении человека.

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: