5. «СЕНСОРНО-МОТОРНАЯ РЕАКЦИЯ. ДВИГАТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ БОКСЕРА НА ПОЯВЛЕНИЕ ВНЕШНЕГО РАЗДРАЖИТЕЛЯ» В скоростном исполнении удара важная роль отводится на то, как боксер реагирует на появление внешнего раздражителя (звук, сигнал,загорание лампочки на динамометре перед

Кожно-гальванические феномены исследовались в нашей стране и за её рубежами различными авторами и в самых различных направлениях. Исследовались физиологические, рефлекторные, физико-химические механизмы кожных электрических реакций, физико-химическая природа электрических потенциалов кожи и влияние нервной системы на них, кожно-гальванические реакции у здоровых и больных людей в условии клиники.
Регистрацию и фиксацию кожно-гальванической реакции (или кожно-гальванического потенциала) в целях инструментальной детекции лжи осуществляют с использованием полиграфа и специального программного обеспечения. Съем кожно-гальванической реакции (далее по тексту – КГР) производится посредством простейшего датчика, состоящего из двух электродов, которые посредством простейших приспособлений крепятся к поверхности кожи человека, в частности, к «подушечкам» ногтевых (верхних) фаланг пальцев руки.
Несмотря на имеющиеся исследования (Васильева В.К. – 1964; Раевская О.С. -1985), подтверждающие наличие некоторых различий кожных потенциалов, в зависимости от места съёма КГР (левая или правая части тела), по моему мнению, это не оказывает принципиального влияния на результаты интерпретации полиграмм при проведении опросов с использованием полиграфа. Однако при возможности выбора рекомендую снимать КГР у с пальцев левой руки, поскольку традиционно считается, что более выраженная реакция снимается с левой руки, которая находится под контролем «более эмоционального» правого полушария головного мозга.
В данной работе используются материалы исследований, полученные с использованием полиграфа «КРИС» производства Варламова и соответствующего программного обеспечения «Sheriff».
Установлено, что электрические явления в живых тканях, в том числе в коже человека, обусловлены ионными изменениями.
Изучение КГР началось в 19 веке. По имеющимся данным в 1888 году Фере и в 1889 году Тарханов открыли два явления кожной электрической активности. Фере открыл, что сопротивление (электропроводимость) кожи меняется при пропускание через неё тока 1-3 вольта в динамике воздействия эмоциональных и сенсорных стимулов. Открытый чуть позже Тархановым феномен КГР состоит в том, что при измерении гальванометром потенциала кожи обнаруживается изменение этого потенциала в зависимости от эмоциональных переживаний человека и подаваемых сенсорных стимулов. Очевидно, что при таких обстоятельствах метод Фере измеряет КГР путем измерения сопротивления кожи, а метод Тарханова измеряет КГР путем измерения кожного потенциала. Оба метода измеряют КГР в динамике подачи (предъявления) стимулов. В связи с явной зависимостью КГР от психических явлений некоторое время КГР называлась психогальванической реакцией или эффектом Фере. Изменение потенциала кожи некоторое время называли эффектом Тарханова.
В дальнейшем учёные (Тарханов И.Р. — 1889; Буторин В.И., Лурия А.Р. -1923; Мясищев В.Н. -1929; Кравченко Е.А. — 1936; Познанская Н.Б. – 1940; Горев В.П. -1943; Краева Н.П. — 1951; Васильева В.К. -1960; Варламов В.А. -1974; Кондор И.С., Леонов Н.А. -1980; Крауклис А.А. -1982; Аракелов Г.Г. -1998 и многие другие) развили и подтвердили указанную ионную теорию биоэлектрических потенциалов. По сведениям д.б.н. Васильевой В.К. (1964), одним из первых в нашей стране ионную теорию биоэлектрических потенциалов и токов обосновал В.Ю. Чаговец (1903).
Наиболее простое и ясное понятие КГР, с психологической точки зрения, по моему мнению, предложил в 1985 году Карпенко Л.А.: «Кожно-гальваническая реакция (КГР) – показатель электропроводимости кожи. Он имеет фазическую и тоническую формы. В первом случае, КГР – один из компонентов ориентировочного рефлекса, возникающего в ответ на новый стимул и угасающего с его повторением. Тоническая форма КГР характеризует медленные изменения кожной проводимости, которые развиваются, например, при утомлении» (Краткий психологический словарь / Сост. Л.А. Карпенко; Под общей ред. А.В. Петровского, М.Г. Ярошевского. – М.Ж Политиздат, 1985, стр.144).
В 2003 году Немов Р.С. дал следующее определение: «Кожно-гальваническая реакция (КГР) – непроизвольная органическая реакция, регистрируемая с помощью соответствующих приборов на поверхности кожи человека. КГР выражается в снижении электрической сопротивляемости поверхности кожи проведению электрического тока малой силы вследствие активизации работы потовыделительных желёз и последующего увлажнения кожи. В психологии КГР используется для изучения и оценки эмоциональных и других психологических состояний человека в данный момент времени. По характеру КГР также судят о выполнении человеком различных видов деятельности» (Психология: Словарь-справочник: в 2 ч. – М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003, ч.1 стр.220).
Наиболее лаконичное определение КГР можно найти у Ларченко Н.А.: «Кожно-гальваническая реакция – показатель электропроводимости кожи, изменяющийся при различных психических заболеваниях» (Словарь-справочник медицинских терминов и основных медицинских понятий / Н.А. Ларченко. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2013, стр.228).
Современных определений КГР достаточно много, при этом нет строгой и точной обобщающей теории кожно-гальванической реакции. Учитывая многочисленные научные исследования, проводимые у нас и за рубежом, приходится признать, что в исследовании КГР остаётся много вопросов. «Электрическая активность кожи (ЭК) связана с активностью потоотделения, однако физиологическая основа её до конца не изучена» (Психофизиология: учебник для вузов / Под ред. Ю.И. Александрова, СПБ: Питер, 2012, стр.40). Не вдаваясь в перечисление теорий, необходимо отметить, что в целях инструментальной детекции лжи КГР – едва ли не самый эффективный показатель психофизиологической активности человека. Наиболее важным в целях инструментальной детекции лжи является связь кожно-гальванической реакции с физиологическими и психическими процессами человека, устойчивая связь амплитуды, длины и динамики КГР с вербальными и невербальными стимулами её вызывающими, а также факт отражения этих связей в различной степени. «Многочисленные исследования, проведенные различными авторами показали, что КГР отражает общую активацию человека, а также его напряженность. При повышении уровня активации или увеличении напряженности кожное сопротивление падает, в то время как при расслаблении и релаксации уровень кожного сопротивления возрастает.»(Шишкова Н.Р., Психофизиологическая оценка уровня стресса, Диссертация на соискание ученой степени кандидата психологических наук, Москва-2004, стр.17).
По сведениям Варламова В.А. «Анализ данных о механизме возникновения и регулирования кожной реакции, ее информативных признаков показал, что:
— тоническая кожная реакция является отражением глубинных процессов функциональной перестройки в центральной нервной системе;
— величина ответа кожно-гальванического рефлекса находится в прямой зависимости от новизны раздражителя, типологических особенностей высшей нервной деятельности, уровня мотивации обследуемого и его функционального состояния;
— динамика показателей фазической КР может быть критерием степени эмоционального перенапряжения функциональной системы человека. Если дальнейший рост эмоционального напряжения ведет к снижению фазической КР, то это говорит о пределе функциональных возможностей обследуемого;
— методики регистрации, измерения динамики кожного сопротивления, или потенциала кожи, с точки зрения информативности не имеют различия;
— информативные признаки кривой КР являются общими для любых периодических кривых.
При анализе КР необходимо учитывать характеристики подвижности нервной системы людей с учетом региональных и национальных особенностей. По кривой КР нельзя определить, представитель какой национальности проходит тестирование, но то, что он, например, представитель южных народов, темпераментный, с подвижной нервной системой, - определить можно.» (Варламов В.А., Варламов Г.В., Компьютерная детекция лжи, Москва-2010, стр.63).
Учитывая вышеизложенное, считаю целесообразным определить основные характеристики КГР, необходимые для учёта и понимания в целях психофизиологических исследований (опросов) с использованием полиграфа и так называемой инструментальной детекции лжи.
Кожно-гальваническая реакция (КГР) – это показатель электропроводности и сопротивления кожных покровов, собственного электрического потенциала кожи. Установлено, что эти показатели меняется у человека в зависимости от внешних и внутренних условий. К наиболее важным, на мой взгляд, условиям относятся: психологическое состояние человека, физиологическое состояние человека, адаптивные возможности человека, условия среды, сила, частота и интенсивность предъявляемого стимула и др.
Кожно-гальваническая реакция (КГР) имеет фазическую и тоническую составляющие. Фазическая составляющая характеризует психофизиологическую реакцию, связанную с опознанием предъявляемого стимула. Эти характеристики связаны с опознанием таких компонентов предъявляемого стимула, как его новизна, интенсивность, внезапность-ожидаемость, сила, смысловое содержание, эмоциональная значимость. Тоническая составляющая характеризует психофизиологическое состояние исследуемого организма, степень адаптации к предъявляемому стимулу.
Кожно-гальваническая реакция (КГР) в контролируемых условиях практически не поддаётся корректному сознательному контролю. При наличии внешних или внутренних условий, влияющих на состояние КГР, по характеру изменения фазической и тонической составляющих КГР можно достаточно объективно определить качественные характеристики факторов влияния. Данное обстоятельство позволяет достаточно объективно различать спонтанные КГР от произвольных КГР.
Кожно-гальваническая реакция (КГР) в момент проведения психофизиологического исследования с использованием полиграфа может рассматриваться как индикатор степени опознания предъявляемого стимула, индикатор эмоции, индикатор стрессовой реакции, индикатор функционального состояния организма, а также всего перечисленного одновременно.
Из классической психофизиологии известно, что КГР связана с таламической и кортикальной областями мозга. Считается, что активность неокортекса регулируется ретикулярной формацией, при этом гипоталамус поддерживает вегетативный тонус, деятельность лимбической системы и общий уровень бодрствования человека. Также доказано, что на КГР оказывает частичное влияние парасимпатическая система человека.
Фрагмент из книги «Энциклопедия полиграфа»

Рис. 2. 22. Физическая основа окулограммы. Глазное яблоко действует как миниатюрная батарея, при его повороте полюса этой бата­реи изменяют положение относительно электродов, помещенных около глаз. Регис­трируются изменения электрического потен­циала, по которому можно судить об угле по­ворота глаз (Хэссет, 1981).

Электроокулография (ЭОГ) - метод регистрации электрической активно­сти, возникающей при движении глаз. Роговица глаза имеет положительный заряд относительно сетчатки, что со­здает постоянный потенциал, кото­рый называется корнеоретинальным потенциалом. При изменении поло­жения глаза происходит переориента­ция этого потенциала (рис. 2.22), ко­торая фиксируется прибором.

При записи с помощью усилите­ля постоянного тока можно полу­чить информацию об ориентации глаз, при использовании усилителя переменного тока - только запись движений глаз.

Рис. 2.23. Места расположения электродов для окулограммы.

Перед записью производят калиб­ровку, определяя диапазон возмож­ных сдвигов. Для этого испытуемого просят смотреть вперед, вверх, вниз, в стороны. Линия на ЭОГ в тот момент, когда взгляд неподвижен и направлен вперед, принимается за нулевую. При­меняются очень небольшие электро­ды, располагающиеся в точках, пока­занных на рис. 2.23. Кожу и электро­ды подготавливают так же, как при электроэнцефалографии.

Электроокулография наиболее

эффективна в совокупности с другими методами. При оценке ЭЭГ, напри­мер, она позволяет вычленять артефакты, обусловленные движением глаз.

Кожно -гальваническая реакция

Электрическая активность кожи - кожно-гальваническая реакция (КГР) - определяется двумя способами. Первый, предложенный С. Фере (Fere) в 1888 г., представляет собой измерение кожного сопротивления. Второй - измерение разности потенциалов между двумя точками на поверхности кожи - связан с именем И.Р. Тарханова (1889).

Сопоставление КГР, измеренных по методу Фере и по методу Тарханова, привело к выводу, что изменения разности кожных потенциалов и кожного сопротивления отражают одну и ту же рефлекторную реакцию, фиксируемую в различных физических условиях (Кожевников, 1955). Изменения сопротив­ления всегда представляются однофазной волной уменьшения исходного кожного сопротивления. Изменения кожных потенциалов могут выражать­ся в виде волн различной полярности, часто многофазных. Согласно Р. Эдель-бергу (Edelberg, 1970), разность потенциалов кожи включает эпидермальный компонент, не связанный с активностью потовых желез, тогда как проводи­мость кожи его не имеет, то есть отражает состояние потовых желез.

При измерении кожного сопротивления с внешним источником тока, присоединенным отрицательным полюсом к ладони, латентный период из­менения сопротивления оказывается на 0,4-0,9 сек больше, чем скрытый пе­риод изменений разности потенциалов. Динамические характеристики фа-зической КГР достоверно отражают быстропротекающие процессы в ЦНС. Характер и форма тонического компонента являются индивидуальными по­казателями и не обнаруживают чет­кой зависимости от типа деятельно­сти (Кузнецов, 1983).

Рис. 2. 24. Изменение физиологических фун­кций испытуемого при наступлении дремоты (а) и при пробуждении (б). 1,2 - ЭЭГ, отведения 0, и 0 2 (левое и правое полушария соответственно); 3,4 - КГР ле­вой и правой руки; 5 - сейсмоактограмма (сигналы появляются при постукивании ис­пытуемым по датчику пальцем); 6 - ЭКГ (Леутин, Николаева, 1989).

В возникновении КГР участвуют два главных механизма: периферичес­кий (свойства самой кожи, в том чис­ле активность потовых желез) (Biro, 1983) и передаточный, связанный с активирующим и пусковым действием центральных структур (Lader, Motagu, 1962). Различают спонтанную КГР, развивающуюся при отсутствии внеш­него воздействия, и вызванную - от­ражающую реакцию организма на внешний стимул.

Для регистрации КГР использу-

ют неполяризующиеся электроды, накладываемые обычно на ладон­ную и тыльную поверхность рук, кончики пальцев, иногда - на лоб или ступни ног.

Наиболее эффективна КГР в со-

четании с другими методами при оценке эмоционального состояния испы­туемых (рис. 2.24).

Все описанные методы получения психофизиологической информации имеют свои достоинства и недостатки. Одновременное использование сра­зу нескольких из них в одной экспериментальной ситуации позволяет по­лучить более надежные результаты.

II. Измерители кожно – гальванической реакции (КГР).

Принцип действия приборов основан на измерении кожных биопотенциалов, возникающих в ответ на различные дозированные раздражения. Восприятие кожных потенциалов осуществляется пластинчатыми электродами накладываемыми на конечности.

Характерным для этих потенциалов является их частотный диапазон с верхней частотой не превышающей 10 Гц.

Метод регистрации кожно – гальванического рефлекса является одним из объективных методов исследования функционального состояния вегетативной нервной системы. При психологических переживаниях, стрессах, гневе, радости и т.д.; при различного рода раздражителях (звук, свет, тепло, холод и т.д.) происходит рефлекторная реакция в виде покраснения или побледнения кожи, потоотделения и других вегетативных реакциях.

Кожно – гальваническая (психологическая) реакция проявляется также при умственной деятельности, напряжении внимания и др.

Для построения приборов измеряющих КГР используются 2 метода (способа):

1) способ Фере,

2) способ Тарханова;

По способу Фере КГР измеряется путем регистрации изменений электрического сопротивления кожи.

По способу Тарханова КГР измеряется путем регистрации контактной разности потенциалов между двумя участками кожи.

Приборы для измерения КГР по Тарханову практически по структурной схеме подобны электрокардиографам. Частотный диапазон потенциалов кожи равен 0÷10 Гц. При этом динамический диапазон изменения частоты при КГР составляет 0,1÷10 Гц. Потенциал кожи может достигать величин 0,1÷2 мВ.

Способ Фере по измерению сопротивления кожи является более информационным. Электрическое сопротивление тканей служит эффективным средством при диагностике некоторых заболеваний нервно – эмоциональной сферы.

Для измерения электрического сопротивления требуется весьма простой датчик: 2 накладных датчика включаемых в мостовую измерительную схему.

Величина R кожи человека постоянному току обычно колеблется в широких пределах: от 2 до 200 кОм в зависимости от его нервно – эмоционального состояния и возраста.

Обычно при регистрации КГР электроды накладываются на ступню ноги, где у лиц пожилого возраста R кожи имеет большое значение, здесь сосредоточено большое количество рецепторов.

Рис. 9 Структурная схема прибора для измерения КГР по Фере и Тарханову.

Иногда в структуру прибора вводят дополнительно переменные измерения КГР по Торханову. В этом случае выходы электродов подают на входы предусилителя переменного тока, а затем на балансный модулятор.

Как правило, серийные приборы для измерения КГР выпускаются в виде блоков (приставок) к полиграфам многофункционального назначения.

Типовой ряд полиграфов включает в себя:

4 х канальные типа П4Ч-02

6 ти канальные типа П6Ч-01

8 ми канальные типа П8ч-01

Блок кожно – гальванического рефлекса этих полиграфов имеет следующие технические характеристики:

1. Диапазон изменения сопротивления – 1÷50 кОм.

2. Погрешность измерения изменения сопротивления – 10%.

3. Диапазон измерения сопротивления – 1÷450 кОм.

4. Погрешность измерения сопротивления – 10%.

Кроме этого в полиграфе имеется отдельный блок усилителя постоянного тока с диапазоном частот до1000 Гц ±10%; диапазон измерения – 0,1÷1000 мВ.

Основные понятия:

Гальваническое сопротивление кожи (ГСК) – электрическое сопротивление, измеренное между двумя электродами, располагающимися на коже на расстоянии примерно дюйма друг от друга, при прохождении слабого электрического тока.

Гальванический потенциал кожи (ГПК) - напряжение измеренное (с помощью усилителя) между двумя электродами, располагающимися на коже.

Изменения ГСК и ГПК , связанные с эмоциями испытуемого, вместе составляют кожно-гальваническую реакцию (КГР) .

Физиологическое основание КГР – изменения в автономном тонусе, особенно симпатическом, происходящее в коже и подкожной ткани в ответ на изменение эмоционального состояния.

Регистрацию КГР часто объединяют с регистрацией других физиологических показателей, зависящих от автономной нервной системы, таких как частота сердечных сокращений (ЧСС), частота дыхания, кровяное давление. Устройство, регистрирующее набор таких показателей, называют полиграфом .

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

1) Ознакомиться с процедурами регистрации КГР.

2) Зарегистрировать и проанализировать изменения частоты дыхания, ЧСС (ЭКГ), ГСК, связанные

с соматическими (телесными) и специальными сенсорными раздражителями (стимулами).

3) Зарегистрировать и проанализировать изменения частоты дыхания, ЧСС, ГСК, связанные с

когнитивным (познавательным) поведением и эмоциями.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, наборы электродов, электродный гель и липкие фиксаторы, очищающее (спиртосодержащее) средство для кожи, датчик дыхательного усилия, 9 листов (А4) бумаги разных цветов.

ХОД РАБОТЫ:

Включение и калибровка.

Включите компьютер. Подключите электроды и датчики: Дыхательного усилия (SS5LB) – канал 1 (СН 1); набор электродов для ЭКГ (SS2L) – канал 2 (СН 2); электроды для КГР - канал 3 (СН 3).

Включите блок BIOPAC. Закрепите датчик дыхательного усилия на испытуемом. Электроды для КГР заполните электродным гелем и прикрепите липкой лентой у основания последней фаланги указательного и среднего пальца (со стороны ладони). Расположите три электрода для регистрации II отведения ЭКГ (красный – левая лодыжка; чёрный – правая лодыжка; белый – правое запястье).

Запустите программу Biopac Student Lab. Выберите урок 9 (L09-Poly-1) и нажмите OK. Внесите имя файла и нажмите ОК.

Калибровка.

Нажмите Calibrate. На третьей секунде калибровки прозвучит сигнал, и испытуемый должен глубоко вдохнуть и выдохнуть, а затем вернуться к нормальному дыханию. По окончании калибровки все три канала регистрации должны отражать некоторые колебания. Если какой-то канал не отображает колебаний данных, нажмите Redo Calibration (Повторить Калибровку).

Регистрация данных.

Испытуемый должен сидеть в расслабленном состоянии. Нажмите Record (Запись). Начнётся запись и автоматически создастся метка добавления с текстом “Count and touch” («Cчёт и прикосновение»). Подождите 5 секунд. Попросите: 1) назвать своё имя; 2) посчитать от 10 в обратном порядке; 3) посчитать от 30, вычитая из результатов нечётные числа в возрастающем порядке (30, 29, 26, 21 …). Регистратор должен вставлять метки событий в моменты предшествующие ответам Испытуемого (вставка метки – F9). Нажмите на Suspend (Приостановить). Если кнопка Suspend была нажата преждевременно или произошло смешение электродов от кожи, нажмите “Redo” (Повторно выполнить).

Нажмите Resume (Продолжить), при этом запись возобновится и автоматически создастся метка добавления с текстом “Concentration on colored squares” («Концентрация на листах цветной бумаги»). C интервалом 10 секунд предъявляйте испытуемому листы бумаги в следующей последовательности: белый, чёрный, красный, синий, зелёный, жёлтый, оранжевый, коричневый, фиолетовый. Регистратор вставляет метки событий (F9) для обозначения изменения цвета. Нажмите на Suspend (Приостановить). Если кнопка Suspend была нажата преждевременно или произошло смешение электродов от кожи, нажмите “Redo” (Повторно выполнить).

Нажмите Resume (Продолжить), при этом запись возобновится и автоматически создастся метка добавления с текстом “Series of Yes/No questions” («Вопросы Да/Нет»). Испытуемому задаются 10 вопросов, на которые он отвечает «да» или «нет». Каждый вопрос-ответ должен занимать около 10 секунд. Регистратор должен вставлять метку, когда вопрос задан, и ещё одну, когда Испытуемый начинает отвечать.

Вопросы: 1) Вы студент? 2) У Вас голубые глаза? 3) У Вас есть братья? 4) Вы получили 5 на последнем экзамене? 5) Вы водите мотоцикл? 6) Вам меньше 25 лет? 7) Вы когда-нибудь были на другой планете? 8) Вас посещали инопланетяне? 9) Вы смотрите «Фактор страха» 10) Вы честно ответили на все вопросы?

Нажмите на Suspend (Приостановить). Если кнопка Suspend была нажата преждевременно или произошло смешение электродов от кожи, нажмите “Redo” (Повторно выполнить).

Нажмите Done (Готово). Для регистрации данных другого испытуемого выбрать опцию – “Record from another subject”.

Анализ данных.

Войдите в режим просмотра сохранённых данных (Review Saved Data) и выберете нужный файл. Канал СН 3 отображает КГР, СН 40 – Дыхание, СН 41 – ЧСС.

Настройте окно для оптимального отображения первых 5-ти секунд регистрации. Установите каналы вычислений: СН 41 – value (величина амплитуды в момент, выделенный I-образным курсором, если выделен участок – амплитуда в его конечной точке), CH 40 – BPM (число вдохов в минуту, т.е. – разница между временем начала и конца выделенного участка, поделённая на 60 секунд), CH 3 – value, CH 3 – none. С помощью I-образного курсора выберете точку на 2-секундной отметке и запишите значения ЧСС и КГР. Выделите область от начала одного вдоха до начала следующего и запишите частоту дыхания. Просмотрите интервалы после меток 1-го сегмента, найдите точку максимальной КГР и определите значения ЧСС и КГР в этой точке. Выделите область от начала одного до начала другого вдоха и определите частоту дыхания.

Повторите для соответствующих участков 2-го и 3-го сегментов регистрации.

ОТЧЕТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЙ

Дата: Имя испытуемого -

Возраст- Рост - Вес - Пол: Муж. / Жен.

Заполните таблицы: В – возрастание базовой линии, У – убывание, НИ – нет изменений.

Данные сегмента 1

Данные сегмента 2

Данные сегмента 3