II. Измерители кожно – гальванической реакции (КГР)

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники, в частности к способам и устройствам для диагностики состояния живого организма по электрической проводимости кожи, и может быть использовано в экспериментальной и клинической медицине, а также в психофизиологии, педагогике и спортивной медицине. Известно, что электрическая проводимость кожи живого организма является чувствительным индикатором его физиологического и психического состояния, а параметры отклика проводимости на внешнее воздействие, так называемая кожно-гальваническая реакция (КГР), позволяет оценить психофизиологический статус индивидуума. При исследовании КГР различают показатели тонической и фазической составляющих электродермальной активности (ЭДА). Тоническая активность характеризует собой изменения проводимости кожи, происходящие относительно медленно с периодом нескольких минут и более. Фазическая активность - это процессы, происходящие много быстрее на фоне тонической активности, - их характерные времена единицы секунд. Именно фазическая активность в большей мере и характеризует реакцию организма на внешний раздражитель и в дальнейшем именуется фазической составляющей, или КГР. Известные способы регистрации КГР предусматривают наложение на кожу испытуемого пары электродов, подключенных к источнику зондирующего тока и регистратору тока в цепи электроды - источник тока. Реакция имеет место, когда потовые железы выпрыскивают секрет и в цепи возникают кратковременные импульсы электрического тока. Такие импульсы генерируются либо спонтанно, либо вследствие стрессового или иного раздражителя . Известные устройства для регистрации КГР включают источник тока, подключенный к электродам, а также блок регистрации изменения во времени электрического сигнала и его обработки. Обработка сигнала заключается в выделении фазической составляющей на фоне тонической составляющей. Это может обеспечиваться, например, в блоке, использующем мостовую схему и ряд усилителей постоянного тока с индивидуальной установкой нуля. Значение тонической составляющей (далее именуемой тренд) вычисляется аналоговым путем, а затем вычитается из сигнала. На эту величину на графопостроителе сдвигается к нулю базовая линия . В другом известном устройстве относительный уровень фазической составляющей по сравнению с тонической составляющей электродермальной активности выделяется схемой, содержащей на выходах соответствующих усилителей фильтры верхних и нижних частот, а также схему деления. Следует отметить, что в упомянутых выше способе и устройствах для регистрации кожно-гальванической реакции не предусматриваются средства для анализа самих импульсов фазической составляющей, в то время как они могут дать дополнительную информацию о состоянии испытуемого. Наиболее близким к заявляемому способу является способ регистрации кожно-гальванической реакции, реализованный в устройстве . Способ предусматривает закрепление на теле человека двух электродов, подачу электрического напряжения на них, регистрацию изменения во времени электрического тока, протекающего между электродами, и фиксацию импульсов тока в полосе частот фазической составляющей электродермальной активности. Прототипом устройства для регистрации кожно-гальванических реакций является устройство, реализующее вышеупомянутый способ . Оно имеет электроды со средствами их крепления к коже, подключенные к входному устройству, средства для выделения сигналов в полосах частот фазической и тонической составляющих электродермальной активности, средства для детектирования импульсов фазической составляющей, средства для уменьшения амплитуды импульсных помех, а также блок регистрации. Однако вышеупомянутые способ и устройство не свободны от артефактов, которые накладываются на временную последовательность сигналов КГР и сходны с импульсами фазической составляющей. Эти артефакты являются, например, следствием неконтролируемых движений человека при регистрации (т.н. артефакты движения (АД)). В сигнале могут появляться также шумы из-за изменения контактного сопротивления между, электродами и кожей человека. Упомянутые выше помехи, включая АД, могут иметь характеристические частоты, сравнимые с фазической составляющей, что ставит их выявление и учет в особую проблему. Ранее эта проблема решалась установкой специальных датчиков, в дополнение к электродермальным, на тело человека, что усложняет эксперимент (R.NICULA.- "Psychological Correlates of Nonspecific SCR", - Psychophysiology; 1991, vol.28. No l, p.p. 86-90). Кроме того, тоническая составляющая имеет минимальные характерные времена порядка нескольких минут. Эти изменения необходимо учитывать, особенно в тех случаях, когда амплитуда и частота фазической составляющей понижены, а тонические изменения максимальны. Такой процесс характерен и при аппаратном дрейфе измерительного тракта, и может быть ошибочно интерпретирован как информационный сигнал. Задачей настоящего изобретения является создание способа регистрации КГР и устройства для его осуществления, свободных от помех, обусловленных артефактами движения человека, а также помех, вызванных небиологическими причинами (техногенными и атмосферными электрическими разрядами и аппаратурными шумами). Эта задача решается без использования каких-либо дополнительных приспособлений, аналогичных описанным в вышеупомянутой работе R.NICULA. Информация о помехах извлекается непосредственно из самого сигнала КГР, и в основе методики лежит подробный анализ формы каждого электрического импульса в последовательности импульсов, поступающих с электродов. Известно, что импульс фазической составляющей представляет собой спонтанное кратковременное повышение проводимости кожи с последующим возвратом к исходному уровню. Такой импульс обладает специфической асимметрией формы: имеет крутой передний и более пологий задний фронты (см. "Principles of Psychophysiology. Physical, Social, And Inferential Elements". Ed. John T. Cacioppo and Louis G. Tassinary. Cambridge University Press, 1990, p.305). Для определения искомых параметров этого импульса КГР производится дифференцирование логарифма входного сигнала (например, с помощью аналогового дифференциатора). Патентуемый способ включает закрепление на теле человека двух электродов, подачу электрического напряжения на них, регистрацию изменения во времени электрического тока, протекающего между электродами и фиксацию импульсов тока в полосе частот фазической составляющей электродермальной активности. Способ характеризуется тем, что анализируют форму каждого импульса в последовательности импульсов в полосе частот фазической составляющей. Для этого регистрируют сигнал в виде производной по времени от логарифма численного значения электрического тока, определяют величину тренда, обусловленного изменениями сигнала в полосе частот тонической составляющей электродермальной активности, и корректируют величину первой производной, вычитая из нее величину тренда. Далее регистрируют вторую производную по времени от логарифма численного значения электрического тока, определяют начало импульса упомянутого сигнала по моменту превышения второй производной пороговой величины, а затем определяют соответствие формы импульса установленным критериям. При наличии такого соответствия относят анализируемый импульс к импульсам фазической составляющей, а при отсутствии - относят к артефактам. Величина тренда может определяться как среднее значение первой производной за интервал времени, характерный для тонической составляющей, преимущественно от 30 до 120 с. Кроме того, величина тренда может определяться как среднее значение первой производной за интервал времени 1-2 с при условии, что величины первой и второй производных меньше заданных пороговых значений в течение этого интервала времени. Временем прихода импульса первой производной может считаться момент, когда вторая производная превышает пороговое значение по меньшей мере на 0,2%. При определении формы импульса регистрируют значения максимальной (f MAX) и минимальной (f min) величин первой производной за вычетом величины тренда, их отношение r, интервал времени (t x) между минимумом и максимумом первой производной. При этом моменты достижения максимальной и минимальной величин первой производной определяются по моменту смены знака второй производной. Критериями принадлежности анализируемого импульса к сигналу фазической составляющей электродермальной активности могут являться следующие неравенства (для фильтрованного сигнала): 0,5 < f MAX < 10; -2 < f min < -0,1; 1,8 < t x < 7; 1,5 < r < 10 Вышеприведенные существенные признаки патентуемого способа обеспечивают достижение технического результата - повышения помехозащищенности регистрации кожно-гальванической реакции в условиях реальных помех различного происхождения, а также артефактов движения самого испытуемого. Ниже описанные средства для реализации способа могут быть выполнены как приборным, так и программным путем и их сущность ясна из приведенного описания. Устройство для регистрации кожно-гальванических реакций содержит электроды со средствами их крепления, подключенные к входному устройству, средства для подавления импульсных помех, средства для выделения сигналов в полосах частот фазической и тонической составляющих электродермальной активности, средства для детектирования импульсов фазической составляющей и блок регистрации. Средства выделения сигнала в полосах частот тонической и фазической составляющих, средства для подавления импульсных помех и средства для детектирования импульсов фазической составляющей выполнены в виде последовательно подключенных к входному устройству фильтра нижних частот, блока преобразования логарифма входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блока анализа формы импульсов, при этом выход последнего подключен к входу блока регистрации. Входное устройство может представлять собой стабилизированный источник электрического напряжения и резистор, подключенные последовательно к электродам, логарифмирующий усилитель с дифференциальным входным каскадом, при этом резистор шунтирует входы логарифмирующего усилителя. Блок преобразования логарифма входного сигнала в первую и вторую производные по времени может быть выполнен в виде первого и второго дифференциаторов и фильтра нижних частот, при этом выход первого дифференциатора подключен к входам второго дифференциатора и фильтра нижних частот, выходы которых являются выходами блока. Блок анализа формы может включать средства для определения максимальной скорости изменения проводимости на переднем и заднем фронтах анализируемого импульса, средства для определения асимметрии его формы, средства для определения ширины импульса, средства для сравнения упомянутых величин с установленными пределами для выработки сигнала принадлежности анализируемого импульса сигналу фазической составляющей электродермальной активности. Блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени от его логарифма и блок анализа формы импульсов могут быть выполнены на базе компьютера, подключенного к входному устройству через аналого-цифровой преобразователь. По сведениям, которыми располагают изобретатели, технический результат - повышение достоверности при выделении импульсов фазической составляющей очевидным образом не следует из сведений, содержащихся в уровне техники. Изобретателям не известен источник информации, в котором бы раскрывалась применяемая методика анализа формы сигнала, позволяющая разделять полезные сигналы импульсов фазической составляющей и артефакты, в том числе обусловленные движениями испытуемого. Отмеченное позволяет считать изобретение удовлетворяющим условию патентоспособности "изобретательский уровень". В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих изобретения, вариантов его осуществления. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для регистрации кожно-гальванических реакций в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 - реальный пример формы исходного сигнала (a) и результаты его обработки устройством по изобретению (b, c, d); на фиг. 3 - аппаратная реализация блока анализа формы импульса; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие функционирование блока анализа формы; на фиг. 5 - пример реализации блока синхронизации; на фиг. 6 - пример компьютерной реализации устройства с использованием цифровой обработки сигнала; Патентуемый способ регистрации кожно-гальванической реакции удобно пояснить на примерах функционирования устройств для его реализации. Устройство для регистрации кожно-гальванической реакции (фиг.1) включает входное устройство 1, подключенное к электродам 2, 3 для присоединения к коже 4 человека. Электроды могут быть выполнены в различных вариантах, например в виде двух колец, браслета на запястье и кольца, браслета с двумя электрическими контактами. Единственное требование к ним: электроды должны обеспечивать стабильный электрический контакт с кожей испытуемого. Электроды 2, 3 подключены к стабилизированному источнику напряжения 5 через резистор R 6, а сам резистор подключен к входу дифференциального логарифмирующего усилителя 7, выход которого является выходом входного устройства 1 и подключен к входу фильтра 8 нижних частот. Выход фильтра 8 подключен к входу первого дифференциатора 9. Выход последнего подключен к входу второго дифференциатора 10, выход которого подключен ко входу 11 блока 12 анализа формы импульса. Кроме того, выход первого дифференциатора 9 подключен непосредственно к блоку 12 через вход 13, а также через фильтр 14 нижних частот к другому входу 15 блока 12 анализа формы. Сигнал с выхода упомянутого фильтра 14 нижних частот используется в блоке 12 для компенсации тонической составляющей КГР. Частота среза фильтра 8 нижних частот составляет около 1 Гц, а частота среза фильтра 14 нижних частот - около 0,03 Гц, что соответствует верхним границам полос частот фазической и тонической составляющих ЭДА. Выход блока 12 анализа формы импульса подключен к блоку регистрации 16. Изобретение может быть реализовано как аппаратным, так и программным путем. И в том, и в другом случаях анализ формы импульсов фазической составляющей ЭДА, позволяющий отделить их от артефактов движения и помех, проводится с использованием характерных параметров сигнала, которые затем сопоставляются с допустимыми пределами. К числу этих характерных параметров относятся: максимальная крутизна переднего и заднего фронтов импульса: выражается как максимальная (f MAX) и минимальная (f min) величины первой производной логарифма входного сигнала (за вычетом тренда); ширина t x импульса, определяемая как интервал времени между моментами достижения максимального и минимального значений первой производной; отношение абсолютных величин первой производной (за вычетом тренда) в максимуме и минимуме: r = |(f MAX)|/|(f min)|. Это значение г является мерой асимметрии анализируемого импульса. Таким образом, условиями отнесения анализируемого импульса к импульсу фазической составляющей ЭДА, а не к артефактам движения и помехам, являются неравенства: m 1 < f MAX < m 2 ; m 3 < f min < m 4 ; r 1 < r < r 2 ;
t 1 < t x < t 2 "
где
m 1 , m 2 - наименьшее и наибольшее допустимые значения первой производной (за вычетом тренда) в максимуме, %/с;
m 3 , m 4 - наименьшее и наибольшее допустимые значения первой производной (за вычетом тренда) в минимуме, %/с;
t 1 , t 2 - минимальное и максимальное время между экстремумами первой производной, с;
r 1 , r 2 - минимальная и максимальная величина отношения r. Установлено, что эти пределы сильно варьируют как от одного испытуемого к другому, так и для одного и того же лица при различных измерениях. Вместе с тем, при статистической обработке результатов исследований было установлено, что от 80 до 90% сигналов относятся собственно к сигналам КГР, если используются следующие числовые значения пределов: m 1 =0,5, m 2 =10, m 3 =-2, m 4 = - 0,1, t 1 =1.8, t 2 =7, r 1 =1,5, r 2 =10. На фиг. 2 представлен пример обработки реального сигнала КГР. На кривой a показана форма сигнала - U = 100ln (I изм) на выходе логарифмического усилителя 7; на кривой b - первая U", а на кривой c - вторая U" производные показанного на кривой a сигнала. Поскольку схемой предусмотрено логарифмирование сигнала, то после дифференцирования в элементах 9 и 10 численные значения производных сигнала U" и U"" имеют размерность %/с и %/с 2 соответственно. Там же на фиг. 2 кривой d представлен результат распознавания сигнала КГР на фоне тренда и помех по патентуемому изобретению. Метками S 1 и S 2 показаны сигналы, соответствующие времени появления импульсов фазической составляющей. Обращает на себя внимание тот экспериментальный факт, что внешне сходный с помеченными метками S 1 и S 2 импульс в интервале времен 20 - 26 с (заштрихованная область) - является помехой. Проверка соответствия импульса указанным четырем критериям (*) производится блоком 12 анализа формы. Величина тренда может определяться как среднее значение первой производной за интервал времени, характерный для тонической составляющей, преимущественно от 30 до 120 с. Кроме того, величина тренда может определяться как среднее значение первой производной за интервал времени 1-2 с при условии, что величины первой и второй производных меньше заданных пороговых значений в течение этого интервала времени. Во втором варианте тренд определяется более точно, однако при большом количестве помех вышеупомянутые условия могут не выполняться длительное время. В этом случае необходимо определять тренд первым способом. На фиг. 3 представлена в качестве примера аппаратная реализация блока 12. В этом варианте тренд определяется по усредненному значению первой производной за время 30 с. На фиг. 4 приведены временные диаграммы, поясняющие работу отдельных элементов этого блока. Блок 12 имеет три входа 11, 13 и 15. Вход 11, на который подается сигнал второй производной U"", является сигнальным входом двух компараторов 17 и 18, причем на опорный вход последнего подан нулевой потенциал. Входы 13 и 15 являются входами дифференциального усилителя 19, выход которого подключен к сигнальным входам схем 20 и 21 выборки и хранения. Выходы компараторов 17, 18 подключены к входам блока 22 синхронизации, соответственно к входам 23 и 24. Выход 25 блока 22 подключен к тактирующему входу схемы 20 выборки и хранения, а также к входу запуска генератора 26 пилообразного напряжения. Выход 27 подключен к тактирующему входу схемы 21 выборки и хранения. Выходы схем 20, 21 выборки и хранения, а также генератора 26 пилообразного напряжения подключены к входам схем сравнения 29, 30 и 31. Кроме того, выходы схем 20 и 21 соединены с входами аналогового делителя 32, выход которого соединен с входом схемы 33 сравнения. Выходы схем 29, 30, 31, 33 подключены к логическим входам схемы И: 34, 35, 36, 37, 38. Кроме того, выход 28 схемы 22 синхронизации подключен к стробирующему входу 39 схемы И 34. Компаратор 17 имеет вход для подачи опорного напряжения V S1 , устанавливающий пороговое значение второй производной, при превышении которого начинается анализ формы импульса. Опорные входы схем сравнения 29, 30, 31, 33 также подключены к источникам опорных напряжений (на фиг. не показаны), которые определяют допустимые пределы выбранных параметров. Индексы в наименованиях этих напряжений (V T1 , V T2 ; V M1 , V M2 ; V R1 ; V M3 , V M4) соответствуют указанным выше пределам, внутри которых должны лежать проверяемые величины (см. неравенства (*)). В случае такого соответствия на выходе 40 схемы 34 формируется короткий импульс логической "1". Функционирование блока 12 анализа формы импульсов, изображенного на фиг. 3, поясняется диаграммами фиг. 4. На диаграмме a показан пример одиночного импульса на выходе логарифмического усилителя 7. На вход блока 12 подаются следующие сигналы: сигнал первой производной - на вход 131 (диаграмма b), сигнал первой производной, усредненный за 30 с - на вход 15, и сигнал второй производной - на вход 11 (диаграмма c). Время усреднения выбрано наименьшим, соответствующим частотному диапазону тонической составляющей ЭДА. В результате этого на выходе дифференциального усилителя 19 имеется напряжение величиной U", соответствующее первой производной логарифма входного сигнала, скомпенсированной на величину тренда. Величина U" численно равна приращению напряжения за одну секунду, выраженному в %, относительно величины тонической составляющей (см. фиг. 4, b). Именно этот сигнал и анализируется остальной частью схемы. Тактирование элементов блока 12 осуществляется схемой 22 синхронизации следующим образом. Сигнал с выхода компаратора 17 представляет собой положительный перепад напряжения, возникающий при превышении напряжения с выхода дифференциатора 10 порогового значения V S1 (фиг. 4, c). Численное значение порогового напряжения V S1 в вольтах выбирается таким образом, чтобы оно соответствовало изменению второй производной по меньшей мере на 0,2%, что определено экспериментальным путем. Этот положительный перепад (фиг.4, d) является запускающим стробом для схемы 22 синхронизации. Компаратор 18 (см. фиг. 4, e) вырабатывает положительные и отрицательные перепады напряжения на своем выходе при переходе входного сигнала U"" через ноль. После запуска схемы синхронизации стробирующим импульсом с компаратора 17, по каждому фронту сигнала с компаратора 18 вырабатываются короткие стробимпульсы. Первый стробимпульс поступает на выход 25 (фиг.4, f) и подается затем на схему 20 выборки и хранения, которая фиксирует значение U" в момент достижения максимума (фиг.4, g). Второй строб (фиг.4. h) поступает с выхода 27 схемы 22 синхронизации на стробирующий вход второй схемы 21 выборки и хранения, которая фиксирует значение U" в минимуме (фиг.4, i). Первый же импульс подается также на вход генератора 26 пилообразного напряжения, который вырабатывает линейно нарастающее напряжение после прихода стробимпульса (фиг. 4, j). Сигнал с выхода генератора 26 пилообразного напряжения подается на вход схемы 29 сравнения. Выходной сигнал со схемы 20 поступает на вход схемы сравнения 30. Сигнал с выхода схемы 21 подается на схему 31. Кроме того, сигналы с выходов схем 20, 21 поступают на входы А и В аналогового делителя 32. Сигнал с выхода аналогового делителя 32, пропорциональный отношению входных напряжений U A /U B , подается на вход схемы 33 сравнения. Сигналы с выходов всех схем сравнения 29, 30, 31 и 33 подаются на входы 35, 36, 37, 38 схемы 34 логического И, которая тактируется стробимпульсом (см. фиг. 4, k), подаваемым на стробирующий вход 39 с выхода 28 схемы 22. В результате на выходе 40 схемы 34 образуется импульс логической "1" в случае, если на все четыре входа 35-38 подан сигнал логической "1" во время прихода стробимпульса на вход 39, положительный фронт которого соответствует отрицательному фронту на выходе 28. Схемы сравнения (поз. 29-31,33) могут быть реализованы любым из традиционных путей. Они вырабатывают сигнал логической "1" в том случае, если входное напряжение лежит в диапазоне, задаваемом двумя опорными напряжениями. Все внутренние стробирующие сигналы обеспечиваются схемой 22 синхронизации, которая может быть реализована, например, следующим образом (см. фиг. 5). Схема 22 имеет два входа: 23 и 24. Вход 23 подключен к S-входу RS-триггера 41, который переводится в единичное состояние положительным фронтом с компаратора 17 (фиг.4, d), т.е. при превышении значением второй производной U"" порогового уровня. Выход Q триггера 41 соединен со входами схем логического И 42 и 43, разрешая таким образом проходить через них сигналам с триггера 44 и инвертора 45. На вход 24 поступает сигнал с компаратора 18 (фиг.4, e). Отрицательный перепад сигнала с входа 24 инвертируется инвертором 45 и через схему 42 поступает на другой одновибратор 46, который вырабатывает стробирующий импульс на выходе 25 (см. фиг.4. h). Положительный перепад с входа 24 переводит триггер 44 в единичное состояние, что в свою очередь запускает одновибратор 47, который вырабатывает короткий положительный импульс. Этот стробирующий импульс подается на выход 27 схемы синхронизации (фиг. 4, f). Этот же импульс подается на вход инвертора 48, выход которого соединен с входом одновибратора 49. Таким образом схема 49 запускается задним фронтом импульса с выхода 47 и вырабатывает третий короткий стробирующий импульс (см. фиг.4, k). Этот импульс подается на выход 28, а также используется для сброса RS-триггеров 41 и 44, для чего подается на их R-входы. После прохождения этого импульса схема 22 синхронизации вновь готова к работе до прихода очередного сигнала на вход 23. В результате описанного выше функционирования схемы 22 синхронизации на выходе 40 блока 12 анализа формы (см. фиг.З) вырабатывается короткий импульс логической "1" при условии, что анализируемые параметры лежат в заданных пределах. Следует отметить, что на фиг.2, d метками S 1 и S 2 поименованы как раз указанные импульсы; для наглядности они наложены на графики первой и второй производных анализируемого сигнала. Выше описана аппаратная реализация средств выделения сигналов тонической составляющей и импульсов фазической составляющей. Вместе с тем, выявление полезного импульса фазической составляющей на фоне шумов и АД может быть осуществлено и программным путем. На фиг. 6 показан пример компьютерной реализации устройства с использованием цифровой обработки сигнала. Устройство включает входное устройство 1, подключенное к электродам 2, 3 для присоединения к коже человека 4. Электроды подключены через резистор R6 к источнику 5 стабилизированного постоянного опорного напряжения. Сигнал с резистора 6 подается на входное устройство - операционный усилитель 50 с высоким входным и низким выходным импедансами, работающий в линейном режиме. С выхода усилителя 50 сигнал поступает на вход стандартного 16- разрядного аналого-цифрового преобразователя 51 (АЦП), установленного в слот расширения IBM-совместимого компьютера 52. Логарифмирование и весь дальнейший анализ сигнала производится цифровым образом. С использованием преобразованных АЦП значений тока, протекающего между электродами (I изм)> вычисляются первая и вторая производные от величины 100ln(I изм) Вычислять значения первой производной необходимо с поправкой на тренд. Величина тренда определяется как среднее значение первой производной за время от 30 до 120 с. Далее производится определение принадлежности анализируемого импульса сигналу КГР (проверка выполнения условий (*)). При удовлетворении параметров формы установленным критериям относят упомянутый импульс к импульсам КГР, а при невыполнении - относят к артефактам. Описанные способ и устройство могут быть использованы при различных медицинских и психофизиологических исследованиях, где одним из измеряемых параметров является электрическая проводимость кожи. Это, например: тренажеры с обратной связью по кожному сопротивлению для выработки навыков релаксации и концентрации внимания, системы профотбора, и т.д.. Кроме того, патентуемое изобретение может быть применено, например, для определения уровня бодрствования водителя транспортного средства в реальных условиях, характеризующихся наличием многочисленных помех. Реализация устройств может быть легко осуществлена на стандартной элементной базе. Вариант устройства с цифровой обработкой сигнала может быть реализован на основе любого персонального компьютера, а также с использованием любого микроконтроллера или однокристальной микро-ЭВМ. Связь измерительной части и устройства обработки сигнала (как аналоговой, так и цифровой) может быть осуществлена любым из известных способов, как по проводному каналу, так и беспроводным способом, например, по радиоканалу или ИК-каналу. Существует много различных вариантов выполнения устройства в зависимости от умения и профессиональных знаний, а также используемой элементной базы, поэтому приведенные схемы не должны служить ограничениями при реализации изобретения.

Формула изобретения

1. Способ регистрации кожно-гальванических реакций, включающий закрепление на теле человека двух электродов, подачу электрического напряжения на них, регистрацию изменения во времени электрического тока, протекающего между электродами и фиксацию импульсов тока в полосе частот физической составляющей электродермальной активности, отличающийся тем, что анализируют форму каждого импульса в последовательности импульсов в полосе частот физической составляющей, для чего регистрируют сигнал в виде производной по времени от логарифма численного значения электрического тока, определяют величину тренда, обусловленного изменениями сигнала в полосе частот тонической составляющей электродермальной активности, и корректируют величину первой производной, вычитая из нее величину тренда, регистрируют вторую производную по времени от логарифма численного значения электрического тока, определяют начало импульса упомянутого сигнала по моменту превышения второй производной пороговой величины, а затем определяют соответствие формы импульса установленным критериям и при наличии такого соответствия относят анализируемый импульс к импульсам физической составляющей, а при отсутствии - относят к артефактам. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину тренда определяют как среднее значение первой производной за интервал времени, преимущественно от 30 до 120 с. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину тренда определяют как среднее значение первой производной за интервал времени 1 - 2 с, при условии, что величины первой и второй производных меньше заданных пороговых значений в течение этого интервала времени. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что временем прихода импульса первой производной считают момент, когда вторая производная превышает пороговое значение по меньшей мере на 0,2%. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что при определении формы импульса регистрируют значения максимальной f m a x и минимальной f m i n величин первой производной за вычетом величины тренда, их отношение r, интервал времени t x между минимумом и максимумом первой производной, при этом моменты достижения максимальной и минимальной величин первой производной определяют по моменту смены знака второй производной. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что критериями принадлежности анализируемого импульса к сигналу физической составляющей электродермальной активности являются неравенства
0,5 < f m a x < 10;
-2 < f m i n < -0,1;
1,8 < t x < 7;
1,5 < r < 10. 7. Устройство для регистрации кожно-гальванических реакций, содержащее электроды со средствами их крепления, подключенные к входному устройству, средства для подавления импульсных помех, средства для выделения сигнала в полосе частот физической составляющей электродермальной активности, средства для детектирования импульсов физической составляющей, блок регистрации, отличающееся тем, что средства выделения сигнала в полосе частот физической составляющей, средства для подавления импульсных помех и средства для детектирования импульсов физической составляющей выполнены в виде последовательно подключенных к входному устройству фильтра нижних частот, блока преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блока анализа формы импульсов, при этом выход последнего подключен к входу блока регистрации. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что входное устройство представляет собой стабилизированный источник электрического напряжения и резистор, подключенные последовательно к электродам, логарифмирующий усилитель с дифференциальным входным каскадом, при этом резистор шунтирует входы логарифмирующего усилителя. 9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени выполнен в виде первого и второго дифференциаторов и фильтра нижних частот, при этом выход первого дифференциаторв подключен к входам второго дифференциатора и фильтра нижних частот, выходы которых являются выходами блока. 10. Устройство по любому из пп.7 - 9, отличающееся тем, что блок анализа формы включает средства для определения максимальной скорости изменения сигнала на переднем и заднем фронтах анализируемого импульса, средства для определения асимметрии его формы, средства для определения ширины импульса, средства для сравнения упомянутых величин с установленными пределами для выработки сигнала принадлежности анализируемого импульса сигналу физической составляющей электродермальной активности. 11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что фильтр нижних частот, блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блок анализа формы импульсов выполнены на базе компьютера, подключенного к входному устройству через аналого-цифровой преобразователь.

Исследованиями физиологов в конце 19-го века было установлено, что между двумя электродами, непосредственно приложенными к коже, существует разность потенциалов, обусловленная местным обменом веществ, состоянием сосудов и гидрофильностью кожи. Участки кожи, богатые потовыми железами, электроотрицательны, а бедные ими – электроположительны. Под влиянием боли, психического напряжения, возбуждения анализаторов разность потенциалов изменятся. Этот эффект открыт русским физиологом И.Р. Тархановым в 1889 г. Обычно между электродами, находящимися на расстоянии 1 см друг от друга, разность потенциалов Δφ составляет 10 – 20 мВ. Под влиянием раздражителей Δφ растёт до десятков и сотни милливольт. Для снятия потенциалов применяются электроды из цинка или серебра и имеют форму дисков диаметром ~ 10 мм. Для лучшего контакта используется электропроводная паста. Ранее паста изготавливалась из каолина и насыщенного раствора ZnS в воде. В настоящее время используется паста промышленного изготовления. Схема измерений представлена на рисунке. Видно, что используется метод компенсации. Для измерения замыкается ключ 1. Ключ 2 включён произвольным образом. Затем реостатом сводят до нуля ток, показанный амперметром в измерительной цепи. Если не получается, делают переключение ключа 2. Потом подают раздражитель объекта и через латентный период (который составляет 1 – 3 с) регистрируют кожно-гальваническую реакцию на раздражитель. Такая процедура называется кожно-гальванической реакцией по Тарханову.

Кожно-гальваническую реакцию можно регистрировать по методике французского врача К. Фере. По этой методике измеряется электрическое сопротивление между двумя точками кожи. Под действием раздражителя электрическое сопротивление кожи меняется по истечении латентного времени. Оба метода дают идентичные результаты при регистрации кожно-гальванической реакции (КГР).

Информативные возможности КГР.

Электропроводность кожи зависит от состояния вегетативной нервной системы. Факторы, определяющие электропроводность - это деятельность потовых желез, проницаемость биологических мембран, гидрофильность кожи, кровоснабжение. Воздействия, под влиянием которых меняется электропроводность: болевые ощущения, нервно-психическое напряжение, афферентные стимулы (свет, звук). Изменение электросопротивления кожи обозначается как КГР, поскольку оно сопровождается изменением гальванического потенциала кожи. Она проводится на постоянном напряжении.

Кожногальванические реакции в высшей степени неспецифичны, так как они могут быть связаны как со сложными нейро-эндокринными сдвигами, так и с изменениями информационных потоков в центральной нервной системе. При возбуждении симпатической системы сопротивление кожи уменьшается (или увеличивается отрицательный потенциал электрода). При парасимпатических реакциях происходит наоборот.

У лётчиков при полёте по параболе Кеплера наблюдались колебания электрических сопротивлений, вызванные действием перегрузок, перемежающихся с состояниями невесомости. У шизофреников наблюдаются спонтанные кожно-гальванические реакции. Наряду с этими сравнительно быстрыми реакциями имеются также медленные изменения потенциалов (часовые, суточные). Во сне сопротивление растёт. При возбуждении вестибулярного аппарата сопротивление уменьшается. КГР считается показателем бдительности и сознательности пилота. Этим методом регистрируются эмоции – возбуждение, испуг, страх и т.п.

Метод КГР применялся на космических кораблях в ходе медицинских исследований и контроля состояния космонавтов. При полётах на «Востоке 3» и «Востоке 4» этим методом регистрировались медленные колебания кожногальванического потенциала, а на «Востоке 5» и «Востоке 6» - быстрые колебания. У данного метода имеются также определённые сложности в реализации. Они связаны с ростом электрического сопротивления за счёт нарушения контакта с кожей и за счёт поляризационных явлений. У пилотов и космонавтов электроды для регистрации КГР накладывают на стопу – тыльную и подошвенную части. Закрепляют электроды эластичной повязки. Неспецифичность кожно-гальванических реакций диктует необходимость их постоянного сопоставления с другими физиологическими показателями, с записью радиопереговоров и с телевизионным изображением. Например, на записи кожно-гальванической реакции В.В. Терешковой сигнал совпадал с её пробуждением от сна, которое контролировалось по открытию глаз. Последнее регистрировалось методом электроокулографии (ЭОГ).

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»

Сферы практического применения метода КГР В психологических и психофизиологических исследованиях, требующих интегративной оценки функционального состояния; Для решения различных прикладных задач в психологии труда, психофизиологии, инженерной психологии и др., связанных с количественной оценкой воздействия разного рода факторов на человека;

Сферы практического применения метода КГР Для ускорения процесса обучения различным методам саморегуляции психофункционального состояния;методам саморегуляции психофункционального состояния Для исследований, связанных с оптимизацией способов решения человеком проблемных моментов и проблемных ситуаций во время выполнения профессиональной деятельности.

Применение параметров КГР Для количественной оценки всех видов эмоциональных проявлений, наблюдаемых как в результате специальных воздействий в экспериментах, так и в качестве показателя субъективных переживаний; В качестве параметра энергетической обеспеченности как всего организма в целом, так и отдельных систем.

Потовыделительная модель КГР Процесс проводимости электрического тока через кожу определяется электрической проводимостью жидкостей (потовых выделений и гидратации верхнего слоя), а количественно электрические параметры кожи определяются количественными параметрами выделения жидкостей.

Потовыделительная модель КГР Качественные изменения состава жидкости в коже при этом не рассматриваются. При активации человека под воздействием импульсации в нервных окончаниях верхних слоев кожи происходит усиление интенсивности потовыделении в потовых железах.

Потовыделительная модель КГР Быстрые (фазические) изменения сигнала КГР отражают увеличение электрокожной проводимости и уменьшение электрокожного сопротивления. Более медленные тонические изменения уровня сигнала КГР определяются интенсивностью потовыделении и степенью гидратации (насыщенности верхних слоев кожи жидкими электролитами).

Ионная модель КГР (Суходоев В.В.) В обычном функциональном состоянии значительная часть ионов тканей находится в активном (свободном) состоянии, что обеспечивает возможность выполнения кожей ее функции по энергетическому обмену тела человека с внешней средой.

Ионная модель КГР (Суходоев В.В.) При увеличении активации (за счет нервной импульсации) увеличивается активность ионов электролитов и уменьшается энергетический потенциал оболочек клеток. Ионы на оболочках клеток переходят из свободного в связанное состояние и увеличивают проводимость кожи, т.е. наблюдается реакция активации в виде фазической КГР.

Ионная модель КГР При уменьшении энергетического воздействия от центральной нервной системы автоматически включаются процессы перехода ионов в более устойчивое связанное состояние за счет их группировки на оболочках клеток (часть энергии ионов при этом передается клеткам на внутриклеточные процессы, связанные с накоплением энергии на клеточном уровне).

Три основных типа фоновой КГР (Л.Б. Ермолаева-Томина, 1965) Стабильный (в фоновых КГР спонтанные колебания полностью отсутствуют); Стабильно-лабильный (в фоновых КГР регистрируются отдельные спонтанные колебания); Лабильный (даже при отсутствии внешних стимулов непрерывно регистрируются спонтанные колебания).

Кожно-гальваническая реактивность Кожно-гальваническая реактивность- легкость, с которой развиваются реакции на воздействие. По степени реактивности всех людей делят на низко реактивных (реакции не возникают даже на стимулы значительной интенсивности) и высоко реактивных (любое, даже самое незначительное внешнее воздействие вызывает интенсивную КГР). Имеются промежуточные типы. Высокореактивные люди активны, возбудимы, тревожны, эгоцентричны, обладают высокоразвитым воображением.Низкореактивные люди вялые, спокойные, со склонностью к депрессии.

Скорость угасания КГР и типологические свойства нервной системы Скорость угасания КГР при повторении раздражителя более медленная у лиц с высокой динамичностью возбуждения; у лиц с высокой динамичностью торможения наблюдается быстрое угасание КГР по мере повторения раздражителя.

Метод определения силы нервной системы (по В.И. Рождественской, 1969; В.С. Мерлину, Э.И.Маствилискеру, 1971) Регистрация вызванной КГР на повторяющиеся (30) предъявления раздражителя. Реакция на первые пять предъявлений не учитывается, т.к. расценивается как ориентировочная. Сравниваются средние амплитуды КГР на 3 вторых (с 6 по 8) и 3 последних предъявления стимула. Показателем силы- слабости нервной системы является процентное соотношение логарифмов средней амплитуды. Чем выше значение коэффициента, тем выше сила нервной системы.

Значения амплитуды КГР В нормальном состоянии амплитуда КГР составляет мВ/см; При нарастании возбуждения амплитуда КГР возрастает до 100 мВ/см.

КГР-БОС тренинг Являясь коррелятором психоэмоционального состояния, КГР широко используется в контуре БОС при лечении заболеваний ЦНС, неврозов, фобий, депрессивных состояний, различных эмоциональных расстройств, повышения психической устойчивости в стрессогенных условиях. Устраняя избыточную вегетативную активацию в ответ на внешние факторы, БОС - обучение по КГР практически здоровых людей позволяет снизить психофизиологическую цену деятельности и улучшить ее качество особенно в ситуациях высокой ответственности, дефицита времени, ин-формации и средств, а также в условиях вероятной опасности и помех.

КГР-БОС тренинг Цель процедуры. Формирование у пациента стереотипа торможения реакции вегетативной активации в ответ на предъявление неожиданных звуковых раздражителей. Показания и противопоказания. Рекомендуется для пациентов с избыточной вегетативной активацией в ответ на предъявление незначимого акустического раздражителя. Они мо-гут быть использованы на завершающем этапе в курсе обучения навыкам релаксации в условиях воздействия мешающих раздражителей. Кроме того, нормализация скорости угашения ориентировочной реакции является одним из вспомогательных этапов в курсе повышения психической стрессоустойчивости. Этот вид тренинга противопоказан при острых психотических состояниях, неврозоподобных последствиях травмы головы, нейроинфекциях и других органических поражениях головного мозга.

Специфика применения При проведении процедуры в помещении должна поддерживаться постоянная температура 20…24 С° и не должно быть посторонних звуков. Не рекомендуется начинать тренировку ранее, чем через два часа после плотной еды. Рука с электродами свободно лежит на подлокотнике кресла, активные движения, по возможности, должны быть исключены. В некоторых случаях, при одинаковых раздражителях, может наблюдаться разница в амплитудах реакций на правой и левой руках. В этом случае следует использовать сторону с большими значениями амплитуды.

Сценарий БОС-тренинга КГР «Ознакомительный» Идея сценария. Контролируя динамику собственной КГР при эпизодическом предъявлении неприятных звуковых раздражителей, пациент находит и закрепляет навык реагирования, который не сопровождается всплесками КГР и, соответственно, избыточной вегетативной активацией. Специфика сценария. В качестве модели стрессогенных воздействий используются акустические сигналы повышенной громкости и субъективно неприятные для пациента. Моменты их предъявления формируются случайным образом с помощью генератора сигналов.

Сценарий БОС-тренинга КГР «Ознакомительный» Контролируемые параметры и конфигурация съема. В качестве контролируемого параметра используется абсолютное значение КГР (М КГР). Регистрация КГР осуществляется с ладонной поверхности дистальных фаланг указательного и среднего пальцев одной из рук. Перед наложением электродов кожа обрабатывается 70% раствором спирта. На пальце, в области контакта с рабочей частью электрода, не должно быть ссадин и других повреждений кожи. При их наличии можно использовать другой палец или переместить электрод на среднюю фалангу того же пальца. Крепление электродов не должно быть тугим.

Описание процедуры «Повышение стрессоустойчивости» Цель процедуры. Используется для освоения и закрепления навыков снижения выраженности вегетативных проявлений и эмоциональной напряженности при воздействии стрессогенных факторов. Показания и противопоказания. Рекомендуются для функционально-тренировочной терапии больных неврозом с тревожно–фобической симптоматикой, улучшения психической адаптации, повышения психической устойчивости человека к различным стрессогенным факторам. Рекомендуется также для преодоления внутренней психической напряженности, ощущения неопределенной тревоги и беспричинного страха. Процедура может быть использована практически здоровыми людьми, чья деятельность происходит в условиях повышенной ответственности, дефицита времени, вероятной опасности.

Описание процедуры «Повышение стрессоустойчивости» Процедуры противопоказаны при острых психотических состояниях, неврозоподобных последствиях травмы головы, нейроинфекциях и других органических поражениях головного мозга. Следует учитывать, что, как и при использовании любых типов БОС, эффективность БОС по КГР снижена у боль-ных с интеллектуально-мнестическими нарушения-ми. Поэтому при наличии данной патологии выра-женной степени необходимо рассматривать вопрос о целесообразности назначения описываемого ме-тода. Рекомендуется для пациентов с избыточной вегетативной активацией в ответ на предъявление незначимого акустического раздражителя.

Описание процедуры «Повышение стрессоустойчивости» Специфика применения. Для провокации у пациента состояния тревожного ожидания используются электрокожные стимулы (ЭС), формируемые с помощью электростимулятора. Обязателен предварительный инструктаж, согласие пациента и индивидуальный подбор интенсивности элекростимула. Фетровые вкладыши электродов электростимулятора должны быть хорошо смочены водопроводной водой. По мере их высыхания интенсивность стимуляции снижается, поэтому, если тренировка продолжается более 30 минут, воспользуйтесь кнопкой «Пауза» и смочите их дополнительно. В одной процедуре не рекомендуется использование более 15 ЭС.

Описание процедуры «Повышение стрессоустойчивости» Они могут быть использованы на завершающем этапе в курсе обучения навыкам релаксации в условиях воздействия мешающих раздражителей. Кроме того, нормализация скорости угашения ориентировочной реакции является одним из вспомогательных этапов в курсе повышения психической стрессоустойчивости.

Литература 1) Дементиенко В.В., Дорохов В.Б., Коренева Л.Г. и др. Гипотеза о природе элекродермальных явлений // Физиология человека T C) Ивонин А.А., Попова Е.И., Шуваев В.Т. и др. Метод поведенческой психотерапии с использованием биологической обратной связи по кожно- гальванической реакции (КГР-БОС) при лечении больных невротическими фобическими синдромами // Биологическая обратная связь, 2000, 1, стр) Федотчев А. И. Адаптивное биоуправление с обратной связью и контроль функционального состояния человека / Ин-т биофизики клетки РАН // Успехи физиологических наук Т. 33. N 3. С

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).

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.

Ассоциативный эксперимент как инструмент анализа

Психических явлений

Впервые ассоциативный эксперимент был предложен в 1879 г. Ф. Гальтоном, родственником Ч. Дарвина. Он проявил себя новатором в различных областях человеческих знаний. Ф. Гальтон ввел дактилоскопию в Скотленд-Ярде, оценил важность близнецового метода в генетическом анализе, предложил новые статистические методы при анализе биологических данных, создал первый тест для оценки интеллекта. Как и большинство исследователей в области психологии того времени, многие экспериментальные исследования он проводил на себе.

Предложенный Ф. Гальтоном вариант ассоциативного метода выглядел следующим образом. Он выбрал 75 английских слов, написал каждое на отдельной карточке и отложил на несколько дней. Затем одной рукой брал карточку, а другой с помощью хронометра отмечал время, когда прочитанное слово вызывало у него две различные мысли. Ф. Гальтон отказался опубликовать результаты эксперимента, сославшись на то, что “они обнажают сущность человеческой мысли с такой удивительной отчетливостью и открывают анатомию мышления с такой живостью и достоверностью, которые вряд ли удастся сохранить, если опубликовать их и сделать достоянием мира” (Miller, 1951).

Систематически метод свободных ассоциаций для оценки состояния человека стал применяться 3. Фрейдом (1891). В его трактовке метод выглядел иначе: больной, лежа на кушетке, в течение часа произносил слова, фразы, высказывал мысли на темы, которые всплывали в его сознании.

Иногда такого рода ассоциирование было связано со сновидениями, поразившими больного в детстве и часто повторяющимися в зрелом возрасте. 3. Фрейд показал, что возникновение длительных пауз или трудности в процессе ассоциирования свидетельствуют, как правило, о приближении к области неосознаваемого самим испытуемым психического конфликта.

Дальнейший вклад в развитие ассоциативного метода внес К. Юнг (1936), существенно видоизменивший его и создавший собственно ассоциативный эксперимент. В это же время подобное исследование проводил Макс Верт-геймер (Wertheimer e. а., 1992), работы которого менее известны и оказали меньшее влияние на дальнейшее развитие психофизиологии.

К. Юнг использовал 400 различных слов, среди которых были 231 существительное, 69 прилагательных, 82 глагола, 18 предлогов и числительных. Особое внимание уделялось тому, чтобы все слова были известны больно-

му, резко различались по смыслу и звучанию, не ограничивали его в подборе ассоциаций какой-либо одной областью. С помощью хронометра оценивался латентный период вербального ответа и качественные особенности ассоциирования. К. Юнг считал, что, невзирая на кажущуюся произвольность ассоциативного процесса, обследуемый невольно выдает то, что ошибочно считает наиболее скрытым.

К. Юнг подчеркивал, что при анализе ассоциирования исследуются сразу несколько процессов: восприятие, индивидуальные особенности его искажения, интрапсихические ассоциации, словесное оформление и двигательное проявление. Он обнаружил объективные критерии связи предъявляемого слова с комплексом, вытесненным в бессознательное. Этими критериями являются: удлинение латентного периода вербального ответа, ошибки, персеверации, стереотипии, оговорки, цитаты и т. д. Однако К. Юнг субъективно интерпретировал полученные результаты, и его разветвленная классификация ассоциаций представляет собой компиляцию нескольких принципов анализа, переход от одного к другому в которой чрезвычайно субъективен, а сами методы исходят из разных предпосылок (грамматических, психологических, медицинских или физиологических).

В то же время К. Юнг впервые максимально объективизировал процедуру исследования. Результатом этой работы, кроме критериев определения области бессознательно существующего конфликта, было обнаружение факта, что ассоциации часто представляют собой не ближайшее всплывшее содержание, а следствие целого ряда ассоциативных процессов. Он обратил внимание и на трудность поиска здоровых испытуемых для обследования, особенно среди образованных людей.

Нерешенность вопроса качественного анализа ассоциаций сохранилась до сих пор.

Дж. Диз (Dees, 1965), анализируя принципы общепринятых классификаций ассоциаций, отмечал, что они “отчасти психологические, отчасти логические, отчасти лингвистические и отчасти философские (эпистемологические)”. Эти классификации не имеют никакого отношения к ассоциативному процессу и привязываются к нему достаточно произвольно. При этом делается попытка втиснуть ассоциации в те схемы отношений, которые обнаружены в грамматике, разного рода словарях, психодинамических теориях, а также различных представлениях об организации физического мира.

Одну из первых классификаций предложил Д. Юм (1965), который выделил 3 типа ассоциаций: по сходству, по смежности во времени и события, связанные причинно-следственными отношениями. Наиболее типичной является классификация, предложенная Дж. Миллером (Miller, 1951), в которой ассоциации группируются по контрасту, сходству, подчинению, соподчинению, обобщению, ассонансу, по связи “часть - целое” и возможности рассматривать ее как дополнение, по отношению к эгоцентризму, связи на основе одного корня, возможности быть представленным как проекция. Д. Слобин и Дж. Грин (1976) отмечают, что “эти классификации очень остроумны, но не совсем ясно, к каким выводам они могут привести, как определяются их основы и каковы их пределы”.

Ассоциативный эксперимент широко применялся для анализа высшей нервной деятельности здорового и больного мозга взрослого человека и ребенка (Иванов-Смоленский, 1963). При этом в расчет принимались латентный период вербального ответа и его средняя вариация, тип и характер ассоциации в соответствии с той или иной классификацией, комплексные реакции, т.е. вполне определенные реакции, вызванные аффектогенны-ми раздражителями.

А.Р. Лурия (1928) предложил свою модификацию ассоциативного эксперимента, названную им сопряженной моторной методикой. Испытуемо-

му предлагается слово-стимул, в ответ на которое он должен произнести первое пришедшее в голову слово-ассоциацию и одновременно нажать на пневматическую грушу. Эта процедура позволяет, кроме латентного периода вербального ответа, измерить скрытый период и исследовать форму сопряженной двигательной реакции, зафиксированную самописцем. Оказалось, что в том случае, когда испытуемому предъявляются слова, не имеющие для него эмоциональной значимости, латентный период вербального ответа и сопряженной моторной реакции совпадают, а сама моторная реакция имеет простую форму.

При предъявлении аффектогенных слов латентный период ассоциации существенно изменяется, поскольку испытуемый пытается скрыть первую возникшую ассоциацию, которую он по тем или иным причинам не может сообщить экспериментатору. Однако с невысказанным ответом связан легкий нажим на грушу, и на миограмме появляется излом или характерное дрожание. Это рассогласование между вербальным и двигательным компонентами ответа отражает своеобразный напряженный характер ассоциативного процесса.

Проведение ассоциативного эксперимента нередко сопровождается ре-

гистрацией вегетативных реакций, в частности КГР (Levinger, Clark, 1961; Леутин, Николаева, 1988; Николаева и др., 1990) и энцефалограммы (Воронин и др., 1976) (рис. 2.25).

Использование ассоциативного теста для анализа реакций спортсменов на нейтральные слова, слова, связанные с успехом/неуспехом, обнаружило следующее: в состоянии психического покоя латентный период ассоциаций на эмоциогенные слова увеличивается на 40 %, а у отдельных, эмоционально неустойчивых спортсменов - на 200 %. Перед стартом у психологически устойчивых спортсменов латентный период меняется мало, незначительно превышая исходные данные. Однако у спортсменов, испытывающих высокий уровень эмоционального напряжения, увеличение латентного периода на слова, связанные с успехом/неуспехом, достигает 300 % (Дашкевич, 1968).

Таким образом, ассоциативный эксперимент может быть эффективным инструментом как для анализа индивидуальной эмоциональной сферы человека, так и для оценки изменения этого состояния под влиянием каких-либо воздействий.

Артефакты -

ненужные в данный момент для исследователя записи электрической активности, являющиеся помехами.

Вызванный потенциал -

усредненная запись волновой активности мозга при повторных предъявлениях одного и того же стимула.

Кожно-гальваническая реакция -

запись электрической активности кожи.

Компьютерная томография -

современный метод, позволяющий визуализировать особенности строения мозга человека с помощью компьютера и рентгеновской установки.