Анализ зрительно-моторной реакции студентов-операторов на «go/nogo» геометрические стимулы

Психофизиологические особенности человека, его мотивационно-эмоциональное состояние могут иметь решающее значение в критических ситуациях, когда в условиях дефицита времени необходимо принимать адекватные решения. Во многих профессиях работа человека-оператора сопряжена с высоким психоэмоциональным напряжением и имеет индивидуальную «физиологическую стоимость»

В физиологии и психофизиологии при исследовании поведения человека широко используется представление о когнитивном контроле как совокупности функций, позволяющих осуществлять целенаправленный поведенческий акт. В качестве удобной модели для этого часто используют экспериментальную парадигму «go/nogo», в которой обследуемый должен реагировать на релевантные («go») стимулы и не отвечать двигательной реакцией на иные («nogo») раздражители

Существует иной методологический подход, основанный на принципах теории функциональных систем, который предполагает, что целенаправленное поведение человека определяется полезными приспособительными результатами этой деятельности и реализуется соответствующей функциональной системой

Исходя из вышесказанного, целью нашей работы было исследование сложного сенсомоторного поведения человека-оператора с помощью компьютерной модели теста «go/nogo».

Исследование проведено на базе лаборатории электрофизиологии и функциональной диагностики им. проф. А.И. Лакомкина кафедры физиологии человека и животных медико-биологического факультета Воронежского государственного университета (МБФ ВГУ).

В исследовании приняли участие 16 студентов-добровольцев (девушки 2 и 3 курса МБФ ВГУ), возраст обследуемых 19-21 лет.

В качестве модели операторской деятельности использовали компьютерный вариант зрительно-моторного теста «go/nogo», разработанный на кафедре физиологии человека и животных ВГУ

Задача оператора заключалась в нажатии клавиши «стрелка вниз» при появлении «значимой» геометрической фигуры как можно быстрее («go» условие). На появление иных фигур оператор реагировать не должен («nogo» условие). Время предъявления стимульной фигуры составляло 2000 мс, межстимульное рандомизированное время – от 1 до 3 секунд.

В качестве «значимых» зрительных стимулов использовали 4 геометрических фигуры: зеленый квадрат, красный круг, синий ромб и жёлтый треугольник. «Значимые» фигуры и информация об условиях выполнения теста демонстрировали перед тестированием на экране дисплея в течение 1 минуты. Другие геометрические фигуры: квадрат (красный, жёлтый и синий), треугольник (красный, зеленый и синий), ромб (красный, жёлтый и зеленый) и круг (жёлтый, синий и зеленый), обозначенные нами как «незначимые», оператору при чтении инструкции не демонстрировали. Каждому оператору предъявляли 48 стимульных геометрических фигур как «значимых», так и «незначимых». Последовательность предъявления фигур задавалась автоматически методом генерации случайных чисел.

Статистический анализ поведенческих результатов включал: расчет среднего времени зрительно-моторной реакции (ЗМР), среднеквадратичного отклонения (SD, standard deviation) и ошибки средней величины (SE, standard error). Для сравнения времени ЗМР на «значимые» фигуры использовали результаты однофакторного дисперсионного анализа (one-wayANOVA).

На основе анализа полученных результатов установлено, что среднее время ЗМР операторов на предъявление «значимых» фигур в 1,5 и более раз короче времени реакции на «незначимые» фигуры независимо от их цвета и формы. Минимальное время зрительно-моторной реакции зарегистрировано при предъявлении зеленого квадрата (800,1±40,34 мс). Максимальное время при зрительном опознании красного круга (965,6±36,48 мс) (табл. 1).

По результатам однофакторного дисперсионного анализа (one-way ANOVA) параметров ЗМР на предъявление «значимых» фигур F-критерий Фишера, который отражает отношение межгрупповой дисперсии к внутригрупповой, оказался больше критического значения: F=3,80>Fкрит.=2,67 при df=(3;144), p=0,012. Следовательно, время зрительно-моторной реакции на релевантные стимулы зависело от формы и цвета геометрического «go»-стимула.

Только трое студентов-операторов безошибочно реагировали на предъявление «go/nogo»-стимулов. Большинство девушек допускали ошибочные реакции, как на «значимые», так и на «незначимые» фигуры. Поэтому, с учетом скорости зрительно-моторной реакции и количества совершенных ошибочных определений, были выделены три группы операторов, среднее время которых достоверно отличалось (F=6,82>Fкрит.=3,05 при df=(2;155), p=0,0014, табл. 2).

Операторы первой группы (4 девушки, 25%) отличались минимальным средним временем ЗМР (782,0±36,03 мс) при предъявлении релевантных стимулов и максимальным количеством ошибочных реакций как на «значимые» (20,3%), так и на «незначимые» (12,5%) фигуры (табл. 2).

Среднее время зрительно-моторной реакции девушек второй группы (8 студентов, 50%) почти в 1.2 раза больше (928,4±34,51 мс), а количество совершенных ошибочных реакций в 1,2 раза меньше по сравнению с операторами первой группы (табл. 2).

Операторская деятельность девушек третьей группы характеризовалась наибольшим средним временем ЗМР (1036,0±54,05 мс) и минимальным количеством ошибочных реакций на геометрические стимульные фигуры (табл. 2).

При оценке результатов данного компьютерного сложного сенсомоторного теста мы исходили из положений теории функциональных систем П.К. Анохина и К.В. Судакова о том, что анализируемые нами реакции человека-оператора на «go/nogo»-стимулы являются целостными поведенческими актами, осуществляемыми в соответствии с предварительной инструкцией и направленными на достижение полезных приспособительных результатов

Полученные нами результаты позволяют сделать заключение, что только трое студентов из 16 обследованных (18,75%) смогли на основе предварительной инструкции сформировать результативную (безошибочную) функциональную систему операторской деятельности. Абсолютному большинству студентов (13 человек, 81,25%) потребовалось обучение в процессе тестирования.

На наш взгляд, в тесте «go/nogo», как и в тесте «реакция на движущийся объект», зрительно-моторные реакции операторов отражают двигательный компонент функциональной системы целенаправленной поведенческой деятельности, которая формируется, с одной стороны, на основе предварительной инструкции, а с другой стороны – непосредственно в процессе тестирования по результатам зрительной и моторной интеграции

Особенность данного теста заключалась в том, что информацию о свойствах «go»-стимулов оператор получал при чтении инструкции, в то время как форму и цвет «nogo»-стимулов необходимо было анализировать и запоминать в процессе тестирования. Также в предварительной инструкции была дана установка на скорость реагирования на «go»-стимулы, отсутствие реакции на «незначимые» фигуры и ничего не оговаривалось насчет ошибочных реакций. По этой причине участвовавшие в обследовании девушки-операторы самостоятельно выбирали «полезные приспособительные результаты» своей деятельности.

Очевидно, что в первой группе девушек сформировалась предпусковая интеграция с доминирующей установкой на высокую скорость зрительно-моторной реакции. Напротив, в «полезных приспособительных результатах» операторов третьей группы большое значение имела безошибочность зрительно-моторного реагирования, что требовало дополнительного времени на анализ стимульного объекта. 

Созданная модель сложного сенсомоторного поведения оператора с набором «значимых‎» и «‎незначимых» стимульных геометрических фигур позволяет количественно оценить индивидуальные и типологические психофизиологические особенности целенаправленного поведения человека-оператора, связанные со зрительной памятью и принятием решения.

На основе анализа полученных результатов были сделаны следующие выводы:

1. На основе предварительной инструкции из 16 обследованных студентов только 3 оператора (18,75%) запомнили свойства «‎значимых» геометрических фигур и не совершали ошибочных зрительно-моторных реакций.

2. Среднее время зрительно-моторной реакции зависело от формы и цвета геометрического go-стимула.

3. Высокая скорость принятия решений в тесте «go/nogo» сочеталась с высоким уровнем ошибочных реакций.