Abstract MONITORING SYSTEM PSYCHOPHYSICAL CONDITIONS OF PERSON AS TOOL OF MANAGEMENT OF PROCESS OF ADAPTATION IN SPORTS AND EDUCATIONAL PROCESS O.V. Zhbankov, Ph.D., lecturer D.S. Petrov Moscow state N.E. Bauman's technical university, Moscow V.A. Golovina, Ph.D., lecturer Russian D.I. Mendeleyev's chemical-technological university Key words: diagnostics of psychophysical condition (PPC), bilateral interaction of bioobject and of means of measuring of electro-physical parameters, normalized quantitative estimation of PPC, scale of PPC index. The adaptive changes of the functional condition of various systems of the organism of the athlete under the influence of training and competitive loads occurs heterochronically. The reaction of various systems at different stages of this process is the specific and not always possible for operative diagnostics. The important point in an estimation of the functional condition of the person-operator (conditions of activity of the athlete in the general view corresponding to the definition "person-operator") is the level of the neuropsychical pressure. There are known two types of unbalasing of regulative function in this area - the hypermobilization and the development of braking processes. Both of them can be defined as the polar displays of psychophysical conditions (PPC). On the basis of the analysis of characteristics of the devices the authors used for the measurement of PPC the method of Fere, as the steadiest to embarrassments of variable type. After that the hardware-software complex "Visual SGR" for testing of PPC was developed.
|
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПСИХОФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА КАК ИНСТРУМЕНТ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ АДАПТАЦИИ В СПОРТЕ И УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ Кандидат
педагогических наук, доцент О.В.
Жбанков, Д.С. Петров Кандидат
педагогических наук, доцент В.А.
Головина Ключевые слова: диагностика психофизического состояния (ПФС), двустороннее взаимодействие биообъекта и средства измерения электрофизических параметров, нормализованная количественная оценка ПФС, шкала индекса ПФС. Адаптивные изменения функционального состояния различных систем организма спортсмена под воздействием тренировочных и соревновательных нагрузок, а также студента (стрессогенное воздействие учебной среды) происходят гетерохронно. На разных стадиях этого процесса реакция различных систем специфична и не всегда поддается оперативной диагностике [11, 21]. К признакам оптимального уровня адаптированности можно отнести максимум реализуемых функций (наибольшая скорость реакции и двигательных действий, наибольшая точность, высокая степень концентрации и распределения внимания и т.п.), а также длительность сохранения рабочих функций на максимальном уровне. По этим критериям условия деятельности спортсмена в общем виде соответствуют определению "человек-оператор" [14, 15, 17, 18]. Важный момент в оценке функционального состояния человека-оператора - уровень нейропсихического (эмоционального) напряжения. Известно два типа разбалансирования регуляторной функции в этой сфере - гипермобилизация (чрезмерное возбуждение) и развитие тормозных процессов (охранительное торможение). В спортивной практике подобные проявления определяют как разновидности предстартового состояния - "предстартовую лихорадку" и "предстартовую апатию". Для обоих случаев характерны специфические проявления нарушения способности произвольного переключения от состояния релаксации к активации (концентрации на предстоящем действии), и наоборот [13, 18]. Поскольку такая картина отражает объективные процессы, происходящие в организме, оба случая можно определить как полярные проявления психофизического состояния (ПФС). Подобные проявления характеризуют возможность реализации спортсменом его наличного двигательного потенциала и, таким образом, их можно рассматривать как факторы, в значительной степени влияющие на результативность спортивного выступления [10, 21]. Многие исследователи отмечают, что слежение за эмоциональным напряжением позволяет при определенных условиях предсказывать возможное ухудшение работоспособности человека до того, как это произошло [15, 21]. При этом в качестве информативного показателя изменения ПФС человека-оператора используются вегетативные реакции - электрокожное сопротивление (ЭКС), кожно-гальваническая реакция (КГР) [1, 4, 9, 11, 22]. В частности, А.А. Алдерсонс [1] отмечает, что КГР "используется во всех случаях как индикатор - и притом весьма чувствительный - состояния активации человека". Однако проблема количественного оценивания ПФС затруднена рядом технических сложностей. Ведь при регистрации электрофизических параметров, характеризующих функциональное состояние биологического объекта (в т.ч. ЭКС), сам объект и средство измерения находятся в двустороннем взаимодействии. Степень и характер такого взаимовлияния отражаются на погрешности измерения, что приводит к снижению диагностической ценности измеряемого параметра. Проблема повышения адекватности диагностики ПФС ведет свою историю с конца ХIX века, когда независимо друг от друга Тарханов и Фере установили, что при изменении состояния организма, а также в ответ на внешние воздействия (сенсорные или механические раздражения) электрические свойства кожи меняются [11]. Существует два принципиально разных метода контактного измерения электрических параметров кожи - пассивный и активный. Известные сегодня контактные методы измерения могут оказывать возмущающее воздействие на биообъект, вплоть до разрушения строения элементов кожи в месте измерения [1, 4, 13]. Если в методах пассивного исследования электрической активности это обусловлено лишь механическим воздействием электродов на кожу, то в активных методах добавляется возмущающее воздействие измерительного сигнала (табл.1, рис.1). Таблица 1. Методы исследования электрической активности кожи
Рис. 1. Принципиальные различия активного (Фере) и пассивного (Тарханов) методов исследова ния электрической активности кожи Анализ разработок, использующихся сегодня в диагностической практике (табл. 2) обнаруживает широкий спектр параметров измерительного сигнала при определении ЭКС. Однако при всей широте диапазона используемых характеристик очевидно, что измерение должно удовлетворять двум условиям: 1) сохранению морфологической интактности места измерения; 2) сохранению функционального состояния объекта . Но даже соблюдение этих условий не гарантирует минимизации погрешности измерения, а значит, не решает проблемы количественной оценки ПФС. Ведь индивидуальные значения ЭКС, изначально находящиеся в весьма широком диапазоне, к тому же варьируются в зависимости от состояния кожи испытуемого, влажности и температуры окружающего воздуха и некоторых других факторов, не связанных непосредственно с изменением ПФС обследуемого. В попытках решить проблему количественной оценки некоторые исследователи (Г.В. Милованова,1985, В.В. Суходоев, 1987) идут по пути получения нормализованного показателя, основанного на измерении амплитуды отклонения ЭКС в процессе выполнения физической или эмоциональной нагрузки. Известны также предложения использовать для этой цели логарифмическую шкалу [14, 15]. Однако практически во всех работах отмечается, что существенная зависимость физиологических "норм" от индивидуальных особенностей оператора позволяет надежно диагностировать только резко выраженные изменения состояния (шок, гипоксия и т.п.). Тем не менее диагностика состояния, основанная на анализе динамики физиологических показателей, признается существенно более информативной, чем прочие методические приемы [3, 6]. Таблица 2. Технические характеристики основных методов измерения ЭКС
Между тем в практике как спорта высоких достижений, так и оздоровительной двигательной активности, а также в профессиях, представителей которых можно обобщенно охарактеризовать как "человек-оператор", необходимо иметь средство оперативной количественной оценки ПФС. Только на этой основе возможна индивидуализация процесса спортивной, оздоровительной тренировки, а также процессов рекреации представителей "экстремальных" профессий. Подобное состояние проблемы предопределило наш интерес к разработке технологии контроля и коррекции ПФС "Visual SGR" (www. skgr.narod.ru), которая реализована на базе информационно-методической системы (ИМС) "Релакс" [7]. На основе анализа технических характеристик устройств, используемых в практике для измерения (ЭКС), нами был выбран в качестве базового метод Фере, как наиболее устойчивый к помехам переменного типа. Принцип работы аппаратного блока системы "Visual SGR" заключается в том, что через кожу пропускается специальный зондирующий сигнал и измеряется его ослабление на выходе, что имеет прямую связь с величиной ЭКС. В качестве зондирующего сигнала применяется положительное переменное напряжение в диапазоне 1,25-3,75 В. Форма сигнала - стандартная синусоида. Переменный характер сигнала применяется для того, чтобы избежать поляризации контактов в системе "электрод--кожа", которые в первом приближении могут быть рассмотрены как емкостной элемент. Частота сигнала была выбрана равной 5 Гц во избежание наведения переменных помех от бытовой электрической сети частотой 50 Гц. Величина тока зондирующего сигнала не превышает 20 мкА, т.к. в соответствии с работами Алдерсонса и других исследователей, чтобы избежать повреждения структуры кожи, плотность тока не должна превышать 10 мкА/см2 при площади электродов S = 2 см2 [1, 11]. С помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и встроенного микропроцессора величина ЭКС оцифровывается и передается через интерфейс RS232 в последовательный порт компьютера специализированной программы. Программно управляемый вывод аналоговых сигналов, а также возможность аппаратурного самотестирования и тарировки измеренной характеристики позволяет ИМС "Visual SGR" предъявлять пользователю отмасштабированную визуальную информацию, обрабатываемую в режиме реального времени с дискретностью 1 с (рис. 2).
Рис. 2. Форма отображения ИМС "Visual SGR" процесса тестирования ПФС Поскольку одна из задач разработки - увеличение пропускной способности процедуры тестирования, аппаратный блок системы "Visual SGR", сопрягающийся с компьютером, содержит четыре входных канала для ввода аналоговых сигналов. Это позволяет проводить одновременное тестирование четырех испытуемых. В каждом канале имеется устройство выборки и хранения (УВХ) аналоговой информации, которое обеспечивают решение двух технических задач: - синхронности отсчета сигналов по разным каналам; - повышения динамической точности измерительной схемы за счет снижения апертурных погрешностей. В методической основе ИМС - метод оценки динамики ЭКС (модификация методики, предложенной Ф. Я. Верховским [5]. Для оценки ПФС испытуемый выполняет стандартную программу с задачами: вначале 6 мин релаксации, а затем 3 мин активации. После наложения электродов на два пальца одной руки и включения прибора система отрабатывает программу тестирования. При этом регистрируется три значения ЭКС: - в конце 1-й мин, после завершения переходных процессов, - начало фазы релаксации (R1); - в конце 6-й мин - завершение 5-минутной фазы релаксации (R2); - в конце 9-й мин - завершение 3-минутной фазы активации (R3). Подобный методологический подход позволил сформулировать семантическую функцию, адекватно отражающую степень повышения ЭКС при релаксации и снижения при активации испытуемого: ИПФС = {(1+R2/R1)2-(R 3/R1)2)} / v{1+ (R3/R2)}x10, где ИПФС - нормализованный индекс психофизического состояния (в усл. ед.). Таблица 3. Результаты сравнительного тестирования психофизиологических характеристик студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана и РХТУ им. Д.И. Менделеева
Рис. 3. Форма представления ИМС "Visual SGR" экспертной оценки ПФС с рекомендациями Переход в относительную систему вычислений позволяет решить три основные методические задачи, ограничивающие широкое применение технологии в педагогической практике: 1) "уход" от оперирования с индивидуальными абсолютными значениями ЭКС, находящимися в весьма широком диапазоне; 2) нейтрализацию влияния на точность измерений усилия прижатия электродов и места их наложения; 3) оценку именно силы процесса "релаксация - активация", что дает возможность его анализа как с качественной, так и с количественной стороны (индекс ПФС). Отображая качественную сторону процесса произвольного переключения "релаксация - активация" (форма графической кривой), ИМС "Visual SGR" выводит на экран также значение ИПФС. Статистический материал, полученный в ходе исследования, - 548 случаев тестирования квалифицированных спортсменов (единоборства, спортивные танцы, бадминтон, ритмическая гимнастика), а также студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана и РХТУ им. Д.И. Менделеева, занимающихся физкультурой по программе ОФП, - позволил выявить диапазоны значений индекса ПФС: мужчины - 16 - 98, женщины - 16 - 119. Средние значения индекса (муж. - 31, жен. - 40) рассматривались нами в дальнейших исследованиях как "базовые". На основе подобной статистики разработана шкала оценок ПФС [7, 8]: Отлично - >55. Хорошо - 46 - 55. Удовл. - 35 - 45. Посредств. - 25 - 34. Неудовл. - < 25. Для проверки информативности теста у части испытуемых (87 человек) проведено параллельное исследование ПФС с помощью традиционных психофизиологических тестов. Определялись способность к концентрации и распределению внимания (СКВ) - двухцветная таблица (модификация теста Шульте - Горбова) и реакция на движущийся объект (РДО) [9]. Полученные результаты (табл. 3) обнаруживают высокую степень достоверной статистической взаимосвязи значений упомянутых характеристик с ИПФС. На основе анализа информации, предоставляемой ИМС "Visual SGR", педагог может разработать развернутую интерпретацию ПФС и подобрать адекватные средства и методы его коррекции. Таким образом формируется библиотека интерпретаций-рекомендаций (авторская база знаний), которую ИМС может использовать для работы в режиме эксперта (рис. 3). Работа ИМС "Visual SGR" в режиме тренажера дает спортсмену и тренеру возможность, получая срочную информацию (канал обратной связи), наблюдать за эффективностью процесса в режиме реального времени. Выполняя релаксационные упражнения (аутотренинг, копинг, медитация и т.п.), спортсмен, таким образом, вырабатывает и совершенствует навык управления обратимым переключением процесса "релаксация - концентрация". E-mail: jbanol@mail.ru Литература 1. Алдерсонс А.А. Механизмы электродермальных реакций. - Рига: Зинатне, 1985. 2. Аминов Н.А. Скорость изменения кожного сопротивления как показатель функционального состояния при свободном и навязанном режиме работы. - М.: Наука, 1980. 3. Антоненко Л.В. Количественная оценка физиологических показателей космонавтов во время полета космических кораблей "Союз-6" и "Союз-8" // Актуальные вопросы космической биологии и медицины. М., 1971, с. 6 - 7. 4. Аракелов Г.Г., Шотт Е.К. КГР как проявление эмоциональных, ориентировочных и двигательных составляющих стресса // Психологический журнал 1998, № 4, с. 70-79. 5. Верховский Ф.Я., Киселев А.И. и др. Оценка результативности спортивной деятельности по динамике электрокожного сопротивления // Психологический журнал. 1990, № 3, с. 96 - 100. 6. Денисов В.Г., Онищенко В.Ф. Инженерная психология в авиации и космонавтике. - М.: Машиностроение, 1972. - 313 с. 7. Жбанков О.В., Лебяжьев А.Н. Компьютерная система как средство управления психофизическим состоянием спортсмена // Теория и практика физ. культуры. 1994, № 11, с. 46 - 48. 8. Жбанков О.В., Телеснина И.В. Спортивные танцы - форма физического воспитания и средство адаптирующего воздействия /Материалы VI Межуниверситетской науч.-метод. конф.: "Организация и методика учебного процесса, физкультурно-оздоровителльной и спортивной работы", Ч. 1. - М.: МГУ, 2000, с. 93 - 95. 9. Жбанков О.В. Влияние двигательной активности студентов на эффективность интеллектуальной деятельности посредством информационно-методической системы // Спорт для всех. 1999, № 1, с.10 - 17. 10. Жбанков О.В., Карданов В.И. и др. Информационно-методическая система как инструмент оптимизации психофизического состояния кикбоксеров // Теория и практика физ. культуры. 2001, № 5, с. 17-20. 11. Иванов Ю.К. История, теория и практика исследования КГР у человека. Киев, 1974. 12. Карпман В.Л. и др. Тестирование в спортивной медицине. - М.: ФиС, 1988. - 208 с. 13. Крауклис А.А., Алдерсонс А.А. Условия возникновения и закономерности динамики кожно-гальванической реакции // Физиология человека 1982, т. 8, № 6, с. 910 - 918. 14. Методика и техника исследований операторской деятельности. Сборник статей /Под ред. Волкова. - М.: Наука, 1985. 15. Методика исследования и диагностики функционирования человека-оператора в экстремальных условиях. - М: Ин-т психологии АН СССР, 1987, с. 290. 16. Психофизиологические исследования интеллектуальной саморегуляции и активности. Сборник статей /Под ред. Русалова. - М.: Наука, 1980. 17. Психофизиологические показатели: автоматизированные исследования: Сб. ст. /Под ред. Кориневского. - М.: Наука, 1990. 18. Психофизиологические исследования ФС человека-оператора: Сб. ст. /Под ред. Фролова. - М.: Наука, 1993. 19. Слынько П.П. Потоотделение и проницаемость кожи человека. Киев, 1973. - 256 с. 20. Хэссет Дж. Введение в психофизиологию/ Пер. с англ. М., 1981. - 248 с. 21. Шахов Ш.К. Программирование физической подготовки единоборца. Махачкала, 1997. - 260 с. 22. Lacey J., Lacey B. The law initial value in the longitudinal Study of autonomic constitution: reproducibility of autonomic responses and response patterns over a four year interval. - Annals New York Acad. Sai., 1962, vol, 98, p.1257 - 1290.
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна!
Реклама:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме