Исследование эмоций на нейрофизиологическом уровне.

Исследование роли мозга и ЦНС в эмоциях являются важным и продолжительным направлением в исследовании эмоций.

Хирургические удаления и поражения – одно из направлений данной группы. Такие исследования по этическим соображениям планово проводят только на животных (мыши, крысы, обезьяны и др.). Однако накоплен достаточно большой опыт в исследованиях по плану "ех-роst-fасto" – исследования, в которых воздействие проводит не сам исследователь. В данном случае, например, возможно изучение людей, получивших травмы определенных участков мозга в результате несчастного случая (в частности, автомобильные аварии) или удаление участка мозга произошло по причине необходимости медицинского оперативного вмешательства (удаление опухоли в головном мозге). Следует отметить, что поражения и удаление участков мозга – относительно самостоятельные направления исследований, поскольку при поражении, как правило, разрушена часть соответствующего отдела, а соответственно, компенсаторные функции мозга в данном случае работают более эффективно, чем при удалении.

Использование электростимуляции участков мозга. Один из вариантов - вживление микроэлектродов для прямой стимуляции мозга. Этот метод исследования стал возможен благодаря техническому прогрессу, позволившему создать аппаратуру, в которой крохотные иглы электродов вводятся в специфические зоны мозга. В отличие от предыдущего варианта исследования, введение электродов причиняет минимальное разрушение, а значит, возможно исследование реакций здорового мозга. Так как электроды могут быть имплантированы со значительной точностью, выводы о роли отдельных зон мозга в двигательных, когнитивных и эмоциональных реакциях могут делаться со значительно большой долей уверенности, чем в случае удаления или разрушения. Однако следует помнить, что даже небольшая по длительности и интенсивности электростимуляция участка мозга может вызывать комплексную реакцию. Исследования данной группы в соответствии с этическими требованиями также проводят на животных. Использование второго варианта – электростимуляция без вживления (электроды располагаются на соответствующей части головы испытуемого). Использование электростимуляции мозга в качестве лечебного приема неврологических и психиатрических расстройств дало, в частности, следующие результаты – стимуляция височной доли приводит к появлению у испытуемого чувства страха, стимуляция правой миндалины вызывает ярость и вербальную агрессию.

Психофизиологические исследования. С древних времен по физиологическим изменениям у человека судили о его психологическом состоянии. например, покраснения лица сигнализирует о смущении или стыде, учащенное дыхание – о волнении и т.д. Если в обыденной жизни достаточно простой констатации подобной связи между физиологическим и психологическим, то для науки требуется четкое обозначение этих связей, основанное на количественных измерениях. Этим целям и служат психофизиологические методики.

Различают центральную (ЦНС) и периферическую нервные системы. ЦНС состоит из головного и спинного мозга. Электрическая активность ЦНС выступает одним из главных предметов измерения в современных психофизиологических исследованиях. Периферическая система делится на соматическую и вегетативную. Соматическая система состоит из нервов, идущих от ЦНС к чувствительным органам и от двигательных органов к ЦНС. Она активизирует произвольную мускулатуру, представленную преимущественно полосатой мышечной тканью, чья электрическая активность регистрируется в виде электромиограммы (ЭМГ). Вегетативная (или висцеральная) НС иннервирует, в основном, непроизвольную мускулатуру внутренних органов, представленную обычно гладкой мышечной тканью. Эта система регулирует секрецию пота, ритм работы сердца, химический состав крови, кровяное давление, изменению диаметра зрачка и др. функции организма. Их регистрация лежит в основе большинства психофизиологических методов. Вегетативная система подразделяется на 2 функциональные подсистемы: симпатическую и парасимпатическую. Основная функция симпатической системы – мобилизация организма в состояниях повышенного напряжения. Такая мобилизация реализуется через ряд физиологических реакций, например, секреция надпочечниками адреналина и норадреналина, усиление секреции пота, расширение зрачков, усиление и учащение сердечного ритма. Парасимпатическая система обеспечивает функционирование внутренних органов в нормальных условиях. Ее действие направлено на сохранение и поддержание ресурсов организма, что выражается в обратных по сравнению с действием симпатической системы эффектах. Так, работа сердца под ее влиянием замедляется, зрачки сужаются и т.д. Эта разнонаправленность действия двух вегетативных систем и согласованность их работы часто даже мешает определить, чье влияние сказалось на том или оном эффекте – то ли усиление деятельности одной системы, то ли ослабление другой. Однако, для изучения психофизиологических характеристик, соотносимых с эмоциями, это не имеет большого значения, поскольку мы фиксируем конечный результат – произошедшие физиологические изменения.

Основная масса современных психофизиологических методов предполагает применение специальной аппаратуры, часто довольно сложной и дорогостоящей. Особенно это относится к методикам, связанным с измерением электрических показателей тела и различных органов. Отсюда вытекает требование основательной подготовки и высокой квалификации специалистов, проходящих эти исследования.

Процедура регистрации психофизиологических этапов состоит обычно из трех этапов. На первом этапе процесс выделяется в виде электрического сигнала. Какие проводники применять, где и как располагать электроды для получения электрической цепи зависит от специфики изучаемой физиологической системы и целей эксперимента. Для обследовательских целей используются отработанны типовые схемы и рекомендации. На втором этапе производится акцентирование выделенного сигнала. В начале его отфильтровывают от других сопутствующих сигналов, не имеющих прямого отношения к изучаемому явлению. Потом нужный сигнал усиливают до мощности, необходимой для пуска записывающего устройства или иной фиксирующей аппаратуры. Прибор, фильтрующий и усиливающий исходный сигнал, называют полиграф, а сам второй этап называют уточняющим. Третий этап – демонстрационный. Здесь сигнал предстает в наглядной форме, удобной для анализа. Чаще всего это графики, записанные на бумажной ленте через самописцы или высвечиваемые на экране осциллографа. В настоящее время многие исследовательские лаборатории компьютеризированы и процедура выполняется при помощи ЭВМ.

Ключевые вопросы психофизиологических методов – 1. адекватное соотнесение регистрируемого сигнала с тем или иным физиологическим явлением, лежащим в его основе, 2. правильное увязывание данного физиологического явления с его психологическими коррелятами.

История психофизиологических исследований идет от изучения вегетативной сферы к соматической, а позднее – к ЦНС. В таком же порядке рассмотрим методы и методики, используемые для исследования эмоциональной сферы в рамках психофизиологического эксперимента.

А. Методы исследования работы вегетативной нервной системы:

1. Измерение кожно-гальванической реакции.

В данной группе выделяют 2 варианта –

а) метод Ч.Фере (экзосоматический метод) – измерение электрического сопротивления (или проводимости) – при пропускании слабого тока через, например, предплечье (ли другой орган) происходит отклонение стрелки гальванометра в моменты сенсорных или эмоциональных воздействий,

б) метод И.Тарханова (эндосоматический метод) – измеряет электрический потенциал кожи без приложения внешнего тока.

Всю совокупность явлений, изучаемых при помощи данных методов, называют "электрической активность кожи" (ЭАК). При анализе параметров КГР учитывают амплитуду колебаний (величину реакции), латентный период ее возникновения, скорость и время нарастания, исходный уровень электрической проводимости (при использовании метода Фере) и др.

Кожно-гальванические реакции являются ярким выражением вегетативных сдвигов, вызываемых состояния эмоционального или интеллектуального напряжения. КГР могут вызывать любые воздействия: внешние – звук, цвет, запах, вкусовые и тактильные раздражители, изменение температуры и т.д., внутренние – интерорецептивные и проприорецептивные раздражители.

Предположение, что изучаемые величины ЭАК примерно пропорциональны интенсивности эмоциональных переживаний, лежит в основе создания методов КГР для исследования эмоциональной сферы. Это предположение получило множество подтверждений, что и определяет широкое распространение в психологии рассмотренного метода.

2. Методы исследования работы сердечно-сосудистой системы.

Как и в случае кожно-гальванической реакции, изменения в деятельности сердечно-сосудистой системы (ССС) связаны с изменением общей активности организма. Разница в том, что КГР вызывается даже умеренными по силе психическими раздражителями, а показатели работы ССС изменяются только при сильных воздействиях. То есть ССС менее чувствительна к психогенным факторам, чем КГР.

Для характеристики работы сердечно-сосудистой системы используют следующие основные показатели:

а) ритм сердца – частота сердцебиения,

б) сила сокращения сердца – сила накачивания крови,

в) минутный объем сердца – количество крови, проталкиваемое за 1 минуту,

г) артериальное давление,

д) кровоток – локальные показатели распределения крови.

Наиболее популярные методы изучения деятельности ССС:

1. электрокардиография – биотоки сердца записываются в виде графика, который называется электрокардиограммой (ЭКГ). При исследовании психических явлений, в первую очередь, эмоциональных состояний, сравниваются ЭКГ, снятые в спокойном состоянии (фоновые показатели) и ЭКГ при эмоциональном воздействии. Например, в данном случае можно с высокой точностью сравнить частоту и периодичность сердечного ритма, который тесно связан с эмоциональным состоянием.

2. измерение артериального давления. Артериальное давление (АД) – сила, создающаяся в артериях, когда кровь испытывают сопротивление. В периферических сосудах ПД достигает максимума во время систолы (сокращение сердечной мышцы) и падает до минимума в диастоле (расслабление сердечной мышцы). Обычно величина АД указывается в виде дроби, в числителе которой дается систолическое значение, а в знаменателе – диастолическое. Как правило, значительная интенсивность эмоционального состояния ведет к повышению АД.

3. вазомоторные измерения. Вазомоторика – измерение диаметра кровеносных сосудов. Сужение периферических артерий в результате симпатической активации ведет к понижению температуры соответствующих участков кожи и уменьшению объема соответствующего участка тела или органа. Расширение артерий в результате снижения симпатического тонуса ведет к повышению температуры и увеличению объема тех же участков тела. Температурные измерения показали, что кожа реагирует изменением своей температуры не только на тепловые воздействия среды, но и на психологические факторы. Например, смущение, тревога, депрессия связаны с похолоданием пальцев, а состояния расслабления и эротического возбуждения повышают температуру пальцев.

3. методы исследования работы дыхательной системы

Дыхание наряду с показателями пульса считается весьма чувствительным индикатором эмоциональных состояний. В эмоционально значимых напряженных ситуациях частота дыхания возрастает с 20 до 40-60 движений в минуту, т.е. в 2-3 раза. На графике дыхательных движений (дыхательной кривой) при изучении физиологических проявлений эмоциональных состояний информативными являются следующие характеристики: частота дыхания, амплитуда дыхательных волн, ритмичность дыхания, глубина вдоха, глубина выдоха, соотношение глубины вдоха и выдоха.

При эмоциональном возбуждении обычно наблюдается учащение дыхательных движений, сопровождающееся уменьшением глубины дыхания, а также нарушение формы дыхательной кривой. Наряду с изменениями формы дыхательной кривой при эмоциональном напряжении отмечаются задержки, "затаивание" дыхания с последействием в виде глубокого вдоха или выдоха. Следует указать, что метод ритмизации дыхания (глубокое ритмичное дыхание в течение как минимум 30 секунд) является одним из самых эффективных способов преодоления стрессового состояния.

Обычным методом измерения является пневмография, осуществляемая при помощи грудного или брюшного пневмографа. При электрической записи дыхания механические изменения преобразовываются в электрические с помощью тонзометра. Также используются данные спирометрии, т.е. измерения объема легких.

4. Методы исследования работы пищеварительной системы

Психофизиологические исследования измерения желудочно-кишечного тракта в настоящее время еще мало распространены, хотя в психологии и психиатрии давно замечена связь эмоционального состояния человека с работой ЖКТ. Исследования показали, что эмоциональные переживания вызывают изменения слизистой желудка. Например, гнев и возмущение сопровождаются повышенной секрецией соляной кислоты в желудке и усилением его активности. Испуг и депрессия, наоборот, вызывают ослабление желудочных функций.

В настоящее время внедряется метод электрогастрограммы – записи потенциалов, связанных с сокращением желудка, сделанных с поверхности тела. Этот метод удобнее метода проглатывания специальной трубки, однако, он дает менее точные результаты.

5. Методы исследования работы глаз

Пупиллометрия – метод регистрации изменения диаметра зрачка. Эту регистрацию вначале осуществляли путем обычного наблюдения (что давало весьма неточные результаты), затем стали использовать фотографию. Современная аппаратура позволяет с высокой точностью измерять величину зрачка на расстоянии от испытуемого. Изменение диаметра зрачка связывают с повышением интереса человека к рассматриваемому объекту, с увеличением значимости ситуации. Однако изменение диаметра зрачка связано, безусловно, с реакцией на свет, что обязывает исследователя соблюдать неизменными фоновые условия эксперимента.

Изучение мигания – достаточно слабо изученная отрасль психофизиологии. Однако имеются исследования, свидетельствующие, что при усилении интенсивности эмоционального состояния человека у него увеличивается частота мигания.

Изучение глазодвигательной активности. По активности глаз можно судить о многих эмоциональных состояниях человека. Например, слабо интенсивные движения свидетельствуют об отсутствии интереса по причине погруженности в себя, сосредоточенности на своем внутреннем мире. "Бегающий" взгляд часто связывают со стремлением что-то скрыть от собеседника, т.е. переживанием эмоции неуверенности, недоверия, может быть, даже страха. Однако, несмотря на то, что в социальной психологии постоянно указывается на важность контакта глаз для всех функций общения (коммуникативной, интерактивной и особенно перцептивной), в психофизиологии накоплен небольшой объем информации по вопросам исследования глазодвигательной реакции в рамках изучения эмоционального состояния. Внимание исследователей сосредоточено на связях глазодвигадельных реакций с билатеральной асимметрией и сновидениями (например, фаза "быстрого сна" получила свое название именно из-за того, что глазодвигательная активность в этой фазе сна высока). основные методы изучения глазодвигательной активности – наблюдение, фотография и электроокулография, суть которого заключается в записи электрических потенциалов, возникающих при движении глаз, что графически представляется электроокулограммой.

Б. Методы исследования работы соматической нервной системы

Фактически, исследования работы соматической нервной системы – это область психомоторных исследований, но при помощи психофизиологических методов. Ведущий современный метод психофизиологического изучения работы мускулатуры – электромиография. В ее основе лежит регистрация изменений электрических потенциалов в отдельных мышцах или в их группах при совершении действий. При сокращении мышцы частота и амплитуда потенциалов возрастает. Графическая запись этих изменений называется электромиограммой. ЭМГ обычно снимается с неработающих мышц, обнаруживающих тем более суммарную электроактивность, чем выше эмоциональное возбуждение. Чаще всего в подобных исследованиях регистрации подлежат трапециевидные мышцы шеи, мышцы предплечья и лицевые мышцы.

В. Методы исследования работы центральной нервной системы

1. электроэнцефалография (ЭЭГ)

Электроэнцефалография – запись электрических разрядов отдельных нейронов, их совокупностей в различных участках мозга, и, наконец, электрических показателей работы мозга как единого целого. Безусловно, ЭЭГ дает исследователям важнейшую информацию о деятельности мозге, однако, следует помнить, что невообразимо сложная картина взаимосвязей между нейронами, между мозгом и другими частями организма, между физиологическими и психологическими функциями ЦНС представляет собой столь сложную задачу, которую пока не решить только при помощи ЭЭГ. И тем не менее, информация, которая может быть получена при помощи ЭЭГ, играет важную роль в психологических исследования. ЭЭГ – это фактически запись биоритмов мозга, представляющих регулярные ритмические проявления спонтанной (фоновой) электрической активности мозга. Принято выделять пять групп таких ритмов (за критерий их разделения взята частота их колебаний): дельта-ритм (1-3 Гц), тета-ритм (4-7 Гц), альфа-ритм (8-13) Гц), бета-ритм (14-30 Гц), гамма-ритм (свыше 30 Гц). Считается, что с изменением состояния человека в результате умственной нагрузки, эмоционального напряжения, сна и других действий в ЭЭГ происходит смена доминирующего ритма: с пробуждением и активацией деятельности усиливаются более высокочастотные ритмы, а с переходом ко сну и понижением активности доминируют низкочастотные.

2. метод вызванных потенциалов

Если ЭЭГ – это регистрация спонтанной электрической активности мозга, то вызванные потенциалы (ВП) – это электрические отклики мозга на отдельные стимулы. ВП – это биоэлектрические колебания в нервных структурах в ответ на раздражение рецепторов или эффекторных путей, находящиеся в определенной временной связи с моментом предъявления стимула, а также с содержанием стимула. Для психофизиологии (и в частности, для изучения психофизиологических основ эмоций), метод ВП представляется достаточно перспективным. Однако в настоящее время техническое оснащение еще не позволяет четко отделить сигнал ВП от фонового сигнала. Вероятно, с усовершенствованием аппаратуры информация, полученная при помощи метода ВП, будет приобретать все большее значение для психофизиологических исследований.