Психофизиологические измерения

Непосредственная цель психофизиолог. измерения состоит в генерировании такого электрического сигнала, к-рый бы точно воспроизводил временную динамику измеряемого физиолог. феномена. После того как измеряемый феномен адекватно отображен в форме электрического сигнала, последний можно легко усилить или отфильтровать, визуализировать в виде кривой на ленте многоканального самописца или на экране осциллографа, записать на магнитную ленту для последующего воспроизведения и анализа или ввести в компьютер. Нек-рые психофизиолог. феномены, такие как электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электромиограмма (ЭМГ) и ЭКГ, уже представляют собой электрические сигналы, генерируемые в организме, и для их измерения требуется только пара электродов, помещаемых на соотв. участки тела для регистрации биопотенциалов и соединяемых со входом усилителя, к-рый делает сигнал достаточно сильным для того, чтобы его можно было записать в той или иной форме. Наиболее многофункциональным методом регистрации будет любой метод, позволяющий воспроизводить оригинальный сигнал через какое-то время, в частности магнитофонная запись, однако в большинстве психофизиолог. лабораторий применяется тж визуальная графическая регистрация электрических сигналов на специальной бумажной ленте с помощью многоканальных самописцев.

Нек-рые психофизиолог. феномены, непосредственно не генерирующие электрические сигналы, могут вызывать изменения электрических свойств ткани, к-рые можно измерить посредством пропускания через эту ткань тока от внешнего источника.

Помехи.Совр. мир буквально заполнен электрическими «помехами», такими как электромагнитное излучение от телепередатчиков, электромоторов, проезжающих автомобилей, ламп дневного света и т. д., к-рые челов. тело принимает подобно антенне. Биоэлектрические сигналы, возникающие в организме, точно так же становятся помехами, когда они не относятся к измеряемым сигналам, но при этом достаточно сильны, чтобы появиться в записях.

Помехи биолог. происхождения, как в случае движений глаз, искажающих ЭЭГ, или самой ЭЭГ, нежелательным образом сказывающейся на записи электродермальной активности, требуют специальных решений. Иногда достаточно простой перестановки электродов. Если помеха образована, в основном, частотами, выходящими за границы спектра полезного сигнала, проблему можно решить с помощью полосового фильтра. Третий подход — использовать отдельный канал для прямой регистрации и измерения помехи, а затем вычесть ее из сделанной по др. каналу записи изучаемого сигнала посредством электронной инверсии и суммации.

Регистрирующие устройства.Все совр. полиграфы имеют стандартные устройства вывода, благодаря к-рым усиленные сигналы с каждого канала могут подаваться на вход записывающих или др. устройств.

Компьютеры

В большинстве психофизиолог. лабораторий в наши дни используются малые ЭВМ для управления экспериментом в режиме реального времени и немедленного анализа данных, а тж для более сложного последующего анализа рез-тов. Имеются в наличии системы лабораторного интерфейса, к-рые делают возможным автоматизированное включение и выключение оборудования, генерирование стимулов, измерение продолжительности событий (и их синхронизацию), а тж обеспечивают ввод данных, команд и др. информ. в компьютер. С помощью компьютера можно предъявлять испытуемым графическую или буквенно-цифровую информ., отображаемую на дисплее, или подавать разнообразные звуковые сигналы, включая произносимые слова, к-рые преобразованы в цифровую форму и хранятся в памяти компьютера. Психофизиологам прошлых лет были необходимы практ. знания в области электротехники, физиол. и статистики, а тж отнюдь не элементарное представление о психологии; компетентным психофизиологам наших дней требуются еще и практ. знания в области вычислительной техники.

Анализирование данных

Дисперсию выборочной совокупности оценок нек-рой психофизиолог. переменной можно разбить на следующие компоненты:

σ²_ω = σ²_ψ + σ²_ф + σ²_ε, (1)

где σ²_ψ обусловлена индивидуальными различиями в базисной психол. переменной, интересующей исследователей, σ²_ф — ортогональный компонент дисперсии, обусловленный физиолог. различиями, а σ²_ε отображает ошибку измерения. Если измеряется уровень кожной проводимости (SCL), обозначаемый буквой со, то ψ, напр., могло бы представлять уровень возбуждения ЦНС, или уровень «мобилизации энергии»; ф — отражать индивидуальные различия в плотности и активности ладонных потовых желез, а ε — увеличиваться с вариацией чистоты кожной поверхности, загрязнения электродов, мест контакта электродов с кожей ладоней и т. д.

В основе большинства психофизиолог. измерений лежит имплицитное допущение, что ω является монотонно возрастающей функцией и, как часто надеются, к тому же простой линейной функцией от изучаемой базисной переменной:

ω = α + βψ + ε. (2)

Используя опять в качестве примера SCL, можно предположить, что коэффициент α отображает минимальный SCL данного испытуемого при полном отсутствии гидромоторной активности, а β определяется реактивностью всей электродермальной системы, т. е. увеличение электропроводимости вызывается увеличением y на единицу измерения. (Очень сходные неявные допущения лежат в основе большинства психол. измерений.) Проблема заключается в том, что коэффициенты α и β тж изменяются, часто — у одного и того же испытуемого от одного замера к др., и всегда — при переходе от одного испытуемого к др. Именно эта вариация представлена компонентом σ²_ф в уравнении (1). Задача психофизиолога — в первую очередь обеспечить, чтобы выбранная психофизиолог. переменная (ω) была линейно связана с ψ, по крайней мере, приближенно, а затем попытаться минимизировать ошибку измерения σ²_ε и часть общей дисперсии σ²_ф, обусловленную физиолог. вариабильностью как внутри одного испытуемого, так и между испытуемыми, к-рая в этом контексте тоже должна рассматриваться как дисперсия ошибок.

Допущение о линейности.Рассмотрим эксперимент, в к-ром испытуемого сначала подвергают сильному напряжению, а затем дают возможность расслабиться и лечь спать, причем на всех этапах этого эксперимента осуществляется непрерывный контроль уровня кожного потенциала (SPL). SPL будет довольно низким в условиях сильного напряжения, затем возрастет до максимума в то время, когда испытуемый будет, к примеру, слушать захватывающий рассказ, и снова упадет до минимума, когда он отправится спать. Эти индивидуальные кривые показывают, что SPL имеет инвертированную U-образную связь с возбуждением ЦНС. и, следовательно, является плохим показателем такой переменной. Предположим, что в том же самом эксперименте мы измеряем еще и электродермальные реакции: изменения кожной проводимости (SCRs)на одной руке и изменения сопротивления кожи (SRRs) — на др. Поскольку они вызываются в широко варьирующих границах тонических SCL и SRL, SCRs будут плохо коррелировать с соотв. SRRs. Существует как теорет., так и эмпирическая поддержка мнения о том, что кожная проводимость имеет более простую связь с событиями ЦНС, чем сопротивление кожи.

Минимизация внешней дисперсии.Минимизация дисперсии, обусловленной ошибкой измерения, в значительной степени является делом выбора подходящей и состоятельной методики; детали будут зависеть от измеряемой переменной. Чтобы минимизировать внешнюю дисперсию, обусловленную физиолог. различиями, нужно провести статистическую коррекцию в границах индивидуальных различий. Осн. идея состоит в том, чтобы оценить коэффиценты а и b в уравнении (2) для каждого испытуемого в отдельности и затем вычислить показатели для каждого испытуемого с поправкой на размах:

ω_ρχ = ω;

.

В случае SCL, напр., а могло бы быть минимальным SCL конкретного испытуемого, соотв. состоянию расслабления или сна. Оценка β могла бы быть получена вычитанием а из максимального SCL данного испытуемого, к-рый демонстрирует его в состоянии сильного напряжения. В случае фазных изменений, таких как SCR,а, или минимальное значение, всегда равно нулю. Значения фазной реакции можно поэтому скорректировать (по разбросу), просто разделив их на оценку максимальной амплитуды реакции данного испытуемого.