Апр 25

Теория и практика конструирования аппаратуры для исследования высшей нейродинамики человека

М.И. Клевцов

Можно зарегистрировать следующие характеристики деятельности человека:

- скрытый (латентный) период простой и с выбором реакции;

- скрытый период торможения реакции;

- продолжительность реакции (открытый период);

- количество ошибочных реакций и пр.

Диагностическая ценность этой пробы значительно повышается за счет объективного учета биофизических явлений, например, биотоков мозга, сердца, мышц, кожно-гальванической реакции и др.

Важное значение приобретает исследование различного рода факторов, изменяющих перечисленные параметры. К их числу относится необходимость:

- восприятия полезной информации на фоне помех;

- восприятия полезной информации и ее переработка в условиях дефицита времени;

- длительного пребывания в состоянии «ждущей схемы» с внезапной стартовой реакцией;

- срочного разграничения реальной и мнимой опасности (с соответственно реализованной или удержанной реакцией) и другие факторы.

При конструировании измерительной аппаратуры следует учитывать:

- составление такой функциональной схемы приборов, которая позволила бы получить максимально объективные данные о высшей нервной деятельности человека;

- исследование отдельных звеньев измерительной системы, которое предполагает анализ способов связи между ними, точности и надежности действий регистрирующих приборов и человека;

- физические параметры среды, в которой проводятся эксперименты;

- факторы, связанные с предъявлением испытуемому сигналов раздражения;

- управляющие действия испытуемого на раздражители;

- необходимость непрерывного получения информации об испытуемом по типу «следящей регистрации»;

- обоснованный выбор основных элементов измерительной аппаратуры.

Конкретные задачи экспериментального исследования временных характеристик высшей нейродинамики, а, следовательно, и задачи конструирования нейрофизиологической аппаратуры определяются конкретными условными связями между раздражителями и ответными реакциями человека. Они могут быть самыми разнообразными: в одних случаях на непосредственный сигнал (свет, звук, раздражение электрическим током, кожно-механическое раздражение и т. п.) вырабатывается непосредственная или словесная реакции, в других – на словесный сигнал вырабатывается словесная или непосредственная реакция. Реакции могут вырабатываться как на начало, так и на конец действия сигнала. Кроме того, регистрируются не только видимые проявления реакций, но и их биопотенциальные компоненты.

Функциональный комплект аппаратуры для исследования высшей нейродинамики состоит из двух основных регистрирующих приборов: универсального рефлексометра и многоканального электроэнцефалографа. На первом из них регистрируются временные характеристики ВНД, на втором – записываются основные физиологические функции организма.

Современные хронорефлексометры должны включать в себя следующие основные узлы:

- измеритель времени реакции;

- блок включения раздражителя;

- источник раздражения;

- схему управления прибором;

- блок усиления и преобразования словесных сигналов и словесных реакций;

- блок усиления миоэлектрических сигналов;

- авторегистратор времени и схему управления авторегистратором;

- датчики экспериментатора и испытуемого.

Тип времяизмерительного устройства выбирается из расчета обеспечения возможного диапазона измерений, заданной точности измерений и разрешающей способности. Современные хронорефлексометрические методики рассчитаны на измерение минимальных промежутков времени, достигающих тысячных долей секунды (например, при определении временных сдвигов между компонентами реакций или соотносительных измерениях). Отсюда точность и разрешающая способность измерителя должны составлять порядка 10-4 сек. Максимальный предел измерителя достаточно ограничить 10 сек.

Учитывая сказанное, а также необходимость безинерционного и универсального управления, в качестве измерителя времени целесообразно использовать электронные счетные устройства, работающие на принципе счета стабильных во времени электрических колебаний.

Блок включения раздражителей рассчитывается на обеспечение различных по характеру и мощности источников раздражения. Для маломощных источников раздражения целесообразно предусматривать их включение непосредственно от электронных схем питания, обеспечивающих скачкообразное (практически безинерционное) изменение амплитуды напряжения. Для мощных источников раздражения следует дополнительно предусматривать электромеханические элементы, включаемые в цепь внешнего источника питания.

Управляющая схема прибора должна быть высокочувствительной и безынерционной, чтобы обеспечивать управление измерителем времени и раздражителем маломощными электрическими сигналами в любую заданную фазу. В качестве основных элементов управляющих схем целесообразно использовать триггеры с двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия, управляющие режимом ламп усилителей, включенных в цепи измерителя времени и блока включения раздражителя. Время опрокидывания триггеров составляет миллионные доли секунды, что для целей хронорефлексометрии весьма мало.

Основное назначение блока усиления и преобразования словесных сигналов и реакций состоит в преобразовании неэлектрических сигналов (звуковых колебаний) в электрические с последующим усилением и преобразованием их в электрические импульсы, способные скачком изменить режим работы управляющей схемы, а следовательно, режимы блока включения раздражителя и измерителя времени.

В некоторых случаях, например, при полном использовании словесного сигнала в качестве раздражителя возникает необходимость введения в схему управления искусственной временной задержки, чтобы предотвратить ложные измерения времени реакции в паузах между слотами слова или словами фразы. Эти задержки с определенной точностью учитываются при измерениях.

Основное требование к блоку усиления миоэлектрических сигналов заключается в обеспечении высокой чувствительности и помехоустойчивости к наводкам.

В ряде приборов, особенно в тех, которые предназначены для измерения реакций человека в процессе непрерывнозаданной деятельности, предусматриваются авторегистраторы, роль которых состоит в фиксации результатов измерений поэлементно. Иными словами, в этих случаях общее время реагирования биологического объекта как бы квантуется на отдельные элементы и поочередно фиксируется авторегистратором.

Выбор датчиков экспериментатора и испытуемого целиком и полностью определяется конкретными условиями эксперимента.

Существует множество конструктивных решений датчиков, тем не менее их можно объединить в три группы:

- датчики контактного типа;

- датчики, преобразующие словесные (звуковые) и вибрационные сигналы в электрические;

- биопотенциальные датчики.

Все возрастающее значение хронорефлексометрических исследований подвергается большим числом технических разработок в этой области. Так, например, портативные электромеханические секундомеры в виде простейших хронорефлексометров, использованные затем в качестве времяизмерительных устройств более сложных рефлексометрических установок, были предложены Л. И. Котляревским еще в 1936 г., затем К. К. Платоновым и Е. А. Карповым в 1948 г., Ю. А. Поворинеким в 1954 г.

Более эффективными для целей хронорефлексометрии оказались приборы, времяизмерительная часть которых работает на принципе накопления электрического заряда. На этом принципе основан выпускавшийся небольшими партиями рефлексометр РФ1-55 (экспериментальные мастерские ГИДУВ).

Дальнейшее развитие хронометрического приборостроения характеризуется переходом на измерители времени с десятичной системой отсчета, применением безинерционных электронных систем управления прибором, использованием биопотенциалов в качестве управляющих ответных сигналов, обеспечением различных методических приемов исследования, в том числе радиотелеметрических, то есть переходом к универсальности. Типичными представителями приборов этой группы являются радиорефлексометры конструкции М. И. Клевцова и О. Я. Боксера: РРМ-59, РРМ-59М, РРМ-Ц, электромиорефлексометр ЭМР-1 и др. Некоторые из них внедрены в серийное промышленное производство.

Достижения в области приборостроения для исследования ВНД послужили базой для дальнейшего совершенствования этой аппаратуры и, в частности, для конструирования приборов с широкими возможностями варьирования структуры предъявляемых сигналов. Этот путь конструирования имеет два направления. Первый связан с разработкой применительно к существующим хронорефлексометрам приставок (М. И. Клевцов, 1961; С. Н. Кузнецов, 1962), а второй – с разработкой автономных установок. Сюда, например, относятся: аппарат для определения сенсомоторных реакций конструкции НИНАМ, комбинационный автоматический универсальный рефлексометр КАУР конструкции Г. М. Зараковского, М. С. Серегина, Л. А. Коцюса (1964), портативный прибор психологического обследования ПППО-1 конструкции Г. М. Зараковского, В. П. Зухаря, М. И. Клевцова и др.

Похожие статьи:

  1. Основные закономерности реакций организма на действие ударных перегрузок С. А. Гозулов Влияние ударных перегрузок на организм, прежде всего,...
  2. Ошибки летчика, обусловленные конструктивными особенностями авиационной техники В авиационной практике часто встречаются ошибки, причины которых могут быть...
  3. Автоматический измеритель параметров артериального давления с помощью дистально-периметрического метода Л. А. Казарьян, Ю. А. Кукушкин Полеты на перспективные летательных...

автор admin



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.