Методи психофізіологічних досліджень

План:

 

1. Методи психофізіологічних досліджень

2. Метод електроенцефалографії

3. Магнітоенцефалографія

4. Метод викликаних потенціалів

5. Метод топографічного зонування

6. Метод комп'ютерної томографії

7. Метод шкірно-гальванічної реакції (ШГР)

8. Методи оцінки функціонування серцево-судинної системи

9. Показники роботи серцево-судинної системи

11. Показники активності дихальної системи

12. Реакції очей

Список використаної літератури

Психофізіологія — розділ психології, присвячений вивченню ролі біологічних факторів, у тому числі властивостей нервової системи, у реалізації психічної діяльності. Залежно від дослідницької області виділяють психофізіологію відчуттів, мовлення і мислення, емоцій, уваги, довільних дій, диференціальну психофізіологію.

1. Методи психофізіологічних досліджень — комплекс методів, які використовуються для вивчення фізіологічного забезпечення психічних процесів. Одним з перших методів оцінки ролі різних структур мозку в організації поводження з'явилися методи ушкодження або видалення ділянок мозку за допомогою хірургічних, хімічних і температурних впливів і методи електричної стимуляції певних відділів мозку. В експериментальних дослідженнях у цей час широко використовується метод реєстрації електричної активності окремих нейронів або мозкових структур. У сучасній психофізіології для вивчення фізіологічного забезпечення психічних процесів використовуються прямі методи вивчення нейрофізіологічних основ психічної діяльності й непрямі — вивчення функціонального стану організму в процесі реалізації психічної діяльності.

До прямих методів відносяться:

-     Реєстрація електроенцефалограми (ЕЕГ). (Метод електроенцефалографії).

-     Реєстрація викликаних потенціалів (ВП). (Метод викликаних потенціалів).

-     Топографічне зонування (brain mapping). (Метод топографічного зонування).

-     Позитронно-емісійна томографія. (Метод комп’ютерної томографії).

-     Ядерно-магнітний резонансний метод. (Метод комп’ютерної томографії).

Методи непрямої реєстрації неспецифічних змін функціонального стану центральної нервової системи:

-     Шкірно-гальванічна реакція (ШГР). (Метод шкірно-гальванічної реакції).

-     Плетизмографія. (Методи оцінки функціонального стану серцево-судинної системи).

-     Кліренсні методи. (Методи оцінки функціонального стану серцево-судинної системи).

2. Метод електроенцефалографії — метод реєстрації електроенцефалограми (ЕЕГ) — сумарної електричної активності, що відводиться з поверхні голови.

Метод електроенцефалогріфії розглядається як найпоширеніший і адекватний для вивчення нейрофізіологічних основ психічної діяльності. Багатоканальний запис ЕЕГ дозволяє одночасно реєструвати електричну активність багатьох функціонально різних областей кори. ЕЕГ фіксується за допомогою спеціальних електродів (частіше срібних), які фіксуються на поверхні черепа шоломом або кріпляться пастою, яка склеює. Оскільки ЕЕГ відображає різницю потенціалів між двома крапками, для з'ясування активності окремих коркових областей використовують індиферентний електрод, поміщений найчастіше на мочці вуха. Це так зване монополярне відведення. Поряд із цим аналізується різниця потенціалів між двома активними крапками (біполярне відведення). Незалежно від способу реєстрації в ЕЕГ виділяються наступні типи ритмічних коливань: дельта-ритм нижче 3,5 Гц; тета-ритм 4-7,5 Гц; альфа ритм 8-13,5 Гц (це основний ритм ЕЕГ, переважно виражений у каудальних відділах кори — потиличний і тім'яний); бета-ритм вище 14 Гц; гамма-коливання — вище 35 Гц.

Ці ритми різняться не тільки за своїми частотними, але й функціональними характеристикам. Їхня амплітуда, топографія, співвідношення є важливою діагностичною ознакою й критерієм функціонального стану різних областей кори при реалізації психічної діяльності.

Аналіз ЕЕГ здійснюється як візуально, так за допомогою ЕОМ. На ЕОМ оцінюються параметри окремих ритмічних компонентів ЕЕГ, їхній спектр щільності потужності (СЩП) і функція когерентності (КОГ).

Клінічний метод вивчення ЕЕГ.

Візуальної (клінічний) аналіз ЭЭГ використовується, як правило, у діагностичних цілях. Електрофізіолог, опираючись на певні способи такого аналізу ЕЕГ, вирішує наступні питання: чи відповідає ЕЕГ загальноприйнятим стандартам норми; якщо ні, то яка ступінь відхилення від норми, чи виявляються в пацієнта ознаки осередкової поразки мозку і яка локалізація вогнища поразки. Клінічний аналіз ЕЕГ завжди строго індивідуальний і носить переважно якісний характер. Незважаючи на те, що існують загальноприйняті в клініці прийоми опису ЕЕГ, клінічна інтерпретація ЕЕГ більшою мірою залежить від досвіду електрофізіолога, його вміння "читати" електроенцефалограму, виділяючи в ній сховані й нерідко дуже варіативні патологічні ознаки.

Треба, однак, підкреслити, що в широкій клінічній практиці грубі макроосередковані порушення або інші чітко виражені форми патології ЕЕГ зустрічаються рідко. Найчастіше (70-80% випадків) спостерігаються дифузійні зміни біоелектричної активності мозку із симптоматикою, що важко піддається формальному опису. Тим часом саме ця симптоматика може становити особливий інтерес для аналізу того контингенту випробуваних, які входять у групу так званої "малої" психіатрії — станів, що граничать між "хорощою" нормою і явною патологією. Саме із цієї причини зараз вживають особливі зусилля по формалізації й навіть розробці комп'ютерних програм для аналізу клінічної ЕЕГ.

3. Магнітоенцефалографія — реєстрація параметрів магнітного поля, обумовлених біоелектричною активністю головного мозку. Запис цих параметрів здійснюється за допомогою надпровідних квантових інтерференційних датчиків і спеціальної камери, що ізолює магнітні поля мозку від більше сильних зовнішніх полів. Метод володіє рядом переваг перед реєстрацією традиційної електроенцефалограми. Зокрема, радіальні складники магнітних полів, які реєструються зі скальпа, не мають таких сильних перекручувань, як ЕЕГ. Це дозволяє більш точно розраховувати положення генераторів ЕЕГ-активності, яка реєструється зі скальпа.

4. Метод викликаних потенціалів — реєстрація сумарної електричної активності, що виникає у відповідь на зовнішні впливи, — викликані потенціали (ВП) — відображає зміни функціональної активності областей кори, що здійснюють прийом і обробку інформації, яка надходить. Викликаний потенціал являє собою послідовність різних по полярності — позитивних і негативних компонентів, що виникають після пред'явлення стимулу. Кількісними характеристиками ВП є латентний період (час від початку стимулу до максимуму кожного компонента) і амплітуда компонентів. Метод реєстрації ВП широко використовується при аналізі процесу сприйняття.

Нейрофізіологічні дослідження поклали початок широкому використанню ВП людини для аналізу когнітивних процесів.

У людини ВП мають відносно невелику амплітуду в порівнянні з фоновою ЕЕГ, і їхнє вивчення стало можливо тільки при використанні комп'ютерної техніки для виділення сигналу із шуму й наступного нагромадження реакцій, які виникають у відповідь на ряд однотипних стимулів. ВП, які реєструються при пред'явленні складних сенсорних сигналів у рішенні певних когнітивних завдань, одержали назву пов'язаних з подіями потенціалів ППП.

5. Метод топографічного зонування — метод зображення даних комп'ютерної обробки ЕЕГ, що дозволяє представити просторовий розподіл по корі великих півкуль ритмічних компонентів ЕЕГ і викликаних потенціалів. Багатоканальна реєстрація ЕЕГ дає можливість представити отримані в результаті комп'ютерної обробки ЕЕГ дані в зручному для сприйнятті в наочному вигляді — як одномоментний просторовий розподіл по корі потужності різних ритмів, ступеня їхньої синхронності (когерентності), амплітуд компонентів ВП.

Побудова послідовності таких карт дає уявлення про динаміку процесів. На топографічних мапах, побудованих на контурі черепа, кольором і його інтенсивністю кодуються різні параметри ЕЕГ. Таке зонування (brain mapping) дозволяє охарактеризувати функціональну організацію мозку при різних станах і видах діяльності.

6. Метод комп'ютерної томографії — реєстрація метаболічних процесів у різних областях мозку, що дозволяють судити про активність цих областей у процесі діяльності. Комп'ютерна томографія заснована на використанні новітніх технічних методів і обчислювальної техніки, що дозволяють одержати безліч зображень однієї й тієї ж структури і її об'ємне зображення.

З методів комп'ютерної томографії найбільше часто використовується метод позитронно-емісійної томографії (ПЕТ). Цей метод дозволяє охарактеризувати активність різних структур мозку на основі зміни метаболічних процесів. При обмінних процесах нервові клітки використовують певні хімічні елементи, які можна позначити радіоізотопами. Посилення активності супроводжується посиленням обмінних процесів, і в областях підвищеної активності утворюються скупчення ізотопів, по яких судять про участь тих або інших структур у психічних процесах.

Іншим широко використовуваним методом є ядерно-магнітно-резонансна томографія. Метод заснований на одержанні зображення, що відображає розподіл щільності ядер водню (протонів), за допомогою електромагнітів, розташованих навколо голови людини. Водень є одним з хімічних елементів, які беруть участь у метаболічних процесах, і тому його розподіл у структурах мозку є надійним показником їхньої активності. Перевага цього методу полягає в тому, що його використання на відміну від ПЕТ не вимагає введення в організм радіоізотопів і разом з тим так само, як ПЕТ, дозволяє одержати чіткі зображення "зрізів" мозку в різних площинах.

7. Метод шкірно-гальванічної реакції (ШГР) — реєстрація електрошкірного потенціалу (як правило, на долоні). Електрична активність шкіри зв'язана головним чином з активністю потових залоз, що змінюють її опір і перебувають під контролем вегетативної нервової системи. Зміна активності неспецифічної системи мозку, морфологічним субстратом якої є ретикулярна формація, викликає істотні зміни електрошкірного потенціалу. ШГР надзвичайно чутлива до емоційного реагування, стану тривоги, напруженості й часто використовується для характеристики функціонального стану людини.

Методи реєстрації. Вимір і вивчення електричної активності шкіри (ЕАК), або шкірно-гальванічної реакції, вперше почалося наприкінці ХІХ ст., коли майже одночасно французький лікар Фере й російський фізіолог Тарханов зареєстрували: перший — зміну опору шкіри при пропущенні через неї слабкого струму, другий — різницю потенціалів між різними ділянками шкіри. Ці відкриття лягли в основу двох методів реєстрації ШГР: екзосоматичного (вимір опору шкіри) і ендосоматичного (вимір електричних потенціалів самої шкіри). Варто пам'ятати, що ці методи дають результати, які неспівспадають.

У цей час ЕАК поєднує цілий ряд показників: рівень потенціалу шкіри, реакція потенціалу шкіри, спонтанна реакція потенціалу шкіри, рівень опору шкіри, реакція опору шкіри, спонтанна реакція опору шкіри. Як індикатори стали використовуватися також характеристики провідності шкіри: рівень, реакція й спонтанна реакція. У всіх трьох випадках "рівень" означає тонічний складник ЕАК, тобто тривалі зміни показників; "реакція" — фазисний складник ЕАК, тобто швидкі, ситуативні зміни показників ЕАК; спонтанні реакції — короткострокові зміни, що не мають видимого зв'язку із зовнішніми факторами.

Походження й значення ЕАК. Виникнення електричної активності шкіри обумовлено, головним чином, активністю потових залоз у шкірі людини, які у свою чергу перебувають під контролем симпатичної нервової системи.

У людини є 2-3 мільйона потових залоз, але кількість їх на різних ділянках тіла сильно варіює. Наприклад, на долонях і підошвах близько 400 потових залоз на один квадратний сантиметр поверхні шкіри, на чолі близько 200, на спині близько 60. Виділення залозами поту відбувається постійно, навіть коли на шкірі не з'являється ні краплі. На протязі дня виділяється біля півлітра рідини. При винятково сильній жарі втрата рідини може досягати 3,5 літра в годину й 14 літрів у день.

Існує два типи потових залоз: апокринні й еккринні.

Апокринні, розташовані в пахвових впадинах і в паху, визначають запах тіла й реагують на подразники, що викликають стрес. Вони безпосередньо не пов'язані з регуляцією температури тіла.

Еккринні розташовані по всій поверхні тіла й виділяють звичайний піт, головними компонентами якого є вода й хлористий натрій. Їхня головна функція — терморегуляція, тобто підтримка постійної температури тіла. Однак ті еккринні залози, які розташовані на долонях і підошвах ніг, а також на чолі й під пахвами — реагують в основному на зовнішні подразники й стресові впливи.

У психофізіології електричну активність шкіри використовують як показник "емоційного" потовідділення. Як правило, її реєструють із кінчиків пальців або долоні, хоча можна вимірювати й з підошов ніг, і із чола. Варто сказати, однак, що природа ШГР, або ЕАК, ще дотепер не ясна.

8. Методи оцінки функціонування серцево-судинної системи — комплекс методів вивчення фізіологічного забезпечення психічних процесів по показниках діяльності ССС.

Зміни функціональної активності структур мозку вимагають адекватного метаболічного забезпечення й насамперед посиленого постачання киснем, що досягається інтенсифікацією кровопостачання. Це визначає використання різних показників діяльності серцево-судинної системи.

Ознаками, що відображають напружену роботу серця й посилення викиду крові, є зміна хвилинного обсягу крові (кількість крові, що проштовхується через серце за 1 хв.) і частота серцевих скорочень (ЧСС). ЧСС, що може бути зафіксована як простим спостереженням за пульсом, так і при реєстрації електрокардіограми, найбільше часто використовується як показник функціонального стану центральної нервової системи. Широко використовується введений Р.М. Баєвським розрахунковий показник — індекс напруги (ІН), що враховує як ЧСС, так і її стабільність. ІН прямо пропорційний ЧСС і обернено пропорційний варіації інтервалів між двома скороченнями серця. Його збільшення свідчить про напругу функціонування серцево-судинної системи.

Зміни в периферичних судинах вивчаються за допомогою плетизмографії. Плетизмографія заснована на реєстрації змін обсягу крові, що надходить до різних органів. Найпоширеніша пальцева плетизмографія. У плетизмограмі розрізняють два типи змін: тонічні, що відображають загальні зміни обсягу крові, і фазисні, обумовлені зміною пульсового обсягу від одного скорочення серця до іншого. Обидва показники — чутливі індикатори вегетативних зрушень при психічній діяльності. Для вивчення локального мозкового кровотоку використовуються кліренсні методи, засновані на вимірі швидкості вимивання із тканини мозку введених в організм ізотопів ксенону або криптону (ізотопний кліренс) або атомів водню (водневий кліренс). Швидкість вимивання хімічних речовин, які вводяться, прямо пов'язана з інтенсивністю кровотока. Збільшення локального мозкового кровотока відображає ріст рівня метаболічної активності в певних ділянках мозку.

  9. Показники роботи серцево-судинної системи

Серцево-судинна система виконує вітальні функції, забезпечуючи сталість життєвого середовища організму. Серцевий м'яз і кровоносні судини діють узгоджено, щоб задовольняти постійно мінливі потреби різних органів і служити мережею для постачання й зв'язку, оскільки із кровотоком переносяться живильні речовини, гази, продукти розпаду, гормони.

Індикатори активності серцево-судинної системи включають:

-     ритм серця (РС) — частоту серцевих скорочень (ЧСС);

-     сила скорочень серця — чинність, з якої серце накачує кров;

-     хвилинний обсяг серця — кількість крові, що проштовхується серцем в одну хвилину; артеріальний тиск (АТ);

-     регіональний кровоток — показники локального розподілу крові.

Для виміру мозкового кровотока одержали поширення методи томографії й реографії.

Серед показників серцево-судинної системи часто використовують також середню частоту пульсу і її дисперсію.

У дорослої людини в стані відносного спокою систоличний обсяг кожного желудочка становить 70-80 мл. Хвилинний обсяг серця — кількість крові, що серце викидає в легеневий стовбур і аорту за 1 хв. — виміряється як добуток величини систоличного обсягу на частоту серцевих скорочень в 1 хв. У спокої хвилинний обсяг становить 3-5 л. При інтенсивній роботі хвилинний обсяг може істотно збільшуватися до 25-30 л., причому на перших етапах хвилинний обсяг серця росте за рахунок підвищення величини систоличного обсягу, а при більших навантаженнях в основному за рахунок збільшення серцевого ритму.

Артеріальний тиск — загальновідомий показник роботи серцево-судинної системи. Він характеризує чинність напору крові в артеріях. АТ змінюється протягом серцевого циклу, він досягає максимуму під час систоли (скорочення серця) і падає до мінімуму в діастолі, коли серце розслаблюється перед наступним скороченням. Нормальний артеріальний тиск здорової людини в спокої близько 130 / 70 мм рт.ст., де 130 — систоличний тиск, а 70 — діастоличний АТ. Пульсовий тиск різниця між систоличним і діастоличним тиском, і в нормі становить близько 60 мм рт.ст.

Ритм серця — показник, часто використовуваний для діагностики функціонального стану людини, залежить від взаємодії симпатичних і парасимпатичних впливів з вегетативної нервової системи. При цьому зростання напруженості в роботі серця може виникати по двох причинах — у результаті посилення симпатичної активності й зниження парасимпатичної.

Електрокардіограма (ЕКГ) — запис електричних процесів, пов'язаних зі скороченням серцевого м'яза. Уперше була зроблена в 1903 р. Ейнтховеном. За допомогою клінічних і діагностичних установок ЕКГ можна реєструвати, використовуючи до 12 різних пар відведень; половина з них пов'язана із грудною кліткою, а інша половина — з кінцівками. Кожна пара електродів реєструє різницю потенціалів між двома сторонами серця, і різні пари дають трохи різну інформацію про положення серця в грудній клітці й про механізми його скорочення. При захворюваннях серця в одному або декількох відведеннях можуть виявлятися відхилення від нормальної форми ЕКГ, і це істотно допомагає при постановці діагнозу.

У психофізіології ЕКГ в основному використовується для виміру частоти скорочення шлуночків. Із цією метою застосовують прилад кардіотахометр. Ритм серця, зареєстрований за допомогою кардіотахометра, як правило, відповідає частоті пульсу, тобто числу хвиль тиску, що поширюються уздовж периферичних артерій за один хвилину. У деяких випадках ці величини, однак, не збігаються.

Дослідження нейрогуморальної регуляції ритму серця є одним з найпоширеніших підходів до оцінки стану адаптаційних можливостей організму людини. Для дослідження вегетативного тонусу широко використовуються записи ЕКГ або кардіоінтервалограмми (КІГ). Найпоширенішим є метод обробки кардіоінтервалів за допомогою гістографічного аналізу: обчислюється мода розподілу, її амплітуда й варіаційний розмах і на підставі цих параметрів обчислювався інтегральний показник — індекс напруги (ІН). Індекс напруги пропорційний середній частоті серцевих скорочень і обернено пропорційний діапазону, у якому варіює інтервал між двома ударами серця.

З початку 60-х рр. почали використовуватися різні спектральні методи аналізу RR-Інтервалів.

Плетизмографія — метод реєстрації судинних реакцій організму. Плетизмографія відображає зміни в обсязі кінцівки або органа, викликані змінами кількості крові, що перебуває в них. Кінцівку людини в ізолюючій рукавичці поміщають усередину посудини з рідиною, яка з'єднана з манометром і устроєм, що реєструє. Зміни тиску крові й лімфи в кінцівці знаходять висвітлення у формі кривої, що називається плетизмограммою. Широке поширення одержали пальцеві фотоплетизмографи, портативні устрої, які також можна використовувати для реєстрації серцевого ритму.

У плетизмограммі можна виділити два типи змін: фазисні й тонічні.

Фазисні зміни обумовлені динамікою пульсового обсягу від одного скорочення серця до іншого.

Тонічні зміни кровотока — це зміни обсягу крові в кінцівці.

Обидва показники виявляють при дії психічних подразників зрушення, які свідчать про звуження судин.

Плетизмограмма — високо чутливий індикатор вегетативних зрушень в організмі.