Методи психофізіологічних досліджень

  1. Методи реєстрації електричної та магнітної активності мозку
    1. Електроенцефалографія (ЕЕГ)
    2. Магнітоенцефалографія (МЕГ)
    3. Метод викликаних потенціалів (ВП).
  2. Методи реєстрації показників автономної нервової системи
    1. Реєстрація електричної активності шкіри (ЕАШ)
    2. Реєстрація показників серцево-судинної системи
    3. Реєстрація реакції очей
    4. Реєстрація показників дихальної системи
    5. Електроміографія (ЕМГ)
  3. Методи візуалізації мозку
    1. Томографічні методи дослідження мозку
      1. Комп'ютерна томографія (КТ).
      2. Ядерно-магнітно-резонансна томографія (ЯМР).
      3. Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ).
  4. Інші методи
    1. Поліграфні дослідження
    2. Дослідження нейродинамічних властивостей людини
    3. Самооцінка параметрів психофізіологічного стану
  5. Про роль показників і моделювання в психофізіології

Вступ

Мета даного розділу — надати загальне уявлення про інструментарій, який використовується в сучасних психофізіологічних дослідженнях: від електрофізіологічних методів до суб’єктивних самооцінок. Зважаючи на специфіку психофізіології, повний перелік методів значно ширший і невпинно розширюється.

Ключовими умовами успішного психофізіологічного дослідження є:

  • обґрунтований вибір методики, 
  • коректне використання її показників
  • адекватна інтерпретація отриманих результатів. 

Вибір методів і показників має бути логічно обґрунтований прийнятим дослідницьким підходом і цілями експерименту. Пріоритетними є ті методики, показники яких мають логічно несуперечливе змістовне тлумачення в контексті досліджуваної психологічної або психофізіологічної моделі.

1. Методи реєстрації електричної та магнітної активності мозку

До цієї групи належать методи, що дозволяють оцінити електричну та магнітну активність мозку, пов'язану з його функціонуванням.

1.1 Електроенцефалографія (ЕЕГ)

Електроенцефалографія (ЕЕГ) – це метод реєстрації та аналізу сукупної біоелектричної активності головного мозку, що відображається у вигляді електроенцефалограми (ЕЕГ). ЕЕГ може бути записана як з поверхні скальпу, так і з глибоких структур мозку, хоча останнє у людей можливе лише в умовах клініки.

ЕЕГ вважається одним із класичних методів психофізіологічних досліджень. Попри значний потенціал, метод для багатьох дослідників залишається одним із найменш зрозумілих джерел даних, оскільки інформативність результатів суттєво залежить від досвіду фахівця.

У 1929 році австрійський психіатр Ханс Бергер продемонстрував можливість реєстрації «мозкових хвиль» з поверхні черепа. Він встановив, що електричні характеристики цих сигналів варіюються залежно від стану обстежуваного. Найбільш виразними були синхронні хвилі великої амплітуди з частотою близько 10 Гц, названі Бергером альфа-хвилями. Він протиставив їх високочастотним «бета-хвилям», які проявляються при переході людини в більш активний стан. Це відкриття започаткувало електроенцефалографічний метод вивчення мозку.

Характерною рисою ЕЕГ є її спонтанний, автономний характер. Регулярна електрична активність мозку фіксується вже у плода (тобто до народження) і припиняється лише після смерті. Навіть при глибокій комі та наркозі спостерігається специфічна картина мозкових хвиль.

Умови реєстрації й аналіз. Стаціонарний комплекс для реєстрації ЕЕГ включає звукоізольовану екрановану камеру, обладнане місце для обстежуваного, багатоканальні підсилювачі та реєструвальну апаратуру (чорнильно-пишучий енцефалограф, багатоканальний магнітофон). Зазвичай використовують від 8 до 16 каналів реєстрації ЕЕГ одночасно з різних ділянок поверхні черепа. Аналіз ЕЕГ здійснюється візуально, а також за допомогою комп’ютера із застосуванням спеціалізованого програмного забезпечення.

Основні ритми мозку за частотою:

  • Дельта-ритм (0,5–4 Гц): переважає на четвертій стадії сну (повільнохвильовий або дельта-сон); у здорової дорослої людини в стані спокою майже відсутній.
  • Тета-ритм (5–7 Гц): тісно пов’язаний з емоційною та розумовою напругою; інколи називають ритмом стресу або напруги.
  • Альфа-ритм (8–13 Гц): основний ритм ЕЕГ, домінує в стані спокою.
  • Мю-ритм: за частотно-амплітудними характеристиками подібний до альфа-ритму, але переважає у передніх відділах кори великих півкуль.
  • Бета-ритм (15–35 Гц): зростає при активній розумовій діяльності, особливо з елементами новизни; знижується при стереотипних операціях. Успішність виконання вербальних завдань і тестів на зорово-просторові відносини позитивно корелює з активністю бета-діапазону лівої півкулі.
  • Гамма-ритм (понад 35 Гц).

Перехід від стану спокою до напруги завжди супроводжується реакцією десинхронізації, ключовим компонентом якої є високочастотна бета-активність.

Амплітуда. Амплітуда коливань пов’язана з частотою: в однієї особи амплітуда бета-хвиль може бути майже в 10 разів нижчою за амплітуду альфа-хвиль.

Методи реєстрації. Існують два основні методи:

  • Біполярний: реєструється різниця потенціалів між двома активними електродами (розташовані в електрично активних точках скальпа).
  • Монополярний: реєструється різниця потенціалів між точками на поверхні голови та індиферентною точкою (наприклад, мочка вуха або перенісся). У дослідницькій практиці ширше використовується монополярний варіант, оскільки він дозволяє вивчати ізольований внесок окремої зони мозку.

Міжнародна федерація товариств електроенцефалографії прийняла систему «10–20», що дозволяє точно вказувати розташування електродів.

Джерела генерації ЕЕГ. Вважається, що реєстровані електричні процеси пов’язані з синаптичною активністю нейронів. Ритмічний характер активності кори, зокрема альфа-ритму, зумовлений впливом підкіркових структур, особливо таламуса. Ретикулярна формація стовбура мозку відіграє ключову роль у динаміці активності: вона може як синхронізувати (сприяти стійкому ритмічному патерну), так і десинхронізувати (порушувати узгоджену активність).

1.2. Магнітоенцефалографія (МЕГ)

Магнітоенцефалографія (МЕГ) – це метод, що передбачає реєстрацію параметрів магнітного поля, яке виникає внаслідок сукупної біоелектричної активності головного мозку. Запис здійснюється безконтактно за допомогою надпровідних квантових інтерференційних датчиків та спеціальної магнітно-екранованої камери, що ізолює магнітні поля мозку від більш потужних зовнішніх полів. МЕГ доповнює інформацію, отриману за допомогою ЕЕГ, і має певні переваги.

1.3. Метод викликаних потенціалів (ВП)

Викликані потенціали (ВП) – це зміни в сумарній біоелектричній активності мозку, що виникають у відповідь на зовнішні сенсорні подразники. ВП проявляються як послідовність позитивних і негативних хвиль тривалістю 0,5–1 секунди після подачі стимулу.

Реєстрація ВП здійснюється за допомогою спеціалізованих пристроїв, які виділяють корисний сигнал із загального ЕЕГ-фону.

Приклади ВП:

  • Моторний потенціал (активність рухової кори)
  • Е-хвиля (потенціал, пов’язаний із наміром виконати дію)
  • Потенціал, що виникає при пропуску очікуваного стимулу

Метод ВП широко застосовується в когнітивній психофізіології для дослідження фізіологічних механізмів пізнавальної діяльності.

2. Методи реєстрації показників автономної нервової системи

Ця група об'єднує методи, що дозволяють оцінити стан різних систем організму, що відображають зміни в психофізіологічному стані.

2.1. Реєстрація електричної активності шкіри (ЕАШ)

Існують два основні методи:

  • Метод Фере (екзосоматичний): вимірюється електричний опір шкіри (ОШ) за допомогою слабкого зовнішнього струму.
  • Метод Тарханова (ендосоматичний): вимірюється різниця потенціалів між ділянками шкіри без зовнішнього струму (потенціал шкіри, ПШ).

Раніше обидва показники об’єднували під терміном «шкірно-гальванічна реакція» (ШГР). Сьогодні до ЕАШ відносять:

  • Рівень потенціалу шкіри
  • Реакція потенціалу шкіри
  • Спонтанна реакція потенціалу шкіри
  • Рівень опору шкіри
  • Реакція опору шкіри
  • Спонтанна реакція опору шкіри
  • Показники провідності шкіри (рівень, реакція, спонтанна реакція)

Походження. ЕАШ зумовлена активністю потових залоз, що перебувають під контролем симпатичної нервової системи. У людини налічується 2–3 мільйони потових залоз; їхня щільність сильно варіює: на долонях і підошвах – приблизно 400/см², на чолі – близько 200, на спині – близько 60.

Виділяють два типи залоз:

  • Апокринні: розташовані в пахвових западинах і паху; визначають запах тіла, реагують на стрес, не беруть участі в терморегуляції.
  • Еккринні: розташовані по всій поверхні тіла; основна функція – терморегуляція. Однак ті, що на долонях, підошвах, чолі та під пахвами, реагують на стрес і зовнішні подразники.

У психофізіології ЕАШ використовується як індикатор «емоційного» потовиділення. Реєстрація проводиться переважно з кінчиків пальців або долоні.

Окремий напрям – реєстрація ЕАШ у біологічно активних точках (БАТ). Цей підхід лежить в основі багатьох методів оцінки, моніторингу та прогнозу психофізіологічного стану (ПФС). БАТ вважаються відображенням біоенергетичного рівня функціональної системи ПФС.

Дослідження підтвердили зв’язок параметрів БАТ із такими станами, як втома, оптимальність мобілізаційного стану, тривала монотонна діяльність та різні типи інтелектуальної активності.

2.2. Реєстрація показників серцево-судинної системи

Основні показники:

  • Частота серцевих скорочень (ЧСС)
  • Сила скорочень серця
  • Хвилинний об’єм кровотоку (3–5 л у стані спокою, до 25–30 л при навантаженні)
  • Артеріальний тиск (АТ): норма – 130/70 мм рт. ст.; пульсовий тиск – приблизно 60 мм рт. ст.
  • Регіональний кровотік

Серцево-судинна система чутлива до змін у ПФС під впливом різних факторів.

Електрокардіограма (ЕКГ) – запис електричних процесів, пов’язаних зі скороченням серця. Уперше зроблена Ейнтховеном у 1903 році. У психофізіології ЕКГ використовується переважно для вимірювання ЧСС за допомогою кардіотахометра.

Аналіз кардіоінтервалів. Поширений метод – гістографічний аналіз: обчислюється мода розподілу, її амплітуда та варіаційний розмах. На їхній основі обчислюється індекс напруги (ІН) за Р. М. Баєвським – інтегральний показник, пропорційний ЧСС і обернено пропорційний варіабельності інтервалів. Також використовуються спектральні методи аналізу RR-інтервалів.

Плетизмографія – метод реєстрації змін об’єму кінцівки або органа, пов’язаних із кровонаповненням. Кінцівку поміщають у рідину в герметичній камері, з’єднаній з манометром. Зміни тиску відображаються у вигляді плетизмограми. Широко використовуються пальцеві фотоплетизмографи – портативні пристрої, які також реєструють серцевий ритм.

У плетизмограмі розрізняють:

  • Фазичні зміни – динаміка пульсового об’єму
  • Тонічні зміни – зміна загального об’єму крові в кінцівці

Плетизмограма – високочутливий індикатор вегетативних зрушень.

2.3. Реєстрація реакції очей

Пупілометрія: діаметр зіниці людини коливається від 1,5 до 9 мм. Змінюється не лише через освітлення, але й при емоційній реакції. Використовується для вивчення суб’єктивного ставлення до подразників. Вимірювання здійснюється через фотографування або спеціальні пристрої, що перетворюють розмір зіниці на електричний сигнал.

Частота моргання: середня – 7,5/хв (від 1 до 46/хв); залежить від психічного стану.

Рухи очей: дозволяють визначити, які об’єкти найбільше цікавлять людину (фіксація у центрі сітківки, де найвища гострота зору). Швидкість рухів – від 5 кутових хвилин/с до 40 град/с.

Електроокулографія (ЕОГ) – метод реєстрації рухів очей на основі зміни різниці потенціалів між рогівкою (позитивною) і дном ока (негативним). При повороті ока ця різниця змінюється, що дозволяє визначити напрямок, амплітуду й швидкість руху. Зареєстрований сигнал називається електроокулограмою. Мікрорухи очей цим методом не реєструються.

2.4. Реєстрація показників дихальної системи

Дихальна система забезпечує газообмін: кисень надходить у кров, вуглекислий газ – виводиться. Між інтенсивністю м’язової роботи та споживанням кисню існує лінійна залежність.

У психофізіологічних експериментах дихання реєструється нечасто, переважно для контролю артефактів.

Пневмограф – прилад для вимірювання амплітуди та частоти дихання. Складається з надувного пояса навколо грудної клітки, з’єднаного з манометром і реєструвальним пристроєм. Обов’язково використовуються датчики натягу для фіксації зміни об’єму грудної клітки.

Метод забезпечує якісний запис змін частоти й амплітуди дихання, що дозволяє аналізувати кількість вдихів за хвилину та амплітуду дихальних рухів.

2.5. Електроміографія (ЕМГ)

Електроміографія (ЕМГ) – метод дослідження функціонального стану органів руху шляхом реєстрації біопотенціалів м’язів. Фактично – запис потенціалів дії м’язових волокон, які викликають скорочення.

М’яз складається з великої кількості волокон, з’єднаних у рухові одиниці. У тонких м’язах (наприклад, для фіксації погляду) – до 10 волокон на одиницю, у постуральних – до 3000.

Поверхнева ЕМГ сумарно відображає розряди рухових одиниць. Реєстрація дозволяє виявити намір почати рух за кілька секунд до його початку. У стані спокою зв’язок між силою м’яза та ЕМГ – лінійний.

ЕМГ складається з високочастотних розрядів; для неспотвореного запису потрібна смуга пропускання до 10 000 Гц. Використовується як індикатор м’язової напруги та для контролю артефактів в ЕЕГ.

3. Методи візуалізації мозку

Ці методи надають можливість візуалізувати структуру і функцію мозку, забезпечуючи уявлення про його діяльність в реальному часі.

3.1. Томографічні методи дослідження мозку

Комп’ютерна томографія (КТ) – метод, що дає чіткі зображення змін щільності мозкової тканини. Базується на вимірюванні ослаблення рентгенівського випромінювання в різних ділянках мозку. На відміну від рентгенографії, КТ дозволяє будувати поперечні «зрізи» органа. Використовується нейротомограф.

Крім клінічних завдань (наприклад, виявлення пухлин), КТ дозволяє оцінювати регіональний мозковий кровотік. Для цього використовують радіоактивно мічені речовини (наприклад, глюкозу): активні ділянки мозку накопичують більше мітки, що дозволяє судити про їхню активність.

Ядерно-магнітно-резонансна томографія (ЯМР) – метод, заснований на визначенні розподілу ядер водню (протонів) у мозковій тканині за допомогою потужних електромагнітів. Дає не лише анатомічну, а й фізико-хімічну інформацію. Переваги: відсутність іонізуючого випромінювання, багатоплощинність, висока роздільна здатність.

Позитронно-емісійна томографія (ПЕТ) – поєднує можливості КТ та радіоізотопної діагностики. Використовує ультракороткоживучі позитрон-випромінюючі ізотопи («барвники»), що входять до складу природних метаболітів (глюкоза, кисень). Вводяться внутрішньовенно або через дихальні шляхи. Активні ділянки мозку накопичують більше «барвника». За допомогою ПЕТ вимірюють регіональний кровотік і метаболізм, що дозволяє здійснювати прижиттєве картування функціональної активності мозку.

Ці методи належать до найбільш перспективних способів неінвазивного вивчення структури, метаболізму та кровотоку мозку.

4. Інші методи

До цієї групи входять методи, які не належать до жодної з попередніх, але мають важливе значення для психофізіологічних досліджень.

4.1. Поліграфні дослідження

Поліграф – прилад для одночасної реєстрації комплексу фізіологічних показників: ШГР, ЕЕГ, ЧСС, АТ, плетизмограми тощо. Його ще називають «детектором брехні», оскільки використовується для перевірки достовірності інформації.

Принцип: досліджуваному задають нейтральні та значущі питання; за характером фізіологічних реакцій на них роблять висновки про емоційну реактивність і щирість. Точність виявлення неправдивих відповідей – до 71% для звичайних людей, але значно нижча для спеціально підготовлених осіб.

Слід враховувати, що сама процедура опитування може викликати стрес, і вегетативні реакції можуть відображати реакцію на процедуру, а не на конкретні питання. Люди з високою емоційною стабільністю можуть не проявляти помітних реакцій. Тому до результатів необхідно ставитися критично.

Існують також «детектори брехні» на основі аналізу модуляцій голосу.

4.2. Дослідження нейродинамічних властивостей людини

Розвиток обчислювальних технологій розширив можливості діагностики нейродинамічних характеристик. Наприклад, комп’ютерна система «Діагност-1» (під керівництвом М. В. Макаренка) дозволяє автоматично реєструвати й аналізувати такі показники:

  • Латентний період простої зорово-моторної реакції (ЛП ПЗМР)
  • Латентний період реакції вибору одного із трьох сигналів (ЛП РВ1-3)
  • Латентний період реакції вибору двох із трьох сигналів (ЛП РВ2-3)
  • Реакція на рухомий об’єкт
  • Функціональна рухливість нервових процесів (ФРНП)
  • Сила нервових процесів (СНП)

Останні два показники оцінюють здатність ЦНС забезпечувати швидку й точну переробку інформації з диференціюванням позитивних і гальмівних подразників. Вони залежать як від генетично детермінованих властивостей вищої нервової діяльності (ВНД), так і від функцій пам’яті, мислення, сприйняття та уваги.

Режими дослідження:

  • Оптимальний ритм: найбільш комфортний для особи темп подачі стимулів.
  • Нав’язаний ритм: складність завдання поступово зростає (від 30 до 150 стимулів/хв).
  • Зворотний зв’язок: тривалість експозиції сигналу автоматично змінюється залежно від правильності відповіді (від 900 до 20 мс).

Інтерпретація:

  • ФРНП – максимальна швидкість переробки інформації.
  • СНП – загальна кількість перероблених сигналів за фіксований час або якість переробки.

Ці показники широко використовуються у професійному психофізіологічному відборі.

4.3. Самооцінка параметрів психофізіологічного стану

Тест САН. Метод самооцінки – визнаний спосіб оцінки функціонального стану. Тест САН (самопочуття, активність, настрій) містить 30 тверджень, що характеризують три індикатори стану. Оцінювання проводиться за семибальною шкалою. Функціональний стан визначається за середніми балами в кожній категорії та їхнім співвідношенням.

Шкалована самооцінка ПФС (зорово-аналогові шкали). Ця методика дозволяє швидко й точно оцінювати різноманітні компоненти ПФС – не лише самопочуття, активність і настрій, а й емоційні, мотиваційні та інші параметри, специфічні для певного виду діяльності.

Процедура: обстежуваний ставить вертикальну риску на неградуйованій шкалі довжиною 100 мм, де:

  • Лівий край = мінімальний прояв характеристики
  • Правий край = максимально можливий прояв

Кількісна оцінка: відстань у міліметрах від лівого краю (від 1 до 100).

Інтерпретація:

  • 1–20 – низький
  • 21–40 – нижчий за середній
  • 41–60 – середній
  • 61–80 – вищий за середній
  • 81–100 – високий

Переваги методики: зручність, універсальність, інформативність, надійність, експрес-характер, можливість класифікації та порівняння результатів.

5. Про роль показників і моделювання в психофізіології

Фізіологічні показники можуть відігравати цільову (суттєву) або службову (допоміжну) роль. Наприклад, при вивченні ЕЕГ під час розумової діяльності реєстрація рухів очей і ШГР може служити для контролю артефактів і емоційного стану. Але в іншому дослідженні ті самі показники можуть бути цільовими (наприклад, при вивченні стратегій візуального пошуку або емоційної сфери).

Таким чином, значимість показника визначається не лише його функціональними властивостями, а й психологічним контекстом дослідження.

Психофізіологічні моделі – спрощені уявлення про об’єкт, що дозволяють імітувати його функціонування. У психофізіології використовують два типи моделювання:

  • Моделювання психіки – імітація механізмів психічної діяльності на основі фізіологічних показників (наприклад, прогнозування особливостей пам’яті за ЕЕГ).
  • Моделювання ситуацій – створення штучних умов для включення певних психічних процесів (наприклад, експерименти з пам’яттю або сприйняттям).

Модель ніколи не повністю ідентична реальності – вона відображає лише окремі її сторони. Тому результати різних досліджень часто фрагментарні й іноді суперечливі. У перспективі вони мають об’єднатися в цілісну систему, що описує механізми психофізіологічного функціонування.

Last modified: Tuesday, 21 October 2025, 8:21 PM