Системная организация поведения при произвольной и непроизвольной оценке интервалов времени разной длительности
На правах рукописи
Медынцев Алексей Алексеевич
Системная организация поведения при произвольной и непроизвольной оценке интервалов времени разной длительности
Специальность 19.00.02 –психофизиология
(психологические науки)
АВТОРЕФЕРАТ
Диссертации на соискание ученой степени
кандидата психологических наук
Москва – 2009
Работа выполнена на кафедре психофизиологии Государственного академического университета гуманитарных наук
| Научный руководитель: | Доктор психологических наук, профессор Александров Юрий Иосифович Кандидат медицинских наук, доктор психологических наук Безденежных Борис Николаевич |
| Официальные оппоненты: | Доктор биологических наук Дорохов Владимир Борисович Кандидат психологических наук Скотникова Ирина Григорьевна |
| Ведущая организация: | Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова |
Защита состоится 2 июля 2009 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 002.016.03 при Институте психологии РАН по адресу: 129366, Москва, ул. Ярославская, 13.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИП РАН.
Автореферат разослан 28 мая 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат психологических наук Никитина Е.А
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Проблема психофизиологических механизмов, обеспечивающих произвольные и непроизвольные процессы, является одной из важных, но недостаточно изученных вопросов современной психофизиологии.
В экспериментальном исследовании она сводится к вопросу о том, «чем осознаваемые процессы (их поведенческие характеристики и мозговая активность) отличаются от неосознаваемых и какова модель, объясняющая это отличие» (Velmans, 1991, с. 61).
На сегодняшний день существует большое количество работ, посвященных особенностям организации произвольного и непроизвольного поведения применительно к самым разным аспектам человеческой деятельности. Так, были сформированы представления о механизмах осознаваемого и неосознаваемого восприятия (Иваницкий, 1997, 1999; Block, 2005), произвольного и непроизвольного внимания (Найсер, 1976; Броадбент, 1976; Velmans, 1991; Posner, 1994; Наатанен, 1998), представления о мозговом обеспечении эксплицитной и имплицитной памяти (Tulving, 1985; Willingham, 2001 и мн.др.). Однако очень мало исследований посвящено изучению физиологических механизмов, связанных с произвольным и непроизвольным использованием временных интервалов в организации поведения.
Вместе с тем фактор времени очень важен для организации поведения. От остроты «чувства времени» зависит точность и адекватность любого сложного целенаправленного движения человека (Суворов и Таиров, 1985). Как писал Ю.П.Флоров: «Если физиология глаза и кожно-мышечной воспринимающей поверхности показала, насколько важным для организма является измерение пространства, ибо без измерения расстояния не обходится ни один жизненный акт, то физиология условных рефлексов с несомненностью показывает теперь, что реакция на время (отсчет времени) есть такая же важная, если не еще более важная часть приспособительной деятельности животного…» (цит. по: Элькин, 1962 с.35). На сегодняшний день физиологические механизмы оценки времени изучены далеко не полностью. Как отмечают Karim с соавторами, «несмотря на то, что изучению способности людей воспринимать время (human timing abilities) было посвящено немало исследований, представления о нейрональном базисе этой способности все еще очень скудны» (Karim et al., 2004, с. 150). Не много известно и об особенностях организации поведения при произвольном и непроизвольном использовании интервалов времени – в ситуациях, когда субъекту необходимо оценить длительность значимого события (произвольное использование интервалов времени) или в ситуациях, где значимое событие происходит через интервал времени, длительность которого не известна субъекту (непроизвольное использование). Проблема поиска психофизиологических механизмов произвольного и непроизвольного поведения обуславливает актуальность настоящего исследования.
Цели диссертационной работы: Выявить возможные различия в организации произвольного и непроизвольного поведения, связанного с использованием интервалов времени разной длительности.
Предмет исследования: Системные закономерности организации поведения, связанного с произвольным и непроизвольным использованием интервалов времени разной длительности.
Объект исследования: Электрофизиологические и актографические показатели поведения, связанные с произвольным и непроизвольным использованием интервалов времени разной длительности.
Теоретические гипотезы:
В ситуации произвольного и непроизвольного использования интервалов
времени разной длительности внешне одинаковые формы поведения имеют разное мозговое обеспечение.
Электрофизиологические проявления активности мозга, зарегистрированной в поведении, связанном с использованием интервалов времени разной длительности, отражают особенности системной структуры и динамики этого поведения.
Задачи диссертационной работы:
1. Описать электрофизиологические проявления активности мозга и характеристики поведения при непроизвольном использовании интервалов времени. Дать описание особенностей системной организации этого поведения.
2. Описать электрофизиологические проявления активности мозга и характеристики поведения при произвольном использовании интервалов времени. Дать описание особенностей системной организации этого поведения.
3. Выявить, существуют ли различия в активности мозга и характеристиках поведения в случаях произвольного и непроизвольного использования интервалов времени разной длительности, и если да, то описать различия в их организации.
4. Предложить гипотетическую модель, позволяющую объяснить предполагаемые различия.
Теоретико – методологическая основа исследования:
Работа развивает традиции системного подхода в психологии (Б.Ф.Ломов). Теоретической основой исследования является теория функциональных систем П.К.Анохина и системно-эволюционная теория В.Б.Швыркова.
Научная новизна исследования:
В нашей работе, в которой впервые производился анализ внешне одинакового поведения, с произвольным и непроизвольным использованием интервалов времени в рамках одного эксперимента, получены следующие новые результаты.
1. Впервые было показано, что акты поведения, связанные с использованием интервалов времени разной длительности, в зависимости от того, используются ли интервалы времени произвольно или нет, имеют разную мозговую организацию.
2. На основании этих фактов впервые обосновано, что различие мозговой активности при произвольной и непроизвольной оценке временных интервалов
отражает разницу между процессами оценки этапных результатов,
соответствующими разным уровням системной организации поведения.
3. Показано, что субъективная оценка времени появления будущего события зависит от степени подготовленности связанного с ним моторного действия.
Теоретическая значимость
На основании проведенного исследования предложена гипотетическая модель, которая позволяет описать особенности организации поведения,
связанного с использованием интервалов времени разной длительности. Показаны различия этой организации в ситуациях произвольного и непроизвольного использования временных интервалов. Предложенная модель вносит вклад в представления о восприятии времени и роли фактора времени в поведении.
Практическая значимость
Результаты, полученные в исследовании, могут быть использованы при разработке учебных курсов «Психология ощущения и восприятия», «Психофизиология восприятия времени». Помимо этого, данные могут иметь практическое применение, в частности, для организации эффективной работы человека – оператора.
Апробация результатов исследования
Результаты исследования на различных этапах докладывались и обсуждались на Второй международной конференции по когнитивной науке (Санкт-Петербург, 2006), юбилейной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.Г.Ананьева (2007, Москва), на психофизиологической секции РПО (2008).
Основные положения, выносимые на защиту:
- В ситуации, когда два равновероятных события возникают через
интервалы времени разной длительности, происходит последовательная подготовка и реализация двух типов поведенческих актов. Первый из них связан с реализацией поведения в течение короткого интервала времени. Второй разворачивается в режиме длинного интервала.
- Оценка завершения временного интервала соответствует уровню
«этапных результатов» (Анохин, 1968). Этот уровень различен для ситуаций произвольной и непроизвольной оценки длительности интервалов времени. Данное различие связано с разной системной организацией мозговых процессов, обусловливающих данное поведение.
- Зависимость организации поведения от величины интервала времени
не требует для объяснения введения представлений о мозговых или функциональных структурах, связанных с его оценкой. Субъективно ход времени может быть сопоставлен с постепенным повышением вероятности значимого события и подготовкой к связанному с ним моторному ответу.
Структура и объем диссертации.
Диссертация включает введение, теоретическую часть, эмпирическую часть с описанием методики и результатов исследования, разбитую по разделам отдельно для каждой экспериментальной группы, выводов и библиографии. Работа состоит из одиннадцати глав. Основной текст диссертации изложен на 114 страницах и содержит 3 таблицы, 26 рисунков и 3 графика. В списке литературы 204 источника, из них 143 на иностранном языке.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность, научная новизна и практическая ценность работы, формулируются цели и задачи исследования, описывается методологическая основа и структура диссертации, формулируются основные положения, выносимые на защиту, дается определение используемых терминов.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ включает три главы:
В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ на основе анализа отечественной и зарубежной литературы проведен анализ понятий «произвольное» и «непроизвольное».
Любое представление о произвольных и непроизвольных процессах в современной науке тесно связано с понятием «сознание». Определения же этого понятия часто противоречивы. Разными авторами сознание рассматривается с разных сторон и описывается в разных терминах: философских, психологических, молекулярно – биологических и даже физических. Именно поэтому некоторые авторы считают термин неопределяемым (Tassi et al.,2001). Несмотря на это, исследования произвольных и непроизвольных процессов ведутся. В литературе можно встретить целый ряд посвященных этой теме работ. В работах, посвященных произвольным и непроизвольным процессам, определения терминов «произвольное» и «непроизвольное» носят «операциональный» характер (Tong, 2003). То есть они основаны на описании процедур и установок, при которых наблюдается исследуемый феномен (Ярошевский, 1985). Так, например, «произвольное» подразумевает «субъективное переживание решения и желания действовать, так же как и контроль за моторным выполнением действия» (Sirigu et al. 2004, с. 1), либо «…предполагает, с одной стороны, наличие программы, в соответствии с которой протекает та или иная психическая функция (выработанная самостоятельно или данная в виде инструкции), постоянный контроль за ее протеканием (куда входит контроль за последовательностью операций и контроль за результатами промежуточных фаз) и контроль за окончательным результатом деятельности (для которого необходимо сличение реального результата с предварительно сформированным «образом результата»)» (Хомская, 1987, с. 131). Термин «непроизвольное» означает отсутствие программы действий и контроля за ее реализацией. Из данных представлений мы исходили и в нашем исследовании.
Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ показана важность фактора времени в организации поведения, дается обзор экспериментальных моделей, в которых время вовлекается в поведение испытуемых произвольно и непроизвольно.
Определение понятиям «произвольное» и «непроизвольное» применительно ко времени дал известный исследователь восприятия времени Д.Г. Элькин. В своей работе он разделял восприятие времени на «преднамеренное» и «непреднамеренное». В частности, он писал: «…непреднамеренное восприятие времени не связано с определенными целями, намерениями…, преднамеренное восприятие характеризуется наличием цели, намерением, мотивацией …» (Элькин, 1962, с. 171). На основании этого определения, все экспериментальные модели связанные с использованием интервалов времени, можно разделить на две группы.
К первой группе относятся исследования, в которых испытуемые выполняли задачу, не связанную с оценкой времени (т.е. не имели цели его использовать), но информация о длительности интервала времени оказывала заметное влияние на характеристики поведения и связанную активность мозга. Примером такой модели является «парадигма S1-S2» (Trillenberg et al., 2000). В ней испытуемому предъявляется предупреждающий сигнал (S1), за которым через определенный интервал времени следовал сигнал – «цель» (S2), при предъявлении которого испытуемый нажимает «клавишу отчета». Испытуемому не ставится цели нажимать на клавишу отчета по-разному, в зависимости от длины интервала времени между сигналами. Однако информация о длительности этого интервала непроизвольно включается в организацию поведения и отражается, в частности, в скоростных параметрах ответа на сигнал – «цель». Так, например, известно, что если интервал времени между предупреждающем сигналом и сигналом – «целью» постоянен, то время ответа на сигнал – «цель» короче, чем в ситуации, когда этот интервал изменяется от стимула к стимулу (Elbert et al., 1991).
Во вторую группу можно включить исследования, в которых оценка длительности интервалов времени является специальной задачей и, следовательно, включение времени в организацию поведения осуществлялось произвольно. Одним из примеров является «парадигма воспроизведения» (Elbert et al., 1991). В работах с использованием этой парадигмы испытуемым предъявлялся эталонный интервал времени, а затем предлагается воспроизвести его длительность с помощью двух последовательных нажатий на клавишу отчета (Pfeuty et al., 2003).
В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приводятся современные представления и теоретические модели гипотетического механизма оценки времени. К современным представлениям о механизмах оценки времени человеком относятся следующие.
Представление о делении интервалов времени на «короткие» и «длинные». Сейчас в литературе можно встретить распространенное представление о том, что механизмы оценки интервалов времени разных по длительности (секунды и миллисекунды) имеют различное мозговое обеспечение. Предполагается, что механизм измерения времени един, однако для обработки интервалов разной длительности имеются разные системы (Buonomano et al., 2002). Первая – это автоматически контролируемая система. Она вовлекается при организации движений, реализации моторных программ (Onoe et al., 2001) и не подчиняется когнитивному контролю (Michon, 1985). Эта система производит оценку «коротких» интервалов времени. Вторая - когнитивно контролируемая система. Она вовлекает в свою работу внимание, рабочую память. Эта система произвольна (Rammsayer, 1999). С её помощью оцениваются «длинные» интервалы времени.
Представление о связи оценки времени с моторной активностью. О важной роли движения в формировании представлений о времени говорили в свое время И.П.Павлов и В.М.Бехтерев. Современные представления о взаимосвязи времени и моторных навыков основаны на данных многочисленных исследований, в которых показано, что ряд областей мозга участвует как в обработке временной информации, так и в организации моторных актов (Lewis et al.; 2003; Coull et al., 2000; Kawashima et al., 2000; Jueptner et al., 1999; Matthew et al., 2000; и мн.др.)
Представление об обучаемости навыку распознавания интервалов
времени. Возможность формирования «рефлекса на время» описывал еще И.П.Павлов. На сегодняшний день в литературе существует ряд работ, в которых основной задачей было обучение испытуемых умению
различать интервалы разной длительности. Как показывают результаты, улучшение способности различать интервалы времени имело место (Wright et al., 1997; Nagarajan et al., 1998; Westheimer et al., 1999).
К теоретическим моделям механизма оценки времени относятся следующие.
Модель временного эталона. Суть этого представления заключается в том, что любая деятельность, связанная с оценкой интервалов времени разной длительности, осуществляется благодаря наличию эталона времени, удерживаемому в кратковременной или долговременной памяти (Суворов и др.,1985).
Когнитивная модель. В рамках когнитивного подхода к изучению механизмов оценки времени наиболее известной является когнитивная модель, известная как «модель внутренних часов» (Creelman 1962; Treisman 1963; Grondin et al., 2005). Внутренние часы представляют собой гипотетический механизм, состоящий из ряда функциональных блоков: пейсмейкера, который генерирует импульсы с определенной частотой, счетчика или блока памяти, который может запоминать и хранить определенное количество импульсов, и блока сличения числа сохраненных импульсов с числом импульсов, генерируемым пейсмейкером (Matthew et al., 2000; Killeen et al., 1987).
Осцилляторная модель. Этот тип модели предполагает, что измерение времени основано на периодической активности нейронов, выполняющих роль «хронометра». Модель предполагает существование популяций нейронов, проявляющих активность с одинаковой периодичностью.
Таким образом, данные литературы свидетельствуют о том, что существует возможность смоделировать экспериментальную ситуацию, в которой интервалы времени могут как произвольно, так и непроизвольно вовлекаться в организацию поведения испытуемого. Это позволяет решать поставленные нами задачи. При этом при организации исследования должны быть учтены существующие представления о механизме оценки времени человеком.
ЭМПИРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ включает пять глав:
В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ описаны экспериментальные процедуры и даны характеристики выборки испытуемых.
В нашем исследовании мы использовали экспериментальную модель двухальтернативного выбора. Испытуемому на экране монитора в случайной последовательности и с равной вероятностью предъявлялись два комплексных альтернативных сигнала: АС-7 и АС-9. Комплексные сигналы состояли из «предупреждающего сигнала» (далее - ПрС) - белого вертикального столбика на темном фоне и сигнала-«цели» - вертикального столбика, который был длиннее или короче ПрС (сигнал-«цель» 1 и сигнал-«цель» 2). При появлении сигнала-«цели», в зависимости от его формы, испытуемый должен был нажать одну из двух «клавиш отчета» (клавиша «1» или клавиша «2»). Сигнал-«цель» после ПрС появлялся через определенные интервалы времени. Для АС-7 этот интервал составлял 700 мс, а для АС-9 – 950 мс. Интервал между предъявлением альтернативных сигналов равнялся 1000 мс. Всего экспериментальная серия состояла из трех блоков. В каждом из блоков стимулы предъявлялись 126 раз. Экспериментальная модель применялась в четырех различных экспериментальных методиках:
Методика «Безальтернативного действия». В этой методике в течение всей экспериментальной серии испытуемому предъявлялся только один из альтернативных сигналов. При появлении сигнала-«цели» испытуемому необходимо было нажимать одну и ту же клавишу отчета.
Методика «Непроизвольного ожидания». В этой методике испытуемому в случайном порядке с равной вероятностью предъявлялись сигналы АС-7 и АС-9. Испытуемому давалась инструкция, как можно быстрее нажимать одну из клавиш отчета при появлении сигнала-«цели» определенной формы (короткий или длинный столбик). О различиях в длительности интервалов времени между ПрС и целевыми сигналами испытуемым не сообщалось.
Методика «Произвольного ожидания». В этой методике, как и в методике «Непроизвольного ожидания», испытуемому в случайном порядке с равной вероятностью предъявлялись сигналы АС-7 и АС-9. Но форма сигнала – «цели» (высота столбика) как для АС-7, так и для АС-9 была одинаковой. Перед выполнением задания испытуемого информировали о разнице в длительности интервалов времени между ПрС и целевыми сигналами. Испытуемому предлагалось использовать полученную информацию, попытаться различить интервалы и, в зависимости от их длительности, нажимать на нужную клавишу отчета.
Методика «Псевдобезальтернативного действия». В данной методике испытуемому с равной вероятностью предъявлялись сигналы АС-7 и АС - 9.
Форма сигнала - «цели», как для АС-7, так и для АС-9, была одинаковой. О различиях в длительности интервалов времени между ПрС и пусковым сигналами испытуемым не сообщалось. При появлении сигнала «цели», как и в модели «Безальтернативного действия», испытуемый должен был нажимать на одну и ту же клавишу отчета.
Всего в исследовании принимали участие 50 студентов московских ВУЗов в возрасте от 18 до 35 лет (23 мужчины и 27 женщин), все правши.
В экспериментах с использованием методики «Непроизвольное ожидание» приняли участие 20 испытуемых (9 мужчин и 11 женщин), в экспериментах с использованием методики «Произвольное ожидание» приняли участие 20 испытуемых (10 мужчин и 10 женщин), в методике «Псевдобезальтернативное действие» приняли участие 10 испытуемых (8 мужчин и 2 женщины). В экспериментах с использованием методики «Безальтернативного действия» приняли участие 20 испытуемых (10 женщин и 10 мужчин), случайным образом выбранных из тех, кто участвовал в экспериментах с использованием описанных выше методик.
В ПЯТОЙ ГЛАВЕ описываются методы регистрации и анализа данных. Во всех экспериментальных методиках у испытуемых регистрировалась: электрическая активность мозга и характеристики отчетного действия. Активность мозга регистрировалась при помощи записи электроэнцефалограммы (далее - ЭЭГ). Электроэнцефалограмма регистрировалось монополярно в ходе всех серий в отведениях F3, F4, P3, P4, установленных по системе 10-20. В качестве индифферента использовалась мочка уха. Для исследования активности мозга использовался метод выделения связанных с событием потенциалов (далее - ССП). Эпоху анализа составлял отрезок ЭЭГ, начинавшийся за 300 мс до ПрС и заканчивающийся через 1700 мс после. Выделение ССП для АС-7 и АС-9 осуществлялось для каждого отведения по отдельности. Для испытуемых, работавших по методике «Произвольного ожидания», дополнительно выделялись ССП, связанные с верным и ошибочным нажатием. Усреднение проводилось от ПрС. При изучении компонентного состава ССП анализировались такие характеристики компонентов, как средняя амплитуда, амплитуда пика и латентный период (далее - л.п.) пика компонента.
При изучении характеристик отчетного действия анализировалась скорость нажатия на клавишу при появлении сигнала - «цели» (далее - время ответа). При использовании методики «произвольного ожидания» наряду со временем ответа фиксировалась точность ответов, которая выражалась в соотношении правильных и ошибочных нажатий.
В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ приводятся результаты, полученные в экспериментах с использованием методики «Безальтернативного действия». Задачей этого исследования являлся анализ влияния дополнительных факторов на время отчетного действия и активность мозга. В нашей экспериментальной модели к этим фактором относились следующие.
1. зрительные параметры сигнала – «цели» (длинный или короткий столбик).
2. палец, которым совершалось нажатие (средний или указательный).
Значения времени ответов испытуемых были последовательно разбиты на две независимые группы: по визуальным параметрам сигнала «цели» (высокий \ низкий столбики), а затем по использованному при нажатии пальцу (указательный \ средний палец). В качестве метода статистической обработки был использован критерий Вилкоксона. Последовательные сравнения не выявили достоверных различий во времени ответов при сравнении сигналов - «целей» (Z = - 0,37, p > 0,05) и при сравнении пальцев, использованных для совершения отчетных действий (Z = - 0,37, p > 0,05). В компонентном составе ССП, выделенных при использовании методики «Безальтернативного действия», было обнаружено выраженное условное негативное отклонение (далее - УНО), развивающееся в интервале между двумя сигналами и два негативных пика во временном окне около 100 мс после предъявления ПрС и сигнала - «цели». Для оценки того, влияют ли дополнительные факторы на параметры компонентов ССП, был использован дисперсионный анализ. Зависимой переменной выступали амплитуда негативного пика, возникающего после предупреждающего сигнала (далее - Н1Прс), и амплитуда негативного пика, следовавшего за сигналом - «целью» (далее - Н1Сц). В качестве контролируемых переменных выступали: палец, используемый для отчетного действия (указательный \ средний), высота столбика (высокий \ низкий) и интервал времени (700, 950 мс). Результаты анализа выявили значительное влияние дополнительных факторов на электрическую активность мозга. Для амплитуды потенциала Н1Прс было выявлено влияние фактора длины столбика сигнала – «цели» (F(7,92) = 11,605, p < 0,01). Было выявлено влияние фактора интервала на компонент Н1Сц (F(7,92) = 7,284, p < 0,01). Анализ влияния дополнительных факторов на амплитуду УНО проводился отдельно для интервалов длительностью 700 мс. и 950 мс. Фактор интервала при этом не учитывался. Влияния фактора пальца и фактора длины столбика на амплитуду УНО обнаружено не было.
В СЕДЬМОЙ ГЛАВЕ приводятся результаты, полученные в экспериментах с использованием методик, где испытуемые использовали информацию о длительности интервалов времени непроизвольно.
Особенности непроизвольного использования интервалов времени в методике «Непроизвольного ожидания». Для оценки скоростных характеристик ответа было проведено сравнение времени ответа для АС-7 и АС-9. Сравнение значений времени ответа с помощью критерия Вилкоксона обнаружило, что время ответа при АС-9 короче по сравнению с АС-7 (Z = -3,88, p < 0,01). В компонентном составе ССП, выделенных при использовании методики «Непроизвольного ожидания», дополнительно было обнаружено два компонента ССП: позитивный потенциал, развивающийся через 300 мс после сигнала - «цели» (далее - П3Сц), и негативный потенциал, возникающий после сигнала - «цели» через 200 мс (далее - Н2Сц). Сравнение амплитуды потенциала с помощью дисперсионного анализа (длина интервала (700 и 950 мс) х электрод (F3,F4,P3,P4)) выявило достоверное отличие амплитуд П3Сц. Амплитуда компонента при АС-7 более высокая, нежели при АС-9 во всех отведениях (F(9,90) = 7,35, p < 0,01). Сравнение л.п. пиков компонента П3Сц показало, что для сигнала АС-9 пик развивается раньше, чем для сигнала АС-7 (тест Вилкоксона, Z = -4,90, p < 0,01). Для поиска связи между скоростными характеристиками ответа и амплитудой компонента П3Сц вычислялся коэффициент корреляции Пирсона. Было обнаружено, что амплитуда П3Сц отрицательно коррелирует со временем ответа как для сигналов АС-7, так и для сигналов АС-9 (r = - 0,36, p < 0,01). Поиск связи между скоростными характеристиками отчетного действия и амплитудой пика Н2Cц не выявил достоверных корреляций в ситуации АС-9. Однако при анализе времени ответа АС-7 и амплитуды пика была обнаружена достоверная корреляция (r = - 0,26, p < 0,01).
Непроизвольное использование интервалов времени в методике «Псевдобезальтернативного действия». Для оценки скоростных характеристик ответа было проведено сравнение времени ответов при АС-7 и АС-9. Сравнение при помощи критерия Вилкоксона показало достоверное различие (Z = -2,7; p < 0,01). В компонентном составе ССП, полученных в серии «Псевдобезальтернативного действия», наблюдался только потенциал П3Сц. Сравнение амплитуды и л.п. пика компонента П3Сц с помощью дисперсионного анализа не выявило достоверных отличий между этими компонентами, связанными с ответами АС-7 и АС-9. Для поиска связи между скоростными характеристиками ответа и компонентом П3Сц был использован коэффициент корреляции Пирсона. Обнаружено, что амплитуда П3Сц отрицательно коррелирует со временем ответа (r = - 0, 24; p < 0,05).
В ВОСЬМОЙ ГЛАВЕ приводятся результаты, полученные в экспериментах с использованием методики «Произвольного ожидания».
Для оценки скоростных характеристик ответов было проведено сравнение времени ответа на пусковые сигналы после 700 мс и 950 мс интервала. Сравнение с помощью критерия Вилкоксона (анализировалась скорость верных ответов) показало достоверные отличия (Z = - 2,696, p < 0,01). Для анализа соотношения верных и ошибочных ответов полученное распределение правильных и ошибочных ответов сопоставлялось с равномерным распределением с помощью критерия 2 Пирсона. Сравнение производилось отдельно для АС-7 и АС-9. В обоих случаях были получены достоверные различия (для АС-7, 2 = 835,97, р < 0,01; для АС-9 2 = 347,9, р < 0,01). Как
видно из Рис. 2, количество верных нажатий при АС-7 превышает количество нажатий при АС-9 (сравнение верных нажатий при АС-7 и при АС-9: 2 = 32,282, р < 0,01). Отдельно для АС-7 и АС-9 был сделан анализ времени верных и ошибочных ответов. Сравнение с помощью критерия Вилкоксона показало, что для АС-9 время ошибочных ответов превышает время правильных ответов (Z = -2,94, р < 0,01), для АС-7 таких различий обнаружено не было. Сравнение времени ошибочных ответов между АС-7 и АС-9 достоверных отличий не выявило (Рис. 1).
Рисунок 1. Средние значения времени ответов во всех экспериментальных методиках. Неокрашенные столбики - значения времени ответов на АС-7, закрашенные - значения времени ответов на АС-9. «БД» - «безальтернативное действие», «ПБД» - «Псевдобезальтернативное действие», «НО» - «Непроизвольное ожидание», «ПО вер.» - верные ответы в методике «Произвольного ожидания», «ПО ош.» - ошибочные ответы в методике «Произвольного ожидания».
Рисунок 2. Соотношение верных (закрашенная часть) и ошибочных (неокрашенная часть) ответов на альтернативные сигналы при использовании методики «Произвольного ожидания».
Для выявления отличий в организации произвольного и непроизвольного поведения, связанного с использованием интервалов времени разной длительности, была сопоставлена электрическая активность мозга, зарегистрированная в методиках «Произвольного ожидания», «Непроизвольного ожидания» и «Псевдобезальтернативного действия». Для сопоставления был выбран критерий t-тест для независимых выборок. Потенциалы ССП испытуемых из всех трех групп сопоставлялись попарно. Проводилось сравнение мгновенных амплитуд на протяжении всего потенциала ССП. Для анализа были выбраны ССП, связанные с ответом на АС-9, так как по сравнению с ССП АС-7 он имеет большую длительность и, следовательно, охватывал наибольшее количество событий. Отличием в электрической активности, связанным с произвольностью поведения при использовании интервалов времени разной длительности, считался участок ССП, в котором:
а) отсутствовали бы достоверные различия между потенциалами, зарегистрированными при методиках «Непроизвольного ожидания» и «Псевдобезальтернативного действия»;
б) наблюдались бы достоверные отличия между потенциалами, зарегистрированными при методиках «Непроизвольного ожидания» и «Произвольного ожидания»;
в) наблюдались бы достоверные отличия между потенциалами, зарегистрированными при методиках «Псевдобезальтернативного действия» и «Произвольного ожидания».
Такой участок был обнаружен нами в интервале 600 – 700 мс до появления сигнала - «цели». Как видно из рисунка 3, во временном окне 600 – 800 мс, на фоне развития УНО, можно выделить негативную волну, которая начинает развиваться на фоне УНО из позитивного пика с л.п. около 600 мс и угасает к моменту предъявления пускового сигнала (далее - поздний компонент УНО). Следует отметить, что подобного позднего компонента не наблюдается в методике «Безальтернативного действия». Поздний компонент УНО наиболее выражен во фронтальных отведениях, причем при АС-7 начало развития компонента прерывается комплексом Н1 – П1, связанным с предъявлением сигнала – «цели» (Рис. 3). В работе был проведен анализ характеристик позднего компонента, зарегистрированного при разных экспериментальных методиках. Поиск связи л.п. и амплитуды начала развития позднего компонента (первый позитивный пик) и времени ответа, показал достоверную корреляцию как для л.п. (r = 0,2, p < 0,01), так и амплитуды (r = -0,1, p < 0,05) во всех трех группах. Кроме начала развития позднего компонента, в ситуации АС-9 был проанализирован и второй позитивный пик – пик угасания компонента. Анализ л.п. пика угасания компонента с помощью теста Манна - Уитни показал достоверные различия л.п. пика при методиках «Произвольного ожидания» и «Непроизвольного ожидания» (Z = -2,62, p < 0,01), при методиках «Произвольного ожидания» и «Псевдобезальтернативного действия» (Z = -3,2, p < 0,05). Различий в л.п. пика данного компонента в методиках «Непроизвольного ожидания» и «Псевдобезальтернативного действия» обнаружено не было. Анализ связи между временем ответа и электрической
активностью с использованием коэффициента корреляции Пирсона показал достоверную корреляцию между л.п. пика угасания компонента и временем ответа в ситуации произвольного использования интервалов времени (r = 0,413, p < 0,01). В методиках «Непроизвольного ожидания» и «Псевдобезальтернативного действия» значимых корреляций обнаружено не было. В методике «Произвольного ожидания» было проведено отдельное сравнение характеристик позднего компонента в ситуациях ошибочных и верных нажатий. Анализ проводился только для АС-9. Сравнение л.п. начала развития позднего компонента, полученного в ситуациях верных и ошибочных ответов при помощи теста Манна – Уитни, показало достоверные различия между ними (Z = -3,255, p = 0,001). Как видно из рисунка 4, при правильных ответах поздний компонент УНО развивается раньше, чем при ошибочных. Однофакторный дисперсионный анализ выявил достоверные различия амплитуды компонента в двух ситуациях (F = 4,017; p < 0,05). При правильных ответах между л.п. пика начала развития компонента и временем ответа была обнаружена значимая положительная корреляция (r = 0,413, p < 0,01). Для ошибочных ответов такой корреляции обнаружено не было.
Рисунок 3. Поздний компонент УНО, полученный в методике «Произвольного ожидания». Общее усреднение по 20 испытуемым. Толстой линией обозначен ССП, связанный с АС -9, тонкой - ССП, связанный с АС – 7. Поздний компонент показан фигурными скобками. Столбиками разной длины показаны сигналы «цели» АС-7 и АС-9.
Рисунок 4. Поздний компонент УНО, полученный в методике «Произвольного ожидания» при верных и ошибочных ответах при АС - 9. Фронтальные отведения. Общее усреднение, 20 испытуемых. Толстая линия – ССП, связанный с верным ответом, тонкая линия – ССП, связанный с ошибочным.
ОБСУЖДЕНИЕ включает три главы:
В ДЕВЯТОЙ ГЛАВЕ приводятся выводы, полученные на основании результатов проведенных исследований.
Результаты, полученные в экспериментах с использованием методики «Безальтернативного действия», позволили сделать следующие выводы:
1. Параметры сигнала «цели» и палец, которым осуществлялось нажатие, не влияют на время ответа. Доказательством этому служит отсутствие достоверных различий во времени ответов при нажатии клавиши указательным или средним пальцем, а также при изменении параметров Сц.
2. Среди компонентов ССП наиболее чувствительными к параметрам Сц и нажимаемому пальцу являются компоненты ССП - Н1Прс и Н1Сц. Доказательством этому служат чувствительность амплитуды этих компонентов к факторам «сигнал» и «палец».
3. После появления предупреждающего сигнала и до появления сигнала «цели» испытуемый осуществляет подготовку к отчетному действию. Процесс подготовки отражается в ССП.
Результаты, полученные в экспериментах с использованием методик «Непроизвольного ожидания» и «Псевдобезальтернативного действия», позволили сделать следующие выводы:
1. В интервале от предупреждающего сигнала до сигнала «цели» осуществляется подготовка к моторному ответу. Степень подготовленности отражается в скорости ответа на сигнал - «цель».
2. Непроизвольная оценка времени позволяет предвидеть момент появления сигнала «цели» при предъявлении АС-9. Доказательством этому служит более быстрые (по сравнению с АС-7) ответы на этот сигнал.
3. После предъявления предупреждающего сигнала испытуемый осуществляет избирательную подготовку к ответу на сигнал «цель» АС-9. Появление же сигнала «цели» АС-7 приводит к необходимости остановить подготовленное действие и организовать альтернативное. Доказательством этому является более медленные ответы на АС-7, чем на АС-9, и наличие компонента Н2Сц, который имеется при предъявлении АС-7 и отсутствует при предъявлении АС-9.
Результаты, полученные в экспериментах с использованием методики «Произвольного ожидания», позволили сделать следующие выводы:
1. В отличие от непроизвольной оценки временных интервалов между предупреждающим сигналом и сигналом «целью» при произвольной оценке этих интервалов испытуемый после предупреждающего сигнала ожидает появление сигнала «цели» АС-7. Доказательством этому служит большее число верных ответов на АС-7 по сравнению с количеством таковых на АС-9.
2. В электрической активности мозга подготовка к более длительно ожидаемому событию отражается в позднем компоненте УНО. Доказательством этому служит корреляционная связь амплитудных характеристик компонента и времени ответа.
3. Субъективная оценка времени появления будущего события зависит от времени начала подготовки связанного с ним моторного ответа. Доказательством этому является более запоздалое развитие позднего компонента УНО при ошибочном ответе.
В ДЕСЯТОЙ ГЛАВЕ делаются выводы относительно роли фактора времени в организации поведения и особенностей организации произвольного и непроизвольного поведения при использовании интервалов времени разной длительности.
Полученные результаты позволяют выдвинуть предположение, что большинство феноменов, связанных со способностью оценивать время и результаты исследований, посвященных изучению восприятия времени человеком, для интерпретации не требуют представлений о наличии в «таймеров» или «систем» оценки времени. Субъективно ход времени может быть сопоставлен с постепенным повышением вероятности будущего события. По нашему мнению, причиной способности человека точно оценивать минуты или секунды является не «когнитивный таймер» или «эталон времени». Настоящей причиной является периодическая деятельность (подготовка к ее реализации), связанная с минутными или секундными событиями в среде, и сопутствующее повышение вероятности этих событий.
С позиций системной психофизиологии понятия «произвольное» и «непроизвольное» могут быть вписаны в контекст представлений о развертывании «континуума результатов» (Анохин, 1978) и о связанной с ним сменой уровней сознания (Александров, 1995; Alexandrov, 1999). Системный анализ действия с позиций теории функциональных систем позволил сформулировать положение, согласно которому по мере развертывания действия происходит достижение этапных результатов и сличение их параметров с хранящимися в памяти моделями. Завершается действие достижением и оценкой конечного результата (Анохин, 1968). Эта оценка – необходимый компонент процессов организации следующего действия в поведенческом континууме (Швырков, 1978; Безденежных, 2004). Помимо этого, в ряде работ были приведены аргументы в пользу того, что развертыванию действия и его завершению (или инициации) соответствуют разные уровни сознания: более высокие при инициации и завершении, чем при развертывании (Зинченко, Моргунов, 1994; Damasio, 2000; Dennet, 1993; Tulving, 1985; и др. ). Имея это в виду, можно полагать, что рассматриваемые в литературе в качестве механизмов сознания процессы сличения ожидаемых и реальных параметров «стимулов» или «перцептивных событий» (Иваницкий 1999, Эдельман,1981, Gray,1995; и др.) имеют место на всем протяжении поведенческого континуума: как во время реализации поведенческого акта, так и при его завершении. Причем, при рассмотрении с позиций системной психофизиологии оказывается, что предвидятся и сличаются параметры результатов: конечного и этапных. Сличение реальных параметров этапных результатов с ожидаемыми во время реализации поведенческого акта соответствует первому уровню сознания. Сличение реальных параметров конечного результата поведенческого акта с ожидаемыми (с целью) во время переходных процессов (от одного акта к другому) соответствует второму (высшему) уровню сознания.
Каким образом с этих позиций можно интерпретировать различия ССП в сравниваемых экспериментальных ситуациях, приуроченные к завершению 700 миллисекундного интервала? При непроизвольном использовании временных интервалов, как и при произвольном использовании, оценка длительности интервалов времени являлась этапным результатом и осуществлялась испытуемым на более низком уровне сознания, чем тот, который соответствует оценке конечного результата поведения, т.е. наблюдается при смене одного целостного поведенческого акта на другой. В пользу высказанного предположения свидетельствуют следующие факты.
Было показано, что вызванные потенциалы, соответствующие сознательной идентификации сигнала, а также потенциалы готовности значительно больше по амплитуде, чем таковые в ситуации неосознавания сигнала и непроизвольного движения (Libet, 1993; Keller, Heckhausen, 1990). В нашей ситуации, изменения ССП, регистрируемые при предъявлении ПрС и сигнала – «цели», были значительно большей амплитуды, чем те, которые отмечались при оценке временного интервала. Далее, изменения электрической активности при смене целостных поведенческих актов носят, по существу, общемозговой характер и во многих структурах мозга протекают синхронно (Швырков, 1978). Такой характер процессов не был обнаружен нами на этапе оценки длительности интервала между ПрС и сигнала – «цели». Достоверные различия наблюдались только во фронтальных отведениях.
В связи с этим мы полагаем, что изменения в ССП в обеих экспериментальных ситуациях отражают переходные процессы от одного этапа действия к другому, но не связаны со сменой целостных актов поведения. Тогда можно предположить, что разница изменений ССП при оценке длительностей в этих ситуациях отражает протекание процессов оценки этапных результатов в этих экспериментальных ситуациях на разных уровнях, хотя и в обоих случаях на более низком уровне, чем при смене акта подготовки отчета на собственно отчетное действие. Если принять данное предположение, соответствующее заключение Searle (2000) о множественности уровней сознания, то можно полагать, что два уровня сознания, соответствующих оценке этапных и конечного результатов, по-существу, представляют собой группы более высоких и более низких уровней. Тогда уровень, соответствующий оценке интервала в ситуации произвольной оценки, можно рассматривать как промежуточный между таковым при оценке интервала в ситуации непроизвольной оценки и высоким уровнем, соответствующим переходу от акта а акту. Этот промежуточный уровень может быть соотнесен с уровнем «оказывающимся в сознании» (по Леонтьев, 1946) или уровнем «предсознания» в отличие от уровня «полного» осознания (по Dehaene et al., 2006).
В ОДИННАДЦАТОЙ ГЛАВЕ формулируются общие выводы исследования и положения, выносимые на защиту.
Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы:
1. В ситуации, когда два равновероятных события возникают через
интервалы времени разной длительности и субъект не имеет информации об этом, в континууме поведения субъект осуществляет подготовку к отчетному действию, связанному с событием, возникающим через более длительный интервал. Появление альтернативного события вызывает реорганизацию уже подготовленного поведения.
2. В ситуации, когда два равновероятных события возникают через
интервалы времени разной длительности и субъект знает об этом различии, в континууме поведения субъект осуществляет последовательную подготовку к реализации двух этапов поведения: первый из которых связан с событием, возникающим через короткий интервал времени, а второй связан с более отдаленным по времени событием.
3. В экспериментальных задачах, где значимое событие происходит через определенный интервал времени, само время выступает как фактор, снижающий неопределенность в ожидании этого события. Субъективная оценка времени возникновения будущего события зависит от степени подготовленности связанного с ним моторного ответа.
4. В ситуации, когда испытуемый использует информацию о времени произвольно и непроизвольно, акт подготовки к более длительно ожидаемому событию имеет разное мозговое обеспечение.
Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:
I. Публикация в журнале по перечню ВАК РФ
1. Медынцев А.А. Характеристики условного негативного отклонения при произвольном и непроизвольном использовании интервалов времени в задаче выбора // Сибирский психологический журнал. 2007. № 26. С. 44-49
II. В других изданиях
2. Безденежных Б.Н., Бодунов М.В.,Медынцев А.А., Нескородов Я.Б. Р300 как показатель содержательной и динамических характеристик в межсистемных отношениях. // Психология: современные направления междисциплинарных исследований. М., ИП РАН. 2003. С. 323-329.
3. Бодунов М.В., Медынцев А.А., Нескородов Я.Б. Психофизиологическое изучение межсистемных отношений в структуре деятельности // Ежегодник Российского психологического общества: Материалы Ш Всероссийского съезда психологов: В 8 т. - СПб.: СПбГУ. 2003. - Т.1. – С. 363-367
4. Медынцев А.А. Влияние алкоголя на непроизвольное обучение у здоровых людей // Конференция «Психология обучения и экология образовательной среды»: Тезисы докладов: М.: СГУ. 2003. С. 34-36
5. Медынцев А.А. Характеристики CNV при произвольном и непроизвольном использовании временного интервала между двумя событиями для организации поведения // Вторая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов: В 2 т.- СПб.: СПбГУ. 2006. - Т.1. – С. 307-309
6. Александров Ю.И., Медынцев А.А., Безденежных Б.Н. Острое влияние алкоголя на разные уровни организации поведения // Фундаментальные науки – медицине: Тезисы докладов: М.: Фирма «Слово». 2006. С. 29-30.
