Введение к работе
Представленная работа посвящена исследованию особенностей организации точностных психомоторных функций руки человека в заданиях на кратковременную психомоторную память и их соотношениям с характеристиками когнитивной переработки информации, а также с параметрами электрофизиологических процессов головного мозга.
Актуальность исследования
Проблема организации психомоторных процессов и их роли в обеспечении информации о пространственно-временных свойствах объектов и среды имеет фундаментальное значение для общей и прикладной психологии и еще далека от своего решения (И.М.Сеченов, 1878; С.Л.Рубинштейн, 1946; Н.А.Бернштейн, 1947,1962,1966; Е.Г.Ананьев, Л.М.Веккер, Б.Ф.Ломов, Ярмоленко, 1959; Б.Г.Ананьев, 1968; Б.Ф. Ломов, 1966, 1984; Ж.Пиаже, 1969; К.Прибрам, 1975; Н.Д.Гордеева, В.П.Зинченко, 1982; Н.Д.Гордеева, 1995; Л.М.Веккер, 1994; MJeannerod, 1985, 1988; M.Wiesendanger, 1990; A.Wing, 1992). Важность исследования психомоторики определяется также тем, что механизмы психомоторной регуляции в значительной мере являются опорой неосознаваемых форм психического отражения (Б.Ф.Ломов, 1984), доконцептуальной структуры опыта (Дж.Лакофф, 1996).
В организации моторики находят весьма специфические характеристики, во многом не похожие на характеристики психических процессов, которые обычно изучаются в психологии с помощью каких-либо, чаще всего вербальных, видов отчета испытуемых. (Н.Д.Гордеева, 1995; L.Squirc, 1986; M.A.Goodale, 1995). Подчеркивается, что и сам язык описания, адекватный этой сложной исследуемой реальности, находится еще только в стадии становления (Н.Д.Гордеева, 1995). Отмечаются методические и теоретические трудности изучения психомоторных процессов (У.Найссер, 1981; Дж.Гибсон, 1988), из-за чего организация психомоторной сферы остается существенно менее детально исследованной по сравнению с организацией многих психических процессов, например, зрительных.
Помимо теоретического значения актуальность настоящего исследования для прикладных задач, прежде всего в области эргономики и робототехники, определяется дефицитом данных о пределах способности человека-оператора к пространственно-двигательному различению и контролю своих движений с использованием сенсомотор-ных ощущений (В.К.Оше с соавт., 1990). Кроме того, попытки включения навыков в представление знаний - одно из перспективных направлений в области искусственного
интеллекта (В.В.Петров, 1996) - также требуют детализации знаний об особенности: строения психомоторных процессов.
Состояние изученности проблемы
В своей работе мы опирались на знания, полученные в следующих областях иссле дования: концепции модулярности строения зрительно-пространственных представле ний (Ф.Н.ІІІЄМЯК1Ш, 1940, 1941; Б.ГЛнаньев, 1971; L.G.Ungerleider, M.Mishkin, 1982 M.A.Goodale, 1983; A.D.Milner, M.A.Goodale, 1992, 1993) и предположение о возмож ности ее обобщения на строение всех сенсомоторных систем, включая гаптическук (MA.Goodale, 1983; A.Paivio,1986). Однако если данная концепция хорошо проработа на по отношению к зрительной системе, то для случая гаотической системы она еще не достаточно наполнена конкретными исследованиями.
Мы опирались на исследования строения и временной динамики зрительных образо (S.Kosslyn, 1973; W.A.Phillips, 1974; Б.М.Величковский, 1973-1983; В.П.Зинченкс В.М.Мунипов, 1979); моторных репрезентаций (НА.Бернштейн, 1947; Г.Пик К.Розенгрен, 1990; J.Adams, 1971; R.Schmidt, 1975, 1976; M.Jeannerod, 1985, 1988); раз личных точностных функций человека (Н.А.Рокотова с соавг., 1971; Г.В.Коткова, 198: В.К.Оше, 1985, 1987; В.К.Оше с соавт., 1990); общности закономерностей психомотор ной и интеллектуальной саморегуляции (В.С.Юркевич, 1972, 1973); индивидуальны параметров альфа-ритма как предикторов способности переработки информаци (Г.Уолтер, 1966; Н.Винер, 1968; A.C.Mundy-Castle, 1955; В.Д.Небылицын, )9б( М.Н.Ливанов, 1972, 1973; В.М.Русалов, Л.Мекаччи, 1973; Э.А.Голубева, 198( А.НЛебедев, 1977, 1981, 1983, 1985, 1992, 1993; А.В.Пасыюсова с соавт.,198: Ю.А.Шпатенко с соавт. 1985; О.Ж.Кондратьева, 1987; С.А.Маринов, 198! И.В.Мальцева, 1987,1989; И.В.Москаленко, 1989;А.В.Маркина, 1994; W.Omesch, 199: 1994;A.P.Anochin,F.Vogel, 1995).
В работе были поставлены следующие цели:
-
исследование специфики строения точностных психомоторных функций;
-
изучение соотношений между психомоторными характеристиками и характеристі ками когнитивных процессов;
3. поиск связи между психомоторными характеристиками и параметрами альф;
ритма как нейрофизиологическими показателями переработки информации.
Объектом исследования были точностные функции руки человека, реализуемые в рафической деятельности.
В качестве предмета исследования в настоящей работе выступили точностные особенности построения движения без зрительного контроля на основе психомоторной іамяти.
На основании анализа литературных данных были выдвинуты следующие гипотезы:
-
Исходя из предположения о едином принципе строения зрительных и психомотор-шх функций можно ожидать, что в структуре кратковременной психомоторной памяти обнаружатся по крайней мере два самостоятельных уровня, или типа регуляции точности выполнения двигательного задания, имеющих различный функциональный смысл.
-
Можно было также предположить, что будут обнаружены статистически значимые ;вязи между параметрами альфа-ритма как нейрофизиологического предиктора спо-;обности переработки информации и характеристиками регуляции движения на основе тсихомоторной памяти.
В соответствии с выдвинутыми гипотезами были поставлены следующие задачи:
-
исследование детальной структуры точностных показателей психомоторной памяти при воспроизведении двигательно-графического паттерна;
-
поиск черт общности и специфичности в строении кратковременной психомоторной и вербальной памяти при выполнении заданий на воспроизведение двигательно-графического паттерна и на воспроизведение цифровых рядов;
3. поиск связи точностных показателей психомоторной памяти и индивидуальных
параметров фоновой ЭЭГ а полосе альфа-ритма.
Методологическую основу исследования составили положения системного и комплексного подходов, а также принципы психологии и психофизиологии индивидуальных различий.
В процессе исследования применялись следующие методы исследования:
- психологическая диагностика психомоторной, когнитивной и интеллектуальной
сферы;
электрофизиологические методы - регистрация электроэнцефалограммы;
методы статистической обработки данных.
Основные научные результаты исследования, полученные лично соискателем, их на учная новизна. В результате проведенного исследования впервые:
-
Введен новый показатель точности воспроизведения графического движения на ос нове кратковременной психомоторной памяти: метрически точное воспроизведенш размера эталона без контроля зрения. Показана независимость этого вновь введенной: показателя от показателя диапазона вариативности амплитуды движения. На основ* полученных результатов возможно добавление показателей метрически точного воспроизведения размеров рисунка-эталона к перечню интепретируемых показателей суб-теста "зигзаги" теста Мира-и-Лопеца.
-
Осуществлен новый подход в поиске связей между смысловой и психомоторной па мятью с точки зрения сходства принципов их строения и нейрофизиологического обеспечения. Следствия теории динамической памяти были проверены на материале переработки не только зрительной, но и кинестетической информации. Показано, что параметры альфа-ритма отражают общую нейрофизиологическую основу кодирования разномодальной информации, связанной не только с когнитивными процессами, но и < организацией двигательного навыка.
-
В процессе проверки выдвинутых гипотез получены новые данные для уточненш нейрофизиологической модели динамической памяти, а также поиска предикторов характеристик психомоторики человека на основе параметров биоэлектрических процессов головного мозга. Так, о доминирующей частоте альфа-ритм'а можно судить по пространственной частоте рисования без контроля зрения в субтесте "зигзаги".
Теоретическое значение
Результаты исследования предоставляют новые данные для описания и интерпретациі точностных психомоторных функций человека. Они дают основание для выделения пс крайней мере двух относительно самостоятельных уровней и/или модулей регуляциі движения на основе психомоторной памяти. Это уровень (или модуль) метрически точ ного воспроизведения размеров рисунка-эталона и уровень регуляции диапазона вариативности воспроизведения линейных размеров рисунка-эталона. За этими уровнями, видимо, стоят различные психологические и нейрофизиологические механизмы, поскольку показатели этих двух уровней избирательно связаны с различными характеристиками когнитивной переработки информации и различными, хотя и сложно взаимо связанными нейрофизиологическими параметрами.- Полученные данные конкретизи руют существующие представления о связях между когнитивной и психомоторной сфе рами человека: показатели диапазона линейной вариативности избирательно связаны <
>бъемом кратковременной памяти и показателем стратегии выбора интеллектуальных аданий в ситуации временного дефицита, го есть одним из показателей интеллекту-льной саморегуляции, показатели метрической точности воспроизведения эталона на існове психомоторной памяти избирательно связаны с параметром скорости переработки информации и показателем интеллекта по краткому ориентировочному тесту.
Практическое значение
'езультаты, полученные в исследовании, могут быть использованы в целях расширения юзможностей психодиагностики. В частности, возможно использование введенного іами количественного показателя числа метрическ^ точных воспроизведений деталей шсунка-эталона наряду с другими "знаками интеллекта", входящими в состав теста Лира-и-Лопеца и имеющими качественный характер. Возможно обогащение интерпре-ации показателя субтеста «зигзаги» "линейная разность" как связанного не только с :ачеством психомоторной саморегуляции, но и с эффективностью стратегии решения гекоторых интеллектуальных задач в ситуации временного дефицита.
Полученные новые данные служат восполнению дефицита информации о пределах :пособности человека-оператора к пространственно-двигательному различению и кон-ролю своих движений с использованием сенсомоторных ощущений. Эни могут быть использованы для отбора на операторские профессии, предъявляющие ювышенные требования к точности выполнения тонких психомоторных операций.
Полученные результаты дают возможность ввести рассмотренные параметры альфа-жтма в разряд неиродинамических констант человека, важных для эргономического іроектирования.
Апробация результатов исследования
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XV европейской конференции по зрительному восприятию (Пиза, Италия, 1992); расширенном заседании лаборатории психофизиологии ИПРАН (Москва, 1993); XXIV кон-реренции Европейской группы математической психологии (Москва, 1993); семинаре їсихологического отделения Суррейского университета (Гилфорд, Англия, 1993); заседании лабораторий когнитивных процессов и психофизиологии ИПРАН (1995); XVIII Звропейской конференции по зрительному восприятию (Тюбинген, Германия, 1995); расширенном заседании лаборатории когнитивных процессов (1996).
(.
Надежность и достоверность результатов исследовании
обусловлена его методологическими и теоретическими принципами и прежде всегс опорой на традиции отечественных исследований в общей психологии и психофизиоло гии: системного подхода, развитого в трудах Б.Ф.Ломова, комплексного подхода школы Б.Г.Ананьева, традиций психофизиологических школ М.НЛиванова » Б.М.Тешюва-В.Д.Небылицына. Кроме того, достоверность и надежность результатов исследования обеспечивалась применением качественного и количественного анализа полученных данных с корректным использованием статистических методов обработки.
Положения, выносимые на защиту
-
Использование в работе в качестве задания на точность психомоторной памяти субтеста "зигзаги" теста миокинетической психодиагностики Мира-и-Лопсца является достаточно чувствительный методом изучения строения кратковременной психомоторной памяти и точностных особенностей индивидуальных микропространственных репрезентаций.
-
В структуре кратковременной психомоторной памяти обнаруживаются два независимых аспекта точностной регуляции движения: метрическая точность воспроизведения размеров рисунка-эталона ((а)воспроизведения длины отрезка и (б) воспроизведения угла между отрезками) и диапазон вариативности воспроизведения длины линии и величины угла. Эти два типа показателей - метрически инвариантное воспроизведение и диапазон вариативности не коррелируют друг с другом.
Показатели первого типа - метрически точного воспроизведения отрезка-эталона и метрически точного воспроизведения угла-эталона высоко коррелируют друг с другом. Это свидетельствует о том, что имеется субсистема или уровень метрически точной регуляции движения, который можно соотнести с уровнем детализированных репрезентаций, опирающихся, видимо, на процессы следового характера.
Показатели второго типа - диапазона вариативности длины линии и диапазона вариативности величины угла, напротив, не коррелируют между собой. Наиболее стабильным и надежным из двух показателей этого типа является показатель линейной вариативности.
3. Индивидуальные параметры альфа-ритма связаны с точностью регуляции движе
ний на основе психомоторной памяти. Полученные связи точностных показателей пси
хомоторики с параметрами альфа-ритма имеют избирательный характер. Параметр
доминирующей частоты альфа-ритма тесно связан с показателем метрически точного
воспроизведения как длины отрезка-эталона, так и величины угла-эталона, что говорит
в пользу единого нейрофизиологического механизма, обеспечивающего регуляцию метрически инвариантного воспроизведения элементов рисунка-эталона. Этот механизм можно, видимо, связать с процессами частотного кодирования локальных пространственных параметров воспринимаемых объектов.
Показатель диапазона вариативности длин линий, отражающий способность удержания амплитуды движения в определенных пределах, связан с другим параметром индивидуальной структуры альфа-ритма - длительностью альфа-веретена, которая выражает среднюю индивидуальную продолжительность локальной микросинхронизации биоэлектрических процессов в полосе альфа-ритма.
4. Точностные показатели психомоторной памяти связаны с когнитивными характеристиками - индивидуальными способностями к переработке информации. Чем выше способность регуляции разброса амплитуды движения (то есть чем меньше диапазон линейной вариативности), тем лучше способность к запоминанию и воспроизведению зрительной знаковой информации (выше объем кратковременной памяти). Аналогичная связь обнаружена между уровнем контроля разброса амплитуды движения и эффективностью индивидуальной стратегии выбора интеллектуальных заданий в ситуации временного дефицита с целью максимизации числа правильных ответов и минимизации числа ошибок.
Показатель метрически инвариантного воспроизведения размеров рисунка-эталона связан с другой характеристикой когнитивной переработки - скоростью идентификации и различения знаковой информации: чем выше показатель метрически точного воспроизведения рисунка-эталона, гем выше скорость реакции выбора. Кроме того, показатель метрически инвариантного воспроизведения размеров рисунка-эталона, особенно длины отрезка-эталона, связан с числом правильно решенных интеллектуальных заданий в ситуации временного дефицита.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений, содержащих табличные данные и примеры протоколов. Содержание диссертации отражено в 9 печатных работах.