Исследовательская работа. Классические методы исследования времени реакции человека Определение времени реакции человека физика

На одном из уроков физики, при изучении материала о равноускоренном движении тел, прозвучал вопрос учителя: «Хотите ли вы узнать, как можно измерить свое время реакции на какой-либо сигнал? Если да, то в этом могут помочь знания физики по теме: «Свободное падение тел»»

Метод измерения времени реакции человека меня удивил и заинтересовал. Во-первых, простотой, это нетрудно сделать обыкновенной линейкой. Во-вторых, важностью знания о нем. К примеру, время реакции является одним из важных критериев отбора водителей, операторов, летчиков, космонавтов и людей других профессий. Любого человека и дома, и на работе, и на улице в любую минуту могут встретить опасности, тогда его здоровье будет напрямую зависеть от его быстроты реакции.

Думаю, что после такой информации у многих подростков стоящих на пути выбора профессии (как и у меня) возникают вопросы: «Чему равно время реакции у меня? От чего оно зависит? Можно ли натренировать себя, чтобы улучшить неудовлетворительный результат? Смогу ли я быть водителем, летчиком или оператором на атомной электростанции?

Целью моей работы является проведение исследований и диагностика времени реакции у подростков и взрослых.

Перед собой я поставил следующие задачи:

Изучить литературу о времени реакции человека;

Изготовить физический прибор для измерения времени реакции человека;

Провести эксперименты и проанализировать их результаты;

Предложить способы улучшения неудовлетворительных результатов.

Для создания физического прибора по исследованию быстроты реакции я воспользовался теоретическим материалом учебника физики 9 класса. А также интересные сведения о быстроте реакции человека почерпнуты мной из Интернета.

1. О времени реакции человека. Физика свободного падения тел

1. 1 Что такое быстрота реакции человека

Быстрота реакции является одним из основных качеств живого организма. Очень важно быстро реагировать на внешние раздражающие воздействия, потому что среди них могут быть опасные или даже смертельные.

Время реакции является одним из главнейших качеств, определяющих результат соревнования, конкурса. Если на ринге или в зале от этого зависит ваша победа, то на улице на карту зачастую ставятся жизнь и здоровье. Очень важно правильно и быстро реагировать на действия противника, потому что среди них нередко бывают действия, калечащие живой организм или связанные с угрозой для жизни.

Время реакции человека определяется работой нервной системы. Информация проносится через мозг и тело по нервам, словно крохотные электрические искорки по проводам. В мозг сигналы поступают от глаз, ушей и других органов чувств. А мозг решает, как поступить. Затем посылает двигательные сигналы мышцам.

Пусть речь идет о реакции человека на летящий в него кирпич, глаз передает сигнал о быстром движении не только в отделы головного мозга, где они обрабатываются (и мы понимаем: “летит кирпич”), но и по специальным нервным путям - к мышцам, что обеспечивает быструю реакцию избегания, например, отпрыгивания.

Следовательно, время реакции – это протяженность от начала сигнала до реакции организма человека на этот сигнал. У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1-0,3 секунды.

Когда человек реагирует на очень сильное раздражение, опасное для жизни, например, когда отдергивает руку от горячей печки, осуществляется простой рефлекс, в котором головной мозг не участвует. От рецептора сигнал по нервному волокну идет в спинной мозг и затем сразу к мышце, проходя всего по трем нервным клеткам - чувствительному нейрону, вставочному нейрону в спинном мозге и двигательному нейрону. Скорость нервного импульса по отросткам нервных клеток здесь - несколько десятков метров в секунду.

Нужно отметить, что мы сначала отдергиваем руку, а затем чувствуем боль. Это связано с тем, что от болевых рецепторов в мозг сигнал идет по нервным волокнам другого типа с меньшей скоростью 0,5-2 м/с.

1. 2. Можно ли улучшить время реакции?

От начала действия раздражителя до момента реакции всегда проходит определенное время, после чего включаются мышечные механизмы ответного действия, быстрота которых уже зависит от скорости движений тела.

Двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка.

Известно, что подсознательная реакция, связанная с правым полушарием головного мозга, намного быстрее сознательной, связанной с левым полушарием. Логично предположить, что именно в подсознании должны быть заложены ответные действия на определенный раздражитель. А это достигается путем многократного повторения движений на тренировках. Всего нужно набрать около 5-10 тыс. повторений, причем за раз не имеет смысла делать более 300 повторений. 300 цифра достаточно большая, в основном получается не более 200 движений за тренировку, тогда выходит, что для подсознательного усвоения двигательного шаблона требуется в идеале около двух месяцев.

Например, профессор Джоселин Фауберт (Jocelyn Faubert) и докторант Дэвид Тинжаст (David Tinjust) решили научить спортсменов - футболистов, хоккеистов и теннисистов концентрировать своё внимание сразу на нескольких объектах. В результате выяснилось, что спортсмены способны одновременно «поглощать» больше информации и, соответственно, использовать её продуктивнее – прогресс составляет в среднем 53%.

Если речь идет о реакции при игре в теннис, то постепенное улучшение реакции связано с формированием стереотипных рефлексов, позволяющих реагировать без участия коры больших полушарий (без размышления), и, главное, такие реакции осуществляются без обратной связи, то есть не происходит постоянной корректировки движения. А когда мы только учимся делать новое движение, идет сложное взаимодействие: мышце подается сигнал о действии, от нее обратно поступает сигнал о результате действия, и идет корректировка, т. е. мышца движется под постоянным контролем, на что требуется много времени. Во всех этих процессах участвуют разные области мозжечка и некоторые другие структуры головного мозга.

Нужно научиться реагировать на раздражители, предшествующие опасному действию. Например, следует реагировать не на сам удар, а на подготовку к нему - ведь прежде чем ударить, противник обязательно посмотрит на цель, сменит позу, напряжет мышцы, вдохнет. Времени более чем достаточно. Нужно только выработать условный рефлекс, заложить в подсознание новый раздражитель и ответную реакцию на него.

1. 3. Свободное падение тел

Свободным падением называется движение тела под действием силы тяжести. Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянна, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т. е. равноускоренно (это вытекает из второго закона Ньютона).

Особенностью свободного падения является то, что все тела в данном месте земли падают с одинаковым ускорением. Это ускорение называется ускорением свободного падения. Её принято обозначать буквой g (первой буквой латинского слова gravitas (гравитас), что означает «тяжесть».

Существуют разные способы, позволяющие определить величину g с большой точностью (например, до 0,00001 м/с2). Но при решении задач школьного курса физики, где не требуется высокой точности результата, обычно используют значение 9,8 м/с2 или даже 10 м/с2.

Так как в нашем примере движение свободно падающего тела представляет собой равноускоренное движение без начальной скорости, то перемещения рассчитываются по формуле: s = g t2 / 2 или h = g t2 / 2 (т. е s = h).

2. Исследование времени реакции человека.

2. 1. Создание измерительного прибора

Идея изготовления измерительного прибора проста: если позволить вертикально расположенной линейке падать свободно (например, разжав державшие ее за верхний конец пальцы), то она будет двигаться вниз равноускоренно с ускорением g (ускорение свободного падения).

Если сразу же линейку поймать, то по участку h между пальцами – отметками, где мы ее держали и где поймали, - можно судить о том, сколько времени t она падала. Это время и будет равно времени реакции человека.

Из формулы пути пройденного телом при свободном падении выразим время падения: h = g t2 / 2, t2 = 2h / g, (1)

По справочнику находим значение ускорения свободного падения с точностью до сотой: g = 9,81 м/с2 или g = 981 см/с2. Это значение подставим формулу (1) и получим выражение: (2)

Применяя математические правила округления десятичных дробей, округлим числовой коэффициент до стотысячных.

Получим: (3)

В формулу (3) вместо h будем подставлять значения 1см, 2см, 3 см, 50 см. Результаты расчетов времени округляем до трех значащих цифр и вносим их в таблицу.

В соответствии с табличными данными градуируем линейку, нанося время рядом с сантиметровыми делениями. Получаем прибор для измерения времени реакции человека. Точность измерений будет составлять до одной тысячной доли.

Этим прибором можно воспользоваться для определения биологического возраста. Так в журнале «СамаЯ» приводится тест из четырех небольших испытаний по определению примерного биологического возраста. .

Результаты измерений вносим в таблицу. У испытуемых (учащихся 9-11 классов) вносились в таблицу сведения о посещении спортивных секций, а также их интерес к будущей профессии.

У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1- 0,3 секунды. Измерения показали, что у всех обследованных подростков результат времени реакции - удовлетворительный.

Чтобы выявить зависимость результатов времени реакции от утомляемости человека, эксперименты были проведены после первого урока (это время считается, что организм ученика уже проснулся и потому любые мониторинги в школе проводят вторым уроком), а затем в конце учебного дня (после шестого урока).

Исследования показали, что у большинства учащихся время реакции повысилось, т. е. проявляется заторможенность действий. Приложение 10.

Полностью подтверждается мнение о том, что у подростков, занимающихся спортом, посещающих спортивные секции по волейболу, баскетболу, время реакции лучше, чем у ребят, не интересующихся спортивными играми.

Были проведены измерения с людьми разных профессий (педагогами и другими работниками школы), чтобы убедиться в том, что профессиональные навыки влияют на время реакции человека. Им были заданы два вопроса: «Занимаетесь ли регулярно спортом? Водите ли Вы автомобиль?»

Результат исследований таков: у мужчин и женщин, занимающихся спортом и имеющих постоянный опыт вождения машины, результат времени реакции лучше. У людей, не занимающихся спортом и не имеющих навыки вождения, - время реакции хуже.

Из 34 обследованных подростков 7 человек планируют выбрать профессии, связанные с риском. . Им даны рекомендации для улучшения быстроты реакции.

Еще раз повторюсь, что двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка. Поэтому самый главный совет, вытекающий и анализа исследований: жить – со спортом дружить.

Очень эффективны по развитию быстроты реакции спортивные эстафеты, где сигнал в мозг поступает через осязание. То есть, надо как можно быстрее приступить к действию после того, как только предыдущий игрок коснется тебя.

Участникам эксперимента были предложены две игры, развивающие быстроту реакций на раздражитель.

Игра №1: «Летают - не летают». В этой игре сигнал в мозг поступает через орган слуха – уши.

Ведущий игрокам говорит и при этом машет руками: «гуси летают». Игроки, услышав название птицы, кричат «да» и машут руками. Ведущий вновь машет руками и кричит: «лягушки летают». Игроки должны отвечать «нет» и не махать руками. Кто ошибся, у него забирается фант. Ведущий несколько раз подряд может называть птиц, либо, наоборот, других нелетающих зверей.

Игра №2: «Хлопушки», сигнал в мозг поступают через органы зрения – глаза. Первый партнер становится и располагает открытую ладонь так, чтобы второму было удобно по ней бить. Например, становится боком ко второму, открытую ладонь держит перед собой. Второй партнер бьет по ладони первого в произвольные моменты времени. Задача первого - убрать ладонь, задача второго - попасть. Можно вести счет. Затем партнеры меняются.

Принцип, заложенный в этой игре, можно перенести на другие технические действия, например, на подсечки и уходы от ударов ног по нижнему уровню.

Заключение

Познакомившись с информацией из Интернета и из книжных источников, я глубже осознал вопрос о том, что скорость реакции человека определяется работой нервной системы.

Информация проносится через мозг и тело по нервам, словно крохотные электрические искорки по проводам. В мозг сигналы поступают от глаз, ушей и других органов чувств. А мозг решает, как поступить. Затем посылает двигательные сигналы мышцам. У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет 0,1- 0,3 секунды.

Применив физическую теорию о свободном падении тел, создал простейший прибор для измерения времени реакции человека из обычной ученической линейки. (Примечание: использовал линейку длиной 50 см).

Анализ проведенных измерений привел к следующим выводам:

✓ время реакции подростка зависит от его тренированности (т. е. часто ли занимается спортивными упражнениями);

✓ время реакции зависит от утомляемости (т. е. к вечеру появляется заторможенность действий);

✓ люди, работающие на транспорте и занимающиеся спортом, имеют хороший результат быстроты реакции на раздражитель.

В моей работе подобраны советы и игры, направленные на улучшение времени реакции человека, которыми могут воспользоваться подростки, имеющие склонность к профессии, где время реакции является одним из важных критериев отбора, а также организаторы досуга детей.

Практическую ценность своей работы вижу в том, что каждый подросток, узнав свое время реакции, осознает необходимость улучшения результата, будет работать над собой и, возможно, это повлияет на выбор профессии.

И дома, и в школе, и на улице - в любую минуту подросток сможет уберечь себя от опасного для жизни воздействия.

В дальнейшем планирую исследовать зависимость времени реакции на раздражитель от темперамента человека.

Время реакции (reaction time )

Измерение времени реакции (ВР), вероятно, - самый почтенный предмет в эмпирической психологии. Оно зародилось в области астрономии, в 1823 г., с измерением индивидуальных различий в скорости восприятия пересечения звездой линии-риски телескопа. Эти измерения были назв. личным уравнением и использовались для корректировки астрономических измерений времени, учитывающих разницу между наблюдателями. Термин «ВР» был введен в 1873 г. австрийским физиологом Зигмундом Экснером.

В психологии изучение ВР имеет двойную историю. Обе ее ветви восходят ко второй половине XIX в., и Кронбах назвал их - эксперим. психологию и дифференциальную психологию - двумя «дисциплинами научной психологии». Эти ветви зародились в лабораториях В. Вундта, основателя эксперим. психологии, и Ф. Гальтона, создателя психометрии и дифференциальной психологии. В эксперим. психологии ВР представляло интерес, в основном, как способ анализа психич. процессов и открытия общих законов, управляющих механизмами восприятия и мышления. В дифференциальной психологии ВР представляло интерес как способ измерения индивидуальных различий в умственных способностях, особенно в общей умственной способности, вытекавший из предположения Гальтона, что биолог. основой индивидуальных различий в способности является скорость умственных операций (вместе с сенсорной абсолютной и дифференциальной чувствительностью). Эти две ветви исслед. ВР рассматривались более или менее раздельно в соотв. литературе на всем протяжении истории психологии. Однако последнее десятилетие явилось свидетельством значительного «перекрестного опыления» этих двух областей, поскольку исследователи и в эксперим. когн. психол., и в дифференциальной психологии приняли на вооружение методологию ментальной хронометрии, или измерения времени обработки информ. в НС.

Исслед. ВР невозможно объяснить, не прибегая к специальной терминологии для описания существенных признаков парадигм и методологии измерений ВР. В типичном эксперименте по ВР наблюдатель (Н) приводится в состояние внимательного ожидания подготовительным стимулом (ПС), к-рый обычно относится к др. сенсорной модальности, нежели последующий стимул для реакции (СР), на к-рый Н отвечает к.-л. открытой (физ.) реакцией (Р), такой как нажатие или отпускание телеграфного ключа или кнопки, обычно указательным пальцем. Время, истекшее между окончанием ПС и началом СР, составляет подготовительный интервал (ПИ). Обычно он составляет от 1 до 4 с, меняясь случайным образом, так чтобы Н не мог научиться предвосхищать точный момент начала СР. Интервал (обычно измеряемый в мс) между предъявлением СР и появлением Р и есть ВР, тж наз. временем ответа (ВО). В нек-рых парадигмах ВР реакция Н на самом деле является сдвоенным ответом с двумя различными действиями: а) отпускание кнопки, а затем б) нажатие др. кнопки, вызывающее прекращение действия СР. В этом случае интервал между началом СР и реакцией отпускания кнопки является ВР, а интервал между реакцией отпускания и реакцией нажатия др. кнопки - временем движения (ВД), тж измеряемым в мс. (ВД обычно гораздо короче, чем ВР.) Устройство для измерения ВР и ВД обычно чрезвычайно просто, но критическим аспектом является точность и надежность механизмов отсчета времени. Более старые механические хроноскопы были весьма точны, но они нуждались в частой калибровке. В наше время микрокомпьютеры с электронными таймерами обеспечивают большую точность и устойчивость измерений ВР; вариабельность Н от испытания к испытанию значительно превосходит любую ошибку измерения, приписываемую самому устройству для измерения ВР. Точное измерение ВР оказалось полезным в психофизике для шкалирования силы и дискриминации ощущений в единицах ВР, а тж для получения объективной шкалы отношений со стандартизованными на междунар. уровне единицами.

На основе этой простой парадигмы ВР развиваются др., более сложные парадигмы ВР, преследующие цель разграничения сенсомоторных и когнитивных аспектов исполнения. Принципиальные усовершенствования были внесены в 1862 г. голландским физиологом Франсом К. Дондерсом, чьи варианты парадигмы ВР позволили измерять скорость конкретных психич. процессов в отличие от сенсомоторных компонентов ВР. Поэтому его справедливо наз. создателем ментальной хронометрии. Дондерс выделил три парадигмы, к-рые назв. А-, В- и С - реакциями: А - время простой реакции (ВПР) (т. е. одна Р на один СР); В - время реакции выбора (ВРВ), тж обозначаемое как время дизъюнктивной реакции (т. е. два (или более) различных СР и две (или более) различных Р, требующих от Н различения между разными СР и выбора соотв. Р из ряда альтернатив (напр., различных кнопок)) и С - время реакции различения (ВРР) (т. е. два (или более) СР, к-рые должен различить Н, предъявляются в случайной последовательности, но допускается лишь одна Р на единственный из СР (обозначенный экспериментатором), тогда как Н должен затормозить ответ на др. СР.

Типичная процедура, осн. на любой из этих парадигм, представляет собой ряд практ. проб с целью обеспечить понимание Н требований задачи с последующей большой серией тестовых проб для обеспечения достаточно устойчивого и надежного измерения ВР. Так как существует физиолог. предел максимальной скорости реакции (около 180 мс - для зрительных и 140 мс - для слуховых стимулов), распределение ВР любого Н заметно скошено вправо. Следовательно, предпочитаемой мерой центральной тенденции распределения ВР, полученного на основе п проб любого Н, является медиана, поскольку она менее чувствительна к асимметрии распределения, чем средняя. Часто применяется логарифмическое преобразование значений ВР, поскольку логарифм значений ВР имеет приблизительно нормальное (гауссово) распределение. Значения ВР, к-рые меньше наилучших оценок физиолог. предела ВР для данной сенсорной модальности, обычно отбрасываются как антиципаторные ошибки. Др. измеряемая характеристика данных о ВР - интраиндивидная вариабельность ВР, измеряемая как стандартное отклонение (SD ) величин ВР конкретного Н, полученных в п пробах (обозначаемое SD ВР). Эта характеристика обладает интересными свойствами - как эксперим., так и организменными, к-рые отличны от свойств ВР per se . Более сложные парадигмы, чем ВПР, такие как выделенные Дондерсом реакции выбора и различения, очевидно, допускают возможность ошибочных реакций и, следовательно, возможность принятия Н компромиссной стратегии применительно к соотношению «скорость-точность», в к-рой точность реагирования приносится в жертву чистой скорости. Ошибки можно существенно минимизировать посредством инструкции для Н, в к-рой делают акцент как на точности, так и на скорости ответа.

В теории и исслед. ВР в первую очередь принимается в расчет то, что ВПР и все более сложные парадигмы ВР включают два источника времени, к-рые можно назвать периферийным и центральным. Дункан Льюс, ведущий исследователь в области мат. моделей принятия решений, объясняет это следующим образом.

Вероятно, первое, что позволяют предположить данные о времени простой реакции, заключатся в том, что измеренное ВР является, как минимум, суммой двух совершенно различных составляющих времени. Одна из них связана с процессами решения, выполняемых ЦНС и нацеленных на принятие решения в то время, когда предъявляется нек-рый сигнал. Др. составляющая касается времени, к-рое требуется для преобразования и передачи сигнала мозгу, и времени, к-рое требуется посылаемым мозгом командам, чтобы привести в действие мышцы, обеспечивающие реакции.

Осн. предположение ментальной хронометрии состоит в том, что обработка информ. происходит в режиме реального времени, проходя нек-рую последовательность стадий, а измеренное полное время от постановки до решения умственной задачи м. б. проанализировано с т. зр. времени, необходимого для каждой стадии обработки. По существу, это следствие из предложенного Дондерсом метода вычитания. Однако предположение о последовательной, с четко очерченными стадиями, обработке информ. оказалось неск. упрощенным, так как во мн. случаях имеет место параллельная обработка и происходит взаимодействие между базовыми процессами, когда дополнительные процессы вызываются повышенной сложностью задачи. Поэтому для определения того, являются ли стадии обработки информ. разделенными во времени, частично перекрывающимися или взаимодействующими при решении любой данной задачи, были разраб. опирающиеся на дисперсионный анализ статистические методы, наподобие метода аддитивных факторов Сола Стернберга.

К осн. эксперим. переменным, влияющим на ВР, можно отнести характер ПС и длину ПИ, сенсорную модальность СР, интенсивность и продолжительность СР, характер реакции, степень совместимости между стимулом и реакцией (напр., пространственная близость СР к кнопке ответа), объем предварительной тренировки в выполнении задачи и воздействие инструкции экспериментатора на уровень побуждения или мотивации Н к установлению соотношения быстроты и точности реакций. К числу организменных факторов, влияющих на ВР, можно отнести возраст испытуемого, концентрацию на задаче, тремор пальцев рук, аноксию (напр., на больших высотах), стимуляторы и депрессанты (кофеин, табак, алкоголь), физ. форму, суточные колебания температуры тела (более высокая температура предполагает более быструю реакцию) и физиолог. состояние Н в конкретное время дня (напр., недавнее принятие пищи замедляет ВР). В общем, факторы, увеличивающие ВР, увеличивают SD ВР. Эти организменные переменные, по-видимому, оказывают большее влияние на центральный, или когнитивный, компонент ВР, чем на его периферийную составляющую, как следует из сравнительного анализа их воздействия на ВПР и ВРВ.

Один из самых устойчивых и теоретически привлекательных феноменов в области ВР, к-рый много изучался экспериментальными психологами, - это линейная связь между ВР и логарифмом числа (n ) выборов, или альтернативных реакций, в задаче на ВРВ. Хотя это явление было открыто в 1934 г. немецким психологом Г. Бланком, сама установленная зависимость получила назв. «закон Хика» благодаря опубликованной В. Е. Хиком статье, содержащей плодотворные идеи. В частности, Хик утверждал, что наклон (или угловой коэффициент) прямой ВР как функции двоичного логарифма п отражает скорость обработки информ., измеряемой как количество информ., обрабатываемой за единицу времени (напр., 40 мс на бит информ.). Обратная угловому коэффициенту величина (х 1000) выражает скорость обработки информ., оцениваемую количеством бит/с. Один бит (для двоичного знака) как единица информ., используемая в теории информ., соответствует количеству информ., сокращающей неопределенность наполовину; количество битов в задачах на ВРВ равно двоичному логарифму п. Хик и др. авторы предложили неврологические и мат. модели линейной зависимости ВР от количества обрабатываемой информ.

То, что можно было бы назвать гальтонианской ветвью применения ВР, видно на примере исслед. индивидуальных различий, особенно в умственных способностях, хотя ВР тж использовалось в психопатологических исслед. (шизофреники, напр., обладают необычайно замедленной реакцией и вариабельностью ее времени по сравнению с психически нормальными людьми того же возраста и IQ ). Гальтон первым предположил в 1862 г., что биолог. основа индивидуальных различий в общей умственной способности (позднее назв. фактором g , т. е. общим фактором, выделяемым в любой совокупности разнородных умственных тестов) м. б. измерена с помощью оценки ВР. Гальтон измерил время реакции у тысяч людей при выполнении ими разнообразных сенсомоторных заданий в зрительной, слуховой и др. модальностях. Тем не менее его измерения ВР были осн. на слишком малом числе проб для того, чтобы обладать достаточной надежностью, и не позволили обнаружить значимые корреляции с к.-л. внешними критериями умственных способностей, такими как образовательный и профессиональный уровни (тесты IQ не существовали в то время). Др. попытки подтвердить гипотезу Гальтона, предпринятые в начале столетия, принесли разочарование, и потому интерес к использованию измерений ВР в работах по дифференциальной психологии был утрачен, но, как показало развитие событий, преждевременно.

Исслед. ВР в то время были методологически наивными, и доводы для заключения о том, что нет никакой связи между ВР и интеллектом, были в равной степени наивными. Эти ранние исслед. содержали такое количество изъянов, к к-рым прежде всего относятся крайне высокая ошибка измерения, ограниченный диапазон способности в обследованных выборках, неадекватные и ненадежные меры критерия интеллекта, а тж отсутствие достаточно мощных методов статистического анализа и вывода, что практически невозможно было получить к.-л. научно значимые рез-ты. Преждевременный отказ от ВР как инструмента исслед. умственных способностей чел, был ист. прецедентом того, что статистики называют ошибкой II рода - принятие нулевой гипотезы, когда она ошибочна.

Спустя полвека, благодаря созданию теории информ., развитию эксперим. когн. психол. и формулированию на их основе концепции индивидуальных различий в интеллекте как отражения скорости или эффективности элементарных информ. процессов, гипотеза Гальтона была возвращена к жизни и заново подвергнута проверке. Ее время пришло примерно в 1970 г. Микрокомпьютеры с точными механизмами отсчета времени, изощренная теория измерений и усовершенствованные статистические методы многомерного анализа предложили преимущества, к-рых был лишен Гальтон и его непосредственные последователи. С 1970-х гг. отмечается нарастающий темп публикаций, посвященных исслед. связи между ВР и умственными способностями, особенно фактором g. Большая часть этих публикаций появилась в двух психол. журналах: «Интеллект» (Intelligence ) и «Личность и индивидуальные различия» (Personality and Individual Differences ). Нек-рые теории и эмпирические исслед. обобщены в книгах под редакцией Айзенка и Вернона.

В отличие от Гальтона и его ранних последователей, совр. исследователи используют широкое разнообразие задач, наз. элементарными когнитивными задачами (ЭКЗ), в к-рых ВР (и часто SD ВР, ВД, и SD ВД) являются зависимыми переменными. Эти ЭКЗ различаются по числу или сложности своих когнитивных требований и предназначены для отражения временных компонентов, необходимых для реализации гипотетических информ. процессов, таких как восприятие стимула, различение, выбор, визуальное сканирование множества элементов в поисках заданного «целевого» элемента, сканирование информ., удерживаемой в кратковременной памяти (напр., парадигма С. Стернберга), поиск и извлечение информ. из долговременной памяти (напр., парадигма Познера), категоризация слов и предметов и семантическая верификация коротких декларативных утверждений. Хотя здесь нет возможности описать исслед. каждой из этих ЭКЗ в деталях, полученные в каждом из них данные о ВР показали значимые корреляции с психометрическим интеллектом, или IQ . Нек-рые из осн. рез-тов в этой области воспроизводятся с достаточным постоянством, чтобы можно было сделать ряд эмпирических обобщений:

1. ВР, ВД, SD ВР и SD ВД уменьшаются с младенчества до зрелости и повышаются в период поздней зрелости и пожилого возраста. Возрастные различия сильнее связаны с центральными, или когнитивными, компонентами этих переменных, чем с периферическими, или сенсомоторными, компонентами.
2. Отрицательные корреляции между ВР и IQ по каждой отдельной ЭКЗ колеблются между -0,1 и -0,5, составляя в среднем -0,35. Эта корреляция не является функцией скорости прохождения теста IQ , и удивительно в этих корреляциях как раз то, что ВР измерялось при выполнении ЭКЗ, к-рые фактически не имеют интеллектуального содержания и не требуют специфических знаний и навыков, необходимых для выполнения тестов IQ . Кроме сенсомоторных компонентов, ВР и SD ВР, вероятно, являются свободными от содержания мерами скорости и эффективности информ. процессов.
3. ВР сильнее коррелирует (отрицательно) с g -фактором, чем с др. факторами (независимыми от g ), к-рые составляют часть дисперсии психометрических тестов, такими как вербальный, пространственный, числовой, мнемический и скоростной конторский факторы плюс специфические факторы.
4. Вариабельность корреляций между ВР и психометрическими способностями связана с нагрузками по фактору g конкретных психометрических тестов, различиями границ диапазона IQ в выборках и степенью сложности ЭКЗ, используемых для измерения ВР, к-рая, вероятно, зависит от числа различных информ. процессов, требуемых определенной задачей, и объема информ., к-рый необходимо переработать для достижения правильной реакции.
5. Существует инвертированная U-образная зависимость между величиной корреляции ВР-IQ и сложностью задачи. ВР-задачи средней сложности демонстрируют наибольшую корреляцию с IQ ; дальнейшее повышение сложности задачи вызывает индивидуальные различия в когнитивных стратегиях, к-рые часто не связаны с g .
6. ВР сильнее коррелирует с IQ , чем ВД. Сенсомоторный, или периферический, компонент ВР, к-рый составляет относительно большую часть дисперсии в ВПР, чем в ВРВ и др. более сложных формах ВР, не связан с IQ . Отсюда, при условии достаточной надежности мер ВР, удаление периферических компонентов из ВРВ и ВРР посредством вычитания ВПР повышает корреляцию этих мер с IQ .
7. SD ВР (т. е. интраиндивидная вариабельность ВР) обнаруживает более высокую отрицательную корреляцию с IQ , чем само ВР. Кроме большой доли дисперсии, общей для ВР и SD ВР (к-рая отрицательно коррелирует с IQ ), ВР и SD ВР содержат тж уникальные компоненты, отрицательно коррелирующие с IQ . Высказывается теорет. предположение, что SD ВР отражает ошибки, или «шум», при передаче информ. в НС.
8. Хотя корреляции ВР и SD ВР, осн. на выполнении одной ЭКЗ, в общем, невелики (в большинстве случаев от -0,2 до -0,4), когда используется ряд ЭКЗ, требующих для своего решения различных когнитивных процессов, их множественная корреляция (R ) с IQ (и особенно с фактором g) повышается до 0,70 (с поправкой на сжатие); величина R зависит от количества различных ЭКЗ, включенных в анализ. То, что скорректированный коэффициент множественной корреляции (R ), осн. на совокупности различных ЭКЗ, существенно больше коэффициента корреляции нулевого порядка (r ), вычисленного по данным выполнения любой одной ЭКЗ, наводит на мысль, что IQ (или психометрический g ) отражает ряд различных информ. процессов, до нек-рой степени не коррелирующих друг с другом. Люди, различающиеся по IQ , тж различаются, в среднем, по скорости или эффективности тех мозговых процессов, к-рые опосредуют выполнение данного ЭКЗ.

Эдвин Г. Боринг заявил в 1926 г., что «если в конце концов установят связь интеллекта (как его определяют с помощью тестов) с любой разновидностью ВР, это будет иметь важные последствия, как практ., так и теорет.». Сегодня в этом нет никакого «если»: связь интеллекта с ВР твердо установлена. Однако предсказание Боринга еще остается осознать и реализовать.

См. также Метод антиципации, Эргопсихометрия, Физиологическая психология, Сенсомоторные процессы

БОЙКО Е.И.

ВРЕМЯ РЕАКЦИИ ЧЕЛОВЕКА ИСТОРИЯ, ТЕОРИЯ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ХРОНОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

I . ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДМЕТА И ЗНАЧЕНИЕ ИСТОРИИ ХРОНОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В первой главе диссертации дается общее понятие о времени реакции человека (ВР) и описывается методика его измерения. Термин «время реакции», введенный в науку З. Экснером (1823), является общепринятым в международной психофизиологической литературе. Под ним разумеется измеряемый в лабораторных условиях промежуток времени между подачей какого-либо раздражителя, воздействующего на рецептор, и началом ответного движения на этот раздражитель, обычно в форме нажимания ключа или произнесения вслух какого-нибудь слова (речевые реакции). Приведенное ходячее определение, однако, не полно. Существенно важным моментом является учет предварительной словесной инструкции, согласно которой производится двигательный ответ на тот или иной условленный пусковой сигнал. Последнее сразу переводит предмет в плоскость изучения временной характеристики собственно человеческих форм реакций, при осуществлении которых, как правило, имеет место взаимодействие словесных (второсигнальных) и «непосредственных» - зрительных, слуховых, тактильных и других раздражений.

Ввиду сказанного, значение термина «время реакции» не вполне, совпадает с тем, что обычно называют скрытым периодом или «временем рефлекса» (Экснер, Кауфман и Штейнгаузен), поскольку эти последние термины охватывают и более простые по структуре реакции животных.

По тем же самым причинам было бы неправильно называть «временем реакции» скрытые периоды каких-либо компонентов сложной реакции человека, например, блокады альфа-ритма, появления токов действия сетчатки, первичного ответа коры и т. п.

Таким образом, в более точном употреблении интересующий нас термин указывает на промежуток времени между началом того или иного сигнала к реакции и началом ответного движения на этот сигнал и на относящееся к нему словесное воздействие, ибо оно, а вовсе не действие «пускового» сигнала, как такового, в первую очередь определяет содержание, психофизиологическую структуру и продолжительность ответной реакции. Короче говоря, при употреблении этого термина имеется в виду условленная реакция на условленный сигнал. Полный скрытый период такой реакции, казалось бы, нужно отсчитывать от момента подачи словесной инструкции Однако измерение соответствующего отрезка времени, лишено всякого смысла, так как период отставления «пускового» сигнала от предварительного словесного воздействия может произвольно меняться. Важным компонентом инструкции является требование реагировать «как можно быстрее». При наиболее простых формах сигналов и ответных движений оно приближает ВР к предельному физиологическому минимуму (около 100 мсек).

Опыты по изучению ВР были начаты астрономами в первой половине прошлого века, затем были продолжены физиологами и психологами (Гельмгольц, Дондерс, Экснер, Вундт; в России- Токарский, Ланге, Корнилов и др.). В настоящее время относящиеся сюда исследования проводятся в различных лабораториях Западной Европы, Америки и Советского Союза. ВР представляет двоякий интерес для науки. Во-первых, как особый объект психофизиологического исследования, поскольку изучается влияние на быстроту реакции различного рода внешних и общеорганических факторов, например, фармакологических веществ, тренировки, утомления, условий питания, возраста, характера сигналов и рабочего места оператора, причем разрабатываются все более точные методики измерения важнейших компонентов совокупного ВР, например, скрытого времени сенсорных процессов и центральной переработки воспринимаемой человеком информации. Практическая ориентация такого рода исследований понятна сама собой. Во-вторых, как показывает история и современное состояние вопроса, ВР является очень тонким и, в известном смысле, универсальным показателем процессов высшей нервной деятельности человека, экспериментальное изучение которых представляет многосторонний практический интерес.

По словам одного из ведущих американских специалистов в области нейрокибернетики и электрофизиологии У. Розенблита (лаборатория электроники Массачузетского Технологического Института), за последние двадцать лет вновь наблюдается повышение интереса к изучению временных характеристик реакций человека. Автор связывает это обстоятельство с двумя моментами: 1) с практическими потребностями изучения систем человек-машина в целях развития промышленной и военной техники, 2) с теоретико-информационным подходом к изучению пропускной способности человеческого звена в сложных каналах связи («Психология» под ред. З. Коха, т IV, 1962, стр. 367-368). Однако более чем столетняя история разработки вопросов, связанных с измерением ВР, показывает, что интерес к этой проблеме со стороны ученых различных специальностей, в особенности со стороны психологов различных стран, никогда не угасал и, что весьма характерно, всегда открывал перед ними обширную перспективу теоретических исследований. Едва ли не самый общий теоретический вопрос, который стоял и стоит в этой области перед исследователями, заключается в том, на что именно уходит измеряемое в опыте ВР, и чем оно заполнено, или еще конкретнее, какие психофизиологические процессы развертываются во времени между началом сигнала к реакции и ответным движением исследуемого лица.

Хронометрические опыты не только вплотную подводят к этому вопросу, но и очень много дают для ответа на него, так как ВР давно уже используется и зарубежными и советскими психологами в качестве лабораторного показателя при изучении механизмов психической деятельности.

Основное содержание диссертации представляет попытку дать посильный ответ на этот сложный вопрос, а также на вопрос о зависимости ВР от различного рода факторов, опираясь как на литературные источники, так и на собственные экспериментальные данные автора и его сотрудников. При этом на всем протяжении книги предмет трактуется в историческом плане, что позволяет выделить основные направления исследований, оценить их с теоретической и практической точек зрения, обнаружить методические пути, которые заводят науку в тупик, и определить прогрессивные тенденции развития.

Во второй главе диссертации излагается история возникновения хронометрического эксперимента в начале XIX столетия (работы астрономов) и затем перенесение вопроса на физиологическую почву Гельмгольцем, Дондерсом и Экснером. Главное содержание соответствующих разделов монографии сводится к описанию фактических данных, полученных разными исследователями при различных условиях эксперимента. В третьем разделе второй главы, а также в третьей главе диссертации рассматривается история дальнейшего развития хронометрических исследований на Западе и в России, а затем в Советском Союзе (школа В. Вундта, работы А.А. Токарского, Н.Н. Ланге, К.Н. Корнилова, Л.С. Выготского и др.). В четвертой главе подводятся критические итоги этих исследований, которые сопоставляются с положениями И.П. Павлова о наличии у человека двух сигнальных систем, в результате чего намечается самая общая психофизиологическая схема реакции человека.

Материалы второй и третьей глав диссертации показывают, что многочисленные попытки соединить хронометрический эксперимент с непространственными субъективно-психологическими понятиями, а также с чисто результативными описательными категориями типа реакций «узнавания», «различения», «вы6ора» и т. д. потерпели полную неудачу. Это особенно ясно видно на провале попыток измерить «время различения», изучить особенности «мускульной» и «сенсорной» реакций (Л. Ланге), определить ВР на сходство и различие (Н. Ланге и А. Токарский). Данные, получавшиеся разными исследователями, слишком сильно расходились между собой, главным образом, по причине различного, подчас весьма произвольного, толкования природы исследуемых процессов и связанных с этим различий в методике хронометрических опытов. Поучительная история этих исследований позволила автору диссертации сформулировать в IV главе следующие выводы.

1. Вопреки известному мнению Г. Спенсера и др. психологов, оперировать понятием времени без пространства не только в применении к физическим, но и применительно к психическим процессам совершенно бессмысленно. При исключении из анализа пространственного фактора сколько-нибудь точное измерение времени протекания психических процессов практически становится невозможным.

2. Любые психологические построения, выраженные в эфемерных бессубстратных понятиях, т.е. в понятиях, не приуроченных к материальной физиологической структуре, могут иметь лишь весьма условное описательное значение. Подлинно научное понимание психических процессов требует возможно более полного учета осуществляющих их функций мозга.

3. Для того, чтобы измерить время какой-либо психической реакции, необходимо, во-первых, зарегистрировать материальное воздействие раздражителя на исследуемое лицо и на время-измерительный прибор, как начало процесса, и, во-вторых, ответное воздействие исследуемого лица на этот прибор, как конец процесса. Без учета промежуточных физиологических звеньев, связывающих эти моменты, не может быть достигнуто никакого определенного однозначного представления о психических процессах, продолжительность которых подлежит измерению.

Отсюда попытка построения исходной физиологической схемы, дающей самое общее представление о том, чем заполнено измеряемое в опыте время реакции. Отказываясь от традиционной «одноколейной» схемы произвольной реакции человека, построенной по аналогии со схемой простейшей рефлекторной дуги, автор приходит к новому, более адекватному пониманию. Любая словесно детерминированная реакция представляется при этом сложным цепным процессом, в котором происходит взаимодействие частичных условнорефлекторных реакций - кортико-ретикулярных, ориентировочно-установочных, фазных и тонических, первосигнальных и второсигнальных, причем процесс возбуждения корковых клеток, опережая развертывающуюся афферентацию действия, попеременно распространяется из непосредственных корковых проекций в словесные и обратно, все время конвергируя в общих пунктах и давая начало различного рода динамическим новообразованиям в сфере ранее выработанных связей первой и второй сигнальных систем. Принимая эту общую схему как исходную предпосылку для постановки дальнейших экспериментов, автор отдает себе полный отчет в том, что всякая рабочая схема есть всего только схема и что она ни в какой мере не представляет действительного богатства сторон стоящего за этой схемой конкретного объекта исследования.

Приведенные выше положения о беспочвенности и бесплодности хронометрических исследований, авторы которых пользовались чисто описательными психологическими понятиями безотносительно к лежащим в их основе материальным процессам, находят себе дальнейшее подтверждение в последующих главах диссертации. С другой стороны, как показывают материалы X главы, все без исключения хронометрические исследования, нашедшие себе выход в практику, в большей или меньшей степени основываются на имеющихся в науке представлениях о материальных процессах в органах чувств и в центральной нервной системе.

Содержание первых четырех глав диссертации отражено в следующих публикациях автора: 1. Вопросы методики хронометрических опытов - в статье «Опыт построения двигательной методики с учетом зрительных установочных рефлексов» («Известия АПН РСФСР», №53, 1954); 2. Обобщение итогов истории хронометрических исследований и описание физиологической схемы реакции человека - в статье «К вопросу о функциональной структуре произвольной реакции. (Сб. «Пограничные проблемы психологии и физиологии», частьII: «Время реакции человека», 1961). Кроме того, в журнале «Вопросы психологии», №6, 1963, печатается статья «Из истории хронометрического исследования реакций».

II . МЕХАНИЗМ ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННОЙ РЕАКЦИИ ЧЕЛОВЕКА С ТОЧКИ

ЗРЕНИЯ НЕЙРОКИБЕРНЕТИКИ И КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

С точки зрения нового направления в психофизиологии, которое связано с развитием кибернетики и для которого у разных исследователей имеются различные наименования («информационная психология», «информационная физиология», «нейрокибернетика» и т.д.) орган психической деятельности - мозг рассматривается как центральный механизм управления всеми периферическими эффекторами и, следовательно, всем сложным поведением человека. Через многочисленные рецепторы в мозг почти непрерывно поступает информация о событиях, совершающихся во внешнем мире и "внутри организма, а также о тех изменениях, которые закономерно происходят в среде под прямым влиянием текущей деятельности (обратная связь). Мозг целесообразно перерабатывает эту информацию и посылает соответствующие команды двигательным органам. В связи с разработкой методов количественной оценки информации перед психофизиологией открываются новые возможности логико-математического и статистического анализа.

В диссертации относящийся сюда материал подразделяется на три части. В первой части на основании экспериментальных работ автора и его сотрудников, а также данных других исследователей, выдвинется общий нейрокибернетический принцип управления афферентацией с подчеркиванием для человека момента второсигнального управления. Во второй части дается критический обзор работ о ВР, авторы которых пытались применить к анализу экспериментального материала положения шенноновской теории информации, полностью абстрагируясь от нейрофизиологии. В третьей части делается попытка расчленения изученной нами формы реакций на «элементарные» операции, а затем построения логической схемы соответствующего алгоритма. Наше участие в разработке этой проблемы по преимуществу ограничивается психофизиологическим анализом механизма реакции, дающим, как мы полагаем, небезынтересный материал для моделирования функций мозга. Остановимся на каждой части в отдетьности.

1) То, что мы называем принципом управления афферентацией, является всего лишь последним обобщением или, может быть лучше сказать, сокращенным терминологическим оформлением многих фактических данных, добытых частью нами и нашими сотрудниками при изучении механизмов человеческих реакции, частью другими исследователями - советскими (Н.А. Бернштейн, П.К. Анохин, Е.Н. Соколов, А.В. Напалков и Л.Г. Воронин, Г. Снякин и др), a также зарубежными нейрофизиологами, из которых в особенности следовало бы упомянуть Р.Б. Ливингстона (1958, 1954, 1962).

Суть дела, вкратце, заключается в следующем. Еще И.П. Павлов, выдвигая понятие второй сигнальной системы называл последнюю высшим физиологическим регулятором человеческого поведения. С другой стороны, общеизвестно, что анализ и синтез окружающей среды осуществляется мозгом человека и животных с помощью сложных специализированных аппаратов - анализаторов - зрительного, слухового, кожно-кинестетического и др. Следовательно, управление поведением, в особенности, целенаправленным поведени, происходит через анализаторы. И, если механизмы второй сигнальной системы в коре головного мозга действительно выполняют функцию высшего управления, то эти механизмы в той или иной форме должны влиять, на работу различных анализаторов. Как же это все происходит? В общей форме ответ направшивается сам собой - через избирательное отношение к раздражителям, обусловленное центральными нервными импульсами. С внешней стороны относящиеся сюда факты общеизвестны. При целенаправленном манипутировании с предметами во всех сферах жизни мы активно выделяем в них то одни, то другие элементы, сообразно меняющимся задачам действия, мы отыскиваем нужные нам объекты, ориентируемся на их различные стороны или части и в зависимости от этого по разному строим и координируем свои произвольные двигательные реакции.

Н.А. Бернштейн (1947) давно уже указал на явление «периферийного замыкания» при координации двигательных актов, предполагающее зависимость афферентации от движений. Об «активном подборе афферентации» при осушествлении «рефлекса цели» говорит П.К. Анохин (1962). «Центральный контроль сензорной активности» является предметом исследований Р.Б. Ливингстона и др. зарубежных авторов. «Настройка» и «регуляция анализаторов» стали привычными понятиями в работах Е.Н. Соколова (1958) и его сотрудников. Наконец, в самое последнее время о зависимости потока информации от активных движений при выработке сложных форм поведения вновь и притом очень настойчиво говорят С.Н. Брайнес, А.В. Напалков и В.Б. Свечинский (1962). Все это вместе взятое, а также наши исследования, проводившиеся совместно с М.М. Власовой, Э.А. Голубевой, Н.И. Крыловым, Т.Н. Ушаковой и Н.И. Чуприковой, дают достаточно оснований для того, чтобы отказаться от прежнего представления об афферентации сложных поведенческих актов, как о чисто центростремительном пассивном процессе воздействия раздражителей на мозг через рецепторы, и утверждать, что наряду (и в теснейшей связи) с построением движений и координационным управлением двигательными актами существует центральное управление потоками афферентных импульсов. Это означает, что сложная афферентация, необходимая для осуществления целенаправленных реакций, является не только (и даже не столько) результатом стихийных внешних воздействий, но и в то же время результатом работы центральной нервной системы (у человека - второй сигнальной системы), которая при посредстве центробежных импульсов и двигательных актов регулирует, контролирует и, в известном смысле, организует сложный поток восходящих афферентных импульсаций.

Средствами воздействия на афферентацию со стороны высших отделов мозга являются не одни лишь условные установочные реакции (поворот головы, глаз и вообще двигательные приспособления к раздражителям), но и особого рода положительные и тормозящие импульсы, направляющиеся из словесных отделов коры в зрительный, слуховой и др. анализаторы и позволяющие активно выделять те или иные элементы из общего афферентного потока. Опыты по изучению рторосигнальных управляющих импульсов излагаются в девятой главе диссертации.

2) ВР было одним из первых объектов, к которым психологи начали применять положения теории информации К. Шеннона. Из относящихся сюда исследований наибольшую известность получили работы Хика и Хаймена с реакцией «выбора» и работы Клеммера с «простой» реакцией. Названными авторами было найдено приблизительно линейное отношение между средней информацией стимула и ВР. Соответствующая формула Хика:

ВР (в сек.) =0,626 log 10 (n+1), где n есть число дифференцируемых раздражителей. Формула Хаймена-Бриккера:

При этом Т означает среднее количество информации (log 2 n), зависящее от числа альтернатив, либо то же самое, но при статистическом «взвешивании», когда в специальных сериях опытов относительная частота появления стимулов была разной или вводились вероятностные межстимульные зависимости. Константы сопоставлялись: а - с временем «простой» реакции; b - с величиной, обратной «скорости передачи» информации [ 1/b |. При исчислении количества информации в опытах с «простой» реакцией Клеммер сопоставлял ВР с «неопределенностью» появления пускового сигнала во времени и скоростью передачи (логарифм среднего квадратического отклонения предварительного периода минус логарифм среднего квадратического отклонения при воспроизведении заданных интервалов времени).

Наличие приблизительно пропорциональных отношений между количеством информации стимула в вышеприведенной трактовке и ВР не представляет собой чего-либо неожиданного, так как в опытах более ранних исследователей была уже установлена логарифмическая зависимость ВР как от числа дифференцируемых раздражителей (Меркель, Бланк), так и от длительности и вариативности предварительного периода (Вудроу). Бланком было предложено также выражать зависимость ВР от повторных предъявлений стимула через уравнение: , где a, b и с - константы, a d - число дней тренировки. Предстояло вскрыть физиологические механизмы, лежащие в основе вышеуказанных зависимостей, на важность чего обращали внимание многие зарубежные авторы, например, Хаймен, Бриккер и др.

Вместе с тем мы полагаем, что нет никаких оснований, ни теоретических, ни эмпирических, ставить вопрос так, как будто бы информация стимула сама по себе и, следовательно, каким то непостижимым образом причинно определяет ВР (Хаймен). Наличие высокого коэффициента линейной корреляции между информацией стимула и ВР говорит только за то, что в основе обеих этих мер лежат какие-то общие причинные отношения, которые могут быть вскрыты только через изучение мозговых механизмов процесса усвоения, центральной переработки и передачи информации. Более того, на основании павловского учения о высшей нервной деятельности уже сейчас можно с уверенностью сказать, что в основе всех испробованных зарубежными авторами способов изменения информации стимулов, которые (способы) отражались на ВР, лежат общие механизмы системности в работе коры больших полушарий. Информация стимула, как это ясно по смыслу дела, определяется не физическими свойствами того или иного единичного раздражителя, а статистически, т.е. его отношением к другим аналогичным или сходным раздражителям, на что мозг реагирует системными реакциями и при том всегда a posteriori.

Помимо теоретических соображений этот тезис подтверждается и описываемыми в V-й главе диссертации опытами автора, которые показывают, что при прочих равных условиях ВР прямо зависит от системы вырабатываемых в опыте временных связей и что вследствие этого фактора «выбор». Например, из 16 альтернатив может осуществляться быстрее, чем из 6 (соответственные количества информации равны 4 и 2,58 дв. ед.).

3) В той же, V-й главе диссертации на основе анализа вырабатывавшихся в наших опытах систем временных связей ставится вопрос о моделировании некоторых типичных форм второсигнальных реакций. Путь к этой цели, по нашему мнению, проходит через изучение общих физиологических, механизмов, посредством которых осуществляется переход от тех или иных заданных значений координат к определяемой ими точке в пространстве. При этом случай декартовых (и вообще математических) координат с психофизиологической точки зрения является лишь частным выражением очень общего механизма, неоднократно описанного в наших прежних работах под именем динамических временных связей. Переход от раздражителя к ответу, основанный на динамической нервной связи, является результатом особого взаимодействия двух или нескольких генерализованных временных связей, имеющих общие структурные элементы, причем всякая динамическая связь, в отличие от обычной условнорефлекторной или замыкательной, не предсуществует в механизме реакции, а всякий раз заново складывается по ходу ее выполнения. Все известные нам случаи динамических временных связей включают в себя воздействие словом и опосредствуются второсигнальными управляющими импульсами, поступающими из словесных отделов коры в зрительный, слуховой и двигательный анализаторы первой сигнальной системы. На этом основании мы полагаем, что механизм динамических связей является существенным для второй сигнальной системы вообще. С указанной точки зрения, каждое слово можно рассматривать как обобщенную координату в многомерном фазовом пространстве. Взаимодействие генерализованных комплексов возбуждений в коре головного мозга, соответствующих восприятию каждого отдельного слова, как обобщенного сигнала действительности, должно состоять в частичном пространственном совпадении этих комплексов и в функциональном обособлении (выделении) некоторых из их компонентов, соответственно общему содержанию слов. Образование динамических временных связей при взаимодействии слов-раздражителей дает начало всевозможным суждениям и умозаключениям, привносящим новое содержание в общий контекст мысли по сравнению с имеющимся запасом знаний, непосредственно основанных на обычных (замыкательных) временных связях.

Подобно тому как по двум численным координатам отыскивается определенная точка на плоскости, так по двум или нескольким смысловым координатам - словам определяется конкретное содержание того или иного суждения, которое никогда не может выйти за пределы объемов составляющих его понятий, но вместе с тем всегда привносит в них нечто новое.

В психофизиологическом плане оба эти случая объединяются общим механизмом динамических временных связей. Любая цепь рассуждений может рассматриваться как сложная фазовая траектория в многомерном информационном «пространстве», координатами которой являются входящие в эту цепь словесные сигналы. Замечательно, что все основные элементы этого бесконечного по многообразию содержаний механизма в предельно простой и доступной физиологическому анализу форме можно найти в изучаемых нами дифференцировочных реакциях по предварительной словесной инструкции.

В заключительном параграфе этой главы на основании анализа некоторых наиболее изученных нами систем временных связей делается попытка описать цепь «элементарных» операций и построить логическую схему алгоритма типичной второсигнальной реакции в условиях ярко выраженного избирательного отношения реагента к непосредственным раздражителям.

Содержание настоящего раздела диссертации нашло отражение в следующих печатных работах автора. 1. «Взаимодействие условнорефлекторных процессов в сложных системных реакциях». Сборник «Вопросы изучения высшей нейродинамики в связи с проблемами психологии», М. 1957. 2. «О двоякой роли установочных реакций в сложных системных реакциях». Сборник «Ориентировочный рефлекс и ориентировочно-исследовательская деятельность». М. 1958. 3. «Моделирование функций мозга и высшая нейродинамика». Печ. Кибернетический сборник, М., Изд. АН СССР, 1963. 4. «Основные положения высшей нейродинамики». Сборник «Пограничные проблемы психологии и физиологии. М., 1961. 5. «О физиологических механизмах и закономерностях второй сигнальной системы». Девятнадцатое совещание по проблемам высшей нервной деятельности. Тезисы и рефераты докладов. Часть I. Л., 1960.

III . ЗАВИСИМОСТЬ ВР ОТ ОСОБЕННОСТЕЙ ПЕРВОСИЛЬНАЛЬНОГО РАЗДРАЖИТЕЛЯ И ОТ РАЗЛИЧНОГО РОДА КОСВЕННЫХ ВЛИЯНИЙ НА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

В соответствии с положениями гл. IV и гл. V, согласно которым функция высшего управления реакциями осуществляется корковыми механизмами второй сигнальной системы, представлялось интересным особо рассмотреть имеющиеся в литературе данные о том, как отражается на ВР характер первосигнального «пускового» раздражителя, а также некоторые другие условия реагирования при сохранении одной и той же второсигнальной стимуляции, т. е. при вынесении ее за скобки. Конечно, работа так называемых речевых зон коры ни морфологически, ни физиологически не может быть резко противопоставлена специализированным корковым анализаторам, так как по сути дела она является результатом совместной деятельности слуховых, зрительных и моторных систем. Тем не менее между словесной и непосредственной стимуляцией коры в акте реакции, несомненно, имеют место отношения взаимодействия. С точки зрения кибернетики между высшими корковыми системами и всеми специализированными функциональными механизмами вплоть до периферии точно так же должен иметь место обмен «осведомительной» (в данном случае - непосредственной, первосигнальной) и «управляющей» (второсигнальной) информацией.

По вопросу о том, как влияет на ВР модальность первосигнального раздражителя имеются многочисленные и в основном совпадающие данные различных исследователей. В зоне средних степеней интенсивности (прибл. между 60 и 80 дб над порогом) усредненное время «простой» реакции на звук равнялось 148 мсек, а на свет - 190 мсек. При раздражении других рецепторов были получены следующие средние величины в (мсек).

Главные причины этих различий связаны, во-первых, с особенностями воздействия раздражителя на рецептор (прямое воздействие, опосредствованное фотохимическим процессом, медленное проникновение через поверхность кожи и т. п.); во-вторых, с особенностями процесса адаптации. ВР на свет при адаптации к низкой фоновой освещенности, вообще говоря, укорачивается. Наоборот, адаптация к звуковым и тактильным раздражителям очень избирательна и потому приспособление рецептора к фону не удлиняет ВР на отличный от него по качеству пусковой сигнал.

Особое место в главе VI уделено реферированию и обсуждению работ Фрелиха, Хацельхоффа и Вирсма, Пьерона и др. исследователей, пытавшихся определить ту часть ВР, которая требуется для возникновения образа ощущения и восприятия. Полученные названными авторами величины для слуховых, осязательных и зрительных образов колебались в пределах от 18 до 140 мсек, а при неблагоприятных условиях - до 900 мсек. Время восприятия геометрических форм по новым данным Читема, полученным методом «маскирования», составляло ряд от 32 до 102 мсек. Однако в целом проблема скрытого времени сенсорных процессов еще недостаточно разработана и требует дальнейших психофизиологических исследований.

Одним из важнейших факторов, влияющих на ВР, является абсолютная (физическая) и относительная (физиологическая, зависящая от состояния возбудимости анализатора) силы пускового сигнала. При прочих равных условиях и в определенных физиологических пределах чем больше энергии поступает от пускового раздражителя в центральную нервную систему, тем быстрее протекает реакция мозга во всех ее звеньях и тем энергичнее конечный рефлекторный эффект, если только не имеется каких-либо объективных причин, маскирующих действие этого закона («основного количественного закона теории условных рефлексов» по терминологии, принятой в школе И.П. Павлова). В VI главе диссертации приводится много данных, подтверждающих правильность и доказывающих универсальный характер этого по существу биофизического закона. Там же приводятся данные ряда исследователей, в том числе и сотрудников автора, о влиянии на время реакции пространственной и временной характеристики первосигнального раздражителя. В частности, при увеличении площади светового или температурного раздражителей ВР заметно убывает. Оно убывает также при перемещении зрительного сигнала от центра поля зрения к периферии, причем в неодинаковой степени по разным направлениям (Поффенбергер, Т.Н. Ушакова и др.). При очень малых длительностях светового или звукового сигналов (до 30-50 мсек) ВР убывает с удлинением раздражения, а начиная с 50 мсек, наоборот, возрастает. Обнаружена также закономерная разница в величинах ВР в ответ на появление или исчезновение, а также на увеличение или ослабление интенсивности световых и звуковых (А.Н. Васильев) раздражителей.

Начиная с работ астронома Гирша (1861 -1862) и физиолога Экснера (1873), было получено множество фактов, указывающих на прогрессивное укорочение ВР под влиянием повторных упражнений. Параллельно наблюдалась стабилизация скрытых периодов, выражавшаяся в увеличении частоты одинаково укороченных реакций и в уменьшении среднего квадратического отклонения. Влияние упражнений больше сказывалось на дифференцировочной реакции, чем на «простой» (Меркель, Бланк). Отмечалось также выравнивание ВР на свет и на звук. Так, у каждого из 6 испытуемых Бредшоу (1937) ВР на свет после 20 опытов равнялось 129 мсек (ср. откл. 1,7-2,5), а на звук - 122 мсек (ср. откл. 1,2-1,9). У тех же испытуемых в первом опыте ВР на свет равнялось 194-141 мсек (ср. откл. 10,1 - 17,9), на звук 148-131 (ср. откл. 8,2-19,6). В данном случае выступило также поразительное выравнивание индивидуальных различий в величинах ВР, не наблюдавшееся другими исследователями.

Мы обнаружили более выраженное укорачивающее и стабилизирующее влияние упражнений на ВР при выработке сложных динамических систем временных связей по сравнению с более простыми парными ассоциациями (1949, 1953). Далее, работами Н.И. Крылова и Н.И. Чуприковой, проведенными в нашей лаборатории, было показано, что реакции более высокого уровня вообще в большей мере подвержены фактору упражняемости. В частности, это обнаружилось на реакциях типа умственного сопоставления. Кажущееся исключение составляли реакции на словесные сигналы, но это объясняется относительно более высоким исходным уровнем их тренированности. В исследованиях Н.И. Козина и Л.С. Блох (1940) было обнаружено уменьшение отрицательно-индукционных задерживающих влияний на ВР в ходе тренировки (выработка «иммунности» к внешнему торможению).

Ясной и законченной физиологической теории «автоматизации» мы до сих пор не имеем. Однако в ряду причин, обусловливающих укорочение ВР в ходе тренировки, необходимо отметить прогрессирующее ускорение иррадиации и концентрации нервных процессов в коре больших полушарий и ослабление явлений отрицательной индукции, что в особенности дает себя знать при выработке сложных реакций со многими взаимодействующими компонентами.

В главе VIII диссертации собраны данные многих исследователей, касающиеся изменений ВР с возрастом, а также под влиянием различного рода фармакологических веществ, недосыпания и утомления. Не имея возможности реферировать здесь этот чрезвычайно разнообразный по характеру материал, мы вынуждены отослать читателя к нашим публикациям 1954, 1957 и 1961 гг. Материалы VI-VIII глав диссертации нашли отражение в следующих публикациях автора: 1) «Опыт разработки двигательной методики с учетом зрительных установочных рефлексов». Известия АПН РСФСР, № 53, 1954; 2) «Взаимодействие условнорефлекторных процессов в сложных системных реакциях». Сб. «Вопросы изучения высшей нейродинамики в связи с проблемами психологии». М. 1957 (Там же опубликованы относящиеся к данному разделу диссертации работы наших сотрудников М.М. Власовой, Н.И. Крылова, Т.Н. Ушаковой и Н.И. Чуприковой); 3) «Время реакции и физологический закон силы». Сб. «Пограничные проблемы психологии и физиологии». М. 1961; 4) «Возрастаные изменения времени реакции у детей и у взрослых» (там же); 5) «Зависимость времени реакции от различного рода факторов, действующих через кровь» (там же).

IV . ВР КАК ИНДИКАТОР ПРИ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

Использование ВР в качестве средства или показателя при разработке различного рода физиологических и психофизиологических проблем было начато исследованиями Гельмгольца (1850, 1951) и Дондерса (1868). Первый пытался применить данные ВР для определения скорости проведения возбуждения по нервам человека, а второй - для определения продолжительности сложных психических процессов.

В XX столетии психологами было проведено немало экспериментальных работ с использованием ВР в качестве показателя при исследовании проблемы внимания (Вирт и Кестнер, Вудроу, Маурер, Зальцман и Гарнер), зрительной и слуховой чувствительности (Джонсон, Штейнманн, Флинн, А.Н. Васильев), особенностей работы зрительного анализатора в связи с его анатомо-физиологической структурой (Поффенбергер, Слетер-Хаммел, Т.Н. Ушакова), восприятия формы (Слейт), памяти (Постман и Каплан, М.М. Власова), вопросов совместной работы двух полушарий (Ф.О. Смит) и многие др. Из работ последнего времени кроме многочисленных исследований, касающихся работы оператора на пультах управления (так назыв. инженерно-психологическое направление), необходимо указать на исследования советских физиологов и психологов, пытавшихся воспользоваться скрытым периодом реакции для изучения высшей нервной деятельности человека. В частности имеются в виду работы лаборатории Б.М. Теплова по изучению типологических особенностей нервной системы, некоторые работы Е.Н. Соколова, и, наконец, исследования автора и его сотрудников по проблемам высшей нейродинамики.

Термин «высшая нейродинамика» был предложен автором (1954) главным образом для того, чтобы выделить из большого числа проблем высшей нервной деятельности те вопросы, которые касаются собственно человеческих форм и закономерностей этой деятельности (если только проблему второй сигнальной системы не суживать до проблемы физиологических механизмов речи, а трактовать вслед за Павловым как высший физиологический механизм управления поведением, о чем уже говорилось в IV и V главах диссертации).

В силу исторических причин огромное большинство работ, посвященных скорости словесно-ассоциативных реакций (эти работы критически реферируются в главе VII диссертации), не имело прямого касательства к изучению механизмов второй сигнальной системы. Последнее относится также к исследованиям Н.М. Костомаровой, проводившимся в нашей лаборатории в целях изучения причин, согласно которым время словесно-ассоциативных реакций «вид-род», как правило, оказывается короче, чем ВР «род-вид» (сб. «Вопросы изучения высшей нейродинамики», 1957, стр. 103). В IХ главе диссертации сделана попытка систематизировать и там, где это представлялось возможным, обобщить данные зарубежных и советских психофизиологов, изучавших высшую нервную деятельность человека с помощью показателя ВР. Материал главы разбит на три части: 1) ВР как лабораторный индикатор при изучении общих закономерностей высшей нервной деятельности; 2) ВР как показатель специально человеческих форм высшей нервной деятельности и 3) ВР как показатель типологических особенностей высшей нервной деятельности.

Поскольку главной задачей работы автора и его сотрудников (М.М. Власовой, Э.А. Голубевой, Т.Н. Ушаковой и Н.И. Чуприковой) было изучение с помощью ВР собственно человеческих форм высшей нервной деятельности, мы подробнее изложим здесь методику и результаты этого раз дела исследований, а остальные затронем вскользь. Существенным результатом работ в области изучения общих законов высшей нервной деятельности было: 1) установление факта суммирования возбудительного процесса при взаимодействии повторяющихся реакций на зрительные раздражители, выражавшееся в прогрессивном укорочении ВР на интервалах между реакциями от 9 до 1/2 сек. (первоначально этот факт очень отчетливо выявился в опытах автора с троекратным повторением одного и того же раздражителя); 2) демонстрация в отчетливой форме законов иррадиации и концентрации нервных процессов в зрительном анализаторе человека (совместно с Н.И. Чуприковой). Ввиду неоднократно высказывавшихся в зарубежной литературе критических замечаний в адрес работ павловской школы по поводу отсутствия статистической оценки экспериментально устанавливаемых фактов, мы применили к полученным в нашей лаборатории данным об иррадиации нервных процессов обычные статистические критерии, применяющиеся при малой выборке, и показали статистическую значимость тех различий ВР, на основании которых делались выводы о движении нервных процессов.

Для изучения собственно человеческих форм реакций с помощью ВР мы разработали особую методику, которая основывается на следующих теоретических предпосылках. Еще И.М. Сеченовым было высказано положение, согласно которому течение психических реакций зависит от меняющегося соотношения возбудимости центральных нервных путей, которое в свою очередь определяется взаимодействием поступающих в мозг раздражений. Само собой разумеется, что первенствующая роль здесь должна принадлежать взаимодействию раздражений в коре больших полушарий. С указанной точки зрения, разработка конкретных методических приемов, позволяющих следить за переменными состояниями возбудимости различных корковых пунктов, есть ключ к изучению динамики высших нервных процессов.

Термин «возбудимость» употребляется здесь не в традиционном, а в павловском смысле (см. Полн собр. Трудов, III, 1949, стр. 313) и потому мы считали возможным измерять этот параметр не при пороговой силе раздражения, а при средней, и не на электрический стимул, а на адэкватный (зрительный). Более того, при указанных естественных условиях оказалось возможным применить к изучению работы высших отделов человеческого мозга те классические приемы, с помощью которых неирофизиологи изучали различные фазы возбудимости на препаратах нервов животных. Основной прием, как известно, состоял в последовательном нанесении на нерв двух раздражений, первое из которых было основным, а второе - тестирующим, т. е обнаруживающим состояние последействия от предыдущего раздражения. Если, положим, через 0,001 сек. после первого раздражения на второе раздражение нерва не получается никакого ответа или ответ очень слаб, то отсюда делается вывод, что возбудимость нерва либо вовсе отсутствует (так назыв. абсолютная рефрактерная фаза), либо резко снижена (относительная рефрактерная фаза). В принципе тот же самый прием может быть применен к изучению возбудимости различных пунктов коры в той или иной функциональной системе (П.К. Анохин), если в качестве показателя использовать скорость двигательной реакции (1/ВР),а тестирующий или «индикаторный» световой раздражитель адресовать к определенным точкам сетчатки при фиксированном взоре.

Делалось это у нас следующим образом. Испытуемому предъявлялись на экспериментальном пульте одновременные и последовательные комплексы световых сигналов в форме вспышек маленьких электрических ламп. Взор фиксировался с помощью светового пятна в центре панели. Согласно предварительной словесной инструкции, испытуемый должен был целенаправленно реагировать на световые сигналы, например, сравнивать предъявляемые парные комплексы лампы и выделять в них общий член, (т.е. лампу, входящую в оба комплекса). Если теперь на различных интервалах времени после подачи второго комплекса давать одиночные световые сигналы либо в место общего члена сравниваемых пар, либо в места несовпадающих членов, либо, наконец, в индифферентные пункты, вовсе не входившие в сигнализируемые комплексы, то, по различиям ВР на эти одиночные световые сигналы, можно следить за переменными состояниями возбудимости различных «пунктов» зрительного анализатора в ходе сложной умственной деятельности. Такова в общих чертах схема нашей методики, за деталями которой необходимо обратиться к соответствующим публикациям.

На основе ряда экспериментальных исследований, проведенных по вышеописанной методике коллективом лаборатории высшей нейродинамики в 1956-1960 гг., нами были выдвинуты и совместно с сотрудниками экспериментально обоснованы следующие общие положения.

I. Второсигнальная регуляция корковой мозаики. У человека высший анализ и синтез непосредственных раздражителей осуществляется при посредстве второсигнальных управляющих импульсов, возникающих в словесных отделах коры и избирательно меняющих возбудимость различных «пунктов» непосредственных корковых проекций, сообразно задачам и целям действия. В результате одни из наличных раздражителей получают физиологическое преимущество перед другими и через это выделяются в восприятии, мышлении, сознании, тогда как другие, наоборот, оттесняются на задний план второсигнальным («блокировочным») торможением.

II. Суммирование эффектов положительных и блокировочных второсигнальных импульсов. При повторном поступлении второсигнальных управляющих импульсов в одни и те же пункты анализатора их эффекты алгебраически складываются (повторение положительных импульсов ведет к прогрессирующему повышению возбудимости зрительных клеток, повторение блокировочных - к понижению ее, а совмещение положительных и отрицательных дает средний по величине функциональный эффект).

III. Локальная разность возбудимости. Если второсигнальные управляющие импульсы, будучи генерализованы, совмещаются в проекционных корковых зонах полностью или частично, то между общими пунктами, в которых происходит суммирование эффектов, и другими участками коры возникает более или менее резкая и длительная разность уровней возбудимости.

IV. Экстренно возникающие («динамические») временные связи. Если локальная разность возбудимости создается генерализованными второсигнальными импульсами в зоне взаимодействия двух или нескольких замыкательных полей, то по ходу осуществления сложной реакции из этих полей функционально выделяются более возбудимые элементы, а действующая временная связь экстренно преобразуется (специализируется).

В IX-й главе диссертации мы не ставили своей целью доказать приведенные общие положения, которые аргументированы в других наших работах, а пытались лишь продемонстрировать возможность успешного использования ВР при разработке проблем высшей нейродинамики. Поэтому мы ограничились описанием и разбором опытов М.М. Власовой, Н.И. Чуприковой и Т.Н. Ушаковой, из которых вышеприведенные положения следуют. Точно так же и здесь мы считаем наиболее целесообразным сослаться на два относящихся сюда опыта и показать их связь с вышеприведенными тезисами.

Первый опыт уже описывался при изложении методики. Когда испытуемому последовательно предъявляются два парных комплекса ламп, имеющих общий член, то при отсутствии инструкции выделять этот член в соответствующем «пункте» анализатора наблюдается не повышение, а, наоборот, понижение возбудимости, определяемое с помощью индикаторного ВР. Если же дается соответствующая словесная инструкция, то в «пункте» общего члена обязательно наблюдается повышение возбудимости по сравнению с «пунктами» несовпадающих членов. Отсюда с необходимостью следуют три вывода. Во-первых, очевидно, что повышение возбудимости в «пункте» общего члена было результатом словесного раздражения и, следовательно, обусловливалось импульсами из словесных отделов коры. Во-вторых, несомненно, что между «пунктами» общего и несовпадающих членов пар создалась локальная разность возбудимости, которая обусловила выделение общего члена. В-третьих, когда испытуемый, например, показывает рукой выделенную общую лампу, временная связь между этой лампой, как раздражителем, и двигательным ответом руки, который координируется выделенной лампой, очевидно, не была замкнута заранее (до выделения общей лампы) и, следовательно, является по нашей терминологии «динамической». Наконец, следует отметить, что относительное понижение возбудимости «пунктов» несовпадающих членов в сравниваемых парах по сравнению с «индифферентными» пунктами (лампы, не входящие в сравниваемые комплексы) указывает на развитие в проекционной зоне зрительного анализатора тормозящих второсигнальных влияний, названных нами «блокировочными».

Второй опыт . Испытуемому предъяляется ряд из четырех ламп, которые зажигаются парами. По инструкции требуется выделять общий член не в зажигающихся парах, а в парах, остающихся незажженными. Выделяя общую лампу в негорящих парах, испытуемый должен был удержать ее в памяти и затем показать эксперимнтатору. Кроме того, как и в предыдущем опыте, наряду с парами сигнализировались и одиночные лампы, при вспышках которых испытуемый должен был возможно быстрее реагировать на ключ. По латентным периодам этих реакций на одиночные лампы можно судить о состояниях возбудимости в «пунктах» анализатора, соответствующих:

1) выбираемой общей лампе, которая ни разу не вспыхивала, но дважды выделялась в парах, остававшихся незажжеными;

2) лампе, которая дважды зажигалась, но оба раза должна была отбрасываться, согласно инструкции, как не идущая к делу;

3) остальным лампам, которые зажигались и отбрасывались однократно.

Как и следовало ожидать, возбудимость пункта дважды не зажигавшийся, но выделяемой по инструкции лампы в силу суммирования эффектов положительных второсигнальных импульсов была наибольшей (время индикаторной реакции самое короткое). Наоборот, возбудимость пункта дважды зажигавшейся, но по инструкции дважды отбрасываемой лампы, в силу суммирования тормозящих импульсов, оказалась самой низкой (время индикаторной реакции на одиночную вспышку самое длинное).

Разумеется, можно соглашаться или не соглашаться с павловской трактовкой термина «возбудимость», а также с принятой нами мерой. Можно употреблять для этого какой-либо другой термин, например, «реактивность». Можно, наконец, спорить относительно деталей физиологического толкования описанных экспериментальных фактов, но применимость ВР в качестве показателя при исследовании специфически человеческих форм высшей нервной деятельности на основании работ, изложенных в IX главе диссертации, представляется нам несомненной.

К аналогическому выводу мы приходим на основании анализа тех работ лаборатории Б.М. Теплова, в которых ВР было использовано в качестве показателя при изучении типологических свойств нервной системы (К.М. Гуревич, Н.С. Лейтес, В.Д. Небылицын, И.В. Равич-Щербо, М.Н. Борисова и др.). То же самое можно сказать и по поводу самых первых попыток использовать этот показатель для изучения специально-человеческих типов нервной системы, условно названных Павловым «художественным» и «мыслительным». Так, например, предпринятая Н.М. Костомаровой попытка группировки испытуемых по признаку замедления ВР при переходе от простых голосовых реакций к второсигнальным реакциям называния, будучи обработана нами с помощью дисперсионного анализа, привела к положительным результатам. В еще большей степени сказанное можно отнести к описанным в данном разделе монографии опытам Н.И. Чуприковой, хотя, несомненно, что все эти попытки нуждаются в дальнейшей экспериментальной разработке.

В заключительной, X-й главе диссертации делается попытка первоначальной систематизации тех многочисленных исследований, в которых ВР было использовано в качестве показателя при лабораторной разработке различного рода практически-прикладных проблем (в области авиационной медицины, нейрохирургии, физкультуры и спорта, инженерной психологии и т. д.). Общий вывод, к которому приходит автор диссертации, заключается в том, что ВР, будучи элементом самой общей характеристики всех форм человеческой деятельности и ее основных компонентов, может изменяться под влиянием любых воздействий и, потому должно быть признано не только очень важным, но и в известном смысле универсальным ее показателем. Последнее подтверждается все возрастающим практическим значением экспериментальных работ, проводившихся с применением этого показателя на протяжении ста с лишним лет.

1. «Опыт разработки двигательной методики с учетом зрительных установочных рефлексов». «Известия АПН РСФСР», № 53, 1954.

2. «Узловые проблемы высшей нейродинамики». Сб. «Пограничные проблемы психологии и физиологии», М., 1961.

3. «Основные положения высшей нейродинамики» (там же).

4. «Некоторые результаты и переспективы экспериментальной работы в области высшей нейродинамики». Совместно с М.М. Власовой и Н.И. Чуприковой (там же).

5. «Время реакции в исследованиях практически-прикладного характера» (там же).

1. «Опыт разработки двигательной методики с учетом зрительных установочных рефлексов». «Известия АПН РСФСР», №53, 1954.

2. «На пути к изучению высшей нейродинамики». Доклады совещания по психологии, 1954.

3. «К вопросу о механизмах умственных процессов». «Вопросы психологии», № 2, 1955.

4. «О двоякой роли установочных рефлексов в сложных системных реакциях». Сб. «Ориентировочный рефлекс и ориентировочно - исследовательская деятельность», М., 1958.

5. «Взаимодействие условнорефлекторных процессов в сложных системных реакциях». Сб. под ред. автора: «Вопросы изучения высшей нейродинамики в связи с проблемами психологии», М., 1957.

6. «К вопросу о механизмах умственного сопоставления». Совместно с Н.М. Костомаровой, М.М. Власовой и Н.И. Чуприковой. Совещание по психологии, М., 1957.

7. «Проблема условнорефлекторных основ высших психических процессов». Сб. «Психологическая наука в СССР», ч. 1, М., 1959.

8. «Узловые проблемы высшей нейродинамики». Сб. под ред. автора: «Пограничные проблемы психологии и физиологии», М., 1961.

9. «Основные положения высшей нейродинамики» (Там же).

10. «Некоторые итоги и перспективы экспериментальной работы в области высшей нейродинамики. Совместно с М.М. Власовой и Н.И. Чуприковой. Сб. «Пограничные проблемы психологии и физиологии», М., 1961.

11. «К вопросу о функциональной структуре произвольной реакции» (Там же).

12. «Время реакции и физиологический закон силы», (там же).

13. «Возрастные изменения времени реакции у детей и у взрослых» (там же).

14. «Зависимость времени реакции от различного рода факторов, действующих через кровь» (там же).

15. «Время реакции в исследованиях практически-прикладного характера» (там же).

16 «О физиологических механизмах и закономерностях второй сигнальной системы». «Девятнадцатое совещание по проблемам высшей нервной деятельности. Тезисы и рефераты докладов». Л., 1960.

17. «Опыт экспериментального анализа собственно человеческих форм высшей нервной деятельности» (там же, часть II).

18. «Моделирование функций мозга и высшая нейродинамика». Печ. Кибернетический сборник, Изд. АН СССР, М., 1963.

19. «Из истории хронометрического исследования реакций». Печ. «Вопросы психологии», №6, 1963.

20. «Время реакции человека». «Сокращенный вариант всей монографии. Печатается в Медгизе, М., 1964.

Школьная научно-исследовательская конференция «В мире исследования»

Определение быстроты реакции человека

(Исследовательская работа)

Поливцева Лариса Сергеевна,

МАОУ «Киевская СОШ»,

Руководитель:

Шингарева Вера Сергеевна,

учитель физики и математики,

МАОУ «Киевская СОШ»

Введение

С увеличением темпа жизни проблема снижения времени реакции на раздражитель с каждым годом становится всё актуальнее, поэтому многие исследователи обращаются к данной теме.

Метод измерения времени реакции человека меня удивил и заинтересовал. Во-первых, простотой, это нетрудно сделать обыкновенной линейкой. Во-вторых, важностью знания о нем. К примеру, время реакции является одним из важных критериев отбора водителей, операторов, летчиков, космонавтов и людей других профессий. Любого человека и дома, и на работе, и на улице в любую минуту могут встретить опасности, тогда его здоровье будет напрямую зависеть от его быстроты реакции.

Думаю, что после такой информации у многих подростков стоящих на пути выбора профессии (как и у меня) возникают вопросы: «Чему равно время реакции у меня? От чего оно зависит? Можно ли натренировать себя, чтобы улучшить неудовлетворительный результат? Смогу ли я быть водителем, летчиком или оператором на атомной электростанции?

Предположим, что если заниматься спортом или уметь реагировать на раздражители, то время реакции улучшается.

Целью работы является измерение время реакции человека в различное время суток, используя законы свободного падения тел и обычную ученическую линейку.

Объект исследования – учащиеся МАОУ Киёвская СОШ

Предмет исследования - время реакции

задачи :

изучить литературу о времени реакции человека;

провести эксперименты и проанализировать их результаты;

предложить способы улучшения неудовлетворительных результатов.

Методы исследования:

эмпирический

теоретический

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Что такое быстрота реакции человека

Быстрота реакции является одним из основных качеств живого организма. Очень важно быстро реагировать на внешние раздражающие воздействия, потому что среди них могут быть опасные или даже смертельные.

Время реакции является одним из главнейших качеств, определяющих результат соревнования, конкурса. От начала действия раздражителя до момента реакции всегда проходит определенное время, после чего включаются мышечные механизмы ответного действия, быстрота которых уже зависит от скорости движений тела. Время задержки определяется скоростью обмена веществ и является индивидуальной особенностью каждого организма. Оно не поддается тренировке, потому что невозможно увеличить скорость передачи нервных импульсов.

Время реакции – это протяженность от начала сигнала до реакции организма человека на этот сигнал. У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1-0,3 секунды.

Как ни странно, лидерские качества человека тоже зависят от времени реакции. А также, одним из самых важных качеств водителя является его время реакции на изменение дорожной обстановки.

Нужно научиться реагировать на раздражители, предшествующие опасному действию. Например, следует реагировать не на сам удар, а на подготовку к нему - ведь прежде чем ударить, противник обязательно посмотрит на цель, сменит позу, напряжет мышцы, вдохнет... Времени более чем достаточно. Нужно только выработать условный рефлекс, заложить в подсознание новый раздражитель и ответную реакцию на него.

1.2 Свободное падение тел

Свободным падением называется движение тела под действием силы тяжести. Поскольку сила тяжести, действующая на каждое тело вблизи поверхности земли, постоянна, то свободно падающее тело должно двигаться с постоянным ускорением, т.е. равноускорено (это вытекает из второго закона Ньютона).

Особенностью свободного падения является то, что все тела в данном месте земли падают с одинаковым ускорением. Это ускорение называется ускорением свободного падения. Её принято обозначать буквой g (первой буквой латинского слова gravitas (гравитас), что означает «тяжесть».

Существуют разные способы, позволяющие определить величину g с большой точностью (например, до 0,00001 м/с 2). Но при решении задач школьного курса физики, где не требуется высокой точности результата, обычно используют значение 9,8 м/с 2 или даже 10 м/с 2 .

Так как в нашем примере движение свободно падающего тела представляет собой равноускоренное движение без начальной скорости, то перемещения рассчитываются по формуле: s = g t 2 / 2 или h = g t 2 / 2 (т.е s = h)

Глава 2. Практическая часть

2.1. Исследование скорости реакции человека.

Берется деревянная линейка 50 см в длину. На стене делается отметка.

Затем, отвлекая внимание участника эксперимента, отпускает линейку в свободное падение. Участник должен остановить падение линейки, так быстро, как сможет.

Отмечает новое положение засечки линейки и производит замер её полета (h), т.е. расстояние между отметками на стене.

Скорость реакции вычисляется по формуле: t= , где

g -ускорение свободного падения, равное 9,8 [м/с 2 ].,

t –скорость реакции, [с];

h - расстояние между отметками на стене [м]

2.2 Результаты исследования

Результаты измерений вносим в таблицу. У испытуемых (учащихся 7,11 классов) вносились в таблицу сведения о посещении спортивных секций, а также их интерес к будущей профессии. (Приложение I)

Кто обследован	Утром, после 1 -го урока	Днем, после 6-го урока	Занимается спортом?	Склонность к профессии
Юноши 7 класса
				Водитель
Девушки 7 класса
				Врач
Юноши 11 класса
				Военный
				Учитель
				Не знает
Девушки 11класса
				Юрист
				Продавец
				парикмахер

Анализ полученных результатов:

Знак « - » обозначает, что участник опыта не успел остановить линейку до того как она коснулась пола.

У человека среднее время реакции на визуальный сигнал составляет: 0,1- 0,3 секунды. Измерения показали, что у всех обследованных подростков результат времени реакции - удовлетворительный.

Чтобы выявить зависимость результатов времени реакции от утомляемости человека, эксперименты были проведены после первого урока (это время считается, что организм ученика уже проснулся и потому любые мониторинги в школе проводят вторым уроком), а затем в конце учебного дня (после шестого урока).

Исследования показали, что у большинства учащихся время реакции повысилось, т.е. проявляется заторможенность действий.

Полностью подтверждается мнение о том, что у подростков, занимающихся спортом, посещающих спортивные секции по волейболу, баскетболу, время реакции лучше, чем у ребят, не интересующихся спортивными играми.

Двигательные реакции должны осуществляться на уровне условных рефлексов, а для этого необходима серьезная тренировка. Поэтому самый главный совет, вытекающий и анализа исследований: занятие спортом.

Очень эффективны по развитию быстроты реакции спортивные эстафеты, где сигнал в мозг поступает через осязание. То есть, надо как можно быстрее приступить к действию после того, как только предыдущий игрок коснется тебя.

Также можно использовать детскую игру «Хлопушки», сигнал в мозг поступают через органы зрения – глаза. Первый партнер становится и располагает открытую ладонь так, чтобы второму было удобно по ней бить. Например, становится боком ко второму, открытую ладонь держит перед собой. Второй партнер бьет по ладони первого в произвольные моменты времени. Задача первого - убрать ладонь, задача второго - попасть. Можно вести счет. Затем партнеры меняются.

Принцип, заложенный в этой игре, можно перенести на другие технические действия, например, на подсечки и уходы от ударов ног по нижнему уровню.

Заключение

В данной исследовательской работе опытным путем был определен механический параметр человека: скорость реакции человека.

При измерении времени и скорости реакции участников эксперимента было выяснено, что у многих участников скорость реакции очень замедленная. У некоторых участников эксперимента скорость реакции зависела от особенностей источника сигнала, у некоторых – нет. По результатам опытов можно сделать вывод, что скорость реакции разная у всех людей с рождения – определяется особенностями нервной системы, эмоциональными и психическими характеристиками человека. Однако опыты показали, что при плохом самочувствии или сильной усталости скорость реакции ухудшается.

Многие профессии требуют усиленного внимания и хорошей скорости реакции, поэтому при выборе профессии и приеме на работу эти характеристики человека являются немаловажными. Практическую ценность своей работы вижу в том, что каждый подросток, узнав свое время реакции, осознает необходимость улучшения результата, будет работать над собой и, возможно, это повлияет на выбор профессии.

И дома, и в школе, и на улице - в любую минуту подросток сможет уберечь себя от опасного для жизни воздействия.

Литература

1. М.В.Волькенштейн «Биофизика». – М.: Наука, 1988

2. Перышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9класс. - М.: Просвещение, 2013.

3. А.Б.Рубин «Биофизика». – М.: Высшая школа, 1987

4. К.Ю.Богданов «Физик в гостях у биолога». – М.: Наука, 1986

5. В.Р.Ильченко «Перекрестки физики, химии, биологии». – М.: Просвещение, 2000

6. А.Г.Хрипкова «Физиология человека». –М.: Просвещение, 2013

7. http://www.psychology-online.net/articles/doc-1988.html

Приложение I