способ ранжирования людей по показателям функционального состояния центральной нервной системы

Формула изобретения

1. Способ ранжирования людей по показателям функционального состояния центральной нервной системы, заключающийся в составлении суждения о состоянии информационно-аналитических функций по данным определения психофизиологических показателей, отличающийся тем, что оценку составляют по данным расчетного интегрального показателя функционального состояния ЦНС, определяемого при тестировании световыми стимулами разного цвета и по данным определения времени сенсомоторных реакций, вычисляемого как средневзвешенная величина занимаемого в команде рангового места, определяемого по критериальным показателям:

возбудимости нервных центров и лабильности нервных процессов, определяемым по критической частоте слияния мельканий в корковых центрах зрительного анализатора для правого и левого полушарий мозга отдельно;

скорости восприятия сенсорной информации и выработки решения о двигательной реакции в моторной коре правого и левого полушарий мозга отдельно;

доминирующих алгоритмов функционирования информационно-аналитических структур ЦНС по межполушарной функциональной асимметрии больших полушарий, определяемым по показателям возбудимости нервных центров на тест-сигналы разного цвета;

степени межполушарной функциональной асимметрии больших полушарий, определяемым по времени зрительно-двигательных реакций на световые сигналы, предъявляемые в правом и левом полуполях зрения и осуществлении двигательных реакций рукой, управляемой из того же полушария мозга, в которое адресован световой тест-стимул;

степени психоэмоциональной напряженности, определяемой как разница между показателями возбудимости нервных центров на тест-сигналы красного и зеленого цвета;

причем обследуемый, занимающий по перечисленным выше критериям более высокое место, при осуществлении прогностической оценки расценивается как наиболее перспективный и способный показать высокие результаты в предстоящей профессиональной деятельности.

2. Способ определения функционального состояния ЦНС по п.1, отличающийся тем, что определение показателей возбудимости нервных центров по показателям критической частоты слияния световых мельканий осуществляют при предъявлении тест-сигналов в правых полуполях зрения с адресацией тест-сигналов разного цвета сначала в левое полушарие мозга, затем - при предъявлении тест-сигналов в левых полуполях зрения с адресацией сигнала для правого полушария мозга; а предъявление тест-стимулов для определения времени сенсомоторных реакций осуществляют в правом и левом полуполях зрения в случайном и аритмичном порядке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины и касается исследований состояния организма людей, а именно: определения показателей функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) обследуемых, закономерностей функционирования информационно-аналитических структур мозга и прогностической оценки успешности профессиональной деятельности.

Необходимость в данном изобретении обусловлена тем, что определение готовности к деятельности в экстремальных условиях, например в спортивных соревнованиях, связанных с предельным напряжением функциональных систем организма, требует оценки функционального состояния центральной нервной системы (ЦНС) обследуемых людей, способностей к адаптации их организма к высоким физическим и психоэмоциональным нагрузкам по психофизиологическим показателям: возбудимости нервных центров, лабильности нервных процессов, доминирующему алгоритму обработки поступающей информации и функциональной активности эмоциорегулирующих структур мозга.

Необходимость в совершенствовании способов психофизиологических исследований организма человека, а именно: особенностей функционирования информационно-аналитических структур его (ЦНС) обусловлена также тем, что исследование высшей нервной деятельности человека, в том числе его подготовленности к той или иной ответственной профессиональной деятельности, требует достоверного представления о его функциональных возможностях к восприятию информации, принятию оптимального решения в сложной ситуации выбора и своевременному осуществлению управляющих действий. Эта работа осуществляется информационно-аналитическими структурами мозга и определяется доминирующими алгоритмами обработки информации в ЦНС.

Известны требования к функциональному состоянию ЦНС человека, в том числе профессионально занимающегося тем или иным видом спортивной деятельности. Спортсмен высокого класса, например, в игровых видах спорта, должен, как правило, обладать развитыми скоростно-силовыми качествами, уметь быстро оценивать ситуацию на игровом поле, прогнозировать изменения ситуации в благоприятную или неблагоприятную сторону, вырабатывать необходимые решения и своевременно осуществлять необходимые действия.

При соответствии обследуемого указанным выше требованиям (уровень этого соответствия определяется тренерским советом команды, психологами и специалистами по физической культуре) выносится суждение об ожидаемых от него спортивных результатах и решение о включении его в команду. Как видно из приведенного выше перечня требований к организму спортсмена достижение успеха в том или ином виде спорта в значительной степени зависит от функциональных возможностей ЦНС.

При оценке вероятной успешности спортсмена тренеры ориентируются на данные наблюдений за характером действий на игровом поле в тренировочных играх, данные субъективной оценки психоэмоциональной напряженности и мотивационных установок, результаты психофизиологического тестирования и поведенческие реакции. Такая оценка характеризуется выраженным субъективизмом и поэтому часто оказывается недостаточно достоверной.

Особенно важно получить достоверную оценку ЦНС спортсменов при подготовке к участию в ответственных спортивных соревнованиях, в ходе которых требуется продемонстрировать высокие качества к восприятию информации, самообладание в условиях значительной нервно-эмоциональной напряженности, сохранять способности к четким и своевременным действиям для достижения победы (командные спортивные игры, спортивные единоборства и т.п.).

Для составления достоверной прогностической оценки функционального состояния организма у обследуемых обычно определяют уровень возбудимости нервных центров и лабильность нервных процессов, скорость обработки информации и выработки решения на осуществление определенного управляющего действия в моторной зоне коры больших полушарий ЦНС. Информация о этих качествах содержится в показателях критической частоты слияния световых мельканий (КЧСМ), времени сенсомоторных реакции (ВР), показателях межполушарной функциональной асимметрии мозга, отражающих доминирующий алгоритм обработки информации в ЦНС, и в показателях напряжения внутримозговых регуляторных функций в системе кора головного мозга - подкорковые центры.

Известны методы и устройства для определения уровня возбудимости нервных центров и лабильности нервных процессов, скорости восприятия и обработки информации в ЦНС и межполушарной функциональной асимметрии мозга по патентам РФ №1311709, №1436992, №1445694 и №1659024 по МКИ: А61В 5/16; А61В 5/16. (Автор - Н.Д.Овчинников).

По патенту РФ №1311709 суждение о межполушарной функциональной асимметрии мозга и, следовательно, о доминировании того или иного полушария мозга составляется исследователем по показателям возбудимости и лабильности центров зрительного анализатора, определяемых по параметрам критической частоты слияния мельканий (КЧСМ), предъявляемых в боковых полуполях зрения. Тест-сигналы от тестирующего раздражителя при этом адресуются на одинаково иннервируемые зоны сетчатки глаза, связанные с корковым центром одного из полушарий мозга. По разнице показателей КЧСМ может быть определена степень функциональной асимметрии мозга и составлено суждение о доминирующем режиме функционирования информационно-аналитических структур ЦНС [Н.Д.Овчинников. Методика количественной оценки межполушарной функциональной асимметрии мозга. Ж. "Физиология человека", 1997, №6].

Известные методы и устройства для определения состояния человека обладают рядом недостатков, ограничивающих возможности получения комплексного достоверного показателя об уровне функциональной готовности ЦНС обследуемого к высокорезультативной деятельности в условиях нервно-напряженной обстановки спортивного соревнования.

В частности, известные методы определения подготовленности спортсмена к соревновательной деятельности обладают рядом недостатков: малой информативностью данных психофизиологического тестирования, часто основанных на результатах субъективной оценки функционального состояния, и низкой достоверностью итоговой интегрального показателя.

Недостатками известных способов определения степени функциональной готовности у обследуемых лиц к ответственной профессиональной деятельности являются:

- низкая достоверность интегрального показателя функционально готовности ЦНС к ответственной профессиональной деятельности, обусловленная субъективизмом используемых диагностических методик;

- невозможность с желаемой точностью прогнозировать ожидаемые изменения и реакции различных функциональных систем организма обследуемых в условиях повышенного уровня нервно-эмоционального напряжения;

- недостаточный учет уровня функционального напряжения психо- и эмоциорегулирующих структур ЦНС обследуемых.

В качестве прототипа изобретения избрано известное устройство для оценки межполушарной функциональной асимметрии ЦНС человека по патенту РФ №1311709 по МКИ: А61В 5/16. Тестирование функционального состояния ЦНС обследуемого человека с помощью устройства по патенту РФ №1311709 позволяет определять показатели возбудимости корковых центров зрительного анализатора в каждом из полушарий мозга и определять доминирующий алгоритм функционирования информационно-аналитических структур ЦНС по показателям межполушарной функциональной асимметрии [Н.Д.Овчинников. Методика количественной оценки межполушарной функциональной асимметрии мозга. Ж. "Физиология человека", 1997, №6].

Известному способу и устройству для определения функционального состояния ЦНС обследуемых лиц по патенту №1311709, в том числе, спортсменов высокой квалификации, свойственно определенное методическое несовершенство, в частности, следующие недостатки:

- невозможность с желаемой точностью прогнозировать ожидаемые результаты ответственной профессиональной деятельности по результатам комплексной оценки из-за субъективности используемых показателей;

- невозможность составления суждения о значимости показателей возбудимости нервных центров, лабильности нервных процессов и доминирующих алгоритмов функционирования информационно-аналитических структур ЦНС для прогнозирования результативности профессиональной деятельности;

- не учитывание уровня функционального напряжения психо- и эмоциорегулирующих структур ЦНС и др.

Цель изобретения заключается в повышении достоверности получаемой интегральной оценки функциональной готовности ЦНС обследуемых лиц к ответственной профессиональной деятельности в условиях высокой психоэмоциональной напряженности (например, в условиях спортивных соревнования высокого уровня).

Достижение поставленной цели обеспечивается осуществление интегральной оценки функциональной готовности обследуемого лица к ответственной профессиональной деятельности путем учета в интегральном показателе следующих данных:

1) показателей возбудимости нейрональных образований и лабильности нервных процессов коркового конца зрительного анализатора каждого из полушарий мозга;

2) показателей скорости обработки сенсорной информации и выработки решения на осуществление необходимого двигательного действия в сенсомоторной зоне каждого из полушарий мозга;

3) показателей доминирования функциональной активности правого или левого полушария мозга, а следовательно, того или иного алгоритма функционирования информационно-аналитических структур ЦНС; и

4) показателей напряженности психо- и эмоциорегулирующих структур ЦНС.

Возможность осуществления интегральной оценки функциональной активности ЦНС у обследуемых лиц по вышеуказанным показателям основана на ряде серьезных нейрофизиологических исследований [Брагина Н.Н., Доброхотова Т.А. "Сенсорная асимметрия", - в кн. "Функциональная асимметрия человека". М.: Медицина, 1981, с.28-39].

Для получения интегрального показателя функционального состояния ЦНС и готовности обследуемого лица к профессиональной деятельности в условиях высокого уровня психоэмоциональной напряженности предлагается определять у испытуемого следующие показатели:

1) показатели возбудимости нейрональных образований и лабильности нервных процессов коркового конца зрительного анализатора каждого из полушарий мозга по данным критической частоты слияния мельканий (КЧСМ);

2) показатели скорости обработки сенсорной информации и выработки решения на осуществление необходимого двигательного действия в сенсомоторной зоне каждого из полушарий мозга по данным определения сенсорного и моторного компонентов сенсомоторных реакций;

5) показателей доминирования функциональной активности правого или левого полушария мозга, а следовательно, того или иного алгоритма функционирования информационно-аналитических структур ЦНС по рассчетным показателям межполушарной функциональной асимметрии мозга; и

6) показателей напряженности психо- и эмоциорегулирующих структур ЦНС по разнице показателей КЧСМ на активирующие и релаксирующие тест-сигналы разного цвета: красного, желтого, зеленого и синего.

Таким образом, в качестве количественных критериальных для оценки функциональной готовности обследуемого лица к ответственной профессиональной деятельности по показателям состояния информационно-аналитических структур ЦНС избрали следующие показатели:

1) возбудимость корковых центров зрительного анализатора и лабильность нервных процессов левого полушария мозга по показателям КЧСМ на красные тест-сигналы;

2) возбудимость корковых центров зрительного анализатора и лабильность нервных процессов левого полушария мозга по показателям КЧСМ на зеленые тест-сигналы;

3) возбудимость корковых центров зрительного анализатора и лабильность нервных процессов правого полушария мозга по показателям КЧСМ на красные тест-сигналы,

4) возбудимость корковых центров зрительного анализатора и лабильность нервных процессов правого полушария мозга по показателям КЧСМ на зеленые тест-сигналы,

5) время формирования решения на сенсомоторные реакции в левом полушарии мозга при предъявлении тест-сигналов в правом полуполе зрения и осуществлении двигательных реакций правой рукой (управляемой в основном из левого полушария мозга);

6) время формирования решения на сенсомоторные реакции в правом полушарии мозга при предъявлении тест-сигналов в левом полуполе зрения и осуществлении двигательных реакций левой рукой (управляемой в основном из правого полушария мозга);

7) рассчетного показателя межполушарной функциональной асимметрии мозга (ФАМ) на красные (активирующие) тест-сигналы (по данным определения КЧСМ), отражающие уровень возбудимости корковых центров зрительного анализатора;

8) рассчетного показателя межполушарной функциональной асимметрии мозга (ФАМ) на зеленые (релаксирующие) тест-сигналы (по данньм определения КЧСМ), отражающие уровень возбудимости корковых центров зрительного анализатора и степень их взаимодействия с релаксирующими структурами мозга;

9) рассчетного показателя межполушарной функциональной асимметрии мозга (ФАМ) по скорости сенсомоторных реакций в правом и левом полушариях мозга;

10) рассчетного показателя соотношения активности психо- и эмоциорегулирующих структур левого полушария мозга по соотношению активности активирующих и релаксирующих структур по данным вычисления разницы между показателями возбудимости коркового конца зрительного анализатора на красные и зеленые мелькающие тест-сигналы (по данным определения КЧСМ);

11) рассчетного показателя соотношения активности психо- и эмоциорегулирующих структур правого полушария мозга по соотношению активности активирующих и релаксирующих структур по данным вычисления разницы между показателями возбудимости коркового конца зрительного анализатора на красные и зеленые мелькающие тест-сигналы (по данным определения КЧСМ);

12) рассчетного показателя соотношения активности психо- и эмоциорегулирующих структур мозга по соотношению активности активирующих и релаксирующих структур по данным вычисления разницы между максимальными показателями возбудимости коркового конца зрительного анализатора на красные для левого полушария и зеленые мелькающие тест-сигналы для правого полушария мозга, (по данным определения КЧСМ).

Способ ранжирования людей по показателям функционального состояния ЦНС осуществляют следующим образом. Перед испытуемым находится пульт для предъявления тест-сигналов в виде ряда источников мелькающих светоцветовых тест-стимулов (например, безинерционных светодиодов белого, красного, желтого, зеленого и синего цвета) и кнопками для осуществления двигательных реакций, например, при ощущении испытуемым момента субъективного слияния мелькающих цветовых тест-стимулов и при предъявлении тест-сигнала в правом или левом полуполе зрения. Блок испытателя включает в себя устройства для программирования предъявления испытуемому мелькающих светоцветовых тест-стимулов разного цвета в правое и левое полуполя зрения испытуемого в строго определенном режиме (при равноверном нарастании и снижении частоты предъявления и в определенной цветовой последовательности) и регистрации момента частоты стимулов, которая испытуемым ощущается как критическая. Кроме того, блок испытателя включает в себя устройство, позволяющее предъявляет испытуемому в случайном и аритмичном порядке тест-сигналы в правом и левом полуполях зрения и регистрации времени сенсомоторных реакций рукой, управляемой, соответственно, из левого и правого полушарий мозга.

Оценку функционального состояния ЦНС испытуемых осуществляют в 5 этапов.

На первом этапе у испытуемого определяют показатели возбудимости корковых центров зрительных анализаторов, расположенных в правом и левом полушариях мозга, по данным измерения КЧСМ на тест-сигналы разного цвета.

На втором этапе определяют время сенсомоторных реакций при предъявлении тест-сигналов в правом или левом полуполях зрения и осуществлении двигательных реакций рукой, управляемой в основном из левого или правого полушарий мозга.

На третьем этапе определяют показатели доминирующих алгоримов функционирования информационно-аналитических структур ЦНС по данным рассчетов межполушарной функциональной асимметрии мозга на основании измерений КЧСМ и времени сенсомоторных реакций.

На четвертом этапе определяют степень функционального напряжения психо- и эмоциорегулирующих механизмов информационно-аналитических структур ЦНС, обследуемых по данным рассчетов разницы между показателями активности ощущения активизирующих и релаксирующих (например, красными и зелеными или синими) тест-сигналов, адресуемых в правое или левое полушария мозга.

На пятом этапе рассчитывают интегральный показатель функциональной активности ЦНС обследуемого лица как средний ранговый уровень в группе по перечисленным выше критериям по формуле:

Ri=(Rk1+Rk2+Rk3...+Rkn)/n,

где Ri - интегральный ранговый уровень в команде,

Rk1, Rk2, Rkn - ранговый уровень по критериям,

n - количество избранных для оценки функционального состояния критериев.

Сначала определяют ранг обследуемого по каждому критерию отдельно, затем суммируют ранги по всем критериям для каждого лица и определяют интегральное ранговое место по показателям функционального состояния ЦНС и на основании интегральной оценки дают прогностическую оценку успешности предстоящей деятельности.

Апробация известного и предлагаемого способа определения функционального состояния ЦНС проведена в исследованиях с участием спортсменов. Результаты обследования членов сборной команды по хоккею, состоящей из мастеров спорта и международных мастеров спорта по хоккею (август 2005 г.) приведены в табл.1.

Предлагаемый способ оценки функционального состояния ЦНС человека может быть использован в физиологических и психофизиологических исследованиях, при изучении закономерностей функционирования информационно-аналитических структур мозга в случаях резкого возрастания напряженности профессиональной деятельности, при изучении эффекта воздействия на людей неблагоприятных факторов внешней среды и др.

В использовании данного изобретения могут быть заинтересованы различные научно-исследовательские учреждения РАН, РАМН, МЗ РФ других ведомств, занимающихся изучением механизмов деятельности мозга, особенностей функционирования ЦНС людей в процессе трудовой и спортивной деятельности, в условиях действия неблагоприятных факторов производственной среды, монотонии, гиподинамии труда, для совершенствования методов профессионального отбора людей на занятия, связанные со значительными психоэмоциональными нагрузками, и т.п.

Индивидуальные заключения при осуществлении ранговой оценки спортсменов по предложенной методике выглядят примерно следующим образом:

1) Испытуемый Лам-т М.: интегральное ранговое место в группе - 2:

- показатели возбудимости нервных центров правого и левого полушарий мозга самые лучшие в группе обследованных;

- скорость обработки информации в ЦНС - весьма высока;

- доминирует логический алгоритм мышления, прекрасно анализирует поступающую сенсорную информацию;

- способности к регуляции психоэмоционального состояния в процессе спортивной игровой деятельности - на высочайшем уровне.

Заключение: спортсмен по показателям способностей ЦНС к восприятию информации находится в прекрасной спортивной форме, способен отлично ориентироваться в сложных игровых ситуациях и по ряду косвенных малозаметных признаках принимать верное решение и осуществлять необходимые двигательные реакции.

2) Испытуемый Бул-в А.: интегральное ранговое место в группе - 12:

- показатели возбудимости нервных центров правого и левого полушарий мозга несколько лучше среднегрупповых;

- скорость обработки информации в ЦНС - на уровне средних показателей;

- доминирует холистический алгоритм мышления в игровых ситуациях, т.е. способен хорошо ориентироваться с сложных ситуациях;

- способности к регуляции психоэмоционального состояния в процессе спортивной игровой деятельности - на хорошем уровне.

Заключение: спортсмен по показателям способностей ЦНС (в момент обследования) к восприятию информации находится в хорошей форме, способен хорошо ориентироваться в сложных игровых ситуациях и по ряду косвенных малозаметных признаках принимать верное решение и осуществлять необходимые двигательные реакции.

3) Испытуемый Берд-в С.: интегральное ранговое место в группе - 19:

- показатели возбудимости нервных центров правого и левого полушарий мозга ниже среднегрупповых;

- скорость обработки информации в ЦНС - на уровне средних показателей;

- доминирует логический алгоритм мышления;

- способности к регуляции психоэмоционального состояния в процессе спортивной игровой деятельности - на хорошем уровне.

Заключение: спортсмен по показателям способностей ЦНС (в момент обследования) к восприятию информации находится в удовлетворительной форме, способен хорошо ориентироваться в сложных игровых ситуациях и по ряду косвенных малозаметных признаках принимать верное решение и осуществлять необходимые двигательные реакции.

Данные сравнительного анализа предложенного и избранного в качестве прототипа способов тестирования функционального состояния человека приведены в табл.2.

Литература

1. Аванесян Г. Психологические аспекты отбора в детско-юношеском спорте. Мат. конф. "Юношеский спорт 21 века". М.: Советский спорт, 2002.

2. Алпацкая Е., Борисерков М., Губа Д., Чернова В. Выбор эффективных технологий тестирования как основа юношеского спорта. Мат. конф. "Юношеский спорт 21 века". М.: Советский спорт, 2002.

3. Глезер В.Д. Гл. 9.3. "Зрительная кора" в кн.: "Частная физиология нервной системы". Л.: Наука, 1983, с.523-558.

4. Верхошанский Ю.В. Программирование и организация тренировочного процесса. - М.: ФиС, 1985.

5. Корчевский В.В., Талдышинский М.М. Отбор в команды на основе модельных характеристик / Сб. научн. тр. Под ред. А.В.Родионова. ВНИИФК. - М.: 1989. - с.15-22.

6. Костандов Э.А. Функциональная асимметрия полушарий мозга и неосознаваемое восприятие. М.: Наука, 1983. - с.170.

7. Кратин Ю.Г., Зубкова Н.А., Лавров В.В. и др. Глава "Статическая и динамическая системы анализа сигналов, принцип фильтрации // Зрительные пути и система активации мозга. Л.: Наука, 1982. - с.156.

8. Овчинников Н.Д. Методика количественной оценки межполушарной функциональной асимметрии мозга. // Ж. "Физиология человека", 1997, №6.

9. Овчинников Н.Д. Устройство для определения межполушарной функциональной асимметрии мозга по патентам РФ №1311709, №1436992 и №1445694 по МКИ: А 61 В 3/06; А 61 В 5/16.

10. Пашина А.Х., Швырков В.Б. О сокращении времени реакции при обучении // Теория функциональных систем в физиологии и психологии. М.: Наука, 1978. - с.347-357.

11. Родионов А.В. Психология спорта высших достижений: Учебное пособие. - М.: ФиС, 1979. - 368 с.

12. Спрингер С., Дейч Г. Левый мозг, правый мозг. М.: Мир, 1983 г.

13. Физиология человека: Учебник для вузов физической культуры и факультетов физического воспитания для вузов / Под общ. ред. В.И.Тхоревского. - М.: Физкультура, образование и наука, 2001. - 492 с.