Спосіб “діма” визначення екстремального інформаційного навантаження людини

МПК:А61В 5/16 СПОСІБ «ДІМА» ВИЗНАЧЕННЯ ЕКСТРЕМАЛЬНОГО ІНФОРМАЦІЙНОГО НАВАНТАЖЕННЯ ЛЮДИНИ Галузь технІКИ, ДО ЯКОЇ Належить ВИНахІД. Винахід належить до психофізіології і може бути використаний для прогнозування успішності професійної діяльності людини в екстремальних умовах і надзвичайних ситуаціях за показниками найбільшої величини перепускної спроможності людини (Сп) і відповідним до неї темпом. Перелік термінів та скорочень, які зустрічаються в подальшому тексті Тест Хільченка - іспит, побудований на демонструванні двох позитивних подразників (коло, квадрат)! одного гальмуючого (трикутник); тест є основою способу, який пропонується; ДІМА - Динамізм Інверсійно-фізіологічної Мануально-міжпівкульової Асиметрії; Асиметрія - мануально-міжпівкульова асиметрія; ЕАМ - екстремум асиметрії по модулю (відображає інверсійний характер асиметрії і дозволяє врахувати її максимуми, як з позитивним, так і з негативним знаком); ЕІН - екстремальне інформаційне навантаження людини; ТЕМП - темп демонстрування (подразників за хвилину), фіг/хвил; Темп ЕІН - темп, який відповідає найбільшому значенню показника Сп; ТДД - темповий діапазон досліджень; III - швидкість білатеральної переробки зорової інформації та бімануального реагування фігур за секунду, фіг/сек; 2 ФД- кількість фігур, які демонструють на даному темпі за ЗО с; ФР функціональна рухливість (нервових процесів), фіг/хвил; ЛФС- латеральна функціональна система t(рука - півкуля мозку"; Сп - перепускна спроможність людини, фіг/сек; ПрСп- показник внеску ЛФС правої руки (і лівої півкулі), до Сп, фіг/сек; ЛрСп-показник внеску ЛФС лівої руки (і правої півкулі), до Сп, фіг/сек; НВЛр- кількість неправильних відповідей (помилок реагування), які підсумовані для правої руки на даному темпі; НВЛр— кількість неправильних відповідей (помилок реагування), які підсумовані для лівої руки на даному темпі. Рівень техніки. Характеристика аналога. Відомий спосіб визначення екстремального інформаційного навантаження (ЕІН), при якому здійснюють тестування в режимі білатерального вибору із трьох подразників з поступовим збільшенням їх темпу в діапазоні 30-120 за хвилину, реєструють неправильні відповіді (НВ), які підсумовують на кожному темпі, виявляють показник ЕШ, який має назву «функціональна рухливість» (ФР) - граничний темп, на якому зроблено не більше 5-5,5% помилок від кількості подразників, які були продемонстровані /Хильченко А.Е. Методика исследования подвижности основных нервных процесов у человека // Журнал высшей нервной деятельности им. Павлова, Москва. - 1958. - № 8. Вып. 6. -Т.VIII.- С. 945-948 /. Недолік аналогу. Вказаний тест, відомий як тест Хільченка, не був створений для визначення найвищого темпу (більшого, ніж ФР) і моделювання екстремальних умов, тому критерій темпу ЕІН відповідає тільки рівню ФР, не більше. з Характеристика прототипу. За прототип обраний спосіб визначення ЕШ, при якому здійснюють тестування в режимі білатерального вибору із трьох подразників у вигляді слів з поступовим збільшенням їх темпу демонстрування на десять за хвилину кожні ЗО с в діапазоні 30-160 подразників за хвилину, реєструють НВ (помилки реагування), які підсумовують на кожному темпі разом для лівої та правої руки, підраховують показник Сп за сумою НВ на обох руках, виявляють найбільшу величину показника Сп і відповідний до неї темп, який визначають як темп ЕІН /Горбунов В.В., Макаренко Н.В., Досычев В.В. Физиологическая оценка возможностей переработки возрастающих объемов зрительной информации человеком-оператором // Журнал высшей нервной деятельности им. Павлова, Москва. - 1983.- № 6.- С.1028-1033/. Недолік прототипу: Недостатня точність визначення темпу ЕІН (темп ЕШ визначається тільки на рівні ФР). Між іншим, для екстремальних умов реальна величина темпу повинна бути більшою, ніж ФР. Це підтверджується теоретичним прогнозом за результатами визначення показника складності роботи (Т), який характеризує фізіологічну ціну виконання завдання на кожному з темпів. Для визначення показника Т були використані дані електроміографії, дихання, електрокардіота енцефалографії. Негативні наслідки недоліку прототипу. З нашого аналізу результатів досліджень, які отримані авторами способу-прототипу, випливає, що верхня границя ТДЦ повинна бути більшою, ніж ФР, на 10-60 ( у середньому - на 35) подразників за хвилину. Виходячи з цього, для осіб з ФР 120 та більше подразників за хвилину, які мають темп ЕШ ФР+50 та більше, екстремальне інформаційне навантаження не можна визначити, отже, одна група людей при темпі 160 подразників за хвилину має перенавантаження, для другої групи - не вистачає діапазону темпів. Причини недоліків: по-перше, неоптимальність процедури пошуку границь ТДЦ, тобто відсутність індивідуального визначення верхньої його границі (немає гарантії, що реальна величина темпу ЕІН знаходиться в межах цього діапазону), тому ЩО ДЛЯ вс іх о бс теж ени х ТДД вст ановл ений одна ковим (на гад аєм о, що в спо соб іпрототипі тестування всіх обстежених здійснюють при верхній границі діапазону 160 подразників за хвилину); по-друге, показник найбільшої величини Сп вказує на значення ФР, яке не є реальним (більшим ніж ФР) значенням темпу ЕІН, тому що цей показник визначається за кількістю НВ, яка підсумована для обох рук. Задача винаходу. В способі визначення ЕІН поставлена задача шляхом оптимізації встановлення індивідуального першого маркера (показника верхньої границі темпового діапазону дослідження) і використання більш адекватного другого маркера (показника темпу ЕШ) так, щоб найбільша величина другого маркера мала відповідати більшому, ніж ФР, значенню реального темпу ЕІН з гарантією, що це значення обов'язково знаходиться в межах діапазону дослідження, забезпечити підвищення точності визначення найбільшої величини показника Сп і відповідного до неї темпу ЕШ. Пошук шляху вирішення задачі. Можна показати, що на відомому рівні техніки був використаний такий підхід до визначення показника перепускної спроможності, який би враховував внесок найкращої з ЛФС в результат переробки інформації. Між тим, в процесі спеціальних досліджень було встановлено, що одна ЛФС може гальмувати роботу другої так, що сумарна Сп обох ЛФС може бути помилково визначена як менша за кожну з них. (Було проведено окреме дослідження з використанням пристрою для сприйняття зорової інформації кожним оком окремо в умовах дефіциту часу. /А.С. СРСР № 1650083, МІЖ А61В 3/00 за 1991 рік// Седаков І.О. та інш./ Результати дослідження показали, що при подачі інформації 5 правому чи лівому оку має місце мобілізуючий ефект, а при роботі двома очима нерідко результати бувають гірші, ніж при подачі інформації на одне око). Подальші багаторічні дослідження дозволили створити ДІМА технологію асимометрії мозку та визначення інших життєво важливих функцій і професійних якостей людини, яка дозволяє моделювати роботу людини в екстремальних умовах і фіксувати точну кількісну характеристику мобілізації роботи однієї з півкуль не тільки за дослідженнями швидкості-точності зорового сприйняття, а й за мануальнопівкульовими характеристиками бімануального реагування. Так, ці дослідження показали, що мобілізація коленої з ЛФС переробки інформації зв'язана з тимчасовою фізіологічною інверсією мануальноміжпівкульової асиметрії І Динамопреобразователь (Инверсоасиммометр) «ДИМА»: Пат. России № 2023422 /И.А. Седаков. - Заявка № 4737270/14; Заявл. 12.09.89.- Опубл. ЗОЛ 1.94. - БИ № 22. - 7 с; Седаков И.А., Дудин Н.П. Возрастные проявления маятника знакопеременной асимметрии ...: Стендовый доклад: Первая научно-практическая конференция научноисследовательского сектора КГИФК. Программа докладов. - К., 1988. - С. 5; Явление знакопеременное™ функционально-двигательной асимметрии ...: Заявка на открытие /И.А. Седаков. - Заявл. 13.12.88; Устройство для психофизиологических исследований: А.С. СССР 1796750 / И.А.Седаков, В.А. Галайчук, Л.И.Гудзенко и др. :3аявка№ 4777589/14; Заявл. 15.01.90. Опубл. 23.02.93. - БИ № 7, - 10 с/. За результатами цих тестів (які моделюють роботу людини в екстремальних умовах) було встановлено явище залежності стійкості домінування однієї з ЛФС «рука - півкуля мозку» від рівня ФР, тобто від типу нервової системи, в умовах стресу/ Седаков І.О. Гіпотеза правопівкульової активації стійкості людини до стресу...//Матеріали Першої Української науково-практичної конференції «Актуальні проблеми здорового способу життя».-Київ, 1992. С.53-55/. Відповідно до встановленого явища, на фоні домінування 6 найкращої ЛФС має місце тимчасова інверсія, яка є відображенням біологічного гомеостатування, (підтримання живої системи в стані рівноваги), в процесі якого одна ЛФС може передати домінування іншій. Тоді Сп буде визначатися внеском домінуючої при даному навантаженні ЛФС ( внесок ЛФС в Сп може бути маркером темпу ЕШ) на фоні нерівномірної ЗМІНИ мануально-міжпівкульової асиметрії, тобто на фоні наявності екстремумів асиметрії по модулю - ЕАМ (які можуть бути маркерами верхньої границі ТДД). В цьому - одна з важливих рис раніше невідомого феномена «ДІМА» - феномена Динамізму Інверсійно-фізіологічної Мануально-міжпівкульової Асиметрії. Таким чином, результати пошуку шляху вирішення задачі, яка поставлена, наштовхують на необхідність виконати такі пункти: по-перше, знайти більш адекватний показник найбільшої величини Сп (з урахуванням ефекту мобілізації найкращої при даному навантаженні ЛФС і її внеску в Сп); по-друге, розробити більш оптимальну процедуру пошуку верхньої границі ТДД (з урахуванням взаємозв'язку величини верхнього темпу діапазону досліджень з ЕАМ); по-третє, забезпечити можливість у встановленому ТДД (де гарантовано знаходження найбільшої величини Сп) за знайденим показником Сп визначати темп ЕШ. Суть винаходу. У способі «ДІМЛ» визначення ЕШ, при якому здійснюють тестування в режимі білатерального вибору із трьох подразників з поступовим збільшенням темпу їх демонстрування на 10 подразників за хвилину кожні 30 с, реєструють НВ і ФД, які підсумовують на кожному темпі, виявляють найбільшу величину показника Сп і відповідний до неї темп, який визначають як темп ЕІН, поставлена задача вирішена тим, що демонструють геометричні фігури, реєструють і підсумовують НВ окремо для кожної руки, виявляють величину ФР, починаючи з якої підраховують абсолютну величину і асиметрію внесків ЛФС до Сп, виявляють на темпах після ФР другий екстремум по модулю цієї асиметрії і відповідний до нього темп верхньої границі ТДЦ, після чого тестування закінчують, а ЕІН визначають за найбільшою величиною з внесків ЛФС до Сп. Конкретніше суть способу "ДІМА" відповідно винаходу пояснюється нижче. Тестування здійснюється на основі комп'ютерного варіанту тесту Хільченка / Седаков І.О., Глоба Л.М., Вовченко О.А. Спосіб визначення функціонального стану мозку людини // Патент України № 10194, МІЖ Абї В 5/16, 1996. С.3-6/, модифікованому відповідно до винаходу, у якому діапазон демонстрування фігур складає 30 - 200 фігур за хвилину. Внесок кожної з ЛФС оцінюється за відомою формулою для перепускної спроможності Сп /Горбунов В.В., Досычев В.В., Макаренко Н.В. Оценка надежности человека-оператора по данным физиологических исследований //Физиология человека.-1982.- Т.8.- №2.- С.217/, яка була використана для оцінки Сп в способі-прототипі, з заміною в цій формулі логарифму за основою 2 логарифмом за основою е. Спрощені формули для визначення внеску ЛФС правої ("права рука ліва півкуля мозку") та лівої ("ліва рука - права півкуля мозку1') руки до Сп мають в нашому випадку такий вигляд: nvcn = in 1.1 + лрсп = ш 1.1 + НВПр НВПр Ы ~ФД^* ~2 ФД НВЛп HBnrt InЛР А Л... ФД Л + 1 + 1 Р нвп% нвл% ~~ Ф Д 1пМ In \ Н В Пр ~~ Ф Д фіг сек фіг ФД сек 2ФД ДЄ П рС п - показник внеску ЛФС, до якої належить права рука, до Сп, фіг/сек; НВПр~ кількість неправильних відповідей (помилок реагування), які підсумовані для правої руки на даному темпі; НВЛр- кількість неправильних відповідей (помилок реагування), які підсумовані для лівої руки на даному темпі; ФД- кількість фігур, які демонструють на даному темпі; Ш швидкість білатеральної переробки зорових сигналів і бімануального реагування, фіг/сек. ТехНІЧНИЙ результат. Технічний результат пояснюється даними таблиці 1, де відображені взаємозв'язок суттєвих ознак винаходу та безпосереднього технічного результату. Таблиця 1 Зв'язок між ознаками винаходу та технічним результатом Ознаки винаходу Демонструють геометричні фігури. Безпосередній технічний результат При демонструванні геометричних фігур максимальне значення перепускної спроможності набуває найбільшої величини порівняно з демонструванням слів. З аб ез печ ує в изнач ення такого показника перепускної спроможності, найбільше значення якого в функціональній с ис тем і пр ав о ї ч и лів о ї р уки за статистикою відповідає темпу, який на 10-60 фігур за хвилину більше, ніж в способу Реєструють НВ та підсумовують їх кількість окремо для кожної руки виявляють ФР, починаючи з якої підраховують прототипу (темп найбільшої Сп в прототипі абсолютну величину і співпадає з темпом, який відповідає рівню ФР). асиметрію внесків ЛФС в Сп. Виявляють на темпах після ФР другий екстремум по модулю цієї асиметрії і відповідний до нього темп верхньої границі ТДД, після чого тестування закінчують. Забезпечує таке оптимальне визначення верхньої границі ТД Ц, що гар антує наявність в ньому найбільшого значення показника Сп. Запобігає перевантаженню людини від надмірного обсягу інформації (завдяки тому, що тестування своєчасно завершується, на відміну від тестування відповідно способу-прототипу, при якому продовжують надмірно навантажувати людину, незважаючи на те, що вона вже не може адекватно реагувати, а реагує випадковим чином, і у відповідь на запитання бажає відмовитися від продовження тестування, що було нами досліджено у спеціальному експерименті, див. Таблицю 3). ЕІН визначають Відображає ефект моб іліз ації і за найбільшою адекватне визначення показника Сп за величиною показника рахунок феномена домінування однієї з Сп людини, в якості півкуль мозку. якого беруть до уваги найбільшу абсолютну величину з внесків ЛФС в Сп. Із таблиці можна побачити, що досягнутий технічний результат полягає у підвищенні точності визначення ЕІН шляхом оптимІзації верхньої границі ТДЦ, тобто шляхом його індивідуального обмеження з встановленням першого маркера (екстремума асиметрії внесків ЛФС до Сп) і шляхом оптимізації визначення темпу ЕІН з встановленням другого маркера (величини найбільшого з внесків ЛФС до Сп). А саме: у способі визначення ЕІН забезпечено підвищення точності визначення найбільшої величини показника Сп і відповідного до неї темпу ЕІН з урахуванням раніше невідомого феномена «ДІМА» - феномена Динамізму Інверсійнофізіологічної Мануально-міжпівкульової Асиметрії. Матеріали, ЯКІ ПОЯСНЮЮТЬ ВИНахІД. Винахід пояснюється прикладом та таблицями 2 і 3, де в таблиці 2 наведені результати тестування обстежуваного Зав-ка відповідно запропонованому способу, а в таблиці 3 дані порівняння темпу ЕІН за показником найбільшого внеску однієї з ЛФС 10 в Сп на одній моделі екстремальних умов - моделі відповідно винаходу - з даними, які були здобуті на іншій моделі екстремальних умов - на моделі експерименту з відмовою від продовження тестування ( п= 54 осіб, ФР=75фіг/хвил). ПРИКЛАД. Обстежуваний Зав-к, 21 рік. Був протестований згідно запропонованому способу для визначення найвищого темпу ЕШ. Використаний раніше розроблений комп'ютерний варіант тесту Хільченка /Седаков І.О., Глоба Л.М., Вовченко О.А.,1996/, який був модифікований відповідно до винаходу з діапазоном темпів демонстрування 30-200 фігур за хвилину. Результати тестування відображені у таблиці 2. Таблиця 2 Результати визначення величин та асиметрії внесків кожної з ЛФС до Си у обстежуваного Зав-ка в залежності від темпу демонстрування зростаючих обсягів зорової інформації ( геометричних фігур ) Показники Швидкість Значення показників (III) , фіг/сек, відпо відає яка 1,17 1,33 1,5 1,67 1,83 2,0 2,17 70 80 90 100 ПО 120 130 тем пу дем о нстр у вання ф ігур за хвилину. Темп демонстрування фігур, фіг/хвил Велич ина темпу, яка є сумою ФР ФР+10 ФР+20 ФР+30 ФР+40 ФР+50 ФР+60 ФР та додаткового значення, на величину яко го цей темп перебільшує ФР, фіг./хвил К і ль к іс т ь ф і гу р , демо нструються на які 35 40 45 50 55 60 65 0 3 2 5 1 1 5 даному темпі (ФД) Кількість неправильних ВІДПОВІДеЙ (HBjjfJ, підсумовані для ліво ї руки ЯКІ 11 Кільк ість непр авильних ві дпо ві дей ( НВ П р ) , 1 0 3 1 5 6 6 1,29 1,04 1,34 1,18 1,83 2,0 1,70 1,11 1,5 1,21 1,68 1,32 U41 1,59 0,18 0,46 0,13 0,5 0,51 0,59 0,11 які підсумовані для правої руки По казник внеску ЛФС ліво ї руки у Сп (Л рСп), фіг/сек Показник внеску ЛФС право ї руки у Сп (ПрСп), фіг/сек Величина внесків ас иметрії по моду лю вказаних (Лр Сп ПрСп), фіг/сек Як видно з Таблиці 2, перший екстремум асиметрії внесків ЛФС кожної руки мав місце на темпі 80 (ФР+10) фіг/хвил. Другий екстремум асиметрії вказаних внесків складав 0,59 фіг/сек і мав місце на темпі 120 (ФР+50) фіг/хвил, на якому відмічається максимальне значення 2,0 фіг/сек. те, що це є максимальним значенням , підтвер джує ться зменшено ю величиною асиметр ії 0,11 ф іг/сек на наступній швидкос ті 2,17 ф іг/сек (цій швидкос ті відповідає темп 130 ф іг/ хвил). ТеМП 1 20 ф іГ/ ХВИЛ і відображає темп ЕІН для обстежуваного Зав-ка. Після досягнення цього темпу тестування було закінчено. Як видно з таблиці 2, на темпах (ФР+10) і (ФР+30) мас місце інверсія, тобто, зм іна знака асиметрії внесків ЛФС в перепускну спроможність на користь внеску ЛФС правої руки. Це і є проява феномена ДІМА - проява Динамізму Інверсійно -фізіологічної Мануально-мІжпівкульово ї Асиметрії. Висновок за результатами тестування обстеженого Зав-ка 1) верхня границя ТДД складає 120 фіг/хвил, тому що на цьому темпі маркер екстремальної асиметрії по модулю вказує, що має місце другий екстремум асиметрії внесків ЛФС до Сп; 2) найбільша величина показника внеску ЛФС лівої руки (і правої півкулі) до Сп складає 2,0 фіг/сек» 3) темп ЕІН складає 120 фіг/хвил., тому що він відповідає найбільшому показнику із внесків ЛФС в Сп. 12 МАТЕРІАЛИ, ЯКІ ПІДТВЕРДЖУЮТЬ ВИНАХІДНИЦЬКИЙ РІВЕНЬ Неочевидність, як критерій винахідницького рівня. Автори способупрототипу мали можливість урахувати внесок кожної з ЛФС в Сп, оскільки під час розробки способу-прототипу вже існувало достатньо знань у цьому напрямку, тобто, для авторів прототипу пошук шляху вирішення задачі був неочевидним. Так, учениця Антона Єрофеєвича Хільченка розглядала у своїй роботі НВ окремо для Правої та ЛІВОЇ руки /Кольченко Н.В. Функциональная подвижность нервных процессов и ее значение для некоторых видов трудовой деятельности: Дисс..,. к.м.н.- Киев, 1977.-С.115/. Макаренко Н.В., як один з авторів способу-прототипу, знав про цю роботу Кольченко Н.В. /Макаренко Н.В. Психофизиологические функции и операторский труд.- К.:НАУКОВА ДУМКА, 1991.С.202/, але не запропонував підхід до визначення Сп з урахуванням окремих внесків ЛФС правої та лівої руки . Поз итив ний ефект р ез уль татів дослід жень як кр итер ій винахідницького рівня. Було проведено тестування, у якому брали участь добровольці - абітурієнти Української військово-медичної академії. Була надана інструкція: коли вже обстежені будуть відчувати, що вони не в змозі реагувати адекватно, то вони повинні проінформувати про це дослідника. Всього було протестовано 54 особи, які у той момент, коли вони відчували, що не можуть реагувати адекватно, повідомляли про це дослідника. Дослідник реєстрував цей темп, а обстежуваний продовжував реагувати ще два темпи у випадках, коли відмова мала місце до досягнення другого екстремуму асиметрії внесків ЛФС за модулем до Сп. Це дозволило більш впевнено з'ясувати найбільше значення з вказаних внесків до Сп. Після цього було необхідно натиснути на клавішу «Вихід з програми тестування» (Escape). Результати проведеного експерименту відображені у Таблиці 3. 13 Таблиця З Дані порівняння темпу ЕІН за показником найбільшого внеску однієї з ЛФС до Сп на моделі екстремальних умов - моделі відповідно винаходу з даними, які були здобуті на іншій моделі екстремальних умов - на моделі з відмовою від продовження тестування (п= 54 осіб, ФР=75фіг/хвил) Показник Значення показника Значення показника відповідно винаходу відповідно експерименту з передбаченою відмовою від продовження тестування Додаткова величина темпу, на яку темп ЕШ М ± м М ± 1 31.0 ± 3.0 36.0 ± 4.0 перебільшує ФР, фіг/хвил 5.0 Різниця між показниками за абсолютним значенням 1.0 Критерій достовірності різниці за Ст'юдентом Оцінка значимості р > 0.05 різниці Достовірна чи Різниця недостовірна недостовірна різниця Як випливає з таблиці 3, найвищий темп ЕШ людини, який був усереднений по групі з 54 осіб, при відмові від продовження тестування складав (ФР + 36) фіг/хвил, а по показнику максимального значення внеску в 14 перепускну спроможність ЛФС лівої руки м аксимальний темп інформаційного навантаження складав (ФР + 31) фіг/хвил. Але різниця між вказаними значеннями (ФР + 36) і (ФР + 31) не може вважатися статистично достовірною. Таким чином, результати вказаного експерименту дозволяють вважати, що дані, які отримані за внеском в перепускну спроможність функціональної системи лівої руки не є випадковими, а відображають реальну.ситуацію. Це також відповідає прогнозу авторів способу-прототипу, який вони отримали за допомогою теоретичного підходу (нагадаємо, що середнє значення цього темпу за нашою оцінкою складає ФР+35).