Способ оценки времени реакции человека на движущийся объект

Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии. Предъявляют на экране видеомонитора окружность, на которой помещена метка и движущийся по окружности с заданной скоростью точечный объект. В момент предполагаемого совпадения положения точечного объекта с меткой испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по окружности. В этот момент вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и метки - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, и через заданное время возобновляют движение точечного объекта по окружности. Описанную процедуру повторяют заданное число раз, после чего вычисляют время реакции Т_р человека на движущийся объект как среднеарифметическое значение по формуле: , где t_i - i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число остановок точечного объекта в области положения метки. Способ повышает достоверность оценки времени реакции на движущийся объект, что достигается за счет отдельного подсчета времени запаздывания и упреждения и деления суммарной величины на их количество. 5 табл., 6 ил.

 

Изобретение относится к медицине и предназначено для оценки времени реакции человека на движущийся объект.

Одним из методов повышения надежности и эффективности профессиональной деятельности человека является диагностика и прогнозирование его функционального состояния. Простым и достаточно точным психофизиологическим показателем функционального состояния является время реакции на движущийся объект [1]. В то же время реакция на движущийся объект является сложным пространственно-временным рефлексом и используется в качестве теста для определения уровня взаимоотношения процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга [2], что обусловливает необходимость точной его оценки.

Известен способ оценки времени реакции человека на движущийся объект, согласно которому испытуемым предъявляют циферблат обычного стрелочного секундомера, одно деление которого равно 0,01 сек. Испытуемые по команде «Можно» нажатием кнопки пускают секундомер и останавливают его в момент достижения стрелкой заданного деления на циферблате. Проводятся 13 измерений, три из которых считаются ориентировочными и при оценке времени реакции на движущийся объект не учитываются. Индикатором реакции на движущийся объект является средняя величина ошибок запаздывания и средняя величина ошибок упреждения. Для оценки средней величины ошибок запаздывания подсчитывается сумма отклонений с положительным знаком и количество ошибок такого рода. Деление суммарной величины ошибок на их количество дает искомую величину. Аналогичным образом вычисляется критерий, характеризующий среднюю величину ошибок упреждения. Сопоставление рассчитанных средних величин дает представление о преобладании средней величины ошибок запаздывания или упреждения, то есть об оценке реакции на движущийся объект [3].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ тестирования реакции человека на движущийся объект, при проведении которого испытуемому предъявляют на экране видеомонитора окружность, на которой помещены курсор и метка, обозначающая «Стоп». Для обеспечения движения курсора по окружности испытуемый удерживает щупом кнопку пульта управления в нажатом состоянии. В момент предполагаемого совпадения курсора с меткой испытуемый отжимает щупом кнопку пульта. По количеству опережающих, отстающих и точных реакций судят о соотношении процессов торможения и возбуждения в центральной нервной системе, то есть об оценке реакции на движущийся объект [4].

Недостатком известных способов является низкая достоверность оценки времени реакции человека на движущийся объект, когда число ошибок запаздывания не равно числу ошибок упреждения, а их величины незначительно отличаются друг от друга, или когда число ошибок запаздывания равно числу ошибок упреждения, но их величины значительно отличаются друг от друга.

Технический результат предлагаемого способа оценки времени реакции человека на движущийся объект заключается в увеличении достоверности оценки во всех случаях соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе.

Технический результат достигается тем, что испытуемому предъявляют на экране видеомонитора окружность, на которой помещена метка и точечный объект, причем новым является то, что точечный объект движется с заданной скоростью по окружности, в момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по окружности, затем вычисляют ошибку не совпадения точечного объекта и метки - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, и через заданное время возобновляют движение точечного объекта по окружности, описанную процедуру повторяют заданное число раз, после чего вычисляют оценку времени реакции Т_р человека на движущийся объект как среднеарифметическое значение по формуле:

где t_i - i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число остановок точечного объекта в области положения метки.

На фиг.1 представлена окружность, предъявляемая испытуемому на экране видеомонитора, где 1 - метка, 2 - точечный объект, движущийся с заданной скоростью по окружности.

На фиг.2-6 представлены индивидуальные графики значений ошибок запаздывания и упреждения 5-ти испытуемых.

Предлагаемый способ оценки времени реакции человека на движущийся объект осуществляется следующим образом.

Испытуемому предъявляют на экране видеомонитора окружность, на которой помещена метка и точечный объект, движущийся по окружности. Испытуемый, наблюдая за движением точечного объекта, в момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по окружности. Затем вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и метки - время ошибки запаздывания или упреждения, и через заданное время возобновляют движение точечного объекта по окружности. Испытуемый выполняет описанную процедуру заданное число раз, после чего вычисляют время реакции Т_р человека на движущийся объект по формуле (1).

Таким образом, заявляемый способ оценки времени реакции человека на движущийся объект обладает новыми свойствами, обусловливающими получение положительного эффекта.

Пример 1.

Испытуемому А., 19 лет, на экране видеомонитора персонального компьютера, совместимого с IBM PC, предъявили окружность, на которой помещена метка, по окружности по часовой стрелке движется с заданной скоростью точечный объект. Испытуемый, наблюдая за движением точечного объекта по окружности, в момент предполагаемого совпадения положения точечного объекта с положением метки нажимал клавишу клавиатуры компьютера «Пробел», выполняющую функцию кнопки «Стоп». Компьютер в момент нажатия клавиши «Пробел» останавливал движение точечного объекта по окружности, вычислял ошибку несовпадения положений точечного объекта и метки, время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, заносил значение времени ошибки с соответствующим знаком в запоминающее устройство и через 1 с продолжал движение точечного объекта по окружности.

Испытуемый в соответствии с рекомендациями [3] выполнил 13 остановок движения точечного объекта в области положения метки, первые три из которых при оценке времени реакции на движущийся объект не учитывались. В результате тестирования получены следующие значения ошибок несовпадения положений точечного объекта и метки: +9, -17, +17, -24, +19, -14, +17, -11, +19, -26, которые представлены в виде графика на фиг.2. Анализ значений ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о равновесии процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленная по формуле (1), равна -1,2 мс, что свидетельствует о незначительном преобладании процессов возбуждения над процессами торможения, то есть состоянии, близком к их сбалансированности.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [3], дал следующие результаты:

- количество ошибок запаздывания: 5;

- средняя величина ошибок запаздывания: +16,2 мс;

- количество ошибок упреждения: 5;

- средняя величина ошибок упреждения: -18,4 мс.

Сопоставление рассчитанных средних величин ошибок запаздывания и упреждения также свидетельствует о незначительном преобладании процессов возбуждения над процессами торможения, то есть состоянии, близком к их сбалансированности [3].

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [4], дал следующие результаты:

- количество опережающих реакций: 5;

- количество отстающих реакций: 5.

Сопоставление количества опережающих и отстающих реакций свидетельствует о сбалансированности процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Результаты расчета оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам представлены в таблице 1.

Таблица 1.
Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект	Результаты расчета	Результат оценки
Предложенный способ	-1,2 мс	сбалансированность процессов
Известный способ, описанный в [3]	Величина ошибок запаздывания	+16,2 мс	сбалансированность процессов
Величина ошибок упреждения	-18,4 мс
Известный способ, описанный в [4]	Количество опережающих реакций	5	сбалансированность процессов
Количество отстающих реакций	5

В данном примере из анализа оценок, полученных по предложенному и известным способам следует, что оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам совпадают. При этом оценка времени реакции на движущийся объект по способу, описанному в [4], является качественной, что не позволяет оценить ее точность.

Пример 2.

Испытуемый Б., 20 лет, аналогично испытуемому А., выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок несовпадения положений точечного объекта и метки: +2, -24, -3, +34, -11, -34, +15, -17, -10, -13,

которые представлены в виде графика на фиг.3. Анализ значений ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о преобладании процессов возбуждения над процессами торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленная по формуле (1), равна -6,1 мс, что свидетельствует о преобладании процессов возбуждения над процессами торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [3], дал следующие результаты:

- количество ошибок запаздывания: 3;

- средняя величина ошибок запаздывания: +17,0 мс;

- количество ошибок упреждения: 7;

- средняя величина ошибок упреждения: -16,0 мс.

Сопоставление рассчитанных средних величин ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о незначительном преобладании процессов торможения над процессами возбуждения, то есть состоянии, близком к их сбалансированности.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [4], дал следующие результаты:

- количество опережающих реакций: 7;

- количество отстающих реакций: 3.

Сопоставление количества опережающих и отстающих реакций свидетельствует о преобладании процессов возбуждения над процессами торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Результаты расчета оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам представлены в таблице 2.

Таблица 2.
Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект	Результаты расчета	Результат оценки
Предложенный способ	-6,1 мс	преобладание процессов возбуждения
Известный способ, описанный в [3]	Величина ошибок запаздывания	+17,0 мс	сбалансированность процессов
Величина ошибок упреждения	-16,0 мс
Известный способ, описанный в [4]	Количество опережающих реакций	7	преобладание процессов возбуждения
Количество отстающих реакций	3

В данном примере из анализа оценок, полученных по предложенному и известным способам следует, что оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному способу совпадает с оценкой, вынесенной на основе анализа графика (фиг.3), не совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].

Пример 3.

Испытуемый В., 18 лет, аналогично испытуемому А., выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок несовпадения положений точечного объекта и метки: +6, -32, +9, +3, -33, +4, -21, +4, -35, -8,

которые представлены в виде графика на фиг.4. Анализ значений ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о преобладании процессов возбуждения над процессами торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленная по формуле (1), равна -10,2 мс, что свидетельствует о преобладании процессов возбуждения над процессами торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [3], дал следующие результаты:

- количество ошибок запаздывания: 5;

- средняя величина ошибок запаздывания: +5,2 мс;

- количество ошибок упреждения: 5;

- средняя величина ошибок упреждения: -25,8 мс.

Сопоставление рассчитанных средних величин ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о преобладании процессов возбуждения над процессами торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [4], дал следующие результаты:

- количество опережающих реакций: 5;

- количество отстающих реакций: 5.

Сопоставление количества опережающих и отстающих реакций свидетельствует о сбалансированности процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Результаты расчета оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам представлены в таблице 3.

Таблица 3.
Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект	Результаты расчета	Результат оценки
Предложенный способ	- 10,2 мс	преобладание процессов возбуждения
Известный способ, описанный в [3]	Величина ошибок запаздывания	+5,2 мс	преобладание процессов возбуждения
Величина ошибок упреждения	-25,8 мс
Известный способ, описанный в [4]	Количество опережающих реакций	5	сбалансированность процессов
Количество отстающих реакций	5

В данном примере из анализа оценок, полученных по предложенному и известным способам следует, что оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному способу совпадает с оценкой, вынесенной на основе анализа графика (фиг.4), совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], не совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].

Пример 4.

Испытуемый М., 20 лет, аналогично испытуемому А., выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок несовпадения положений точечного объекта и метки: -8, +19, +6, +4, -5, +2, +7, -14, +15, -6,

которые представлены в виде графика на фиг.5. Анализ значений ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в центральной нервной системе испытуемого.

Оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленная по формуле (1), равна +2,0 мс, что свидетельствует о преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в центральной нервной системе испытуемого.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [3], дал следующие результаты:

- количество ошибок запаздывания: 6;

- средняя величина ошибок запаздывания: +8,8 мс;

- количество ошибок упреждения: 4;

- средняя величина ошибок упреждения: -8,3 мс.

Сопоставление рассчитанных средних величин ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о незначительном преобладании процессов торможения над процессами возбуждения, то есть состоянии, близком к их сбалансированности.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [4], дал следующие результаты:

- количество опережающих реакций: 4;

- количество отстающих реакций: 6.

Сопоставление количества опережающих и отстающих реакций свидетельствуют о преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в центральной нервной системе испытуемого.

Результаты расчета оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам представлены в таблице 4.

Таблица 4.
Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект	Результаты расчета	Результат оценки
Предложенный способ	2,0 мс	преобладание процессов торможения
Известный способ, описанный в [3]	Величина ошибок запаздывания	+8,8 мс	сбалансированность процессов
Величина ошибок упреждения	-8,3 мс
Известный способ, описанный в [4]	Количество опережающих реакций	4	преобладание процессов торможения
Количество отстающих реакций	6

В данном примере из анализа оценок, полученных по предложенному и известным способам следует, что оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному способу совпадает с оценкой, вынесенной на основе анализа графика (фиг.5), не совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].

Пример 5.

Испытуемый Т., 20 лет, аналогично испытуемому А., выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок несовпадения положений точечного объекта и метки: -13, +28, -7, +25, -17, +19, -3, +8, -18, +14,

которые представлены в виде графика на фиг.6. Анализ значений ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в центральной нервной системе испытуемого.

Оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленная по формуле (1), равна +3,6 мс, что свидетельствует о преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в центральной нервной системе испытуемого.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [3], дал следующие результаты:

- количество ошибок запаздывания: 5;

- средняя величина ошибок запаздывания: +18,8 мс;

- количество ошибок упреждения: 5;

- средняя величина ошибок упреждения: -11,6 мс.

Сопоставление рассчитанных средних величин ошибок запаздывания и упреждения свидетельствует о преобладании процессов торможения над процессами возбуждения в центральной нервной системе испытуемого.

Расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленной по способу, описанному в [4], дал следующие результаты:

- количество опережающих реакций: 5;

- количество отстающих реакций: 5.

Сопоставление количества опережающих и отстающих реакций и свидетельствуют о сбалансированности процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе испытуемого.

Результаты расчета оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам представлены в таблице 5.

В данном примере из анализа оценок, полученных по предложенному и известным способом следует, что оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному способу совпадает с оценкой, вынесенной на основе анализа графика (фиг.6), совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и не совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].

Таблица 5.
Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект	Результаты расчета	Результат оценки
Предложенный способ	3,6 мс	преобладание процессов торможения
Известный способ, описанный в [3]	Величина ошибок запаздывания	+18,8 мс	преобладание процессов торможения
Величина ошибок упреждения	-11,6 мс
Известный способ, описанный в [4]	Количество опережающих реакций	5	сбалансированность процессов
Количество отстающих реакций	5

Таким образом, установлено, что оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному способу позволяет установить истинное взаимоотношение возбуждения и торможения во всех случаях, что свидетельствует о повышении достоверности оценки.

Предлагаемый способ оценки времени реакции человека на движущийся объект позволяет:

- повысить достоверность оценки во всех случаях соотношения процессов возбуждения и торможения;

- совпадает с оценкой, вынесенной на основе анализа графика;

- дать количественную оценку, что позволяет оценить ее точность.

Положительный эффект предлагаемого способа оценки времени реакции человека на движущийся объект подтвержден результатами экспериментального исследования на группе из 10 испытуемых.

Таким образом, предлагаемый способ оценки времени реакции человека на движущийся объект позволяет повысить достоверность оценки и сделать правильный вывод о соотношении процессов торможения и возбуждения в центральной нервной системе.

Литература

1. Сурнина О.Е., Лебедева Е.В. Половые и возрастные различия времени реакции на движущийся объект у детей и взрослых // Физиология человека. - 2001. - Т.27, №4. - С.56-60.

2. Караулова Н.И. Возможности использования реакции на движущийся объект в оценке результатов тренировки // Физиология человека. - 1982. - Т.8, №4. - С.653-60.

3. Методы и портативная аппаратура для исследования индивидуально-психологических различий человека / Н.М.Пейсахов, А.П.Кашин, Г.Г.Баранов, Р.Г.Вагапов; Под ред. В.М.Шадрина. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1976. - 238 с.

4. Маслова О.И., Горюнова А.В., Гурьева М.Б. и др. Применение тестовых компьютерных систем в диагностике когнитивных нарушений при синдроме дефицита внимания с гиперактивностью у детей школьного возраста // Медицинская техника. - 2005. - №1. - С.7-13.

5. ГОСТ Р 50779.21-2004. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. - Ч.1: Нормальное распределение. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 43 с.

Способ оценки времени реакции человека на движущийся объект путем предъявления испытуемому на экране видеомонитора окружности, на которой помещены метка и точечный объект, отличающийся тем, что точечный объект движется с заданной скоростью по окружности, в момент предполагаемого совпадения положения движущегося точечного объекта с меткой испытуемый нажатием кнопки «Стоп» останавливает движение точечного объекта по окружности, затем вычисляют ошибку несовпадения точечного объекта и метки - время ошибки запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, и через заданное время возобновляют движение точечного объекта по окружности, описанную процедуру повторяют заданное число раз, после чего вычисляют оценку времени реакции Т_р человека на движущийся объект как среднеарифметическое значение по формуле

где t_i - i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число остановок точечного объекта в области положения метки.