Способ оценки времени реакции человека на движущийся объект
Владельцы патента RU 2369326:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к медицине. 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 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 время реакции Тр человека на движущийся объект по формуле ,
где ti - i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число остановок точечного объекта в области положения метки. Способ позволяет повысить достоверность оценки времени реакции. 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 с. 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 величина 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 Тр человека на движущийся объект как значение по формуле
где ti - 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 пяти 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 не совпадения 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 Тр 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 не совпадения 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 не совпадения положений точечного объекта и метки: +3; +19; 0; +31; -20; -11; -15; +27; +18; +8, которые представлены в виде диаграммы на фиг.2.
По диаграмме проводилось визуальное сравнение суммарных площадей столбцов диаграммы в области положительных значений и в области отрицательных значений. Преобладание суммарной площади столбцов диаграммы в области положительных значений трактовалось как преобладание процессов торможения над процессами возбуждения в центральной нервной системе испытуемого, преобладание суммарной площади столбцов диаграммы в области отрицательных значений - как преобладание процессов возбуждения над процессами торможения.
Анализ суммарных площадей столбцов диаграммы 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 +60 мс, что свидетельствует о преобладании процессов торможения над процессами возбуждения.
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: +17,7 мс;
- количество ошибок упреждения: 4;
- средняя величина ошибок упреждения: -15,3 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 [3].
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 свидетельствует о преобладании процессов торможения в центральной нервной системе испытуемого.
Результаты оценки, полученной на основе визуального анализа диаграммы значений ошибок запаздывания и упреждения и расчета оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам [3] и [4], представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект | Результаты расчета | Результат оценки | Совпадение с оценкой по диаграмме | |
| Визуальный анализ диаграммы | Фиг.2 | преобладание процессов торможения | - | |
| Предложенный способ | +60 мс | преобладание процессов торможения | да | |
| Известный способ, описанный в [3] | Величина ошибок запаздывания | +17,7 мс | сбалансированность процессов | нет |
| Величина ошибок упреждения | -15,3 мс | |||
| Известный способ, описанный в [4] | Количество опережающих реакций | 4 | преобладание процессов торможения | да |
| 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 визуального анализа диаграммы (фиг.2), не совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].
Для оценки чувствительности предложенного способа проводили сравнительную оценку чувствительности предложенного способа и известных способов [3] и [4]. Так как в данном примере наблюдается совпадение оценок соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе только по предложенному способу и известному способу [4], то сравнительная оценка чувствительности предложенного способа относительно известного проводилась только между ними.
Абсолютная разность количества опережающих и отстающих реакций, являющаяся основанием для сопоставления количества ошибок запаздывания и упреждения и основанием для вынесения оценки о соотношении процессов возбуждения и торможения по способу [4], составляет 2. Время реакции на движущийся объект по предложенному способу, вычисленное по формуле (1), составляет +60 мс.
Таким образом, в данном примере предложенный способ обладает большей чувствительностью в сравнении с известным способом [4], что свидетельствует о более высокой достоверность оценки, полученной с помощью предложенного способа.
Пример 2
Испытуемый Б., 20 лет, аналогично испытуемому А. выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок не совпадения положений точечного объекта и метки: -20; +23; -22; +17; -26; -3; -17; +19; -8; +25, которые представлены в виде диаграммы на фиг.3.
Аналогичным образом вынесена оценка на основе визуального анализа диаграммы значений ошибок запаздывания и упреждения и проведен расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам [3] и [4], полученные оценки представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||
| Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект | Результаты расчета | Результат оценки | Совпадение с оценкой по диаграмме | |
| Визуальный анализ диаграммы | Фиг.3 | преобладание процессов возбуждения | - | |
| Предложенный способ | -12 мс | преобладание процессов возбуждения | да | |
| Известный способ, описанный в [3] | Величина ошибок запаздывания | +21,0 мс | преобладание процессов торможения | нет |
| Величина ошибок упреждения | -16,0 мс | |||
| Известный способ, описанный в [4] | Количество опережающих реакций | 6 | преобладание процессов возбуждения | да |
| Количество отстающих реакций | 4 |
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 визуального анализа диаграммы (фиг.3), не совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].
Для оценки чувствительности предложенного способа проводили сравнительную оценку чувствительности предложенного способа и известных способов [3] и [4]. Так как в данном примере наблюдается совпадение оценок соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе только по предложенному способу и известному способу [4], то сравнительная оценка чувствительности предложенного способа относительно известного проводилась только между ними.
Абсолютная разность количества опережающих и отстающих реакций, являющаяся основанием для сопоставления количества ошибок запаздывания и упреждения и основанием для вынесения оценки о соотношении процессов возбуждения и торможения по способу [4], составляет - 2. Время реакции на движущийся объект по предложенному способу, вычисленное по формуле (1), составляет - 12 мс.
Таким образом, в данном примере предложенный способ обладает большей чувствительностью в сравнении с известным способам [4], что свидетельствует о более высокой достоверность оценки, полученной с помощью предложенного способа.
Пример 3
Испытуемый В., 18 лет, аналогично испытуемому А., выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок не совпадения положений точечного объекта и метки: -19; -11; -28; +31; -25; -8; +36; -8; +22; +22, которые представлены в виде диаграммы на фиг.4.
Аналогичным образом вынесена оценка на основе визуального анализа диаграммы значений ошибок запаздывания и упреждения и проведен расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам [3] и [4], полученные оценки представлены в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||
| Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект | Результаты расчета | Результат оценки | Совпадение с оценкой по диаграмме | |
| Визуальный анализ диаграммы | Фиг.4 | преобладание процессов торможения | - | |
| Предложенный способ | +12 мс | преобладание процессов торможения | да | |
| Известный способ, описанный в [3] | Величина ошибок запаздывания | +27,8 мс | преобладание процессов торможения | да |
| Величина ошибок упреждения | -16,5 мс | |||
| Известный способ, описанный в [4] | Количество опережающих реакций | 6 | преобладание процессов возбуждения | нет |
| Количество отстающих реакций | 4 |
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 визуального анализа диаграммы (фиг.4), совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и не совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].
Для оценки чувствительности предложенного способа проводили сравнительную оценку чувствительности предложенного способа и известных способов [3] и [4]. Так как в данном примере наблюдается совпадение оценок соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе только по предложенному способу и известному способу [3], то сравнительная оценка чувствительности предложенного способа относительно известного проводилась только между ними.
Разность абсолютных значений средних величин ошибок запаздывания и упреждения, являющаяся основанием для сопоставления средних величин ошибок запаздывания и упреждения и основанием для вынесения оценки о соотношении процессов возбуждения и торможения по способу [3], составляет +11,3 мс. Время реакции на движущийся объект по предложенному способу, вычисленное по формуле (1), составляет +12 мс.
Таким образом, в данном примере предложенный способ обладает примерно одинаковой чувствительностью в сравнении с известным способом [3].
Пример 4
Испытуемый М., 20 лет, аналогично испытуемому А. выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок не совпадения положений точечного объекта и метки: -14; +19; -6; +16; -25; -11; -5; +24; -8; +11, которые представлены в виде диаграммы на фиг.5.
Аналогичным образом вынесена оценка на основе визуального анализа диаграммы значений ошибок запаздывания и упреждения и проведен расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам [3] и [4], полученные оценки представлены в таблице 4.
| Таблица 4 | ||||
| Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект | Результаты расчета | Результат оценки | Совпадение с оценкой по диаграмме | |
| Визуальный анализ диаграммы | Фиг.5 | сбалансированность процессов | - | |
| Предложенный способ | +1 мс | сбалансированность процессов | да | |
| Известный способ, описанный в [3] | Величина ошибок запаздывания | +17,5 мс | преобладание процессов торможения | нет |
| Величина ошибок упреждения | -11,5 мс | |||
| Известный способ, описанный в [4] | Количество опережающих реакций | 6 | преобладание процессов возбуждения | нет |
| Количество отстающих реакций | 4 |
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 визуального анализа диаграммы (фиг.5), не совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и не совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].
Так как в данном примере совпадение оценок соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе по предложенному способу и известным способам [3] и [4] не наблюдается, то сравнительная оценка чувствительности предложенного способа относительно известных не проводилась.
Пример 5
Испытуемый Т., 20 лет, аналогично испытуемому А. выполнил тест по оценке реакции на движущийся объект. В результате тестирования получены следующие значения ошибок не совпадения положений точечного объекта и метки: +27; +20; -22; -19; +26; +6; -8; +31; -39; -14, которые представлены в виде диаграммы на фиг.6.
Аналогичным образом вынесена оценка на основе визуального анализа диаграммы значений ошибок запаздывания и упреждения и проведен расчет оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект по предложенному и известным способам [3] и [4], полученные оценки представлены в таблице 5.
| Таблица 5 | ||||
| Способ оценки времени реакции испытуемого на движущийся объект | Результаты расчета | Результат оценки | Совпадение с оценкой по диаграмме | |
| Визуальный анализ диаграммы | Фиг.6 | сбалансированность процессов | - | |
| Предложенный способ | +8 мс | сбалансированность процессов | да | |
| Известный способ, описанный в [3] | Величина ошибок запаздывания | +22,0 мс | сбалансированность процессов | да |
| Величина ошибок упреждения | -20,4 мс | |||
| Известный способ, описанный в [4] | Количество опережающих реакций | 5 | сбалансированность процессов | да |
| Количество отстающих реакций | 5 |
Оценка времени реакции испытуемого на движущийся объект, вычисленная по формуле (1), равна +8 мс, что свидетельствует о незначительном преобладании процессов торможения над процессами возбуждения, то есть о состоянии, близком к сбалансированности процессов возбуждения и торможения.
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 визуального анализа диаграммы (фиг.5), совпадает с оценкой по способу, описанному в [3], и совпадает с оценкой по способу, описанному в [4].
Для оценки чувствительности предложенного способа проводили сравнительную оценку чувствительности предложенного способа и известных способов [3] и [4]. Так как в данном примере наблюдается совпадение оценок соотношения процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе по предложенному способу и известным способам [3] и [4], то сравнительная оценка чувствительности предложенного способа проводилась между всеми способами.
Разность абсолютных значений средних величин ошибок запаздывания и упреждения, являющаяся основанием для сопоставления средних величин ошибок запаздывания и упреждения и основанием для вынесения оценки о соотношении процессов возбуждения и торможения по способу [3], составляет +1,6 мс.
Абсолютная разность количества опережающих и отстающих реакций, являющаяся основанием для сопоставления количества ошибок запаздывания и упреждения и основанием для вынесения оценки о соотношении процессов возбуждения и торможения по способу [4], составляет 0. Время реакции на движущийся объект по предложенному способу, вычисленное по формуле (1), составляет +8 мс. Таким образом, в данном примере предложенный способ обладает большей чувствительностью в сравнении с известными способами [3] и [4], так как показывает, что состояние нервных процессов испытуемого близко к сбалансированности при незначительном преобладании процессов торможения.
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 визуального анализа диаграммы;
- дать количественную оценку, что позволяет оценить ее точность;
- повысить чувствительность оценки.
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.653-660.
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 c.
Способ оценки времени реакции человека на движущийся объект путем предъявления испытуемому на экране видеомонитора окружности, на которой помещена 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 Тр человека на движущийся объект как значение по формуле: 
,
где ti - i-я ошибка запаздывания с положительным знаком или упреждения с отрицательным знаком, мс; n - число остановок точечного объекта в области положения метки.
