Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований?


НазваниеТезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований?
страница1/11
Дата публикации22.04.2013
Размер1.28 Mb.
ТипТезисы
userdocs.ru > Физика > Тезисы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Раздел 1. Методы психофизиологических исследований

Тезисы

Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований?
Методы психофизиологических исследований — комплекс методов, используемых для изучения физиологического обеспечения психических процессов.

В психофизиологии основными методами регистрации физиологических процессов являются электрофизиологические методы. В физиологической активности клеток, тканей и органов особое место занимает электрическая составляющая. Электрические потенциалы отражают физико-химические следствия обмена веществ, сопровождающие все основные жизненные процессы, и поэтому являются исключительно надежными, универсальными и точными показателями течения любых физиологических процессов. Электрические показатели, по сравнению с другими, наиболее демонстративны, таким образом, они являются важным средством обнаружения деятельности. Единообразие потенциалов действия в нервной клетке, нервном волокне, мышечной клетке, как у человека, так и у животных говорит об универсальности этих показателей. Точность электрических показателей, т.е. их временное и динамическое соответствие физиологическим процессам, основана на быстрых физико-химических механизмах генерации потенциалов, являющихся неотъемлемым компонентом физиологических процессов в нервной или мышечной структуре.

К перечисленным преимуществам электрических показателей физиологической активности следует добавить и неоспоримые технические удобства их регистрации: помимо специальных электродов, для этого достаточно универсального усилителя биопотенциалов, который скоммутирован с компьютером, имеющим соответствующее программное обеспечение. И, что важно для психофизиологии, большую часть этих показателей можно регистрировать, никак не вмешиваясь в изучаемые процессы и не травмируя объект исследования. К наиболее широко используемым методам относятся регистрация импульсной активности нервных клеток, регистрация электрической активности кожи, электроэнцефалография, электроокулография, электромиография и электрокардиография. В последнее время в психофизиологию внедряется новый метод регистрации электрической активности мозга — магнитоэнцефалография и изотопный метод (позитронноэмиссионная номография).

Основные методы психофизиологических исследований:

  • регистрация импульсной активности нервных клеток;

  • электроэнцефалография (ЭЭГ);

  • магнитоэнцефалография (МЭГ);

  • позитронно-эмиссионная томография мозга (ПЭТ);

  • окулография;

  • электромиография;

  • электрическая активность кожи (ЭАК).




1.1. Регистрация импульсной активности нервных клеток

Изучение активности нервных клеток, или нейронов, как целостных морфологических и функциональных единиц нервной системы, безусловно, остается базовым направлением в психофизиологии. Одним из показателей активности нейронов являются потенциалы действия — электрические импульсы. Современные технические возможности позволяют регистрировать импульсную активность нейронов у животных в свободном поведении и, таким образом, сопоставлять эту активность с различными поведенческими показателями. В редких случаях в условиях нейрохирургических операций исследователям удается зарегистрировать импульсную активность нейронов у человека.

Поскольку нейроны имеют небольшие размеры (несколько десятков микрон), то и регистрация их активности осуществляется с помощью подводимых вплотную к ним специальных отводящих микроэлектродов. Свое название они получили потому, что диаметр их регистрирующей поверхности составляет около одного микрона. Микроэлектроды бывают металлическими и стеклянными. Металлический микроэлектрод представляет собой стержень из специальной высокоомной изолированной проволоки со специальным способом заточенным регистрирующим кончиком. Стеклянный микроэлектрод — пирексовая тонкая трубочка (диаметр около 1 мм) с тонким незапаянным кончиком, заполненная раствором электролита. Электрод фиксируется в специальном микроманипуляторе, укрепленном на черепе исследуемого, и коммутируется с усилителем. С помощью микроманипулятора электрод через отверствие в черепе пошагово вводят в мозг. Длина шага составляет несколько микрон, что позволяет подвести регистрирующий кончик электрода очень близко к нейрону, не повреждая его. Подведение электрода к нейрону осуществляется либо вручную, и в этом случае животное должно находиться в состоянии покоя, либо автоматически на любом этапе поведения животного. Усиленный сигнал поступает на монитор и записывается на магнитную ленту или в память компьютера. При «подходе» кончика электрода к активному нейрону экспериментатор видит на мониторе появление импульсов, амплитуда которых при дальнейшем осторожном продвижении электрода постепенно увеличивается. Когда амплитуда импульсов начинает значительно превосходить фоновую активность мозга, электрод больше не подводят, чтобы исключить возможность повреждения мембраны нейрона.




^ 1.2. Электроэнцефалография (ЭЭГ)

Среди методов электрофизиологического исследования ЦНС человека наибольшее распространение получила регистрация колебаний электрических потенциалов мозга с поверхности черепа — электроэнцефалограмма. Предполагается, что электроэнцефалограмма (ЭЭГ) в каждый момент времени отражает суммарную электрическую активность клеток мозга.

ЭЭГ регистрируют с помощью наложенных на кожную поверхность головы (скальп) отводящих электродов, скоммутированных в единую цепь со специальной усилительной техникой. Увеличенные по амплитуде сигналы с выхода усилителей можно записать на магнитную ленту или в память компьютера для последующей статистической обработки. Для минимизации контактного сопротивления между электродом и скальпом на месте наложения электрода тщательно раздвигают волосы, кожу обезжиривают раствором спирта и между электродом и кожей кладут специальную электропроводную пасту. Для исключения электрохимических процессов на границе электрод — электролит (паста), приводящих к собственным электрическим потенциалам, поверхность электродов покрывают электропроводными неполяризующимися составами, например, хлорированным серебром.

Как любые электрические потенциалы, ЭЭГ всегда измеряется между двумя точками. Существуют два способа регистрации ЭЭГ — биполярный и монополярный. При биполярном отведении регистрируется разность потенциалов между двумя активными электродами. Этот метод применяется в клинике для локализации патологического очага в мозге, но он не позволяет определить, какие колебания возникают под каждым из двух электродов и каковы их амплитудные характеристики. В психофизиологии общепринятым считается метод монополярного отведения. При монополярном методе отведения регистрируется разность потенциалов между различными точками на поверхности головы по отношению к какой-то одной индифферентной точке. В качестве индифферентной точки берут такой участок на голове или лице, на котором какие-либо электрические процессы минимальны и их можно принять за нуль: обычно это — мочка уха или сосцевидный отросток черепа. В этом случае с электрода, наложенного на скальп, регистрируются изменения потенциала с определенного участка мозга.

Отводящие электроды можно накладывать на самые разные участки поверхности головы с учетом проекции на них тех или иных областей головного мозга. На заре применения ЭЭГ исследователи так и делали, но при этом они обязательно предоставляли в своих отчетах и публикациях координаты расположения электродов. В настоящее время применяется единая стандартная система наложения электродов — система «10—20».


Рис. п. 1.1. Схема расположения электроэнцефалографических электродов на скальпе





Рис. п. 1.2. Основные ритмы электроэнцефалограммы











^ Рис. п. 1.3. Артефакты на электроэнцефалограмме













^ 1.3. Магнитоэнцефалография (МЭГ)

Активность мозга всегда представлена синхронной активностью большого количества нервных клеток, сопровождаемой слабыми электрическими токами, которые создают магнитные поля. Регистрация этих полей неконтактным способом позволяет получить так называемую магнитоэнцефалограмму (МЭГ). МЭГ регистрируют с помощью сверхпроводящего квантового интерференционного устройства — магнетометра. Предполагается, что если ЭЭГ больше связана с радиальными по отношению к поверхности коры головного мозга источниками тока (диполями), что имеет место на поверхности извилин, то МЭГ больше связана с тангенциально направленными источниками тока, имеющими место в корковых областях, образующих борозды. Если исходить из того, что площадь коры головного мозга в бороздах и на поверхности извилин приблизительно одинакова, то несомненно, что значимость магнитоэнцефалографии при изучении активности мозга сопоставима с электроэнцефалографией. Электрическое и магнитное поля взаимоперпендикулярны, поэтому при одновременной регистрации обоих полей можно получить взаимодополняющую информацию об исходном источнике генерации тех или иных потенциалов. МЭГ может быть представлена в виде профилей магнитных полей на поверхности черепа либо в виде кривой линии, отражающей частоту и амплитуду изменения магнитного поля в определенной точке скальпа. МЭГ дополняет информацию об активности мозга, получаемую с помощью электроэнцефалографии.




^ 1.4. Позитронно-эмиссионная томография мозга (ПЭТ)

В современных клинических и экспериментальных исследованиях все большее значение приобретают методы, дающие визуальную картину мозга субъекта в виде среза на любом уровне, построенную на основе метаболической активности отображенных на этой картине структур. Одним из наиболее результативных методов в плане пространственного разрешения изображения является позитронно - эмиссионная томография мозга (ПЭТ). Техника ПЭТ заключается в следующем. Субъекту в кровеносное русло вводят изотоп, это кислород-15, азот-13 или фтор-18. Изотопы вводят в виде соединения с другими молекулами. В мозге радиоактивные изотопы излучают позитроны, каждый из которых, пройдя через ткань мозга примерно на 3 мм от локализации изотопа, сталкивается с электроном. Столкновение между материей и антиматерией приводит к уничтожению частиц и появлению пары протонов, которые разлетаются от места столкновения в разные стороны теоретически под углом в 180° друг к другу. Голова субъекта помещена в специальную ПЭТ-камеру, в которую в виде круга вмонтированы кристаллические детекторы протонов. Подобное расположение детекторов позволяет фиксировать момент одновременного попадания двух «разлетевшихся» от места столкновения протонов двумя детекторами, отстоящими друг от друга под углом в 180°.

Наиболее часто применяют лиганд F18 — дезоксиглюкозу (ФДГ). ФДГ является аналогом глюкозы. Области мозга с разной метаболической активностью поглощают ФДГ соответственно с разной интенсивностью, но не утилизируют ее. Концентрация изотопа F18 в нейронах разных областей увеличивается неравномерно, следовательно и потоки «разлетающихся» протонов на одни детекторы попадают чаще, чем на другие. Информация от детекторов поступает на компьютер, который создает плоское изображение (срез) мозга на регистрируемом уровне. Кроме того, два других изотопа применяются в ПЭТ также для определения метаболической активности.




1.5. Окулография

Движения глаз являются важным показателем в психофизиологическом эксперименте. Регистрация движений глаз называется окулографией.

С одной стороны, окулографический показатель необходим для выявления артефактов (явление, процесс, предмет, свойство предмета или процесса, появление которого в наблюдаемых условиях по естественным причинам невозможно или маловероятно) от движений глаз в ЭЭГ, с другой стороны, этот показатель выступает и как самостоятельный предмет исследования, и как составляющая при изучении субъекта в деятельности. Амплитуду движения глаз определяют в угловых градусах. Существует восемь основных видов движений глаз. Три движения — тремор (мелкие, частые колебания амплитудой 20—40 угловых секунд), дрейф (медленное, плавное перемещение глаз, прерываемое микроскачками) и микросаккады (быстрые движения продолжительностью 10—20 мс и амплитудой 2—50 угловых минут) относят к микродвижениям, направленным на сохранение местоположения глаз в орбите.

Из макродвижений, связанных с изменением местоположения глаз в орбите, наибольший интерес в психофизиологическом эксперименте представляют макросаккады и прослеживающие движения глаз. Макросаккады отражают обычно произвольные быстрые и точные смещения взора с одной точки на другую, например, при рассматривании картины, при быстрых точностных движениях руки (рис. 1.2) и т.д. Их амплитуда варьирует в пределах от 40 угловых минут до 60 угловых градусов. Прослеживающие движения глаз — плавные перемещения глаз при отслеживании перемещающегося объекта в поле зрения.



^ Рис. 1.2. Координированные движения глаз и головы в сторону появившегося в боковом поле зрения светового пятна






Наиболее распространенным методом регистрации движений глаз является электроокулография. По сравнению с другими окулографическими методами, такими, как фотооптический, фотоэлектрический и электромагнитный, электроокулография исключает контакт с глазным яблоком, может проводиться при любом освещении и тем самым не нарушает естественных условий зрительной активности. В основе электроокулографии лежит дипольное свойство глазного яблока — его роговица имеет положительный заряд относительно сетчатки (корнеоретинальный потенциал). Электрическая и оптическая оси глазного яблока практически совпадают, и поэтому электроокулограмма (ЭОГ) может служить показателем направления взора. При движении глаза угол его электрической оси изменяется, что приводит к изменению потенциалов, наводимых диполем глазного яблока на окружающие ткани. Именно эти потенциалы регистрируются электроокулографическим методом.

Две пары неполяризующихся отводящих электродов с электропроводной пастой накладывают на обезжиренные участки кожи в следующих точках:

а) около височных углов обеих глазных щелей — для регистрации горизонтальной составляющей движений;

б) посередине верхнего и нижнего края глазной впадины одного из глаз— для регистрации вертикальной составляющей движений.

Контактное сопротивление на электродах, как правило, позволяет избегать артефактов от ЭЭГ и мышечной активности. Потенциалы, снимаемые между электродами в каждой паре, усиливаются и поступают на монитор, а затем записываются на магнитные носители магнитофона или ЭВМ.

Линия на ЭОГ при неподвижном взоре, направленном прямо, принимается за нулевую. При повороте глаз вправо на электроде, расположенном на височном углу правого глаза, потенциал становится более положительным по отношению к нулевой линии, а на электроде слева — отрицательным. При повороте глаз влево это соотношение потенциалов на электродах меняется. При направлении взора вверх на электроде, расположенном на верхнем крае глазной впадины, потенциал становится положительным по отношению к нулевой линии, а на электроде нижнего края — отрицательным. Амплитуда движений глаз в данном случае измеряется в милливольтах, но после проведения калибровочных движений глаз, т.е. движений с одной точки на другую с известным расстоянием в угловых градусах, амплитуду можно представить в угловых градусах. Итак, по смещению регистрируемых потенциалов горизонтальной и вертикальной составляющих можно определить направление, а по величине этих смещений— величину углового смещения оптических осей глаз.

Движения глаз, особенно вертикальные, а также моргания вызывают выраженные артефакты в ЭЭГ, поэтому регистрация ЭЭГ без регистрации ЭОГ в психофизиологических экспериментах считается недопустимой ошибкой.




1.6. Электромиография

Электромиография — это регистрация суммарных колебаний потенциалов, возникающих как компонент процесса возбуждения в области нервномышечных соединений и мышечных волокнах при поступлении к ним импульсов от мотонейронов спинного или продолговатого мозга. В настоящее время применяются различные варианты подкожных (игольчатых) и накожных (поверхностных) электродов. Последние в силу их атравматичности и легкости наложения имеют более широкое применение.

Обычно пользуются биполярным отведением, помещая один электрод на участке кожи над серединой («двигательной точкой») мышцы, а второй — на 1—2 см дистальнее (дальше). При монополярном отведении один электрод помещают над «двигательной точкой» исследуемой мышцы, второй— над ее сухожилием или на какой-либо отдаленной точке (на мочке уха, на грудине и т.д.). Требования к электродам и к их наложению такие же, как и при наложении электроэнцефалографических или электроокулографических электродов.

Во время покоя скелетная мускулатура всегда находится в состоянии легкого тонического напряжения, что проявляется на электромиограмме (ЭМГ) в виде низкоамплитудных (5—30 мкВ) колебаний частотой 100 Гц и более. Даже при локальном отведении электроактивности от расслабленной мышцы полное отсутствие колебаний потенциала в отдельной двигательной единице (мышечном волокне) отсутствует; обычно наблюдаются колебания частотой 6—10 Гц. При готовности к движению, мысленному его выполнению, при эмоциональном напряжении и других подобных случаях, т.е. в ситуациях, не сопровождающихся внешне наблюдаемыми движениями, тоническая ЭМГ возрастает как по амплитуде, так и по частоте. Например, чтение «про себя» сопровождается увеличением ЭМГ активности мышц нижней губы, причем чем сложнее или бессмысленнее текст, тем выраженное ЭМГ. При мысленном письме у правшей усиливается мышечная активность поверхностных сгибателей правой руки, выявляемых на ЭМГ.

Произвольное движение сопровождается определенной последовательностью активации различных мышц: амплитуда ЭМГ одних мышц увеличивается до движения, других — в процессе движения (рис. 1.2).

Амплитуда и частота ЭМГ прежде всего определяются количеством возбужденных двигательных единиц, а также степенью синхронизации развивающихся в каждой из них колебаний потенциала. Как было показано в специальных исследованиях, амплитуда ЭМГ нарастает градуально. Это, по-видимому, связано с тем, что сначала активируются обладающие большей возбудимостью двигательные единицы, а затем вместе с ними начинают активироваться и другие двигательные единицы. Общая амплитуда ЭМГ может достигать 1—2 мВ. ЭМГ становится особенно информативной в комплексе с другими показателями (см. рис. 1.2).




^ 1.7. Электрическая активность кожи (ЭАК)

Электрическая активность кожи (ЭАК) связана с активностью потоотделения, однако физиологическая основа ее до конца не изучена. Из центральной нервной системы к потовым железам поступают сигналы из коры больших полушарий и из глубинных структур мозга — гипоталамуса и ретикулярной формации. Именно поэтому существовавшее ранее представление о том, что потоотделение полностью контролируется волокнами симпатической нервной системы, нельзя считать верным: потовая железа — это «орган с неожиданно высокой биологической сложностью». У человека на теле имеется 2—3 млн. потовых желез, причем на ладонях и подошвах их в несколько раз больше, чем на других участках тела. Их главная функция — поддержание постоянной температуры тела — заключается в том, что выделяемый ими пот испаряется с поверхности тела и тем самым охлаждает его. Однако некоторые потовые железы активны не только при повышении температуры тела, но и при сильных эмоциональных переживаниях, стрессе и разных формах активной деятельности субъекта. Эти потовые железы сосредоточены на ладонях и подошвах и в меньшей степени на лбу и подмышками. ЭАК обычно и используется как показатель такого «эмоционального» и «деятельностного» потооделения. Ее обычно регистрируют с кончиков пальцев или с ладони биполярными неполяризующимися электродами.

Существуют два способа исследования электрической активности кожи:

1) метод Фере, в котором используется внешний источник тока;

2) метод Тарханова, в котором внешний источник тока не применяется.

В настоящее время считается, что существуют различия в физиологической основе показателей, измеряемых этими методами. Если раньше эти показатели ЭАК называли общим термином — кожно-гальваническая реакция, то сейчас в случае приложения внешнего тока (метод Фере) показателем считается проводимость кожи (ПрК), а показателем в методе Тарханова является электрический потенциал самой кожи (ПК). Поскольку выделение пота из потовых желез имеет циклический характер, то и записи ЭАК носят колебательный характер (рис. 1.3). Расшифровка этих колебательных процессов прямо связана с механизмами ЭАК и поэтому остается проблематичной.

Рис. 1.3. Пример ЭАК, зарегистрированной с кожной поверхности ладони (слева) и предплечья (справа)






Существует еще целый набор вегетативных показателей, которые получили широкое применение при изучении функционального состояния человека. К ним можно отнести характеристики сердечного ритма, кровяное давление, изменение тонуса сосудов головы и конечностей, показатели активности желудка и др.




^ Вопросы для самопроверки

  • В чем специфика применения электрических показателей для анализа физиологической активности?

  • Охарактеризуйте единую стандартную систему наложения электродов (система «10—20»).

  • В чем заключаются особенности электрических и магнитных полей?

  • Каково предназначение позитронно-эмиссионной томографии мозга?

  • Каким образом происходит регистрация движения глаз?

  • Опишите процесс осуществления электромиографии.

  • Каковы ведущие способы исследования электрической активности кожи?

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconМетодические рекомендации для практических занятий Тема: «Методы...
Цель: по окончании занятия студенты будут иметь представление о методах физиологических исследований, физиологической аппаратуре,...
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconМетоды изучения работы головного мозга (электроэнцефалография, вызванные...
Ов особое место занимает электрическая составляющая. Электрические потенциалы отражают физико-химические следствия обмена веществ,...
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconФормы рубежного контроля и экзамена Вопросы рубежного контроля (рк...
Методы эколого-физиологических исследований. Приемы и методы эколого–физиологических исследований в природе и эксперименте
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconПеречень вопросов для студентов к итоговому контролю знаний по патологической физиологии
Методы патофизиологии. Эксперимент, его значение для решения фундаментальных проблем медицины. Виды экспериментов. Основные этапы...
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconПрограмма дисциплины «сейсмическое микрорайонирование» По магистерской...
Студентам демонстрируются основные методы и приемы исследований при сейсмомикрорайонировании
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? icon5. Контрольные вопросы для подготовки к зачету / экзамену
Психология как наука: объект, предмет, основные направления. Основные методы психологических исследований
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconКонтрольные вопросы для подготовки к экзамену по курсу «Психология»
Психология как наука: объект, предмет, основные направления. Основные методы психологических исследований
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconБилеты по географии 9 класс
Методы географических исследований и основные источники географической информации
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconКаковы причины нарастания интереса к антропологической проблематике в современных условиях?
Каковы отличительные черты понимания человека в культуре античности, средневековья, Нового времени
Тезисы Каковы основные методы регистрации физиологических процессов в психофизиологии? В чем преимущества электрических показателей физиологической активности? Каковы основные методы психофизиологических исследований? iconСпецкурс по экономике развития «Экономика возможного: как обеспечить...
Прежде чем говорить о перспективах роста российской экономики, необходимо уточнить: что же такое «экономический рост» и каковы основные...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница