А. П. Ерошенко, В. В. Коваленко, О. В. Кубряк Возможности селекции двигательных тестов в организации предсменного контроля (№3, 2018)

УДК 612.76

ББК 51.24

 

Возможности селекции двигательных тестов в организации предсменного контроля

 

А.П. Ерошенко,

магистрант ФГБОУ ВО «Сочинский государственный университет»

E-mail: a.p.eroshenko@mail.ru

 

В.В. Коваленко,

доцент кафедры информационных технологий ФГБОУ ВО «Сочинский государственный университет», канд. тех. наук

E-mail:vlvas@mail.ru

 

О.В. Кубряк,

 заведующий лабораторией физиологии функциональных состояний человека ФГБНУ НИИ нормальной физиологии им П.К. Анохина, докт. биол. наук

E-mail:o.kubryak@nphys.ru

 

Реферат

Перспективные меры предсменного и иных видов контроля могут включать зрительно-моторные тесты, основанные на экспресс-исследовании способности человека к регуляции вертикальной позы по опорным реакциям (на стабилоплатформе), в режиме биологической обратной связи. В пилотном наблюдении на 30 добровольцах показаны отличия в быстрой адаптации к выполнению инструкции в новом тесте, выполняемом стоя, от традиционного зрительно-моторного теста, выполняемого рукой, в серии предсменных исследований.

Ключевые слова: предсменный контроль, функциональные состояния, моторное обучение, опорные реакции, стабилометрия.

 

Possibilities of selection of motor tests in the organization of the pre- shift control

A.P. Eroshenko,

Postgraduate Sochi State University

 

V.V. Kovalenko,

Associate professor of information Technology Department

Sochi State University, Cand. of Sci. (Tech.)

 

O.V Kubryak,

PhD (Dr. Sc)

Lab of human physiology functional state

P.K.Anokhin Research Institute of normal physiology

 

Annotation

Prospective measures of pre- shift and other types of control may include visual - motor tests based on Express research man's ability to regulate vertical posture by reference reactions( on the Stabilizing platform) in biofeedback mode.

In the pilot observation of 30 volunteers showing differences in quick adaptation to follow the instructions in the new running standing test from the traditional hand operated visual- motor test in a series of interchangeable studies.

Keywords: pre- control, functional states, motor education, reference reactions, stabilometry

 

Введение

Меры к повышению устойчивости рабочего процесса, основанные, в том числе, на представлении риска «как следствия влияния неопределённости на цели деятельности» [1], во многих сферах требуют объективной оценки состояний человека для снижения уровня неопределенности. Особенно важно снизить риск неоправданных, неадекватных действий или физической неспособности к необходимым действиям у лиц, занятых охраной, контролем транспорта, управлением сложными техническими системами и так далее. В этой связи большое внимание уделяется стресс-менеджменту (например, [2]), проведению предсменного и иных видов контроля. Широко применяются приборные методики, основанные на традиционных зрительно-моторных тестах, выполняемых, как правило, ведущей рукой – существует достаточно много подобных готовых решений, информация о которых легко доступна. Исследование физиологических механизмов, обеспечивающих адекватные двигательные действия в ответ на инструкцию, лежит в основе таких методов контроля состояний. Углубление в данную область, полагаем, будет способствовать развитию новых двигательных тестов, значимых, например, для оценки вырабатываемого у человека навыка (в безопасных условиях) или же для повышения надежности и скорости предсменного контроля. Существуют сведения о различных нейронных механизмах обучения при движениях руки, обусловленных, в том числе, тренировкой парной конечности [3]. Публикуются данные о взаимодействии нейронных сетей, управляющих движениями рук и ног [4]. Сложность организации моторного контроля применительно к сложившейся практике означает и некоторую однобокость распространенных психомоторных тестов, которые рассчитаны на задействование ведущей руки испытуемого в качестве исполнительного инструмента. Поэтому в рамках изучения перспективных способов предсменного контроля у лиц, выполняющих работу преимущественно на ногах, в условиях, требующих концентрации внимания, кроме стандартных психофизиологических тестов нами использовались постурологические пробы с биологической обратной связью по опорной реакции (на стабилоплатформе). Цель данного пилотного наблюдения – исследовать особенности изменения параметров целенаправленного управления вертикальной позой испытуемых в малой серии предсменных проверок. В рамках этой цели ставились также задачи предварительной оценки подходящих условий для тестов подобного вида, влияния возможного обучения (повышения тренированности), проверки возможной связи между результатами часто применяемого зрительно-моторного теста (рукой) и новых (в вертикальной позе, основанных на опорных реакциях).

 

Методика

Испытуемые

В наблюдение включены 30 здоровых добровольцев – мужчин, занятых в физическом обеспечении контроля территории, проходивших расширенный предсменный контроль. Средний возраст – 34±3 года. Каждому добровольцу присваивался буквенный код. Соблюдались современные этические нормы.

Процедура

Пятикратно, через каждые 5 дней, утром, в специальном помещении, перед заступлением на смену, добровольцы проходили последовательно два теста. Первый тест: «сложная двигательная реакция», где в ответ на предъявление на экране испытуемому, сидящему за столом, равного количества зрительных сигналов, отличающихся цветом – зеленых и красных, было необходимо пальцем ведущей руки нажимать на кнопку. Каждый целевой сигнал предварялся желтым предупредительным сигналом. Инструкция испытуемому: «В центре лицевой панели расположенного перед вами монитора могут загораться желтый, зеленый или красный сигналы. Желтый сигнал означает команду «Внимание!». Вслед за ним будут загораться либо красный, либо зеленый сигнал. Ваша задача: как можно быстрее отвечать на предъявленный сигнал нажатием на соответствующую кнопку. На желтый сигнал отвечать не следует. Нажатие не на ту кнопку в ответ на любой сигнал будет считаться ошибкой». Второй тест: «динамическая проба», где испытуемый, стоя вертикально на стабилоплатформе, стопы по разметке, руки свободно вдоль тела, взгляд прямо на экран (условная схема на рисунке 1), управлял видимой на экране меткой центра давления, с целью кратковременной фиксации метки на появляющихся по периметру экрана кругах-мишенях с обязательным возвращением метки в центральную зону для появления следующей мишени.

 

 

 

 

После вводного инструктажа стандартные команды (инструкция) подавались автоматически: «Встаньте на платформу», «Тест завершен».

Перед началом наблюдения все испытуемые получали подробный инструктаж о содержании и порядке проведения тестов.

Показатели

В тесте «динамическая проба» для оценки применялся показатель Тр – среднее время выполнения одного результативного действия в течение одного теста, в секундах. В тесте «сложная двигательная реакция» – показатель Свр, среднее время реакции, в миллисекундах.

Оборудование

Силовая (стабилометрическая) платформа ST-150 с биологической обратной связью по визуальному каналу, плоский дисплей с диагональю 24’. Документы: Свидетельство о регистрации средства измерений в РФ RU.C.39.004.A N 41201; Регистрационное удостоверение МЗ РФ № ФСР 2010/07900) со штатным программным обеспечением STPL; Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в РФ № 2013610986. Психодиагностический комплекс ПФК М 2005 «Выбор», версия 1.3.0.0. Документы: Сертификат соответствия РОСС RU. МЕ01. Н 00086 30091807.

Анализ данных

Для проверки нулевой гипотезы, о том, что между полученными в разных условиях показателями испытуемых существуют лишь случайные различия, применялся критерий Фридмана (непараметрический аналог ANOVA). Сравнение парных выборок – критерий Вилкоксона. Оценка нормальности распределения – критерий типа Колмогорова-Смирнова. Также применялись параметрические методы: корреляционный анализ – критерий Пирсона; факторный анализ – методом главных компонент, с вращением варимакс; метод регрессии; проверка нулевой гипотезы об отсутствии корреляций между параметрами — критерий сферичности Бартлетта; мера выборочной адекватности — Кайзера-Мейера-Олкина. Принятый уровень значимости a=0.05. Для расчётов и графиков использовались программы MS Excel 2010 и SPSS 13.

 

Результаты

В тесте «динамическая проба», где управление осуществлялось стопами в режиме биологической обратной связи по опорным реакциям, индивидуальные различия показателя Тр для всех сеансов были не случайны: индивидуальные значения показателя представлены в таблице 1. После проверки необходимых условий проводилась разведка влияющих факторов.

 

Таблица 1. Среднее время выполнения испытуемыми одного результативного действия в «динамической пробе», секунд

 

Код испытуемых	Сеанс 1	Сеанс 2	Сеанс 3	Сеанс 4	Сеанс 5
NER	2.48	2.15	1.96	2.56	2.27
PTR	2.59	2.86	3.55	2.12	2.45
LAR	2.64	2.6	2.23	2.27	2.38
RUD	2.65	2.23	3.03	2.09	2.53
NAP	2.69	2.76	2.16	2.28	2.05
SAD	2.73	2.25	2.43	2.32	2.6
ANG	2.83	1.91	1.74	2.03	1.85
SAE	2.86	2.8	2.13	2.45	2.97
MAY	2.91	1.89	2.75	2.22	2.21
NAZ	2.97	2.68	2.5	2.64	2.24
SEL	3.01	2.94	2.42	2.74	2.49
SAM	3.12	2.17	4.2	2.97	2.68
DAV	3.17	2.89	2.42	2.43	2.41
DRU	3.18	2.47	2.16	2.05	2.16
KAB	3.36	2.69	3.01	3.26	2.1
PAN	3.43	3.63	2.89	2.87	2.5
LES	3.49	3.26	2.68	2.23	2.54
BSE	3.58	3.44	4.17	2.9	2.8
SER	3.68	3.1	2.64	2.77	3.28
DRV	3.7	3.65	3.3	2.89	2.7
TIM	3.92	4.89	6.64	3.25	3.92
NRY	3.98	3.23	4.79	3.14	2.9
PPO	4.53	3.34	2.69	2.79	2.34
PAV	4.68	2.32	2.35	2.2	2.25
KOV	4.74	2.59	4.5	3.96	3.86
BEL	5.22	3.26	3.29	3.98	3.64
SHT	5.42	2.61	3.71	3.09	2.79
LIX	5.71	4.56	2.64	3.6	2.87
ISA	5.86	5.58	3.37	2.99	2.97
PNI	6.35	5.11	3.57	3.33	3.2

 

В итоге выделен единственный значимый фактор. На наш взгляд, таким фактором является адаптация, обучение (рост «тренированности» к последующему сеансу при отсутствии предварительного обучения). Сравнение значений показателя испытуемых на стартовом и финишном сеансах указывает на статистически значимое снижение среднего времени отработки мишени – в среднем по выборке такое снижение составило более одной секунды. При этом проверкой различий показателя в парах между 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5 сеансах с помощью критерия Вилкоксона установлено, что статистически значимое снижение Тр происходило только от стартового ко второму сеансу. Далее наблюдаемые колебания показателя носили случайный характер. То есть, у большинства испытуемых обучение происходило быстро, и функция изменялась после первого сеанса. Далее показатель менялся неравномерно – например, от 2 к 3 сеансу у 17 испытуемых значение Тр уменьшилось, а у 13 увеличилось. Аналогично и от 3 к 4 сеансу. Однако уже от 4 к 5 сеансу показатель уменьшился у 20 из 30 испытуемых.

При этом в среднем по выборке снижение среднего времени отработки мишени в «динамической пробе» было линейным. На рисунке 2 представлена усредненная по выборке «кривая обучения» с обозначенным линейным трендом, где для каждого сеанса взяты средние значения по выборке.

Среднее время реакции испытуемых в тесте «сложная двигательная реакция» характеризовалось достаточной устойчивостью на протяжении всех 5 сеансов – различия в рядах индивидуальных значений показателя носили случайный характер. Тип распределения всех значений в выборке за каждый сеанс приближался к нормальному. Усредненный разброс показателя для всей выборки составил 36 миллисекунд (от 14 до 81) – на рисунке 3. Таким образом, в тесте, выполняемом рукой, показатели испытуемых были более устойчивы, адаптация происходила сразу же (без достоверных трендов результатов выполнения инструкции), а различия индивидуальных результатов, полагаем, определялись преимущественно случайными причинами.

Какой-либо корреляционной зависимости между значениями Свр и Тр испытуемых не установлено.

Обсуждение

Отсутствие видимых трендов, достижение испытуемыми сразу «своего уровня» результатов при выполнении ручного двигательного теста, полагаем, может указывать на привычность выполнения управляющих движений пальцами ведущей руки. На задействование иных мозговых структур, на отличающийся характер нового теста, в котором управляющие движения осуществлялись перераспределением веса на стопы в положении стоя, указывает рост результатов – наличие обучения. При этом можно полагать, что подбор конкретной модели теста подобного типа позволяет, при необходимости исключить влияние обучения путем предварительного тренинга (в том числе, для определения индивидуального диапазона нормативных значений), выбора длительности теста и иных условий, и системы оценивания [5].

В процессе освоения нового двигательного навыка участвуют разные мозговые структуры, в зависимости от характера движения, что предполагает потенциальную возможность дифференциального тестирования состояний, в том числе, когнитивных компонентов, путем подбора соответствующей процедуры. В этом смысле, задачи контроля вертикальной позы, традиционно связываемые, например, с мозжечковой функцией, могут иметь отличия от исследований мозгового представительства движений руки, хотя и существует мнение, что мозжечок действует в принципе как «обучающее устройство» для двигательных, когнитивных и перцепционных функций [6]. Применительно к практическим аспектам предсменного контроля это может означать целенаправленные разработку и выбор наиболее подходящих, «специфичных» тестов для предсменного и иных видов контроля состояний в той или иной области деятельности.

Заключение

Полагаем, что зрительно-моторные тесты, основанные на анализе способности человека к регуляции вертикальной позы в режиме биологической обратной связи по опорным реакциям, имеют перспективу в организации контроля состояний в различных областях деятельности.

 

Литература

1. Федорец А.Г. Применение современной методологии риск-менеджмента в системах менеджмента безопасности труда и охраны здоровья. Безопасность и охрана труда, №1, 2018. С. 1-10
2. Некрасова Н.Н. Сердечные дела. Диагностика стресса на рабочем месте с использованием информационных технологий. Безопасность и охрана труда, №4, 2016. С. 48-52
3. Stöckel T, Carroll TJ, Summers JJ, Hinder MR. Motor learning and cross-limb transfer rely upon distinct neural adaptation processes. J Neurophysiol. 2016 Aug 1;116(2):575-86. doi: 10.1152/jn.00225.2016.
4. Селионов В.А., Солопова И.А., Жванский Д.С. Активация межконечностных связей повышает моторный выход в ногах у здоровых испытуемых: исследование в условиях разгрузки рук и ног. Физиология человека, 2016, том 42, № 1, с. 52–63
5. Бирюкова Е.А., Миронюк И.С., Кубряк О.В. Исключение влияния обучения в длительной серии постуральных тестов у здоровых добровольцев. Журнал фундаментальной биологии и медицины, №2, 2018. С.54-58
6. Deluca C, Golzar A, Santandrea E, Lo Gerfo E, Eštočinová J, Moretto G, Fiaschi A, Panzeri M, Mariotti C, Tinazzi M, Chelazzi L. The cerebellum and visual perceptual learning: evidence from a motion extrapolation task. Cortex. 2014 Sep;58:52-71. doi: