Функциональные состояния: взгляд психофизиолога

Функциональное состояние определяется общим уровнем активации организма. От функционального состояния зависит успешность школьника и работника, внимание водителя на дорожной трассе и кассира, считающего сдачу. Но как создается фоновая активность организма? Какие структуры мозга отвечают за этот процесс? Как мы можем пронаблюдать за функциональными состояниями на ЭЭГ? Попытаемся разобраться.

Функциональное состояние часто определяется как фоновая активность нервных центров, при которых реализуется любая деятельность человека. Функциональное состояние может меняться в зависимости от времени суток, сезона года, выпитого нами кофе, принятого амфетамина и других факторов.

Функциональное состояние проявляется в том, насколько бодро мы себя чувствуем и насколько качественно выполняем нашу работу. Оно зависит от времени суток – у нас бывают пики и спады продуктивности. Так, например, время с 16:00 до 17:00 считается периодом, когда человек совершает наибольшее количество ошибок. Именно в этот временной диапазон было зафиксировано больше всего аварий и несчастных случаев, произошедших из-за человеческого фактора. Что же касается пика активности, то у большинства он приходится на десять часов утра. В это время люди мобилизуются и работают наиболее продуктивно.

Однако нельзя сказать, что пики и спады активности одинаково работают для всех людей – здесь нужно учитывать индивидуальные особенности человека. В зависимости от того, в какое время суток нам удобнее всего работать, выделяют различные хронотипы. Знание своего хронотипа может быть полезно для людей, которые хотят быть продуктивными. В настоящее время наиболее известным тестом для определения хронотипа является тест Хорна Остберга, который поможет определить время сна и бодрствования психологически удобное для конкретной личности.

Наше функциональное состояние регулируют модулирующие системы головного мозга. В их состав входят ретикулярная формация и лимбическая система.

Особое внимание при исследовании модулирующих систем головного мозга было оказано ретикулярной формации и таламусу – одной из частей лимбической системы. Так, при высокочастотной стимуляции ретикулярной формации электрическим током испытуемым повышали уровень бодрствования, если же стимуляция была низкочастотная, то эффект оказывался противоположным.

Как наблюдают за функциональными состояниями психофизиологи?

Для определения функционального состояния используют следующие показатели:

  1. Двигательные – уровень двигательной активности, фоновый мышечный тонус.
  2. Вегетативные – частота дыхания, пульс, кожно-гальванический рефлекс.
  3. ЭЭГ показатели – наиболее часто применяется в клинике и в исследованиях.

Поговорим подробнее о главном психофизиологическом методе измерения ФС – электроэнцефалограмме.

ЭЭГ регистрирует активность нейронов. Разные уровни этой активности называют ритмами. Эта ритмическая активность создаёт условия для взаимодействия удаленных нейронов при обучении и других задачах. Каждый ритм имеет свой диапазон частот.

Какими же они бывают?

· Дельта-ритм фиксируется во время глубокого сна. При стимуляции этого ритма может пропадать ощущение боли. Частота – 1-4 Гц.

· Тета-ритм наблюдается во время медитации или сна. Состояние спокойствия и полного расслабления. Частота – 4-8 Гц

Дельта- и Тета-ритмы связаны с падением уровня функционального состояния.

· Альфа-ритм появляется, когда мы расслабляемся, например, во время просмотра телевизор или прослушивания фоновой музыки. Чилл-ритм. Частота – 8-13 Гц.

· Мю-ритм регистрируется в роландичекой области головного мозга. Никакого чилла, мю-ритм связан с умственными нагрузками. Частота – 8-13 Гц.

· Каппа-ритм зафиксирован в височной области при умственной деятельности. Частота – 8-13 Гц.

· Бета-ритм регистрируется в области передних центральных извилин. При бета-ритме мы более активны, нежели при альфа. Мы готовы осознанно воспринимать и перерабатывать информацию. Появляется, когда мы читаем серьёзную литературу, отвечаем на вопросы, ведём лекцию или участвуем в дискуссии. Стимулируется кофе, энергетиками, чтением увлекательной литературы или никотином. Частота – 14-40 Гц.

· Гамма-ритм выражен при активном обучении. Когда до экзамена два дня, а материала много, то, вероятнее всего, в вашей комнате от стен будут отражаться именно гамма-волны. С гамма-ритмом связан один интересный факт. Он редкий гость в нашей повседневной жизни, и лишь йоги, регулярно практикующие медитацию, научились вызывать его самостоятельно. Однако некоторые ученые ставят под сомнение существование гамма-ритма, так как его сложно отделить от электрической активности мышц. Его частота – 30-60 Гц, а по некоторым данным может достигать и больших значений.

Как функциональные состояния определяются нашей физиологией?

Как мы уже сказали, за поддержание фоновой активности ответственны модулирующие системы. Важность этого влияния на функциональное состояние были показаны в экспериментах профессора Зингера. Он обнаружил, что свойства нейронов, реагирующих на отдельные зрительные признаки, зависят от сохранности стволовой и таламической активирующих систем мозга. Ученый получил такие данные, мучая глазки и мозг маленьких котят.

Суть эксперимента была следующей: первой группе котиков разрушали таламус, а второй группе модулирующую систему оставляли в сохранности. В период становления зрения зверькам закрывали один глаз, а другой оставляли открытым. Оказалось, что у котят с разрушенным таламусом нейроны сохранили свои бинокулярные свойства и реагировали на стимуляцию обоих глаз, несмотря на процедуру депривации. У котят с таламусом, наоборот, наблюдались нарушения зрения.

Эти опыты показывают, что пластические изменения в коре, наступающие под влиянием индивидуального опыта, требуют как зрительной стимуляции, так и функционирования структур, которые модулируют кортикальную возбудимость и определяют внимание.

А как функциональное состояние «работает» на уровне отдельных нейронов?

При изучении функциональных состояний, как и при изучении чего-либо в области психофизиологии, нужно ставить эксперименты, и порой они не совсем гуманны. Так, для определения роли уровня функционального состояния на выполнение той или иной деятельности, учёным Котляром были взяты в качестве подопытных кроликов – кролики.

Эксперименты Котляра – апгрейд Павлова. Они очень похожи на эксперименты с собаками и выработкой условного рефлекса, только теперь мы перешли на новый уровень – уровень нейронов головного мозга.

Учёный вырабатывал условные рефлексы у нейронов гиппокампа кролика при сочетании звукового стимула с электрокожным раздражением. Примерно у 40% нейронов гиппокампа после обучения условный стимул приобретал способность вызывать ту реакцию, которую до обучения вызывало лишь электрокожное раздражение. Параллельно со становлением этого условного рефлекса ученый наблюдал у обучаемого нейрона повышенную активность в межстимульные интервалы. Этот эффект был назван ассоциативным тоническим ответом. Как выяснилось, ассоциативный тонический ответ определяет успешность выработки условно-рефлекторной связи и уровень активности обучаемого нейронов для каждой деятельности.

Кроме того, что Котляр подтвердил значимость фоновой активности нейронов для формирования условного рефлекса, он также выявил, что во всех наших активностях участвуют свои специфические структуры головного мозга. Механизмы регуляции функционального состояния необходимы для любой деятельности. Получается, что от функционирования модулирующих систем мозга, зависит не только обучение, но осуществление врожденного поведения.

Как полученные экспериментальные данные применяются на практике и какие выводы мы можем извлечь для себя?

Эксперименты на пушистых сородичах дали для педагогической психофизиологии новый «хлеб с маслом». После полученных результатов внимание учёных переключилось на практическую область применения психофизиологический знаний.

Как известно, в школах не все ученики имеют одинаковый уровень развития, внимания, запоминания. Эксперименты Котляра показали, что такие дети не совсем безнадежны, и их возможно обучить математике, физике, языкознанию – достаточно лишь повысить их функциональное состояние и предложить им индивидуальный подход к обучению.

Для повышения функционального состояния можно использовать несложные приёмы. Например, прослушивание ритмичной музыки, нормализация питания, в случае необходимости принятие витаминов. Основным источником повышения оптимизации работы в случае психических заболеваний является психофармакология.

Какой же вывод вы можете вынести из этой статьи? Без оптимального функционального состояния мы не можем быть продуктивными. Если организм вымотан, истощён, то мы будем допускать ошибки, а поступающая информация, будет пролетать мимо ушей, а главное – мимо нашего мозга.

Поэтому для эффективной работы выберите для себя нужное время, хорошенько отдохните, поставьте любимую пластинку или вовсе отрубите все звуки вокруг.

Заботьтесь о своём организме!

Автор статьи: Софья Мирова