CC BY
40
© М. Л. Кочина, Л. М. Козак*, А. С. Евтушенко**
УДК 617. 751-057-07
М. Л. Кочина, Л. М. Козак*, А. С. Евтушенко**
АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ФАКТОРНЫХ СТРУКТУР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПРИ РАЗНЫХ ВИДАХ ЗРИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ
Харьковская медицинская академия последипломного образования (г. Харьков) 'Международный научно-учебный центр информационных технологий и систем НАН и МОНМС Украины (г. Киев) **КУОЗ «Харьковская городская клиническая больница № 14 им. проф. Л. Л. Гиршмана» (г. Харьков)
Работа выполнена в рамках НИР «Разработка комплексной информационной технологии многоцелевого исследования медико-биологических систем», выполняемой в Международном научноучебном центре информационных технологий и систем НАН и МОНМС Украины, № госрегистрации 011111002093.
Вступление. На современном этапе наблюдается расширение сфер использования информационных технологий исследования, анализа и оценивания состояния биологических систем разного уровня, так как эти технологии становятся действенным современным инструментом не только научного исследования, но и практических разработок. Это особенно актуально при решении задач оценки функционального состояния человека в динамике различных видов деятельности. Трудовая деятельность современного человека осуществляется с привлечением значительного количества систем организма, причем чрезмерная нагрузка на них может приводить не только к изменению функционального состояния, но и к развитию донозологиче-ских и даже патологических состояний [5,9,15,16].
Значительный интерес представляют исследования приспособительных возможностей организма к условиям труда, в которых деятельность человека сопровождается повышенными требованиями к анализаторным системам и необходимостью экстренной переработки больших объемов информации. К таким видам деятельности можно отнести операторский труд, особенно в свете современной тенденции всеобщей компьютеризации. Операторы зрительного профиля, получающие информацию посредством зрительной системы, предъявляют значительное количество астенопиче-ских жалоб, связанных как с состоянием зрительной системы, так и других систем, в особенности ЦНС [2,4,6,7,15,20].
Особенно важен учет влияния способов представления визуальной информации как профессиональной нагрузки при разных видах деятельности, в том числе и при обучении. Не смотря на появление и широкое распространение электронных носителей информации (экран монитора и телевизора,
дисплей мобильного телефона, электронные книги), основным источником получения информации при обучении, по-прежнему, является книга. Работами многочисленных исследователей показано, что восприятие информации как с бумажных, так и электронных носителей оказывает значительное влияние не только на состояние зрительной системы, но и на состояние ЦНС [8,11-13]. Восприятие зрительной информации и «цена», которую платит организм за такой вид деятельности, существенным образом зависит не только от состояния зрительной системы, но и от качества носителя информации [7,11].
Представляет значительный интерес оценка реакции организма человека на работу с печатным текстом с низкими параметрами удобочитаемости (мелкий шрифт, один межстрочный интервал). Именно такие параметры у большинства методических пособий, издаваемых для обучения студентов ВУЗов.
Выявление механизмов адаптации организма человека к разным видам деятельности и разработка методов оценки его функционального состояния возможны только на основе создания новых современных технологий получения и обработки информации [7,16].
Целью нашего исследования явилось выявление изменений структуры связей показателей функционального состояния человека в динамике зрительного труда.
Объект и методы исследования. Под нашим наблюдением находилась группа испытуемых (25 человек) в возрасте (21±1,5) года, выполнявших зрительное задание: отыскание и выделение в тексте, реализованном на разных носителях, заданной буквы за фиксированный промежуток времени (45 минут). Для сравнения влияния различных способов предъявления визуальной информации на функциональное состояние испытуемых зрительное задание в виде текста было реализовано на бумажном и электронном носителях.
Определение показателей функционального состояния испытуемых осуществлялось до и после выполнения тестового задания с помощью комплекса психодиагностических методик.
У всех испытуемых определялись показатели функционального состояния ЦНС - сила нервных процессов (СНП), функциональная подвижность нервных процессов (ФНП), количество ошибок, допущенных при проведении исследований ФНП и СНП, время запаздывания или латентный период реакции, количество выполненных задач в процессе тестирования, время выполнения корректурной пробы [1,4,10,14].
Сила нервных процессов характеризует работоспособность, выносливость нервной системы и означает способность её переносить либо продолжительное, либо кратковременное, но очень сильное возбуждение или торможение. В основе СНП лежит выраженность в центральной нервной системе процессов возбуждения и торможения [1,14].
Функциональная подвижность нервных процессов - возможность быстрой смены процессов возбуждения и торможения [1,14].
Корректурная проба позволяет оценить темп психомоторной деятельности, работоспособности и устойчивости к монотонной деятельности [10]. При изменении функционального состояния человека изменяется время выполнения пробы и количество допущенных ошибок.
Кроме того, для самооценки состояния испытуемых был использован тест ТРАНС (Тревожность, Работоспособность, Активность, Настроение, Самочувствие) [7,11].
Для анализа структуры связей функциональных показателей ЦНС был использован факторный анализ [3].
Результаты исследований и их обсуждение.
Для моделирования напряженного зрительного труда текст на бумажном носителе имел низкие параметры удобочитаемости (заниженный размер шрифта, одинарный межстрочный интервал). Работа с таким текстом за короткий срок формирует состояние зрительного и общего утомления, что, обычно, проявляется увеличением времени выполнения корректурной пробы, ростом показателей СНП и ФНП, увеличением количества допускаемых ошибок и снижением количества выполненных задач.
Применение факторного анализа позволило получить структуру факторных портретов до и после зрительного труда при использовании двух видов носителей визуальной информации. Предварительный анализ исследованных показателей позволил выявить наиболее информативные из них, которые и были использованы для построения факторных портретов.
Проводился сравнительный анализ факторных структур для двух вариантов сочетания исследованных показателей при работе с текстом на бумажном и электронном носителях (рис. 1): структуры, включающие показатель СНП (а, в), структуры, включающие показатель ФНП (б, г).
На рис. 1 представлены факторные структуры для двух вариантов сочетания исследованных показателей при работе с текстом на бумажном и
электронном носителях. Рис. 1,а,в - структуры, включающие показатель СНП, рис. 1,б,г - показатель ФНП.
Очевидно, что представленные структуры имеют некоторые отличия, обусловленные, как заменой показателя СНП на ФНП при сохранении всех остальных показателей, так и видом визуальной нагрузки. Оба показателя характеризуют свойства ЦНС испытуемых, причем являются достаточно устойчивыми и изменяются только при значительном внешнем воздействии на систему. При разных видах визуальной нагрузки факторные структуры, как до, так и после работы, пластичные, поскольку образованы двумя факторами. Структура (рис. 1,а) до работы объясняет 59 % общей дисперсии, структура на рис. 1,б - 57 %, структуры на рис. 1 в,г - более 60 %.
Каждая из факторных структур на рис. 1 до работы содержит по два фактора, первый из которых объединяет показатели, характеризующие качество выполнения тестовых заданий (количество ошибочных реакций, время запаздывания, количество выполненных заданий), поэтому первый фактор может быть назван фактором качества. Во всех четырех структурах этот фактор содержит показатели количества ошибочных реакций и время латентного периода, причем величины связей с фактором и их знак, как до, так и после работы сохраняются. До работы во всех структурах второй фактор имеет сходную конфигурацию, включает показатели, характеризующие работоспособность, и может быть назван фактором работоспособности. Вклад второго фактора в общую дисперсию составляет 22-25 %, тогда как первого 35-41 %.
Некоторые различия в конфигурации факторных структур до работы могут быть обусловлены тем, что исследования влияния визуальной нагрузки на ФС испытуемых проводились в разные дни.
Больший интерес представляют факторные структуры, полученные после зрительного труда. Можно сразу отметить, что текст с низкими параметрами удобочитаемости(реализованный на бумаге) вызывает значительное напряжение исследуемой системы, что подтверждается ростом количества значимых связей, тогда как работа на ПК к этому не приводит (количество значимых связей в системе не изменяется). Вклад факторов в общую дисперсию после работы увеличивается (рис. 1 а,б), конфигурация структуры несколько изменяется. Если до работы показатель ФНП в структуру не входил (рис. 1б), то теперь он входит в первый фактор, причем под его действием увеличивается, тогда как работоспособность под действием этого же фактора снижается, что свидетельствует о состоянии утомления. Показатель СНП (рис. 1 а) в систему входит, как до, так и после работы, причем, если до работы первый фактор приводил к его снижению, то после работы - вызывает рост, что характерно для утомления. Кроме того, после работы СНП входит и во второй фактор, связи в котором указывают на развитие состояния утомления.
гтг
л
До -0.9 Количество ошибочных ^ п<кл<? ’І______________реакций__________
0 9 Время запаздывания лл
I ■ *
0 Время КОрреКТурНОЙ '|^________Пробы___________| ‘
0,8 Работоспособность 55= о о /СО
ФПН 1^/ 07/у I// 1 23° о 67Фо
-0.4/
Количество 0.4 выполненных задач
I____________________
„ д1 Количество ошибочных л л Д° реакций °’9 После
0 9 Время запаздывания л о
I__________________________I
41°о 0,7 Время корректурной 08
' _________пробы___________^
0," Работоспособность
ФПН
Количество выполненных задач
2 3® о 58Р6
Рис. 1. Факторные структуры взаимосвязей показателей ЦНС при напряженном зрительном труде с бумажным (а, б) и электронным (в, г) носителями.
После работы на компьютере конфигурация факторных структур практически одинаковая (рис. 1 в,г), различия состоят только в факторных нагрузках. Ни СНП, ни ФНП в структуры не входят. Учитывая, что СНП и ФНП являются достаточно постоянными и изменяются только при существенном напряжении исследуемой системы, можно говорить о том, что работа на компьютере, в сравнении с работой с текстом с низкими параметрами удобочитаемости, оказала менее выраженное влияние на ФС.
В литературе широко обсуждается вопрос о влиянии работы на ПК на состояние зрительной системы и ФС человека в целом [7,8,13,15,17-19].
Существует мнение, что, поскольку экран монитора является устройством активного контраста и изображение на нем дискретное, то зрительная система испытывает большее напряжение, чем при работе с бумажным носителем информации [8,11,13]. Полученные в данной работе результаты указывают на то, что, если текст на бумажном носителе имеет низкие параметры удобочитаемости (мелкий шрифт, заниженные межстрочные расстояния, низкое качество бумаги, нечеткая печать), то он окажет значительно более выраженное негативное влияние на ФС, чем текст на мониторе ПК. Поэтому, если возникает вопрос выбора, каким
б
а
в
г
носителем информации пользоваться, необходимо оценивать еще и качество изображения. Размер символов на мониторе можно изменить и обеспечить комфортное зрительное восприятие, тогда как изменить качество текста на бумажном носителе нельзя. Это приобрело особую актуальность в связи со снижением качества учебной полиграфической продукции.
Таким образом, анализ структуры связей показателей ЦНС в процессе напряженного зрительного труда позволил выделить те показатели, которые могут быть использованы для оценки функционального состояния человека. Это - время выполнения корректурной пробы, работоспособность, количество выполненных заданий, количество допущенных ошибок, время запаздывания. Показатели ФНП и СНП входят в факторные структуры, полученные после зрительного труда с текстом на бумаге, со сходными факторными нагрузками, причем факторные структуры после работы имеют практически одинаковый вид, поэтому для описания функционального состояния человека достаточно использовать один из этих показателей.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. Оценка ФС человека при напряженном зрительном труде может быть проведена по показателям времени выполнения корректурной пробы, работоспособности, количества выполненных заданий, количества допущенных ошибок, времени запаздывания.
2. Показатели ФНП и СНП являются достаточно постоянными и изменяются только при существенном напряжении исследуемой системы, их динамика в процессе напряженного зрительного труда сходная, поэтому для оценки ФС достаточно использовать один из них.
3. Сравнение влияния работы с визуальной информацией, реализованной на бумажном и электронном носителе, на ФС человека позволило установить, что существенным является не только способ формирования изображения, но и параметры его удобочитаемости.
Перспективой данных исследований является оценка влияния разных видов визуальной информации и способов ее предъявления на ФС человека, а, также, разработка критериев его оценки в динамике зрительного труда.
Литература
1. Данилова Н. Н. Физиология высшей нервной деятельности I Н. Н. Данилова, А. Л. Крылова. - Ростов: «Феникс», 2QQ5. - 478 с.
2. Єна А. I. Особливості трансформації структури взаємозв’язків комплексу психофізіологічних якостей зі ступенем придатності до професійної діяльності вертольотчиків I А. I. Єна, В. В. Кальниш II Журн. АМН України. - 2QQ4. - Т. Ю, № 4. - C. 799-8Q7.
3. Иберла К. Факторный анализ I К. Иберла. - М.: ^атистика- 198Q. - 4QQ с.
4. Ильин Е. П. Психофизиология состояний человека I Е. П. Ильин. - CTO.: Питер, 2QQ5. - 412 с.
5. Ильин Е. П. Дифференциальная психология профессиональной деятельности I Е. П. Ильин. - CH6. Питер, 2QQ8. -
432 с.
6. Кальниш В. В. Психофізіологічні особливості якості виконання завдань при збільшенні їх складності I В. В. Кальниш, А. В. Швець II Фізіологічний журнал. - 2QQ7. - Т. 53, № 5. - C. 99-Ю8.
7. Кочина М. Л. Информационная технология для оценки функционального состояния оператора зрительного профиля I М. Л. Кочина, Л. Ф. Caйкoвскaя II ^стеми обробки інформації. - 2QQ9. - № 6 (8Q). - C. 191-195.
8. Кочина М. Л. Визуальное окружение современного человека как гигиеническая проблема I М. Л. Кочина II Гигиена
населенных мест. - Вып 43. - Киев, 2QQ4. - C. 287-291.
9. Леонова А. Б. Функциональные состояния человека в трудовой деятельности I А. Б. Леонова, В. И. Медведев. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - 112 с.
Ю. Макаренко Н. В. Теоретические основы и методики профессионального психофизиологического отбора военных специалистов I Н. В. Макаренко. - К.: НИИ проблем военной медицины Украинской военно-медицинской академии, 1996. - 336 с.
11. Подригало Л. В. Влияние текстов с различными параметрами удобочитаемости на офтальмо-гигиенические показатели у школьников I Л. В. Подригало II Гигиена населенных мест. - 1999. - Вып 35. - C. 287-291.
12. Роль психофизиологических показателей в успешности адаптации старшеклассников к профильному обучению I Н. А. Литвинова, Э. М. Казин, В. И. Иванов [и др.] II Вестник Томского государственного университета. - 2QQ6. -№ 21. -C. 56-57.
13. Cергетa И. В. Офтальмо-гигиенические аспекты современного визуального окружения детей, подростков и молодежи I И. В. Cергетa, Л. В. Подригало, Н. В. Малачкова. - Винница: ФЛП Данилюк В. Г. - 2QQ9. -176 с.
14. Физиология человека I под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. - М.: Медицина, 2QQ7. - 656 с.
15. Dinesh J. B. A community-based study of asthenopia in computer operators I J. B. Dinesh, C. Sushilkumar, G. D. Vikas II Community eye care. - 2QQ8. - Vol. 56. - P. 51-55.
16. Meijman T. F. Mental fatigue and the efficiency of information processing in relation to work times I T. F. Meijman II International Journal of Industrial Ergonomics. - 1997. - V. 2Q, № 1. - P. 31-38.
17. Mocci F. Psychological factors and visual fatigue in working with video display terminals I F. Mocci, A. Serra, G. Corrias II Oc-cup Environ Med. - 2QQ1. - Vol. 58. - Р. 267-271.
18. Rocha L. Working conditions, visual fatigue and mental health among systems analysts in Syo Paulo, Brazil I L. Rocha, M. De-bert-Ribeiro II Occup Environ Med. - 2QQ4. - Vol. 61. - Р 24-32.
19. Rouse W. B. Modeling the dynamics of mental workload and human performance in complex systems I W. B. Rouse,
S. L. Edwards, J. M. Hammer II IEEE transactions on systems, man, and cybernetics. - 1993. - V. 23, № 6. - P. 1662-1671.
2Q. Shima M. Investigation of subjective symptoms among visual display terminal users and their affecting factors-analysis using log-linear models I M. Shima, Y Nitta, A. Iwasaki, M. Adachi. II Nippon Eiseigaku Zasshi. - 1993. - Vol. 47. - Р. 1Q32-1Q4Q.
УДК 617. 751-Q57-Q7
АНАЛІЗ ЗМІНИ ФАКТОРНОЇ СТРУКТУРИ ПОКАЗНИКІВ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО СТАНУ ЛЮДИНИ ПРИ РІЗНИХ ВИДАХ ЗОРОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ Кочина М. Л., Козак Л. М., Євтушенко А. С.
Резюме. Представлено результати оцінки зміни зв’язків показників функціонального стану людини в динаміці зорової праці з використанням факторних структур. Проведено оцінку впливу різних способів пред’явлення візуальної інформації на функціональний стан людини і показано, що істотним є не тільки спосіб формування зображення, але і параметри зручності для читання. Показано, що оцінка функціонального стану людини при напруженій зоровій праці може бути проведена за показниками працездатності, кількості виконаних завдань, кількості допущених помилок, сили нервових процесів (або функціональної рухливості нервових процесів), часу виконання коректурної проби, часу запізнювання.
Ключові слова: функціональний стан, факторний аналіз, сила нервових процесів, функціональна рухливість нервових процесів.
УДК 617. 751-Q57-Q7
АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ФАКТОРНЫХ СТРУКТУР ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПРИ РАЗНЫХ ВИДАХ ЗРИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ Кочина М. Л., Козак Л. М., Евтушенко А. С.
Резюме. Представлены результаты оценки динамики связей показателей функционального состояния человека в динамике зрительного труда с использованием факторных структур. Проведена оценка влияния разных способов предъявления визуальной информации на функциональное состояние человека и показано, что существенным является не только способ формирования изображения, но и параметры его удобочитаемости. Показано, что оценка функционального состояния человека при напряженном зрительном труде может быть проведена по показателям времени выполнения корректурной пробы, работоспособности, количества выполненных заданий, количества допущенных ошибок, времени запаздывания, силы нервных процессов (или функциональной подвижности нервных процессов).
Ключевые слова: функциональное состояние, факторный анализ, сила нервных процессов, функциональная подвижность нервных процессов.
UDC 617. 751-Q57-Q7
Changes Analysis of Factor Structure of Human Functional State Indexes during Different Types of Visual Load
Kochina M., Kozak L., Evtushenko A.
Summary. The results of connections dynamics of human functional state in dynamics of visual load, with the help of factor structures, are presented. The evaluation of influence of different methods of visual information on functional state has been carried out, and it is shown, that it is essential not only a way of imaging, but also the parameters of its readability. It has been shown that the assessment of the functional state of a person with intense visual work can be done in terms of execution time proofreading sample efficiency, the number of completed tasks, number of errors, latency, power nerve processes (or functional mobility of nervous processes).
Key words: functional state, factor analysis, power of nervous processes, functional mobility of nervous processes.
Стаття надійшла 14. 01. 2013 р.
Рецензент - проф. Олійник С. А.
