Текст книги "Детектор лжи"

Тремор – непроизвольные, ритмически стереотипные колебательные движения различных частей тела в результате последовательного сокращения мышц антагонистов» (БМЭ, 1977, т.7, стр. 482).

Вопросу изучения тремора посвящено сравнительно незначительное количество работ, причем трактовка полученных результатов нередко носит противоречивый характер. Этому во многом способствует отсутствие элементарных метрологических требований к методике тремографии и особенно к датчикам съема информации. Тем не менее работы, посвященные этим исследованиям, показывают перспективность использования данного метода в оценке функционального состояния организма человека.

По частоте тремор делят на три группы (рис. 15).

Низкочастотный тремор, с частотой 1–4 колебания в секунду. Основная функция заключается в содействии кровообращению в мощных мышечных массах. Мы сознательно не рассматриваем тремор, вызванный переохлаждением организма человека. Это задача выходит за рамки данной книги.

Рис. 15. Распределение амплитуды тремора по частотам.

V – амплитуда; F – частота.

Без тремора в сокращенной мышце все микрососуды были бы пережаты ее массой и протекание через нее кровяных потоков было бы затруднено или невозможно вообще. Кратковременное сжатие и расслабление мышцы с частотой 1–4 кол./сек. создает условия для прохождения крови по мелким сосудам.

Среднечастотный тремор, с частотой от 5–9 колебаний в секунду, и высокочастотный, 10–20 (в основном), выполняют задачи координации – поддержания необходимых поз человека. В их основе лежит время запаздывания в регуляции отдельных мышечных групп. Это явление определяется тем, что информация о положении отдельных частей тела поступает в центральную нервную систему с опозданием, когда реальная обстановка уже изменилась и положение скорректированной части тела (например, кисти руки) уже не то, которое необходимо. Например, чтобы сидеть вертикально на стуле, необходимо по очереди включать мышцы, наклоняющие корпус человека вперед или назад. Допустим, исходное состояние – спина смещена несколько назад. Из центральной нервной системы поступает команда передней группе мышц – наклонить корпус вперед. Когда тело достигает вертикального положения, в «центр» поступит команда о прекращении этого процесса, но команда запаздывает во времени, и реально корпус уже пройдет нейтральную точку. Тут же поступает команда возвратить его обратно. В связи с тем же запаздыванием команды весь процесс повторится заново. Корпус отклонится назад от необходимого вертикального положения, и центральная нервная система вынуждена будет опять его корректировать. Таким образом возникает постоянное микроперемещение как корпуса, так и других частей тела. С помощью специальных датчиков мы можем наблюдать это явление в виде тремора. В конечном итоге сохранение позы осуществляется посредством постоянных движений относительно одной и той же точки, в данном случае – вертикального положения.

Оценивать тремор по амплитуде или присутствию медленных волн не представляет большого затруднения. Как правило, на кривых четко прослеживаются различия, вызванные как стрессом, так и противодействием проведению тестирования. В состоянии покоя медленное изменение изолиний практически отсутствует, сигнал более однородный, отдельные «выбросы» наблюдаются редко.

Кроме общей амплитуды кривой в качестве информативных признаков могут быть использованы и параметры, характеризующие медленные волны. К ним относятся длительность волн (t) и амплитуда (h). Механизмы этих медленных волн связаны с влиянием процессов дыхания и сокращения сердца.

Система координации тела в пространстве осуществляется центральной нервной системой. Поэтому величина нервного напряжения человека может быть определена и по показателям тремора. Увеличение амплитуды тремора в экстремальных условиях наступает значительно быстрее, чем изменения в показателях кровообращения, дыхания. Более быстрая ответная реакция тремора на увеличение эмоционального напряжения позволяет эффективно использовать его показатели при детекции лжи. К сожалению, при проведении полиграфных проверок возможно намеренное сокращение обследуемым тех или иных групп мышц. Выполнение таких действий имеет целью создание помех, ведущих к искажению психофизиологических реакций, регистрируемых полиграфом. При намеренном выполнении таких действий их можно расценивать как попытку противодействия обследованию, и они могут быть зафиксированы полиграфом. Мышца, сокращаясь, становится короче, а следовательно, увеличивается в объеме. Эти изменения являются основным источником получения информации о намеренных механических противодействиях полиграфным проверкам. Съем данного типа информации производится двумя способами. При первом датчики устанавливаются под передние ножки кресла, в котором сидит обследуемый. Эти датчики постоянно фиксируют несколько сигналов – собственно тремор, дыхание и работу сердца. Кроме этого, регистрируются любые движения пальцев ног и стопы. Регистрация сигнала противодействия происходит на фоне уже существующих сигналов – дыхания, пульса и т. д., и поэтому он не всегда четко различим (рис. 16).

Рис. 16. Специфика тремора, зарегистрированного с датчиков, установленных под передними ножками кресла.

А – обследуемый сидит, не опираясь на спинку кресла; Б – обследуемый сидит, опираясь на спинку кресла; П – искусственно создаваемая помеха (надавливание большим пальцем ноги на пол); h – амплитуда дыхательной волны на кривой тремора; t – продолжительность дыхательной волны на кривой тремора.

Рис. 17. Тремор, зарегистрированный с датчиков, установленных на икроножных мышцах обследуемого.

А – шевеление пальцами стопы.

Кривая тремора, снятая с ножек кресла, включает в себя целый комплекс сигналов, вызванных дыханием человека, его сердечно-сосудистыми реакциями. С одной стороны, это повышает объем информации, отражаемой в кривой тремора, с другой стороны, затрудняется оценка величины нервно-эмоционального напряжения, так как не всегда все составляющие фиксируемого тремора реагируют синхронно. Кроме этого, форма кривой тремора очень сильно зависит от позы, в которой сидит обследуемый: опирается ли он на спинку кресла, какое именно используется кресло для тестирования – жесткое, полумягкое, мягкое, низкое, высокое, глубокое. Кривая дыхания с наложенной на нее частотой пульса прослеживается более четко, если обследуемый не опирается на спинку кресла. Долго сидеть спокойно в таком положении человеку трудно, так как у него быстро устает спина. При глубокой посадке с опорой на спинку кресла дыхательные волны на полиграмме сильно сглажены, а к частоте пульса на кривой добавляются еще и отметки тремора мышц спины. При установке датчиков тремора под передними ножками кресла регистрируемая кривая, свидетельствующая о противодействии обследуемого при помощи сокращения мышц ног, более сглажена.

Наиболее эффективен в оценке противодействий второй тип регистрации, когда датчики закрепляются на икроножные мышцы ног. При данной системе крепления сигнал противодействия в десятки раз превышает по амплитуде фон, регистрируемый у обследуемого субъекта, находящегося в покое (рис. 17). Четкое выделение сигнала противодействия позволяет легко автоматизировать его оценку на компьютере и автоматически предупреждать специалиста.

Тремор может быть использован самостоятельно, в качестве информативного показателя для оценки степени эмоционального напряжения. Исследованиями наших соотечественников (А. Новикова, В. Настенко, Д. Григорьева, 1967 г.) было установлено, что повышение уровня возбуждения центральной нервной системы человека ведет к увеличению тремора. Проведенные авторами исследования показали, что площадь под кривой тремора при возникновении отрицательных эмоций может возрастать на 10–15 % по сравнению с фоном. К сожалению, это сложный сигнал, и отдельные составляющие его, кроме дыхательных волн, зачастую не поддаются визуальной обработке.

Анализ 97 обследований, проведенных нами, показал, что в процессе тестирования частота меняется незначительно. Что касается амплитуды, то в 80 % случаев от общего объема исследований она изменялась всего лишь в пределах + 2,5 %. И только при сильном эмоциональном напряжении этот показатель мог достигать 10 и более процентов. Реальные результаты оценки тремора при проведении непрямого теста приведены на рис 18. В качестве информативного признака бралась общая его площадь под кривой без разделения по частоте.

Рис. 18. Измерение амплитуды тремора при проведении «беседы» по принципу непрямого теста.

V – амплитуда тремора в % к фону; N – темы беседы; А, Б – вершины кривой.

Сигнал тремора подвержен тем же психическим воздействиям, что и кожно-гальваническая реакция. Если во время тестирования обследуемый вспомнит что-нибудь неприятное, то возможно увеличение сигнала тремора (амплитуда, площадь) именно на этом отрезке времени. Схематически это явление может быть представлено (рис. 19) в виде графика с пиками и провалами, отражающими динамику эмоционального напряжения обследуемого. Участок кривой H¹ – H⁴ характеризует относительно спокойное состояние. На отрезке 3^1–2 обследуемому была выдана ложная информация о скором закрытии его фирмы в результате реорганизации.

Рис. 19. Изменение уровня тремора в зависимости от величины эмоционального напряжения.

V – уровень тремора; N – предъявляемые вопросы (Н – нейтральные, З – значимые).

Почему же тремор не нашел широкого применения при оценке состояния эмоциональной напряженности при проведении полиграфных процедур? Основная причина – сложность технических средств съема показателей тремора, что приводит к значительному повышению стоимости полиграфа. Для того, чтобы точно обсчитать показатели тремора в высокочастотном диапазоне, необходимо как минимум в 20 раз повысить частоту сканирования по каналу в сравнении с лучшими, из имеющихся в мире полиграфами. И все же использование тремора как источника информации о состоянии эмоционального напряжения обследуемого при проведении полиграфных проверок – это недалекое будущее.

Артериальное давление (лат. tensio arteriali) – давление, развиваемое кровью в артериальных сосудах организма (БМЭ, 1975, т.2, стр.173).

Артериальное давление представляет собой энергию сердца, необходимую для продвижения массы крови через огромную сеть кровеносных сосудов. Мельчайшие из них – капилляры, сечение которых настолько мало, что через них с трудом проходят элементы крови. Малые кровеносные сосуды выполняют очень важную функцию в организме. Через их стенки происходит обмен между кровью, протекающей по ним, и окружающими тканями. Благодаря сосудам ткань постоянно принимает питательные вещества и отдает продукты деятельности клеток. Движение крови по сосудам является одним из основных элементов, обеспечивающих жизнь человека. Если она остановится и произойдет полный обмен веществ между нею и тканями, то в крови не останется питательных веществ и возникнет ее перенасыщение продуктами жизнедеятельности клеток. В таком случае биоткани погибают, так как перестает поступать энергия для поддержания их существования. Кроме того, скопившиеся продукты деятельности организма приводят к интоксикации, т. е. отравлению. Одним из факторов поддержания оптимального состояния клетки является артериальное давление.

В состоянии стресса резко возрастает количество активных клеток в организме и усиливается их жизнедеятельность. Как следствие возникает необходимость усилить поступление питания к ним и вывод продуктов их деятельности. Для решения этой задачи организм увеличивает количество крови, протекающей через капилляры за 1 секунду, причем нередко за счет повышения артериального давления.

Так как жизнедеятельность биотканей полностью зависит от кровотока, организм человека имеет ряд предохранительных, регуляторных механизмов для его обеспечения. Главным из них является система регуляции артериального давления. Для нормального функционирования организма человека необходима относительная стабильность артериального давления. Чрезмерное повышение давления или его падение одинаково опасны.

В состоянии эмоционального напряжения возникает некоторое повышение давления, которое способствует лучшему обмену между биологической тканью и протекающей кровью. Особенно это важно для мышечной ткани, которая в стрессовой ситуации может быть напряжена (сжата), что препятствует прохождению крови через ее сечение.

В среднем в теле мужчины находится около 5 литров крови, женщины – около 4 литров.

Но не вся кровь, находящаяся в организме, постоянно циркулирует. Существует так называемое «кровяное депо», где в спокойном состоянии может находиться большое количество крови. В качестве депо организм использует селезенку, печень, легкие. Мощным дополнительным депо является кожа (включая подкожные образования). В ней может находиться до 1 литра крови практически в неподвижном состоянии.

В норме депонированная кровь выключена из кровообращения, но по мере нарастания эмоционального напряжения она постепенно вводится в кровеносное русло, увеличивая циркулирующий объем крови.

Давление крови измеряется в миллиметрах ртутного столба. На его величину влияет несколько факторов:

• частота сердечных сокращений;

• количество крови, поступающей в сосудистое русло при каждом сокращении сердца;

• скорость, с которой выводится кровь из него;

• эластичность стенок сосудов артерии;

• величина просвета и эластичность периферических сосудов, включая капилляры;

• объем циркулирующей крови;

• емкость венозных сосудов.

Каждый из перечисленных факторов теоретически может самостоятельно оказать влияние на величину артериального давления. На практике, как правило, на начальном этапе включается сразу несколько механизмов регуляции давления.

Пульс (лат. pulsus – удар, толчок) – периодические колебания объема сосудов, связанные с динамикой их кровенаполнения и давления в них в течение одного сердечного цикла (БМЭ, т. 21, стр. 393).

Для упрощения понимания в дальнейшем, чтобы сделать излагаемый материал более доступным для специалистов, не имеющих медицинского или биологического образования, мы объединяем понятия «частота пульса» и «частота сердечных сокращений», хотя с позиций научной медицины это не совсем верно. Пульс несет значительную информацию не только о работе системы кровоснабжения, но и о состоянии организма в целом. По пульсу врачи древнего Китая, Греции, Индии пытались ставить диагнозы различных заболеваний. Гален во II веке до нашей эры различал 27 видов пульса. О деятельности сердца великий физиолог XX столетия Иван Петрович Павлов писал: «Различных сердечных состояний столько, что они могут с избытком покрыть все поэтические описания деятельности сердца».

С помощью кровообращения осуществляется обмен веществ между тканями организма и внешней средой. Кровь переносит различные вещества от одних органов к другим. Общая длина кровеносных сосудов у человека составляет около ста тысяч километров. Через них в сутки в среднем перекачивается около десяти тысяч литров крови. Четыре процента от общего объема перекачиваемой сердцем крови идет на его обслуживание.

Увеличение эмоционального напряжения человека ведет к росту энергозатрат его организма, что, в свою очередь, увеличивает интенсивность работы систем, поддерживающих необходимый энергетический уровень. Следует отметить, что увеличение активности регуляторных процессов, обеспечивающих деятельность организма в условиях стресса, идет с некоторым опережением. Например, возникающее нервно-эмоциональное напряжение привело к увеличению потребления энергии на 10 Ккалорий. В ответ на это организм перестроится с «запасом», могущим обеспечить 11 Ккалорий, как бы защищаясь от всяких «случайностей».

Кроме того, системе кровообращения человека свойственна определенная инертность. Внезапно возникшее эмоциональное напряжение может не сразу привести к изменению в организме. Вообще инертность – время задержки с включением изменений физиологических реакций – является свойством любой биологической системы регулирования. Изменение частоты пульса происходит не мгновенно, а через какое-то время, определяемое индивидуальными особенностями человека.

Инерционность (запаздывание) реакций слагается из двух компонентов:

• времени, затраченного на получение команды для изменения уровня реакции, ее оценку и принятие решения;

• времени на перестройку (изменение) и доведение ее до оптимального уровня. В комплексе это достаточно сложная задача.

В организме объем циркулирующей крови может быть увеличен как за счет частоты сокращений сердца, так и за счет количества крови, нагнетаемой в кровяное русло при каждом сердечном сокращении. Организму человека далеко не безразлично, почему в конечном итоге это произойдет.

Система регулирования кровообращения, в которую входит и сердце, в каждом конкретном случае вынуждена решать, что лучше – увеличить объем крови, выталкиваемой сердцем, или при том же объеме увеличить частоту сердечных сокращений. В реальных условиях, как правило, эти два механизма включаются практически одновременно, но степень их влияния на определенных этапах эмоционального напряжения не одинакова. Чтобы на треть увеличить минутный объем крови, выброс ее должен возрасти на 30 % при той же частоте сердечных сокращений. Можно эту задачу решить и за счет увеличения частоты сердечных сокращений при том же объеме крови, изгоняемой из сердца. В норме эти изменения, как правило, проходят параллельно.

Процессы жизнедеятельности человека не могут проходить в отрыве от функционирования сердечно-сосудистой системы. Связь между различными функциональными системами сложилась в процессе эволюции человека. Например, в норме не бывает изменения частоты (глубины) дыхания без изменений в сердечно-сосудистой системе. Причем, реакция сердца и сосудов более динамична и наступает раньше изменения дыхания. Если в крови увеличилось содержание СО², то в дыхательный центр и в структуры, регулирующие сердечно-сосудистую систему, поступают соответствующие команды. Это связано с тем, что деятельность сердца надежно защищена системой регуляции от случайных и неслучайных изменений в организме.

Что же послужило толчком для использования показателей частоты пульса в полиграфных системах? Исследованиями многих ученых было установлено, что чем сильнее эмоциональное напряжение, тем интенсивнее должны протекать обменные процессы между клеткой и кровью, тем больший объем крови необходим для устранения последствий стресса в организме. Эмоциональное напряжение может быть оценено частотой сердечных сокращений. Возрастание эмоционального напряжения увеличивает частоту пульса, а снижение – уменьшает. Казалось бы, есть решение и данный показатель должен максимально облегчить задачу повышения точности полиграфных проверок. К сожалению, эта закономерность проявляется не всегда. В середине XX столетия было открыто явление, вошедшее в науку как «отрицательная фаза» пульса. Суть его заключается в том, что у обследуемых, имеющих хорошую физическую подготовку, на кратковременную эмоциональную нагрузку (в нашем случае – на вопрос теста) может наблюдаться двухфазное изменение частоты пульса. Сначала происходит увеличение частоты пульса, а затем она возвращается к исходному уровню, а иногда становится даже ниже его (рис. 20). Например, во время тестирования частота пульса подозреваемого составляла 87 ударов в минуту. После предъявления значимого вопроса она возросла до 95 ударов, с последующим снижением до 79 ударов. В результате «суммарный пульс» во время тестирования практически не меняется, причем это «качание» пульса может продолжаться до 3-х минут. Так как полиграф не проводит мгновенный подсчет средней частоты пульса, то возможны случаи, когда реакция на значимый вопрос попадает на отрицательную фазу пульса, и тогда зафиксированные изменения становятся близкими к результатам, полученным при предъявлении нейтральных вопросов.

Рис. 20. Возможное изменение частоты пульса на предъявление «значимого» вопроса.

F – частота пульса; С – стимул; t – время; пунктирная прямая – «необходимая» частота пульса.

Ряд исследований был проведен по уточнению причин еще одной нестандартной реакции частоты сердечных сокращений. В стрессовой ситуации, если человек ограничен в возможностях противодействия, возможны случаи, когда на предъявление сильного эмоционального раздражителя частота пульса замедляется. Это связано с тем, что влияние отрицательных эмоций на организм человека носит двухфазный характер. Сначала при незначительных отрицательных эмоциях частота пульса возрастает. При неожиданных мощных эмоциональных нагрузках она может снижаться. При очень сильном воздействии на организм отрицательных эмоций возможно не только замедление, но и полная кратковременная остановка сердца (В. В. Фролькс, 1954). Как же это возможно, если усиление эмоционального напряжения ведет к возрастанию объема продуктов обмена, и в этой ситуации должен увеличиваться кровоток? Эта проблема организмом человека решается нестандартно. На фоне некоторого снижения частоты пульса резко увеличивается объем крови, выбрасываемой при каждом сердечном сокращении. Проявления такого типа реагирования сердечно-сосудистой системы очень трудно прогнозировать.

Для повышения точности оценки эмоционального напряжения часто используют не частоту пульса, а его стабильность. Если у человека средняя частота пульса составляет 60 ударов в минуту, то это значит, что каждую секунду наблюдается один сердечный цикл. На практике периоды между сокращениями сердца нестабильны.