Текст книги "Культурно-историческая психология волевого действия: От прогноза – к поступку"

Глава IV
Мышечная организация движения и успешность преднастройки

Хранимый памятью вероятностно организованный прошлый опыт дает субъекту возможность предвидеть вероятные изменения среды и готовиться к реакциям в соответствии со значением прогнозируемых изменений среды для субъекта. Прогноз изменений среды и их значений для субъекта может быть более или менее определенным. В зависимости от степени неопределенности прогноза подготовка к возможным действиям является более или менее глубокой и направленной: от стресса к ориентировочной реакции и локальному повышению возбудимости определенных систем. При определенном прогнозе организм получает возможность осуществить реакцию заранее. Об этом говорилось выше, при сопоставлении ориентировочной и условной реакции.

Подготовка к предстоящим действиям заключается в мобилизации энергетических ресурсов и защитных средств, в повышении функционального состояния сенсорных и моторных систем, в изменении направленности психических процессов (восприятия, памяти, мышления). Объективными показателями преднастройки могут служить изменения электрической активности мозга, изменение тонуса мышц, изменение сердечной деятельности, изменение уровня сахара в крови, электрического потенциала кожи (КГР) и т. д. (Гельфанд, Гурфинкель, Цетлин, Шик, 1966; Горбов, Мясников, Яздовский, 1963; Гращенков, Латаш, 1965; Гурова, 1967; Ефимов, 1936; Зингерман, Меницкий, 1967). Направленность психических процессов выражается, например, в явлениях установки на восприятие определенных форм, размеров, цвета объектов, в установке на определенный способ решения задач и т. д. (Асмолов, 1977; Фресс, 1966; Экспериментальная психология, 1966).

В этой главе рассматривается роль моторной преднастройки в регуляции скорости двигательных реакций, вклад моторной подготовки в общую готовность к действию, успешность подготовки при различных соотношениях мышц, осуществляющих двигательные реакции.

В литературе описано много фактов о влиянии физиологической готовности на время двигательной реакции.

Из работ И.П. Павлова (1951а, б) известно тормозное влияние ориентировочной реакции на текущую деятельность организма. В работах Е.Н. Соколова (1958), М.Б. Михалевской (1959), В.А. Сафонова (1959), О. С. Виноградовой (1961), М. А. Алексеева (1959) и др. показано, что возникновение ориентировочной реакции всегда приводит к значительному увеличению времени двигательной реакции.

Вместе с тем имеются данные об облегчающем влиянии компонентов ориентировочной реакции на время двигательной реакции. Например, было показано, что предъявление пускового стимула на фоне депрессии альфа-ритма, которая вызывалась предупреждающим сигналом, время реакции на пусковой стимул уменьшав лось по сравнению с временем реакции на тот же стимул, предъявляемый на фоне хорошо выраженного альфа-ритма (БеФо, МЩку, Smith, Parry, 1961). Увеличение времени двигательной реакции при наличии медленного ритма на ЭЭГ отмечалось в работах Л. К. Моррелла (1966) и А. Фернандец-Гуардиола (1966). Если световые сигналы предъявлялись на фоне альфа-ритма, то время реакции оказывается меньшим, чем на те же сигналы, предъявляемые на фоне те-та– и дельта-ритма.

Была также показана зависимость времени реакции от тонуса мышц, от числа и амплитуды КХР и сосудистых реакций, от амплитуды медленных потенциалов (Бассин, Сидоров, 1963; Зингерман, Меницкий, 1967; Чуприкова, 1967).

Связь времени реакции с общим состоянием активности испытуемых подчеркивается в работах И. С. Беритова (1959), Ф. Д. Горбова и др. (1963). В этих работах показано, что общее повышение возбуждения (по электрофизиологическим показателям и изменениям поведения) сопровождается снижением времени реакции и увеличением разброса значений времени реакции.

Таким образом, литературные данные свидетельствуют как об облегчающем, так и о тормозном влиянии компонентов ориентировочной реакции на время двигательной реакции. Это кажущееся противоречие обусловлено тем, что изучение связи времени реакции и выраженности компонентов ориентировочной реакции проводилось в условиях различной неопределенности прогноза испытуемых.

В специально проведенных экспериментах (Гурова, 1967; Фейгенберг, 1975) было показано, что сигнал, увеличивающий неопределенность вероятностного прогноза, ведет к увеличению времени реакции, а сигнал, уменьшающий неопределенность прогноза, – к сокращению времени реакции. Между тем в обоих случаях наблюдалось возникновение ориентировочной реакции в ответ на сигнал.

Общее время двигательной реакции складывается из времени восприятия сигнала, времени принятия решения об адекватной двигательной реакции и времени осуществления выбранного движения, поэтому внешние влияния на время реакции существуют лишь постольку, поскольку они сказываются на процессах восприятия, памяти, на времени принятия решения и осуществления движения.

Скорость восприятия сигнала определяется временем таких операций, как обнаружение объекта, ознакомление с его информативным содержанием, сличение образа с эталоном, идентификация объекта; поэтому такие характеристики сигналов, как интенсивность сигнала, угловые размеры, плотность сигналов, форма и цвет объектов, расположение их в поле зрения, сходство сигналов и т. д., влияя на скорость восприятия сигналов, влияют и на время двигательной реакции. Другими словами, неопределенность в работе сенсорных систем, связанная с восприятием сигнала (выделение сигнала из шума, отнесение к нужной категории и т. д.), сказывается на общем времени ответной реакции (Зинченко, 1964).

На времени двигательной реакции сказывается и неопределенность в принятии решения, связанная с выбором адекватного действия или, в частном случае, с извлечением из памяти нужной реакции.

Степень неопределенности при принятии решения создается числом альтернатив выбора, влияющих на число операций соотнесения сигналов с ответами. Этот вид неопределенности получил название неопределенности кодирования и связан со степенью совместимости стимула и реакции (Leonard, 1959). В работе П. Фресса (1966) рассматривается вопрос о неопределенности раздражителя и неопределенности реакции при перцептивном узнавании.

Неопределенность в работе двигательной системы, связанная с поиском оптимальной тактики построения движения, выбором лучшей позы, отбором необходимых для реализации движения мышц и т. д., также сказывается на времени ответной реакции.

Поскольку время реакции зависит от общего уровня активности (возбуждения, напряжения) субъекта, на времени реакции сказываются внешние и внутренние условия, меняющие физиологическое состояние организма: введение различных фармакологических веществ, длительность работы, темп предъявления сигналов, эмоциональное состояние и др. (см. обзорные работы: Бойко, 1964; Ломов, 1966; Экспериментальная психология, 1966).

Р. Хайменом (1953), Е. Т. Клеммером (1956) выявлен еще один вид неопределенности, влияющей на время двигательной реакции. При увеличении интервала между предупреждающим и пусковым сигналом время простой двигательной реакции увеличивается. Варьирование интервала между пусковыми сигналами также приводит к увеличению времени реакции. Если подготовительный период изменялся случайным образом, то время простой двигательной реакции оказывается большим, чем при стабильном интервале.

При стабильном интервале между сигналами (5 с) время реакции на предъявление того же сигнала через 1–2 или 3 с после предыдущего сигнала увеличивается, и это увеличение тем больше, чем короче интервал. А чем ближе к стабильному или наиболее вероятному интервалу предъявляется сигнал, тем меньше время реакции (Бернштейн, 1962б; Angеlоv, 1968). Если интервал между сигналами меняется по определенному правилу, то испытуемые, замечая это правило, усваивают временную структуру появления сигналов и уменьшают время реакции (Гафаров, 1968). Сообщение испытуемому ложных сведений о темпе предъявления сигналов приводит к изменению времени двигательной реакции в соответствии с ожидаемым темпом.

Таким образом, время реакции оказывается результатом особой тактики субъекта, основанной на его знаниях о внешней среде (Иванников, 1969; Конопкин, 1964, 1966; Кринчик, 1966; Леонтьев, Кринчик, 1964).

Выясняя условия внешней среды, влияющие на скорость реакции, перестраивая процессы восприятия (сокращение числа операций и переход к более крупным оперативным единицам), подбирая наиболее адекватную тактику ответной деятельности, усваивая закономерности изменения среды и включая в деятельность вероятностное прогнозирование, субъект может сократить время реакции, уменьшить мешающие влияния внешней среды на скорость ответных реакций.

Одним из путей уменьшения времени ответной двигательной реакции является прогнозирование возможных сигналов и соответствующих им реакций и на этой основе подготовка сенсорных систем к восприятию сигнала, а нервно-мышечных систем к осуществлению двигательного ответа.

И. М. Фейгенберг и М. А. Цискаридзе (1967) показали, что зависимость времени реакции на сигнал от количества информации в сигнале, измеряемого числом альтернативных сигналов или их безусловными и условными вероятностями, является зависимостью времени реакции от субъективных вероятностей ожидания сигнала и ответной реакции.

А. Н. Леонтьевым и Е. П. Кринчик (1962, 1964а, 1964б) было показано, что число альтернативных стимулов и вероятность сигналов по-разному сказываются на времени выбора. Авторы считают, что это различие связано с влиянием числа стимулов на сложность, а их вероятностей на степень неожиданности появления сигнала.

Можно допустить, что в первом случае нагрузка падает на оперативную память, а во втором случае – на успешность вероятностного прогноза. И так как возможности оперативной памяти ограничены, то увеличение числа стимулов приводит к значительному увеличению времени, а уменьшение вероятности сигнала до такого же уровня индивидуального количества информации дает меньший прирост времени реакции – на редкий сигнал оно оказывается меньше расчетного по формуле Хика (Леонтьев, Кринчик, 1962, 1964а; Hyman, 1953). При этом время реакции на сигнал из меньшей выборки оказывается меньшим, чем на сигнал с той же вероятностью из большей выборки сигналов. Меньшим оказывается время реакции и на повторяющийся сигнал (Bertelson, 1965).

При увеличений числа стимулов время реакции растет за счет трудностей опознания сигналов, отнесения их к определенной категории и нахождения нужной ответной реакции, а увеличение времени реакции на редкий сигнал связано с меньшей подготовкой к его восприятию и ответу на него. Если уменьшение времени реакции в первом случае происходит за счет тренированности и лучшей совместимости сигналов и реакции (Davis, Moray, Treisman, 1961), то во втором случае уменьшение времени реакции происходит за счет «подстораживания» редкого сигнала и подготовки к соответствующей реакции (Иванников, 1969; Леонтьев, 1964а; Фейгенберг, Цискаридзе, 1967). Поэтому при разновероятных стимулах увеличение числа стимулов мало сказывается на времени реакции частого сигнала (Кринчик, Александрова, 1966).

Анализируя зависимость времени реакции от интервала между сигналами, Е. Т. Клеммер пришел к выводу, что на увеличение времени реакции влияют субъективная неопределенность, связанная с трудностью оценки интервала времени, и неопределенность, связанная с варьированием интервала. Во втором случае увеличение времени реакции связано с тем, что меняющийся интервал между сигналами не позволяет испытуемому с высокой точностью прогнозировать время появления очередного пускового стимула.

Таким образом, время реакции зависит не только от субъективной вероятности появления определенного сигнала, но и от субъективной вероятности появления ожидаемого сигнала в данный момент времени. Если испытуемый получает возможность точно предсказать момент появления пускового сигнала, то время реакции на него резко сокращается (Геллерштейн, 1958, 1966).

Поскольку время реакции зависит не только от функционального уровня работающих мышц, то нельзя наблюдать однозначной зависимости времени реакции от направленности и степени выраженности моторной преднастройки. Но так как время реакции зависит и от тонуса мышц, то можно ожидать обратной корреляции между амплитудой импульсов на ЭМГ и временем реакции. Естественно предположить, что более направленной и более выраженной преднастройке будет соответствовать меньшее время реакции. Для проверки этого предположения были проведены эксперименты, описываемые ниже.

Из литературных данных и описанных в третьей главе опытов ясно, что изменение неопределенности прогноза ведет к изменениям преднастройки, в том числе и моторной готовности. Нам хотелось проверить прямым экспериментом, как связана степень неопределенности прогноза предстоящего стимула (и соответственно требуемой реакции) с характером моторной преднастройки и времени реакции. Для этого исследование было построено так, что разные сигналы «Внимание!» создавали вероятностный прогноз различной неопределенности: один сигнал приводил к неопределенности из двух равновероятных сигналов, требовавших реакции одной и той же рукой; другой сигнал приводил к неопределенности из четырех равновероятных сигналов, требовавших реакций правой или левой рукой.

Методика исследования состояла в следующем. В окошке пульта испытуемого с помощью безынерционной цифровой лампы могла появляться одна из четырех цифр – 1, 2, 3 или 4. Все эти четыре сигнала появлялись в одном и том же месте пульта.

Испытуемому давалась инструкция, как можно быстрее реагировать на появление цифровых сигналов нажатием на одну из четырех кнопок, каждая из которых соответствует определенному цифровому сигналу. По инструкции на нечетные цифры (1 и 3) испытуемый должен нажимать большим пальцем левой руки соответствующие этим сигналам кнопки, на четные цифры (2 и 4) – соответствующие кнопки большим пальцем правой руки. Испытуемому сообщалось, что перед цифровыми сигналами будет предъявляться предупреждающий световой сигнал, причем если сигнал «внимание» будет красного цвета, то после него может появиться один из двух цифровых сигналов (для одной половины испытуемых это были четные сигналы, для другой половины– нечетные сигналы). Цифровые сигналы появлялись спустя 1,5–2,5 с после красного сигнала «внимание» в случайном порядке и с равной вероятностью Р = 0,5. Таким образом, вероятность реакции правой руки (для другой половины испытуемых – левой руки) после красного сигнала «внимание» равнялась единице. Испытуемому сообщалось также, что после зеленого сигнала «внимание» может появиться любой из четырех сигналов. Сигналы следовали с равной вероятностью и в случайном порядке (Р =0,25). Сигналы «внимание» красного и зеленого цвета предъявлялись в случайном порядке и с равной вероятностью. В течение опыта непрерывно регистрировалась ЭМГ сгибателей большого пальца на правой и левой руках. На записи автоматически отмечались предъявление сигнала «внимание», а также момент включения цифрового сигнала и момент правильной реакции испытуемого, при которой выключался цифровой сигнал.

Вычислялся коэффициент корреляции для изменений в ходе опыта между амплитудой биоэлектрической активности и временем реакции для той же руки и коэффициент корреляции между разностью амплитуд биоэлектрической активности для двух рук и разностью времен реакции для обеих рук.

Было проведено 10 опытов с семью здоровыми испытуемыми в возрасте 20–25 лет. В каждом опыте испытуемому подавалось 200 сигналов.

Как и следовало ожидать, на цифровые сигналы, предъявляемые с вероятностью Р = 0,5 (после красного сигнала «внимание»), время реакции оказалось меньшим по сравнению со временем реакции на сигналы с вероятностью Р = 0,25 (после зеленого сигнала «внимание»), в том числе и на те же самые сигналы, которые появлялись как после красного, так и после зеленого сигнала «внимание». Различие во времени реакции после красного и зеленого сигналов составило в среднем 18 %.

Максимальное индивидуальное время реакции на отдельный сигнал после красного предупреждающего сигнала в восьми опытах из десяти оказалось меньшим минимального индивидуального времени реакции на отдельный сигнал после зеленого предупреждающего сигнала.

На ЭМГ обеих рук в течение всего опыта постоянно или в интервале между предупреждающим сигналом и пусковым стимулом наблюдалась биоэлектрическая активность мышц амплитудой от 5 до 50 мкВ. Движение на цифровой сигнал отражается на ЭМГ в виде значительного повышения амплитуды импульсов (рисунок 11а, б). Весь опыт разбивался на двадцатки сигналов и подсчитывалась средняя амплитуда ЭМГ за 20 сигналов. Оказалось, что в среднем по всем испытуемым амплитуда ЭМГ в интервале между предъявлением красного сигнала «внимание» и появлением цифрового; сигнала на 5–7 мкВ выше на той руке, для которой после красного предупреждающего сигнала предъявляются пусковые стимулы (один из двух цифровых сигналов).

Рис. 11а, б. Изменения ЭМГ обеих рук после сигналов «внимание».

Обозначения сверху вниз: отметка сигналов: «к» – красный сигнал внимания, «з» – зеленый сигнал внимания; 1, 2, 3, 4 – цифровые сигналы; ЭМГ пр – ЭМГ правой руки; ЭМГ лев – ЭМГ левой руки

В течение опыта после зеленого сигнала «внимание» не наблюдается устойчивой асимметрии ЭМГ.

Разность между амплитудой ЭМГ правой и левой рук по всем испытуемым в интервале между предъявлением зеленого сигнала «внимание» и появлением цифрового сигнала незначительна – она составляет лишь 0,7 мкВ в среднем за весь опыт. В течение опыта амплитуда импульсов выше то на ЭМГ правой руки, то на ЭМГ левой руки.

При сигнале «внимание» красного цвета выявляется обратная зависимость между амплитудой ЭМГ в интервале между включением предупреждающего сигнала и появлением пускового стимула и временем двигательной реакции для той же руки. Коэффициент корреляции равен r=-0,50. В тех случаях, когда после зеленого сигнала «внимание» имелась амплитудная асимметрия ЭМГ, также наблюдалась обратная зависимость (r =—0,63) между амплитудой ЭМГ правой и левой руки в интервале от включения зеленого сигнала «внимание» до появления цифрового сигнала и временем реакции для правой и левой руки. Если амплитуда импульсов на ЭМГ была выше на правой руке, то для этой руки время реакции было меньшим, чем для левой руки.

Таким образом, меньшему времени двигательной реакции соответствует более отчетливая и более локальная преднастройка, выражающаяся в повышении биоэлектрической активности мышц непосредственно перед появлением пускового стимула. Большему времени реакции соответствует более генерализованная преднастройка, выражающаяся в примерно одинаковой по амплитуде биоэлектрической активности правой и левой рук. Между амплитудой ЭМГ и временем двигательной реакции выявляется обратная зависимость – большей амплитуде биоэлектрической активности соответствует меньшее время реакции.

После зеленого предупреждающего сигнала наблюдается однонаправленное изменение ЭМГ на обеих руках – повышение амплитуды импульсов.

Прямая корреляция (r =+0,68) изменений в ходе опыта биоэлектрической активности мышц правой и левой рук в интервале между предупреждающим сигналом зеленого цвета и пусковым стимулом свидетельствует о том, что биоэлектрическая активность мышц правой и левой руки в этой ситуации определяется общим фактором. Таким фактором является прогнозирование с равной вероятностью цифровых сигналов как для левой, так и для правой руки после предупреждающего сигнала зеленого цвета.

После красного предупреждающего сигнала биоэлектрическая активность «работающей» руки, как правило, повышается, а биоэлектрическая активность мышц «неработающей» руки либо уменьшается, либо остается прежней. Амплитуда ЭМГ правой и левой рук изменяется независимо друг от друга, коэффициент корреляции изменений r =+0,03.

Более выраженная и более направленная (локальная) преднастройка мышц после красного сигнала «внимание» объясняется более определенным прогнозом относительно того, какой рукой придется реагировать на появление пускового стимула. По условиям опыта сигнал «внимание» красного цвета всегда предупреждал о том, что могут появиться пусковые стимулы только для одной руки.

После предупреждающего сигнала зеленого цвета с равной вероятностью могли появиться сигналы как для правой, так и левой руки, поэтому испытуемый в этой ситуации должен готовиться к реакции как правой, так и левой рукой. Увеличение неопределенности прогноза в этом случае приводит к менее выраженной и менее направленной (более генерализованной) преднастройке и к более медленной реакции, чем после красного предупреждающего сигнала.

Таким образом, исследование показало, что более локальная и более выраженная преднастройка (по электромиографическому показателю), основанная на более определенном прогнозе, соответствует меньшему времени двигательной реакции.