Galwaniczna reakcja skóry. Reakcja galwaniczna skóry

Wynalazek dotyczy dziedziny medycyny i techniki medycznej, w szczególności sposobów i urządzeń do diagnozowania stanu żywego organizmu na podstawie przewodności elektrycznej skóry i może być stosowany w medycynie eksperymentalnej, klinicznej, a także w psychofizjologii, pedagogika i medycyna sportowa. Wynalazek umożliwia eliminację zakłóceń powodowanych przez artefakty ruchowe człowieka, jak również tych spowodowanych przyczynami pozabiologicznymi (różne zakłócenia elektryczne i szumy sprzętowe). Metoda charakteryzuje się analizą kształtu każdego impulsu w sekwencji impulsów w paśmie częstotliwości składowej fazowej. W tym celu rejestruje się pierwszą i drugą pochodną logarytmu przewodności elektrycznej skóry. Określa się wielkość trendu powodowanego przez składnik toniczny i koryguje się wartość pierwszej pochodnej, odejmując od niej wartość trendu. Następnie wyznacza się czas nadejścia pierwszego impulsu różniczkującego w chwili, gdy wartość drugiej pochodnej przekroczy wartość progową, a następnie analizuje się kształt tego impulsu. Jeżeli parametry tej postaci są spełnione, ustalone kryteria klasyfikowane są jako impulsy składowej fazowej, a jeżeli nie są spełnione, są klasyfikowane jako artefakty. 2 s. i 9 pensji, 6 chorych.

Wynalazek dotyczy dziedziny medycyny i techniki medycznej, w szczególności sposobów i urządzeń do diagnozowania stanu żywego organizmu na podstawie przewodności elektrycznej skóry i może być stosowany w medycynie eksperymentalnej, klinicznej, a także w psychofizjologii, pedagogika i medycyna sportowa. Wiadomo, że przewodność elektryczna skóry żywego organizmu jest czułym wskaźnikiem jego stanu fizjologicznego i psychicznego, a parametry reakcji przewodnictwa na czynniki zewnętrzne, tzw. galwaniczna reakcja skóry (GSR), umożliwiają w celu oceny stanu psychofizjologicznego jednostki. Podczas badania GSR rozróżnia się wskaźniki tonicznych i fazowych składników aktywności elektrodermalnej (EDA). Działanie tonizujące charakteryzuje się zmianami przewodnictwa skóry, które zachodzą stosunkowo powoli w ciągu kilku minut lub dłużej. Aktywność fazowa to procesy, które zachodzą znacznie szybciej na tle aktywności tonicznej – ich charakterystyczny czas wynosi kilka sekund. Jest to aktywność fazowa, która w dużej mierze charakteryzuje reakcję organizmu na bodziec zewnętrzny i jest dalej określana jako składnik fazowy lub GSR. Znane metody rejestracji GSR polegają na umieszczeniu na skórze osoby badanej pary elektrod podłączonych do źródła prądu sondującego oraz rejestratora prądu w elektrodach - obwodzie źródła prądu. Reakcja zachodzi, gdy gruczoły potowe wydzielają wydzielinę, a w obwodzie pojawiają się krótkotrwałe impulsy prądu elektrycznego. Takie impulsy powstają albo samoistnie, albo w wyniku stresującego lub innego bodźca. Znane urządzenia do rejestracji GSR obejmują źródło prądu podłączone do elektrod, a także zespół do rejestracji zmian w czasie sygnału elektrycznego i jego przetwarzania. Przetwarzanie sygnału polega na izolowaniu składowej fazowej od tła składowej tonicznej. Można to osiągnąć na przykład w urządzeniu wykorzystującym obwód mostkowy i szereg indywidualnie zerowanych wzmacniaczy prądu stałego. Wartość składowej tonicznej (zwanej dalej trendem) obliczana jest analogicznie, a następnie odejmowana od sygnału. O tę wartość linia bazowa na ploterze zostaje przesunięta do zera. W innym znanym urządzeniu względny poziom składnika fazowego w porównaniu ze składnikiem tonicznym aktywności elektrodermalnej jest podkreślany przez obwód zawierający filtry górno- i dolnoprzepustowy na wyjściach odpowiednich wzmacniaczy, a także obwód podziału. Należy zaznaczyć, że opisana powyżej metoda i urządzenia do rejestracji reakcji galwanicznej skóry nie zapewniają możliwości analizy samych impulsów składowej fazowej, mogą natomiast dostarczyć dodatkowych informacji o stanie pacjenta. Najbliższa zastrzeganej metodzie jest zaimplementowana w urządzeniu metoda rejestracji reakcji galwanicznej skóry. Metoda polega na przytwierdzeniu do ciała człowieka dwóch elektrod, przyłożeniu do nich napięcia elektrycznego, rejestracji zmian w czasie prądu elektrycznego przepływającego pomiędzy elektrodami oraz rejestracji impulsów prądu w paśmie częstotliwości składowej fazowej aktywności elektroskórnej. Prototypem urządzenia do rejestracji galwanicznych reakcji skóry jest urządzenie realizujące powyższą metodę. Posiada elektrody wraz ze środkami do mocowania ich do skóry, podłączone do urządzenia wejściowego, środki do izolowania sygnałów w pasmach częstotliwości składowej fazowej i tonicznej aktywności elektrodermalnej, środki do wykrywania impulsów składowej fazowej, środki do zmniejszania amplitudy szumu impulsowego, a także moduł rejestrujący. Jednakże powyższy sposób i urządzenie nie są wolne od artefaktów, które nakładają się na sekwencję czasową sygnałów GSR i są podobne do impulsów składowej fazowej. Artefakty te są np. konsekwencją niekontrolowanych ruchów człowieka podczas rejestracji (tzw. artefakty ruchowe (MA)). W sygnale mogą również pojawiać się szumy na skutek zmian rezystancji styku elektrod z ludzką skórą. Wspomniane szumy, w tym IM, mogą mieć częstotliwości charakterystyczne porównywalne ze składową fazową, co sprawia, że ​​ich identyfikacja i rozliczanie stanowi szczególny problem. Wcześniej problem ten rozwiązywano instalując na ciele człowieka specjalne czujniki, oprócz elektrodermalnych, co komplikuje eksperyment (R.NICULA. - „Psychological Correlates of Nonspecific SCR”, - Psychophysiology; 1991, t. 28. Nie l, s. 86-90). Ponadto składnik tonizujący ma minimalne czasy charakterystyczne, rzędu kilku minut. Zmiany te należy wziąć pod uwagę, szczególnie w przypadkach, gdy amplituda i częstotliwość składowej fazowej są zmniejszone, a zmiany toniczne są maksymalne. Proces ten jest również typowy dla dryftu sprzętowego toru pomiarowego i może być błędnie interpretowany jako sygnał informacyjny. Celem niniejszego wynalazku jest stworzenie sposobu rejestracji GSR oraz urządzenia do jego realizacji, wolnego od zakłóceń powodowanych przez artefakty ruchu człowieka, jak również zakłóceń powodowanych przyczynami niebiologicznymi (wyładowania elektryczne wywołane przez człowieka i atmosferyczne oraz hałas sprzętu). Problem ten rozwiązano bez stosowania jakichkolwiek dodatkowych urządzeń podobnych do opisanych we wspomnianej pracy R.NICULA. Informacje o zakłóceniach pobierane są bezpośrednio z samego sygnału GSR, a technika opiera się na szczegółowej analizie kształtu każdego impulsu elektrycznego w sekwencji impulsów pochodzących z elektrod. Wiadomo, że impuls składnika fazowego jest spontanicznym, krótkotrwałym wzrostem przewodności skóry, a następnie powrotem do pierwotnego poziomu. Taki impuls ma specyficzną asymetrię kształtu: ma stromą krawędź natarcia i bardziej płaską krawędź spływu (patrz „Podstawy psychofizjologii. Elementy fizyczne, społeczne i wnioskowane”. Wyd. John T. Cacioppo i Louis G. Tassinary. Cambridge University Press, 1990, s. 305). Aby określić pożądane parametry tego impulsu GSR, różnicuje się logarytm sygnału wejściowego (na przykład za pomocą różniczku analogowego). Opatentowana metoda polega na przytwierdzeniu do ciała człowieka dwóch elektrod, przyłożeniu do nich napięcia elektrycznego, rejestracji zmian w czasie prądu elektrycznego przepływającego pomiędzy elektrodami oraz rejestracji impulsów prądu w paśmie częstotliwości składowej fazowej aktywności elektrodermalnej. Metoda charakteryzuje się analizą kształtu każdego impulsu w sekwencji impulsów w paśmie częstotliwości składowej fazowej. W tym celu sygnał jest rejestrowany w postaci pochodnej czasowej logarytmu wartości liczbowej prądu elektrycznego, wielkość trendu spowodowanego zmianami sygnału w paśmie częstotliwości tonicznej składowej aktywności elektroskórnej wyznacza się i wartość pierwszej pochodnej koryguje się odejmując od niej wartość trendu. Następnie rejestruje się drugą pochodną logarytmu wartości liczbowej prądu elektrycznego, początek impulsu tego sygnału określa się w momencie przekroczenia przez drugą pochodną wartości progowej, a następnie zgodność kształtu impulsu z ustalonymi kryteriami. Jeżeli istnieje taka zgodność, analizowany impuls jest klasyfikowany jako impuls składowej fazowej, a w przypadku jej braku, jest klasyfikowany jako artefakt. Wartość trendu można wyznaczyć jako średnią wartość pierwszej pochodnej w przedziale czasu charakterystycznym dla składnika tonicznego, głównie od 30 do 120 sekund. Dodatkowo wartość trendu można wyznaczyć jako średnią wartość pierwszej pochodnej w przedziale czasu 1-2 s, pod warunkiem, że w tym czasie wartości pierwszej i drugiej pochodnej będą mniejsze od określonych wartości progowych interwał. Za czas nadejścia pierwszego impulsu różniczkującego można uznać moment, w którym druga pochodna przekroczy wartość progową o co najmniej 0,2%. Przy określaniu kształtu impulsu wartości maksymalnej (f MAX) i minimalnej (f min) wartości pierwszej pochodnej minus wartość trendu, ich stosunek r oraz odstęp czasu (t x) między wartością minimalną a rejestruje się maksimum pierwszej pochodnej. W tym przypadku momenty osiągnięcia wartości maksymalnej i minimalnej pierwszej pochodnej wyznacza moment zmiany znaku drugiej pochodnej. Kryterium przynależności analizowanego impulsu do sygnału składowej fazowej aktywności elektrodermalnej mogą stanowić następujące nierówności (dla sygnału przefiltrowanego): 0,5< f MAX < 10; -2 < f min < -0,1; 1,8 < t x < 7; 1,5 < r < 10 Вышеприведенные существенные признаки патентуемого способа обеспечивают достижение технического результата - повышения помехозащищенности регистрации кожно-гальванической реакции в условиях реальных помех различного происхождения, а также артефактов движения самого испытуемого. Ниже описанные средства для реализации способа могут быть выполнены как приборным, так и программным путем и их сущность ясна из приведенного описания. Устройство для регистрации кожно-гальванических реакций содержит электроды со средствами их крепления, подключенные к входному устройству, средства для подавления импульсных помех, средства для выделения сигналов в полосах частот фазической и тонической составляющих электродермальной активности, средства для детектирования импульсов фазической составляющей и блок регистрации. Средства выделения сигнала в полосах частот тонической и фазической составляющих, средства для подавления импульсных помех и средства для детектирования импульсов фазической составляющей выполнены в виде последовательно подключенных к входному устройству фильтра нижних частот, блока преобразования логарифма входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блока анализа формы импульсов, при этом выход последнего подключен к входу блока регистрации. Входное устройство может представлять собой стабилизированный источник электрического напряжения и резистор, подключенные последовательно к электродам, логарифмирующий усилитель с дифференциальным входным каскадом, при этом резистор шунтирует входы логарифмирующего усилителя. Блок преобразования логарифма входного сигнала в первую и вторую производные по времени может быть выполнен в виде первого и второго дифференциаторов и фильтра нижних частот, при этом выход первого дифференциатора подключен к входам второго дифференциатора и фильтра нижних частот, выходы которых являются выходами блока. Блок анализа формы может включать средства для определения максимальной скорости изменения проводимости на переднем и заднем фронтах анализируемого импульса, средства для определения асимметрии его формы, средства для определения ширины импульса, средства для сравнения упомянутых величин с установленными пределами для выработки сигнала принадлежности анализируемого импульса сигналу фазической составляющей электродермальной активности. Блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени от его логарифма и блок анализа формы импульсов могут быть выполнены на базе компьютера, подключенного к входному устройству через аналого-цифровой преобразователь. По сведениям, которыми располагают изобретатели, технический результат - повышение достоверности при выделении импульсов фазической составляющей очевидным образом не следует из сведений, содержащихся в уровне техники. Изобретателям не известен источник информации, в котором бы раскрывалась применяемая методика анализа формы сигнала, позволяющая разделять полезные сигналы импульсов фазической составляющей и артефакты, в том числе обусловленные движениями испытуемого. Отмеченное позволяет считать изобретение удовлетворяющим условию патентоспособности "изобретательский уровень". В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих изобретения, вариантов его осуществления. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для регистрации кожно-гальванических реакций в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 - реальный пример формы исходного сигнала (a) и результаты его обработки устройством по изобретению (b, c, d); на фиг. 3 - аппаратная реализация блока анализа формы импульса; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие функционирование блока анализа формы; на фиг. 5 - пример реализации блока синхронизации; на фиг. 6 - пример компьютерной реализации устройства с использованием цифровой обработки сигнала; Патентуемый способ регистрации кожно-гальванической реакции удобно пояснить на примерах функционирования устройств для его реализации. Устройство для регистрации кожно-гальванической реакции (фиг.1) включает входное устройство 1, подключенное к электродам 2, 3 для присоединения к коже 4 человека. Электроды могут быть выполнены в различных вариантах, например в виде двух колец, браслета на запястье и кольца, браслета с двумя электрическими контактами. Единственное требование к ним: электроды должны обеспечивать стабильный электрический контакт с кожей испытуемого. Электроды 2, 3 подключены к стабилизированному источнику напряжения 5 через резистор R 6, а сам резистор подключен к входу дифференциального логарифмирующего усилителя 7, выход которого является выходом входного устройства 1 и подключен к входу фильтра 8 нижних частот. Выход фильтра 8 подключен к входу первого дифференциатора 9. Выход последнего подключен к входу второго дифференциатора 10, выход которого подключен ко входу 11 блока 12 анализа формы импульса. Кроме того, выход первого дифференциатора 9 подключен непосредственно к блоку 12 через вход 13, а также через фильтр 14 нижних частот к другому входу 15 блока 12 анализа формы. Сигнал с выхода упомянутого фильтра 14 нижних частот используется в блоке 12 для компенсации тонической составляющей КГР. Частота среза фильтра 8 нижних частот составляет около 1 Гц, а частота среза фильтра 14 нижних частот - около 0,03 Гц, что соответствует верхним границам полос частот фазической и тонической составляющих ЭДА. Выход блока 12 анализа формы импульса подключен к блоку регистрации 16. Изобретение может быть реализовано как аппаратным, так и программным путем. И в том, и в другом случаях анализ формы импульсов фазической составляющей ЭДА, позволяющий отделить их от артефактов движения и помех, проводится с использованием характерных параметров сигнала, которые затем сопоставляются с допустимыми пределами. К числу этих характерных параметров относятся: максимальная крутизна переднего и заднего фронтов импульса: выражается как максимальная (f MAX) и минимальная (f min) величины первой производной логарифма входного сигнала (за вычетом тренда); ширина t x импульса, определяемая как интервал времени между моментами достижения максимального и минимального значений первой производной; отношение абсолютных величин первой производной (за вычетом тренда) в максимуме и минимуме: r = |(f MAX)|/|(f min)|. Это значение г является мерой асимметрии анализируемого импульса. Таким образом, условиями отнесения анализируемого импульса к импульсу фазической составляющей ЭДА, а не к артефактам движения и помехам, являются неравенства: m 1 < f MAX < m 2 ; m 3 < f min < m 4 ; r 1 < r < r 2 ;
t 1< t x < t 2 "
Gdzie
m 1, m 2 - najmniejsza i największa dopuszczalna wartość pierwszej pochodnej (minus trend) przy maksimum, %/s;
m 3, m 4 - najmniejsza i największa dopuszczalna wartość pierwszej pochodnej (minus trend) co najmniej, %/s;
t 1, t 2 - minimalny i maksymalny czas między ekstremami pierwszej pochodnej, s;
r 1, r 2 - minimalna i maksymalna wartość stosunku r. Ustalono, że limity te różnią się znacznie zarówno w zależności od pacjenta, jak i dla tej samej osoby podczas różnych pomiarów. Jednocześnie, statystycznie przetwarzając wyniki badań, stwierdzono, że od 80 do 90% sygnałów faktycznie należy do sygnałów GSR, jeśli zastosuje się następujące wartości liczbowe granic: m 1 = 0,5, m 2 = 10, m 3 = -2, m 4 = - 0,1, t 1 =1,8, t 2 =7, r 1 =1,5, r 2 =10. Na ryc. Rysunek 2 przedstawia przykład przetwarzania rzeczywistego sygnału GSR. Krzywa a przedstawia kształt sygnału - U = 100ln (zmierzyłem) na wyjściu wzmacniacza logarytmicznego 7; na krzywej b - pierwsze U", a na krzywej c - drugie U" pochodne sygnału pokazanego na krzywej a. Ponieważ obwód przewiduje logarytm sygnału, po zróżnicowaniu w elementach 9 i 10 wartości liczbowe pochodnych sygnału U" i U"" mają odpowiednio wymiary %/s i %/s 2. W tym samym miejscu na rys. 2 krzywej d przedstawiono wynik rozpoznania sygnału GSR na tle trendu i szumu według opatentowanego wynalazku. Oznaczenia S1 i S2 pokazują sygnały odpowiadające czasowi pojawienia się impulsów fazowych Na uwagę zasługuje eksperymentalny fakt, że impuls jest zewnętrznie podobny do zaznaczonych znaków S 1 i S 2 w przedziale czasu 20 - 26 s (obszar zacieniony) jest zakłóceniem sprawdzającym zgodność impulsu z określonymi czterema kryteriami (*) przeprowadzana jest przez jednostkę analizy kształtu 12. Wartość trendu można wyznaczyć jako średnią wartość pierwszej pochodnej w przedziale czasu charakterystycznym dla składnika tonicznego, głównie od 30 do 120 s. Dodatkowo wartość trendu można wyznaczyć jako średnią wartość pierwszej pochodnej w przedziale czasu 1-2 s, pod warunkiem, że w tym przedziale czasu wartości pierwszej i drugiej pochodnej będą mniejsze od określonych wartości progowych. W drugim wariancie trend jest wyznaczany dokładniej, jednak w przypadku dużej ilości zakłóceń powyższe warunki mogą nie zostać spełnione przez dłuższy czas. W takim przypadku konieczne jest określenie trendu w pierwszej kolejności. Na ryc. Rysunek 3 przedstawia przykładową implementację sprzętową bloku 12. W tym wykonaniu trend jest wyznaczany na podstawie średniej wartości pierwszej pochodnej w okresie 30 sekund. Na ryc. Na rysunku 4 przedstawiono diagramy czasowe wyjaśniające działanie poszczególnych elementów tego bloku. Blok 12 posiada trzy wejścia 11, 13 i 15. Wejście 11, do którego doprowadzany jest sygnał drugiej pochodnej U" jest wejściem sygnałowym dwóch komparatorów 17 i 18, a do wejścia odniesienia układu przyłożony jest potencjał zerowy. końcowy. Wejścia 13 i 15 są wejściami wzmacniacza różnicowego 19, którego wyjście jest połączone z wejściami sygnału obwodów próbkowania i utrzymywania 20 i 21. Wyjścia komparatorów 17, 18 są podłączone do wejść bloku synchronizacji 22, odpowiednio do wejść 23 i 24. Wyjście 25 bloku 22 jest podłączone do wejścia taktowania obwodu próbkowania i przechowywania 20, a także co do wejścia początkowego generatora napięcia piłokształtnego 26. Wyjście 27 jest podłączone do wejścia zegara obwodu próbkowania i utrzymywania 21. Wyjścia obwodów próbkowania i przechowywania 20, 21 oraz generator napięcia piłokształtnego 26 są podłączone do wejść obwodów porównawczych 29, 30 i 31. Dodatkowo wyjścia obwodów 20 i 21 są podłączone do wejścia dzielnika analogowego 32, którego wyjście jest połączone z wejściem obwodu porównawczego 33. Wyjścia obwodów 29, 30, 31, 33 podłączone są do wejść logicznych obwodu And: 34, 35, 36, 37, 38. Dodatkowo wyjście 28 obwodu synchronizacji 22 jest podłączone do wejścia strobującego 39 układu I 34. Komparator 17 posiada wejście do podania napięcia odniesienia VS1, które wyznacza wartość progową drugiej pochodnej, po przekroczeniu której rozpoczyna się analiza kształtu impulsu. Wejścia odniesienia obwodów porównawczych 29, 30, 31, 33 są również podłączone do źródeł napięcia odniesienia (niepokazanych na rysunku), które określają dopuszczalne granice wybranych parametrów. Wskaźniki w nazwach tych napięć (V T1, V T2; V M1, V M2; V R1; V M3, V M4) odpowiadają powyższym granicom, w których muszą mieścić się badane wielkości (patrz nierówności (*)) . W przypadku takiej zgodności na wyjściu 40 obwodu 34 generowany jest krótki impuls logicznej „1”. Działanie jednostki 12 analizy kształtu impulsu pokazanej na FIG. 3 ilustrują diagramy z FIG. 4. Schemat a przedstawia przykład pojedynczego impulsu na wyjściu wzmacniacza logarytmicznego 7. Na wejście bloku 12 podawane są następujące sygnały: pierwszy sygnał różniczkujący na wejście 131 (schemat b), pierwszy sygnał różniczkujący uśredniony przez 30 s na wejście 15, a sygnał drugiej pochodnej na wejście 11 (schemat c). Czas uśredniania wybrano jako najkrótszy, odpowiadający zakresowi częstotliwości składowej tonicznej EDA. W rezultacie na wyjściu wzmacniacza różnicowego 19 pojawia się napięcie o wartości U", odpowiadające pierwszej pochodnej logarytmu sygnału wejściowego, skompensowane o wartość trendu. Wartość U" jest liczbowo równa przyrost napięcia na sekundę, wyrażony w%, w stosunku do wartości składowej tonicznej (patrz ryc. 4, b). To właśnie ten sygnał jest analizowany przez resztę obwodu. Elementy bloku 12 są taktowane przez obwód synchronizacji 22 w następujący sposób. Sygnał z wyjścia komparatora 17 jest dodatnim spadkiem napięcia, który pojawia się, gdy napięcie na wyjściu układu różniczkującego 10 przekroczy wartość progową V S1 (ryc. 4, c). Wartość liczbową napięcia progowego VS1 w woltach dobiera się tak, aby odpowiadała zmianie drugiej pochodnej o co najmniej 0,2%, jak określono eksperymentalnie. Ta dodatnia krawędź (ryc. 4, d) jest stroboskopem wyzwalającym obwód synchronizacyjny 22. Komparator 18 (patrz rys. 4, e) wytwarza dodatnie i ujemne spadki napięcia na swoim wyjściu, gdy sygnał wejściowy U”” przekracza zero. Po uruchomieniu obwodu synchronizacji impulsem strobującym z komparatora 17 generowane są krótkie impulsy strobujące dla każdego zbocza sygnału z komparatora 18. Pierwszy impuls strobujący dociera na wyjście 25 (rys. 4, f), a następnie jest podawany do obwodu próbkowania i przechowywania 20, który rejestruje wartość U” w momencie osiągnięcia maksimum (rys. 4, g). drugi stroboskop (rys. 4, h) dociera z wyjścia 27 obwodu synchronizacyjnego 22 do wejścia bramkującego drugiego obwodu próbkującego i przechowującego 21, który ustala wartość U" na minimum (rys. 4, i). Pierwszy impuls jest również dostarczany na wejście generatora napięcia piłokształtnego 26, który po przybyciu impulsu stroboskopowego generuje liniowo rosnące napięcie (ryc. 4, j). Sygnał z wyjścia generatora napięcia piłokształtnego 26 jest podawany na wejście obwodu porównawczego 29. Sygnał wyjściowy z obwodu 20 podawany jest na wejście obwodu porównawczego 30. Sygnał z wyjścia obwodu 21 doprowadzany jest do obwodu 31. Dodatkowo sygnały z wyjść obwodów 20, 21 podawane są na wejścia A i B dzielnika analogowego 32. Sygnał z wyjścia dzielnika analogowego 32 jest proporcjonalny do stosunku napięć wejściowych U A /U B doprowadzonych do wejścia układu porównawczego 33. Sygnały z wyjść wszystkich obwodów porównawczych 29, 30, 31 i 33 są podawane na wejścia 35, 36, 37, 38 logicznego obwodu AND 34, który jest taktowany dostarczanym impulsem stroboskopowym (patrz ryc. 4, k) do wejścia stroboskopowego 39 z wyjścia 28 obwodu 22. W rezultacie na wyjściu 40 obwodu 34 generowany jest logiczny impuls „1”, jeśli logiczny sygnał „1” zostanie przyłożony do wszystkich czterech wejść 35-38 podczas pojawienie się impulsu stroboskopowego na wejściu 39, którego dodatnie zbocze odpowiada ujemnemu zboczu na wyjściu 28. Obwody porównawcze (poz. 29-31,33) można zrealizować dowolnym tradycyjnym sposobem. Wytwarzają logiczny sygnał „1”, jeśli napięcie wejściowe mieści się w zakresie określonym przez dwa napięcia odniesienia. Wszystkie wewnętrzne sygnały strobujące są dostarczane przez obwód synchronizacji 22, który można zrealizować na przykład w następujący sposób (patrz ryc. figa. 5). Obwód 22 ma dwa wejścia: 23 i 24. Wejście 23 jest podłączone do wejścia S przerzutnika RS 41, który jest przełączany w stan pojedynczy za pomocą dodatniego zbocza z komparatora 17 (ryc. 4, d), tj. gdy wartość drugiej pochodnej U"" przekracza poziom progowy. Wyjście Q wyzwalacza 41 jest podłączone do wejść obwodów logicznych AND 42 i 43, umożliwiając w ten sposób przejście przez nie sygnałów z wyzwalacza 44 i falownika 45. Wejście 24 odbiera sygnał z komparatora 18 (rys. 4, e). Ujemna różnica sygnału z wejścia 24 jest odwracana przez falownik 45 i poprzez obwód 42 jest dostarczana do innego pojedynczego impulsu 46, który generuje impuls bramki na wyjściu 25 (patrz rys. 4.h). Dodatnia różnica na wejściu 24 powoduje przełączenie wyzwalacza 44 w stan pojedynczy, co z kolei wyzwala jednorazowy impuls 47, który generuje krótki dodatni impuls. Ten impuls stroboskopowy jest dostarczany na wyjście 27 obwodu synchronizacji (ryc. 4, f). Ten sam impuls jest podawany na wejście falownika 48, którego wyjście jest podłączone do wejścia one-shot 49. W ten sposób obwód 49 jest wyzwalany przez opadające zbocze impulsu z wyjścia 47 i wytwarza trzeci krótki impuls bramki (patrz ryc. 4, k). Impuls ten jest dostarczany na wyjście 28 i służy również do resetowania przerzutników RS 41 i 44, w przypadku których jest dostarczany na ich wejścia R. Po przejściu tego impulsu układ synchronizacji 22 jest ponownie gotowy do pracy do czasu dotarcia kolejnego sygnału na wejście 23. W wyniku opisanego powyżej działania układu synchronizacji 22 generowany jest krótki impuls logicznej „1” na wyjściu 40 jednostki 12 analizy kształtu (patrz rys. 3) pod warunkiem, że analizowane parametry mieszczą się w określonych granicach. Należy zauważyć, że na ryc. 2, d etykiety S 1 i S 2 to wskazane impulsy; dla przejrzystości nałożono je na wykresy pierwszej i drugiej pochodnej analizowanego sygnału. Powyżej opisano sprzętową realizację środków do izolowania sygnałów składowej tonicznej i impulsów składowej fazowej. Jednocześnie identyfikacja użytecznego impulsu składowej fazowej na tle hałasu i ciśnienia krwi może być również przeprowadzona programowo. Na ryc. Rysunek 6 przedstawia przykład komputerowej realizacji urządzenia wykorzystującego cyfrowe przetwarzanie sygnału. Urządzenie zawiera urządzenie wejściowe 1 połączone z elektrodami 2, 3 w celu podłączenia do ludzkiej skóry 4. Elektrody są połączone poprzez rezystor R6 ze źródłem 5 stabilizowanego stałego napięcia odniesienia. Sygnał z rezystora 6 podawany jest na urządzenie wejściowe – wzmacniacz operacyjny 50 o dużej impedancji wejściowej i małej wyjściowej, pracujący w trybie liniowym. Z wyjścia wzmacniacza 50 sygnał jest podawany na wejście standardowego 16-bitowego przetwornika analogowo-cyfrowego 51 (ADC), zainstalowanego w gnieździe rozszerzeń komputera kompatybilnego z IBM 52. Logarytm i cała dalsza analiza sygnału odbywa się cyfrowo. Wykorzystując przetworzone przez ADC wartości prądu płynącego pomiędzy elektrodami (Imeas)> oblicza się pierwszą i drugą pochodną wartości 100ln(Imeas). Należy obliczyć wartości pierwszej pochodnej skorygowane dla tendencja. Wartość trendu definiuje się jako średnią wartość pierwszej pochodnej w okresie od 30 do 120 sekund. Następnie określa się, czy analizowany impuls należy do sygnału GSR (sprawdzając spełnienie warunków (*)). Jeżeli parametry kształtu są spełnione, ustalone kryteria są klasyfikowane jako impulsy GSR, a w przypadku ich niespełnienia, są klasyfikowane jako artefakty. Opisana metoda i urządzenie może znaleźć zastosowanie w różnorodnych badaniach medycznych i psychofizjologicznych, gdzie jednym z mierzonych parametrów jest przewodność elektryczna skóry. Są to np. symulatory ze sprzężeniem zwrotnym dotyczące oporu skóry, służące do rozwijania umiejętności relaksacji i koncentracji, systemy selekcji zawodów itp. Ponadto opatentowany wynalazek można wykorzystać np. do określenia poziomu czuwania kierowcy pojazdu w rzeczywistych warunkach , charakteryzujący się obecnością licznych zakłóceń. Realizację urządzeń można w łatwy sposób przeprowadzić wykorzystując standardową bazę elementów. Wersja urządzenia z cyfrowym przetwarzaniem sygnału może być realizowana w oparciu o dowolny komputer osobisty, a także przy wykorzystaniu dowolnego mikrokontrolera lub mikrokomputera jednoukładowego. Komunikacja pomiędzy częścią pomiarową a urządzeniem przetwarzającym sygnał (zarówno analogowym, jak i cyfrowym) może odbywać się w dowolny ze znanych sposobów, zarówno kanałem przewodowym, jak i bezprzewodowo, na przykład kanałem radiowym lub kanałem IR. Istnieje wiele różnych wykonań urządzenia, w zależności od umiejętności i wiedzy zawodowej, a także zastosowanej bazy elementów, dlatego podane schematy nie powinny stanowić ograniczenia w realizacji wynalazku.

Formuła wynalazku

1. Sposób rejestracji reakcji galwanicznych skóry polegający na zamocowaniu dwóch elektrod na ciele człowieka, przyłożeniu do nich napięcia elektrycznego, rejestracji zmian w czasie prądu elektrycznego przepływającego pomiędzy elektrodami oraz rejestracji impulsów prądu w paśmie częstotliwości składowej fizycznej aktywność elektrodermalna, znamienna tym, że analizuje się kształt każdego impulsu w sekwencji impulsów w paśmie częstotliwości składowej fizycznej, dla której sygnał jest rejestrowany w postaci pochodnej czasowej logarytmu wartości liczbowej prądu elektrycznego, określa się wielkość trendu wywołanego zmianami sygnału w paśmie częstotliwości tonicznej składowej aktywności elektrodermalnej i koryguje się wartość pierwszej pochodnej poprzez odjęcie od niej, rejestruje się wartość trendu, drugą rejestruje się pochodną czasową logarytmu wartości liczbowej prądu elektrycznego, początek impulsu tego sygnału określa się w momencie przekroczenia drugiej pochodnej wartości progowej, a następnie zgodność kształtu impulsu z wartością progową ustala się ustalone kryteria i jeżeli taka zgodność występuje, analizowany impuls klasyfikowany jest jako impuls składowej fizycznej, a w przypadku ich braku, klasyfikowany jest jako artefakt. 2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wartość trendu wyznacza się jako średnią wartość pierwszej pochodnej w przedziale czasu, głównie od 30 do 120 sekund. 3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że wartość trendu wyznacza się jako średnią wartość pierwszej pochodnej w przedziale czasu 1 - 2 s, pod warunkiem, że wartości pierwszej i drugiej pochodnej są mniejsze niż określonych wartości progowych w tym przedziale czasu. 4. Sposób według dowolnego z zastrzeżeń 1 - 3, znamienny tym, że za czas nadejścia pierwszego impulsu różniczkującego uważa się moment, w którym druga pochodna przekracza wartość progową o co najmniej 0,2%. 5. Sposób według dowolnego z zastrzeżeń 1 - 4, znamienny tym, że przy określaniu kształtu impulsu wartości maksymalne f m a x i minimalne f m n wartości pierwszej pochodnej minus wartość trendu, ich stosunek r , odstęp czasu t x pomiędzy minimum i maksimum pierwszej pochodnej, przy W tym przypadku momenty osiągnięcia wartości maksymalnej i minimalnej pierwszej pochodnej wyznacza moment zmiany znaku drugiej pochodnej. 6. Sposób według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że kryterium przynależności analizowanego impulsu do sygnału składowej fizycznej aktywności elektrodermalnej są nierówności
0,5 < f m a x < 10;
-2 < f m i n < -0,1;
1,8 < t x < 7;
1,5 < r < 10. 7. Устройство для регистрации кожно-гальванических реакций, содержащее электроды со средствами их крепления, подключенные к входному устройству, средства для подавления импульсных помех, средства для выделения сигнала в полосе частот физической составляющей электродермальной активности, средства для детектирования импульсов физической составляющей, блок регистрации, отличающееся тем, что средства выделения сигнала в полосе частот физической составляющей, средства для подавления импульсных помех и средства для детектирования импульсов физической составляющей выполнены в виде последовательно подключенных к входному устройству фильтра нижних частот, блока преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блока анализа формы импульсов, при этом выход последнего подключен к входу блока регистрации. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что входное устройство представляет собой стабилизированный источник электрического напряжения и резистор, подключенные последовательно к электродам, логарифмирующий усилитель с дифференциальным входным каскадом, при этом резистор шунтирует входы логарифмирующего усилителя. 9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени выполнен в виде первого и второго дифференциаторов и фильтра нижних частот, при этом выход первого дифференциаторв подключен к входам второго дифференциатора и фильтра нижних частот, выходы которых являются выходами блока. 10. Устройство по любому из пп.7 - 9, отличающееся тем, что блок анализа формы включает средства для определения максимальной скорости изменения сигнала на переднем и заднем фронтах анализируемого импульса, средства для определения асимметрии его формы, средства для определения ширины импульса, средства для сравнения упомянутых величин с установленными пределами для выработки сигнала принадлежности анализируемого импульса сигналу физической составляющей электродермальной активности. 11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что фильтр нижних частот, блок преобразования входного сигнала в первую и вторую производные по времени и блок анализа формы импульсов выполнены на базе компьютера, подключенного к входному устройству через аналого-цифровой преобразователь.

Badania fizjologów przeprowadzone pod koniec XIX wieku wykazały, że pomiędzy dwiema elektrodami bezpośrednio przyłożonymi do skóry istnieje różnica potencjałów wynikająca z lokalnego metabolizmu, stanu naczyń krwionośnych i hydrofilowości skóry. Obszary skóry bogate w gruczoły potowe są elektroujemne, podczas gdy obszary ich ubogie są elektrododatnie. Pod wpływem bólu, stresu psychicznego i podniecenia analizatorów różnica potencjałów ulegnie zmianie. Efekt ten odkrył rosyjski fizjolog I.R. Tarkhanova w 1889 r. Zwykle między elektrodami umieszczonymi w odległości 1 cm od siebie różnica potencjałów Δφ wynosi 10–20 mV. Pod wpływem bodźców Δφ wzrasta do dziesiątek i setek miliwoltów. Do pomiaru potencjałów stosuje się elektrody wykonane z cynku lub srebra i mają kształt krążków o średnicy ~10 mm. Dla lepszego kontaktu stosuje się pastę przewodzącą prąd elektryczny. Wcześniej pastę sporządzano z kaolinu i nasyconego roztworu ZnS w wodzie. Obecnie stosuje się pastę przemysłową. Schemat pomiarowy pokazano na rysunku. Można zauważyć, że stosowana jest metoda kompensacyjna. Do pomiaru klawisz 1 jest zamknięty. Klucz 2 jest losowo włączany. Następnie reostat redukuje do zera prąd wskazywany przez amperomierz w obwodzie pomiarowym. Jeśli to nie zadziała, przełącz klucz 2. Następnie dostarczany jest bodziec obiektowy i po okresie utajonym (1–3 s) rejestrowana jest galwaniczna reakcja skóry na bodziec. Według Tarkhanova zabieg ten nazywa się galwaniczną reakcją skóry.

Reakcję galwaniczną skóry można rejestrować metodą francuskiego lekarza C. Fereta. Technika ta mierzy opór elektryczny pomiędzy dwoma punktami na skórze. Pod wpływem bodźca opór elektryczny skóry zmienia się po czasie utajonym. Obie metody dają identyczne wyniki podczas rejestracji reakcji galwanicznej skóry (GSR).

Możliwości informacyjne GSR.

Przewodność elektryczna skóry zależy od stanu autonomicznego układu nerwowego. Czynnikami determinującymi przewodność elektryczną są: aktywność gruczołów potowych, przepuszczalność błon biologicznych, hydrofilowość skóry i ukrwienie. Wpływy, pod wpływem których zmienia się przewodność elektryczna: ból, stres neuropsychiczny, bodźce aferentne (światło, dźwięk). Zmiana oporności elektrycznej skóry nazywana jest GSR, ponieważ towarzyszy jej zmiana potencjału galwanicznego skóry. Odbywa się to przy stałym napięciu.

Galwaniczne reakcje skórne są wysoce niespecyficzne, ponieważ można je powiązać zarówno ze złożonymi zmianami neuroendokrynnymi, jak i zmianami w przepływie informacji w ośrodkowym układzie nerwowym. Kiedy układ współczulny jest pobudzony, opór skóry maleje (lub wzrasta ujemny potencjał elektrody). W przypadku reakcji przywspółczulnych dzieje się odwrotnie.

Podczas lotu wzdłuż paraboli Keplera piloci zaobserwowali wahania oporu elektrycznego spowodowane działaniem przeciążeń naprzemiennie ze stanami nieważkości. Schizofrenicy wykazują spontaniczne reakcje galwaniczne skóry. Oprócz tych stosunkowo szybkich reakcji zachodzą także powolne zmiany potencjałów (co godzinę, codziennie). Podczas snu wzrasta opór. Kiedy aparat przedsionkowy jest wzbudzony, opór maleje. GSR jest uważany za wskaźnik czujności i świadomości pilota. Metoda ta rejestruje emocje – podekscytowanie, strach, strach itp.

Metodę GSR zastosowano na statkach kosmicznych podczas badań medycznych i monitorowania stanu astronautów. Podczas lotów na Wostok 3 i Wostok 4 metodą tą zarejestrowano powolne wahania potencjału powłoki galwanicznej, a na Wostok 5 i Wostok 6 zarejestrowano szybkie wahania. Metoda ta stwarza również pewne trudności w realizacji. Związane są ze wzrostem oporu elektrycznego na skutek upośledzenia kontaktu ze skórą oraz na skutek zjawisk polaryzacyjnych. W przypadku pilotów i astronautów elektrody do rejestracji GSR przykłada się do stopy – części grzbietowej i podeszwowej. Elektrody są zabezpieczone bandażem elastycznym. Niespecyficzność galwanicznych reakcji skórnych dyktuje potrzebę ich ciągłego porównywania z innymi wskaźnikami fizjologicznymi, z nagraniami rozmów radiowych i obrazami telewizyjnymi. Na przykład na nagraniu galwanicznej reakcji skóry V.V. Sygnał Tereshkovej zbiegł się z jej wybudzeniem ze snu, które kontrolowało otwarcie oczu. Ten ostatni rejestrowano za pomocą elektrookulografii (EOG).

Obszary praktycznego zastosowania metody GSR W badaniach psychologicznych i psychofizjologicznych wymagających zintegrowanej oceny stanu funkcjonalnego; Rozwiązywanie różnorodnych problemów stosowanych w psychologii pracy, psychofizjologii, psychologii inżynierskiej itp., związanych z ilościową oceną wpływu różnych czynników na człowieka;

Obszary praktycznego zastosowania metody GSR Przyspieszenie procesu uczenia się różnych metod samoregulacji stanu psychofunkcjonalnego Metody samoregulacji stanu psychofunkcjonalnego Do badań związanych z optymalizacją sposobów rozwiązywania przez człowieka zagadnień problematycznych i problematycznych; sytuacjach podczas zajęć zawodowych.

Zastosowanie parametrów GSR Do ilościowej oceny wszelkiego rodzaju przejawów emocjonalnych obserwowanych zarówno w wyniku specjalnych wpływów w eksperymentach, jak i jako wskaźnik subiektywnych przeżyć; Jako parametr zaopatrzenia w energię zarówno całego organizmu jako całości, jak i poszczególnych układów.

Model wydzielania potu GSR O procesie przewodzenia prądu elektrycznego przez skórę decyduje przewodnictwo elektryczne cieczy (wydzielanie potu i nawilżenie górnej warstwy), a ilościowo parametry elektryczne skóry wyznaczają parametry ilościowe wydzielanie płynów.

Model pocenia GSR Nie uwzględnia się jakościowych zmian w składzie płynu w skórze. Kiedy człowiek zostaje pobudzony pod wpływem impulsów w zakończeniach nerwowych górnych warstw skóry, wzrasta intensywność wydzielania potu w gruczołach potowych.

Model potu GSR Szybkie (fazowe) zmiany sygnału GSR odzwierciedlają wzrost przewodności elektroskórnej i spadek oporu elektroskórnego. Wolniejsze zmiany toniczne poziomu sygnału GSR zależą od intensywności pocenia się i stopnia nawodnienia (nasycenia górnych warstw skóry płynnymi elektrolitami).

Jonowy model GSR (Sukhodoev V.V.) W normalnym stanie funkcjonalnym znaczna część jonów tkanek znajduje się w stanie aktywnym (wolnym), co zapewnia skórze możliwość wykonywania swojej funkcji wymiany energii pomiędzy organizmem człowieka a środowiskiem zewnętrznym.

Jonowy model GSR (Sukhodoev V.V.) Wraz ze zwiększoną aktywacją (w wyniku impulsów nerwowych) wzrasta aktywność jonów elektrolitów i maleje potencjał energetyczny błon komórkowych. Jony na błonach komórkowych przechodzą ze stanu wolnego do związanego i zwiększają przewodność skóry, tj. obserwuje się reakcję aktywacji w postaci fazowego GSR.

Jonowy model GSR Gdy maleje wpływ energii z ośrodkowego układu nerwowego, automatycznie uruchamiają się procesy przejścia jonów w bardziej stabilny stan związany w wyniku ich grupowania się na błonach komórkowych (część energii jonów przekazywana jest do komórek do procesów wewnątrzkomórkowych związane z akumulacją energii na poziomie komórkowym).

Trzy główne typy tła GSR (L.B. Ermolaeva-Tomina, 1965) Stabilny (w tle GSR, spontaniczne fluktuacje są całkowicie nieobecne); Stabilny-labilny (w tle GSR rejestrowane są indywidualne spontaniczne fluktuacje); Labilny (nawet przy braku bodźców zewnętrznych spontaniczne wahania są rejestrowane w sposób ciągły).

Galwaniczna reaktywność skóry Galwaniczna reaktywność skóry to łatwość, z jaką rozwijają się reakcje na ekspozycję. Ze względu na stopień reaktywności wszyscy ludzie dzielą się na niskoreaktywnych (reakcje nie występują nawet na bodźce o znacznym natężeniu) i wysokoreaktywnych (każdy, nawet najmniej znaczący wpływ zewnętrzny powoduje intensywne GSR). Istnieją typy pośrednie. Osoby wysoce reaktywne są aktywne, pobudliwe, niespokojne, egocentryczne i mają wysoce rozwiniętą wyobraźnię. Osoby niskoreaktywne są ospałe, spokojne i podatne na depresję.

Szybkość zaniku GSR i właściwości typologiczne układu nerwowego Tempo zaniku GSR pod wpływem powtarzania bodźca jest wolniejsze u osób o wysokim pobudzeniu dynamicznym; u osób z wysoce dynamicznym hamowaniem obserwuje się szybki zanik GSR w miarę powtarzania bodźca.

Metoda określania siły układu nerwowego (wg V.I. Rozhdestvenskaya, 1969; V.S. Merlin, E.I. Mastwilisker, 1971) Rejestracja wywołanego GSR dla powtarzających się (30) prezentacji bodźca. Reakcja na pięć pierwszych prezentacji nie jest brana pod uwagę, bo uważa się za orientacyjne. Porównuje się średnie amplitudy GSR dla 3 sekund (od 6 do 8) i 3 ostatnich prezentacji bodźca. Wskaźnikiem siły i słabości układu nerwowego jest procentowy stosunek logarytmów średniej amplitudy. Im wyższa wartość współczynnika, tym większa siła układu nerwowego.

Wartości amplitudy GSR W stanie normalnym amplituda GSR wynosi mV/cm; Wraz ze wzrostem wzbudzenia amplituda GSR wzrasta do 100 mV/cm.

Trening GSR-BFB Będąc korelatorem stanu psycho-emocjonalnego, GSR znajduje szerokie zastosowanie w obwodzie biofeedbacku w leczeniu chorób centralnego układu nerwowego, nerwic, fobii, stanów depresyjnych, różnych zaburzeń emocjonalnych, a także zwiększaniu stabilności psychicznej w warunkach stresowych . Eliminując nadmierną aktywację autonomiczną w odpowiedzi na czynniki zewnętrzne, trening biofeedbacku – GSR dla osób praktycznie zdrowych może obniżyć koszty psychofizjologiczne aktywności i poprawić jej jakość, szczególnie w sytuacjach dużej odpowiedzialności, braku czasu, informacji i środków, a także w sytuacjach warunki prawdopodobnego zagrożenia i zakłóceń.

Szkolenie RAG-BOS Cel procedury. Tworzenie się u pacjenta stereotypu hamowania autonomicznej reakcji aktywacji w odpowiedzi na prezentację nieoczekiwanych bodźców dźwiękowych. Wskazania i przeciwwskazania. Zalecany dla pacjentów z nadmierną aktywacją autonomiczną w odpowiedzi na przedstawienie nieistotnego bodźca akustycznego. Można je wykorzystać w końcowej fazie nauczania umiejętności relaksacji pod wpływem zakłócających bodźców. Ponadto normalizacja szybkości wygaśnięcia reakcji wskaźnikowej jest jednym z etapów pomocniczych w procesie zwiększania odporności na stres psychiczny. Ten rodzaj treningu jest przeciwwskazany w ostrych stanach psychotycznych, nerwicowych następstwach urazów głowy, neuroinfekcjach i innych organicznych uszkodzeniach mózgu.

Warunki stosowania Podczas zabiegu w pomieszczeniu należy utrzymywać stałą temperaturę 20...24 C° i nie powinny dochodzić żadne zewnętrzne dźwięki. Nie zaleca się rozpoczynania treningu wcześniej niż dwie godziny po obfitym posiłku. Ręka z elektrodami spoczywa swobodnie na podłokietniku fotela; w miarę możliwości należy wykluczyć aktywne ruchy. W niektórych przypadkach przy tych samych bodźcach można zaobserwować różnicę w amplitudzie reakcji prawej i lewej ręki. W takim przypadku należy zastosować stronę o większych wartościach amplitudy.

Scenariusz szkolenia biofeedback dla RGC „Wprowadzenie” Pomysł scenariusza. Kontrolując dynamikę własnego GSR podczas epizodycznej prezentacji nieprzyjemnych bodźców dźwiękowych, pacjent odnajduje i utrwala umiejętność reagowania, której nie towarzyszą wybuchy GSR i w związku z tym nadmierna aktywacja autonomiczna. Specyfika scenariusza. Jako model oddziaływań stresowych wykorzystuje się sygnały akustyczne o zwiększonej głośności i subiektywnie nieprzyjemne dla pacjenta. Momenty ich prezentacji generowane są losowo za pomocą generatora sygnału.

Scenariusz szkolenia Biofeedback dla „Wstępnych” kontrolowanych parametrów i konfiguracji usuwania GSR. Jako parametr kontrolowany wykorzystywana jest wartość bezwzględna GSR (M GSR). Rejestrację GSR przeprowadza się z powierzchni dłoniowej dystalnych paliczków palca wskazującego i środkowego jednej z dłoni. Przed nałożeniem elektrod skórę traktuje się 70% roztworem alkoholu. Na palcu w miejscu kontaktu z częścią roboczą elektrody nie powinno być żadnych otarć ani innych uszkodzeń skóry. Jeśli są obecne, można użyć innego palca lub przesunąć elektrodę do paliczka środkowego tego samego palca. Mocowanie elektrod nie powinno być ciasne.

Opis zabiegu „Zwiększenie odporności na stres” Cel zabiegu. Służy do opanowania i utrwalenia umiejętności zmniejszania nasilenia objawów wegetatywnych i napięcia emocjonalnego pod wpływem czynników stresowych. Wskazania i przeciwwskazania. Polecany w terapii treningu funkcjonalnego pacjentów z nerwicą z objawami lękowo-fobicznym, poprawiającej adaptację psychiczną, zwiększającą odporność psychiczną człowieka na różne czynniki stresowe. Polecany jest także w celu przezwyciężenia wewnętrznego napięcia psychicznego, uczucia niejasnego niepokoju i bezprzyczynowego strachu. Z zabiegu mogą korzystać osoby praktycznie zdrowe, których działalność odbywa się w warunkach zwiększonej odpowiedzialności, braku czasu i możliwego zagrożenia.

Opis zabiegu „Zwiększenie odporności na stres” Zabiegi są przeciwwskazane w ostrych stanach psychotycznych, nerwicowych następstwach urazów głowy, neuroinfekcjach i innych organicznych uszkodzeniach mózgu. Należy wziąć pod uwagę, że podobnie jak w przypadku stosowania każdego rodzaju biofeedbacku, skuteczność biofeedbacku opartego na GSR jest zmniejszona u pacjentów z zaburzeniami intelektualnymi i mnestycznymi. Dlatego w obecności tej ciężkiej patologii należy rozważyć możliwość przepisania opisanej metody. Zalecany dla pacjentów z nadmierną aktywacją autonomiczną w odpowiedzi na przedstawienie nieistotnego bodźca akustycznego.

Opis zabiegu „Zwiększenie odporności na naprężenia” Specyfika zastosowania. Aby wywołać u pacjenta stan lękowego oczekiwania, stosuje się bodźce elektroskórne (ES), generowane za pomocą stymulatora elektrycznego. Wymagane jest wstępne instruktaż, zgoda pacjenta i indywidualny dobór intensywności stymulacji elektrycznej. Filcowe wkładki elektrod elektrostymulatora należy dobrze zwilżyć wodą wodociągową. W miarę wysychania intensywność stymulacji maleje, więc jeśli Twój trening trwa dłużej niż 30 minut, użyj przycisku Pauza i zmocz je jeszcze bardziej. Nie zaleca się stosowania więcej niż 15 ES w jednym zabiegu.

Opis procedury „Zwiększenie odporności na stres” Można je zastosować w końcowej fazie nauczania umiejętności relaksacyjnych pod wpływem bodźców zakłócających. Ponadto normalizacja szybkości wygaśnięcia reakcji wskaźnikowej jest jednym z etapów pomocniczych w procesie zwiększania odporności na stres psychiczny.

Literatura 1) Dementienko V.V., Dorokhov V.B., Koreneva L.G. i inni. Hipoteza o naturze zjawisk elektroskórnych // Fizjologia człowieka T C) Ivonin A.A., Popova E.I., Shuvaev V.T. i in. Metoda psychoterapii behawioralnej z wykorzystaniem biofeedbacku opartego na galwanicznej reakcji skóry (GSR-BFB) w leczeniu pacjentów z zespołami nerwicowo-fobicznym // Biofeedback, 2000, 1, s.) Fedotchev A. I. Adaptacyjny biofeedback ze sprzężeniem zwrotnym i kontrolą stanu funkcjonalnego osoby / Instytut Biofizyki Komórki RAS // Uspekhi Physiological Sciences T. 33. N 3. S

Galwaniczna reakcja skóry(GSR) to reakcja bioelektryczna rejestrowana na powierzchni skóry. Synonimy: odruch psychogalwaniczny, aktywność elektryczna skóry (EAS). GSR uważa się za składnik odruchu orientacji, reakcji obronnych, emocjonalnych i innych organizmu związanych z unerwieniem współczulnym, mobilizacją zasobów adaptacyjno-troficznych itp. i jest wynikiem działania gruczołów potowych. GSR można rejestrować z dowolnego obszaru skóry, ale co najważniejsze - z palców, dłoni i podeszew stóp.

Powszechne wykorzystanie GSR do celów badawczych i praktycznych zapoczątkował francuski neurolog C. Feret, który odkrył, że podczas przepuszczania słabego prądu przez przedramię zachodzą zmiany w oporności elektrycznej skóry (1888), a rosyjski fizjolog I. R. Tarkhanov (Tarkhnishvili, Tarkhan-Mouravi), który odkrył potencjał skóry i jego zmiany podczas doświadczeń wewnętrznych, a także w odpowiedzi na stymulację sensoryczną (1889). Odkrycia te stały się podstawą dwóch głównych metod rejestracji GSR – egzosomatycznej (pomiar oporu skóry) i endosomatycznej (pomiar potencjałów elektrycznych samej skóry). Później okazało się, że metody Fereta i Tarchanowa dają różne wyniki.

K. Jung i F. Peterson (1907) jako jedni z pierwszych wykazali związek pomiędzy GSR a stopniem przeżywania emocji. W GSR Jung dostrzegł obiektywne fizjologiczne „okno” na nieświadome procesy. GSR jest jednym z najpowszechniejszych wskaźników, co tłumaczy się łatwością jego rejestracji i pomiaru. Z powodzeniem stosowana jest do monitorowania stanu człowieka podczas wykonywania różnego rodzaju czynności (diagnostyka stanu funkcjonalnego), w badaniach sfery emocjonalno-wolicjonalnej i aktywności intelektualnej; jest jednym ze wskaźników wykrywania kłamstw. Odkryto dość ciekawe i różnorodne fakty: wyraźniejszy wzrost GSR w odpowiedzi na zabawniejsze żarty (E. Linde); zgodność pików GSR ze stresującymi epizodami filmowymi (R. Lazarus i in.); bardziej znaczący wzrost przewodności elektrycznej skóry podczas emocji strachu niż podczas emocji gniewu (E. Ex); wzrost GSR podczas postrzegania nieprzyzwoitych słów (E. McGuinness) itp. Wszystkie te fakty wskazują na wysoką czułość wskaźników GSR. Kiedyś GSR widział w czymś w rodzaju uniwersalnego klucza do niemal wszystkich problemów psychologicznych („magia obiektywności” i uproszczone przekonanie, że stany emocjonalne można opisać tylko jednym parametrem, a mianowicie pobudzeniem, odegrało tu rolę), ale to okazało się kolejną naukową utopią. O ograniczonych możliwościach GSR jako wskaźnika psychofizjologicznego świadczą zwłaszcza dane G. Jonesa (1950), że w pewnych granicach istnieje odwrotna zależność pomiędzy wartością GSR a pobudzeniem przejawiającym się w zachowaniu. Ponadto w badaniach efektywności reklamy stwierdzono, że wskaźniki GSR podczas percepcji reklamy nie są jednoznacznie powiązane z reakcjami behawioralnymi.

Ostatnio wielu psychofizjologów sprzeciwiło się samemu określeniu „GSR” i zastąpiło je dokładniejszym „EAC” ( aktywność elektryczna skóry), łącząc szereg wskaźników, które różnią się w zależności od charakteru bodźca i stanu wewnętrznego podmiotu. Wskaźniki EAC obejmują poziom potencjału skóry (SPL lub SPL), potencjalną reakcję skóry (SPR lub SPR), spontaniczną reakcję potencjału skóry (SSPR lub SSPR), poziom oporu skóry (USR lub SRL), reakcję oporu skóry (RSR, lub SRR), poziom przewodnictwa skóry (SPC lub SCL) itp. W tym przypadku „poziom” oznacza działanie toniczne (warunki stosunkowo długotrwałe), „odpowiedź” oznacza aktywność fazową (krótkie, w ciągu kilku sekund, reakcje na bodźce) i „spontaniczne” – reakcje, które trudno skojarzyć z jakimkolwiek bodźcem. Poziom tonicznego oporu elektroskórnego służy jako wskaźnik stanu funkcjonalnego ośrodkowego układu nerwowego. Z. W stanie relaksu, np. Podczas snu odporność skóry wzrasta, a przy wysokim poziomie aktywacji maleje. Wskaźniki fazowe gwałtownie reagują na stan napięcia, niepokoju i wzmożoną aktywność umysłową.

Fizjologia ośrodkowego układu nerwowego Wykład nr 4

Metody badań psychofizjologicznych:

Ciśnienie krwi, tętno, EKG, częstość oddechów,

Elektromiografia, elektroencefalografia, reakcja galwaniczna skóry,

Pupilometria.

Dowody na wpływ poziomu ciśnienia krwi na stan psychiczny człowieka. Odbicie stanu emocjonalnego w elektrokardiogramie. Galwaniczna reakcja skóry jako odzwierciedlenie procesów zachodzących na poziomie świadomości i nieświadomości.

Wszystkie te metody są stosowane przez fizjologów, jednak fizjolodzy w większości stosują metody inwazyjne.

Fizjolog Luciani, badali funkcje móżdżku, usuwając różne jego części psom i obserwując, jak zmieniało się zachowanie motoryczne psa. Korzystając z wyników badań Lucianiego, na podstawie oznak zmian w aktywności ruchowej człowieka, lekarz może określić, który obszar móżdżku jest uszkodzony.

Fizjolog Golf poświęcił swoją pracę korze mózgowej. Uważano, że kora mózgowa jest odpowiedzialna za dosłownie wszystko. Golfowi udało się wyhodować szczekającego psa, nie mogła chodzić, była ślepa, głucha, ale zachowała wszystkie funkcje wegetatywne. Jak udowodniono, że zwierzę może istnieć bez kory.

Wtedy możliwe stało się wprowadzenie do mózgu elektrod, za pomocą których można było precyzyjniej niszczyć lub drażnić poszczególne struktury mózgu. Jeśli jądro ogoniaste zostanie podrażnione, wściekłość zwierzęcia całkowicie zanika.

Psychofizjologia jest nauką o wszystkich danych, które uzyskano na człowieku, ponieważ stosuje się tu metody nieinwazyjne. Galen (129 p.n.e.) uważany jest za pierwszego psychofizjologa, gdyż opisał taką sytuację, miał pacjentkę z zaburzeniami przewodu żołądkowo-jelitowego, nie można było jej leczyć, ale pewnego dnia Galen zdał sobie sprawę, że wszystkie jej zaburzenia wynikały z nieodwzajemnionej miłości .

Co dają metody badań psychofizjologicznych?

Psychofizjologia bada procesy fizjologiczne w różnych stanach psychicznych w celu wykorzystania tych wskaźników fizjologicznych do uzyskania wglądu w istotę procesów psychicznych zarówno na poziomie świadomym, jak i nieświadomym.

Przykłady wykorzystania wskaźników fizjologicznych:

W starożytnych Chinach podejrzanemu podano garść suchego ryżu i obserwowano, czy będzie w stanie go przeżuć i połknąć. Wierzono, że jeśli ktoś jest winny, wysycha mu w ustach i nie będzie w stanie połknąć ryżu. Anglosasi otrzymywali do żucia skórkę suchego chleba.

Był kryminolog Long Bro ____, który jako pierwszy doszedł do wniosku, że wzrost ciśnienia krwi może świadczyć o winie danej osoby.

Dlaczego wszystkie te wskaźniki naprawdę odzwierciedlają stan emocjonalny danej osoby?

Po pierwsze, ciśnienie krwi. Są zwierzęta, u których układ krążenia nie jest zamknięty; krew przepływa bezpośrednio z naczyń do jamy ciała, a następnie wraca do serca. Przez długi czas panowało przekonanie, że nasz układ krwionośny również nie jest zamknięty. W 1628 roku Harvey ogłosił, że układ krążenia człowieka jest zamknięty, nie mógł tego udowodnić, ale dzięki jego autorytetowi zostało to przyjęte. Zamknięty układ krążenia: serce, tętnice, tętniczki, naczynia włosowate, żyłki, żyły i znowu serce, krew cały czas przepływa przez naczynia. Jeśli ciało człowieka zostanie otwarte, w żyłach będzie tylko krew, a w tętnicach powietrze. Tętnice są naczyniami magazynującymi powietrze. Dziesięć lat później Malpighi za pomocą mikroskopu zauważył naczynia włosowate.

A ponieważ jest to układ zamknięty, oznacza to, że krew musi przepływać pod ciśnieniem. Bardzo chciałem zmierzyć sobie ciśnienie. Tutaj mnich Stanfin Health wykazał zainteresowanie; miał ulubionego konia, na którym po raz pierwszy zmierzył ciśnienie krwi. Stworzył następujący system: do naczynia na szyi konia wprowadzano cienką rurkę, którą gęsi gardło łączyły z wysoką szklaną rurką, w której krew podnosiła się do 205 cm.

W ten sam sposób zmierzyli tej osobie ciśnienie krwi i okazało się, że podniosło się ono o 150 cm.

Ciśnienie krwi jest ściśle powiązane z pracą serca; jeśli zwiększa się tętno, wzrasta również ciśnienie krwi.

U sportowców ciśnienie krwi wzrasta przed startem, a podekscytowanie zwiększa tętno. Podczas treningów czy zawodów ciśnienie krwi u sportowców nie wzrasta, co oznacza, że ​​jego wzrost nie jest związany z aktywnością fizyczną.

Podwyższone ciśnienie krwi u sportowców różnych dyscyplin sportowych:

Elektrokordiogram . Ściana serca składa się z włókien mięśniowych, aby mogły się skurczyć, powstaje w nich potencjał czynnościowy. Ten potencjał czynnościowy sumuje się i tworzy wokół serca pole elektryczne, które wypływa na powierzchnię. Rejestruje się elektrokardiogram:

P – odzwierciedla pobudzenie przedsionków

Q, R, S – pobudzenie komorowe

T - wskazuje, że podekscytowanie opuszcza serce

Jak można zbadać wpływ pewnych czynników na tętno i ciśnienie krwi? To eksperyment polegający na stworzeniu sytuacji ekstremalnej; człowiekowi trudno jest stworzyć taką sytuację. Dlatego jest używany monitorowanie. Osoba otrzymuje kompaktowy kardiograf, podłączone są elektrody, z którymi żyje przez kilka dni i prowadzi dziennik. Następnie porównują, jak zmieniał się elektrokardiogram w różnych sytuacjach życiowych.

Przykład nr 1: Badacz, 35 lat, ma prawidłowy kardiogram

Przed raportem tętno: 60-80 na minutę;

W raporcie tętno wynosi 106 na minutę;

Raport się kończy, ale nie ma czasu na wyciąganie wniosków, tętno wynosi 130 na minutę, zmienił się kardiogram, wzrosła fala „C”, co wskazuje na stan niedokrwienny mięśnia sercowego.

Przykład nr 2: profesor, ma 55 lat,

Przed wykładem tętno wynosi 85 na minutę;

Podczas wykładu tętno wynosi 96 na minutę;

Koniec wykładu, na kardiogramie pojawia się obszar niedokrwienny, całkiem poważny.

Do całkowicie katastrofalnej sytuacji doszło, gdy pracownik odbył bardzo nieprzyjemną rozmowę z przełożonymi, u którego wystąpił nie tylko stan niedokrwienny, ale i arytmia serca.

Badano kadetów szkoły policyjnej:

Ich tętno zmieniło się podczas oglądania brutalnego filmu.

Pierwsza grupa: przed filmem - 60 na minutę, w trakcie - 100 na minutę, a po 10 minutach przywrócono;

Druga grupa: przed filmem – 60 na minutę, w trakcie – 176, po 10 minutach tętno nie wróciło do normy;

Sugeruje to, że w drugiej grupie kadetów występował podwyższony poziom lęku, który niekorzystnie wpływał na pracę serca.

Metoda Kriperina – mnożenie liczb dwucyfrowych:

Zbadano 124 uczniów, z czego 45 było zdrowych, w pierwszej grupie 79 miało nadciśnienie tętnicze graniczne (nieznacznie podwyższone), w drugiej grupie.

Liczby należało pomnożyć w ciągu 10 minut, zastosowano fotostymulację.

Zmierzono ciśnienie krwi (BP), przepływ krwi włośniczkowej (CCT) w łożysku paznokcia oraz poziom tlenu we krwi PO2.

Pierwsza grupa ukończyła 85 matów. Działania, z czego 13% stanowiły błędy:

Druga grupa ukończyła 58 szachów. działań, z czego 33,9% błędów:

Wniosek: Nie są w stanie wykonać tego zadania lub ich układ krążenia nie działa prawidłowo, przez co nie są w stanie tego zadania wykonać.

Przeprowadzając badania, psychologowie muszą wziąć pod uwagę stan fizjologiczny danej osoby.

Na ciśnienie krwi wpływa współczulny układ nerwowy, neuroprzekaźniki adrenalina i noradrenalina. W różnych sytuacjach znaczących emocjonalnie uwalniana jest noradrenalina lub adrenalina, które mają różny wpływ na częstość akcji serca i ciśnienie krwi.

Jeśli weźmiemy strach i wściekłość – dwa silne doświadczenia emocjonalne.

Kiedy mierzymy ciśnienie krwi, otrzymujemy dwie liczby:

Górny występuje podczas skurczu serca (skurcz - skurcz) - ciśnienie skurczowe;

Dolne to ciśnienie rozkurczowe.

Ze strachem wzrasta ciśnienie skurczowe, zwiększa się częstość akcji serca, ciśnienie rozkurczowe nie zmienia się i uwalniana jest adrenalina.

Podczas wściekłości uwalniana jest noradrenalina, ciśnienie skurczowe nie zmienia się, ale ciśnienie rozkurczowe wzrasta, a częstość akcji serca maleje.

Elektromiografia – rejestracja potencjałów powstających w mięśniach szkieletowych. Im silniejszy jest skurcz mięśnia, tym wyższa jest w nim częstotliwość wyładowań, tym większa amplituda pojawia się w potencjałach mięśnia szkieletowego. Mięśnie szkieletowe są aktywowane w odpowiedzi na sygnały istotne emocjonalnie. U dyspozytorów przejmujących stanowisko bada się napięcie mięśni szkieletowych. Mierzą, jak wysokie napięcie mięśni szkieletowych wzrasta po naciśnięciu dźwigni, gdy kontroler monitoruje samolot.

Elektroencefalogram

Po raz pierwszy zarejestrowano je w 1875 r. Zarejestrowaliśmy potencjały mózgu królika, gdy skierowano na niego migające światło, i zdecydowaliśmy, że nie ma to nic wspólnego z funkcjami mózgu. Berger, psycholog, uważał, że mózg jest tak potężną formacją, w której powinny również powstawać potencjały; po raz pierwszy zarejestrował u swojego syna elektroencefalogram. Mózg może wytwarzać to samo pole elektryczne co serce. Sceptycy porównali to do fabryki, w której pracują maszyny, a po hałasie próbujemy określić, co się w tej fabryce produkuje. Adrian jest panem i fizjologiem, pod jego kierownictwem zaczęto budować encefalografy. Teraz encefalogram jest przetwarzany na komputerze, tylko on może wiarygodnie obliczyć, które rytmy dominują w encefalogramie.

Aktywność beta-rytmiczna jest rejestrowana w mózgu każdej osoby, która nie śpi, z otwartymi oczami, od 13 do 30 na sekundę.

Rytm beta rodzi się w korze czołowej.

Gdy tylko osoba po prostu zamknie oczy, elektroencefalogram zmienia się na jego oczach z powodu wykluczenia przepływu optycznego. Pojawia się rytm alfa 8-13 na sekundę. Rytm alfa rodzi się w korze potylicznej. Rytm alfa jest interesujący, ponieważ jeśli poprosimy osobę z zamkniętymi oczami, aby odtworzyła w myślach dowolny obraz, rytm alfa ulega obniżeniu i zostaje zastąpiony rytmem beta. Ten typ depresji nie dotyka wszystkich ludzi; niektórym osobom trudno jest się skoncentrować. Rytm alfa odzwierciedla niektóre cechy charakteru danej osoby, zdolność koncentracji i oderwania się od otoczenia. Jeśli dana osoba śpi, rytm delta występuje od 1-4 na sekundę. Czasami ktoś przychodzi do lekarza i mówi, że nie może spać, ma rytm delta, czyli tak naprawdę śpi, a przyczyny trzeba szukać gdzie indziej.

5-7 impulsów na sekundę u osoby nie jest rejestrowane w czystej postaci, jest to rytm theta, ale jeśli jest zarejestrowany, oznacza to wzmożony niepokój osoby.

Podczas badania leku, jeśli wzrasta proporcja rytmu alfa, wówczas lek ma korzystny wpływ, jeśli proporcja rytmu tete, należy coś zmienić w leku.

W schizofrenii elektroencefalogram może być prawidłowy i niczego nie ujawniać.

Jest to konieczne w przypadku epilepsji. Konieczne jest ustalenie, gdzie i w jakiej części mózgu znajduje się obszar zwiększonej pobudliwości (ognisko epilepsji), co prowadzi do ataku epilepsji. Padaczkę u dzieci można przewidzieć. W wysokich temperaturach dziecko doświadcza drgawek;

Od czasu do czasu należy spojrzeć na elektroencefalogram; pojawienie się fal 5-6 razy w ciągu godziny wskazuje na konwulsyjną gotowość mózgu.

Podczas znieczulenia podczas zabiegu chirurgicznego służy do określenia głębokości znieczulenia. Niektóre kliniki pozwalają na potwierdzenie faktu zgonu za pomocą encefalogramu.

Reakcja skórno-galwaniczna GSR.

Francuski lekarz Feret - 1888 przepuszczał prąd przez skórę swoich pacjentów i mierzył, jaki będzie jego potencjał w zależności od tego, jak dana osoba wyzdrowieje.

Tarchanow - zmierzył opór skóry i odkrył, że stan skóry zmienia się pod wpływem różnych warunków człowieka.

Jung wierzył, że zmiany potencjałów lub zmiany oporu skóry mogą odzwierciedlać stan emocjonalny danej osoby. Jung nazwał GSR „oknem na nieświadomość”

W tym celu przeprowadzono eksperymenty wywołujące różne reakcje u ludzi. Sanctorio Sanctorius – rozpoczął swoją pracę w 1614 roku i kontynuował ją przez 30 lat, badając proces pocenia się i pracę gruczołów potowych. Projektował precyzyjne wagi, siadał na nich i badał, jak zmienia się masa ciała w zależności od pogody.

Człowiek ma od 1 do 2 milionów gruczołów potowych, pełnią one różne funkcje i są zlokalizowane na różne sposoby:

Część odpowiedzialna za termoregulację;

Rola zapachów w stosunkach seksualnych;

Gruczoły potowe o znaczeniu emocjonalnym, większość z nich znajduje się na podeszwach i dłoniach - 400 gruczołów potowych na 1 metr kwadratowy. cm, na czole – 200, na plecach – 60.

Spośród nich pot zaczyna się wydzielać podczas napięcia, w czasie strachu, gdy zwiększa się produkcja potu, zmniejsza się opór, a potencjał wzrasta. Ilość potu wzrasta, ponieważ aktywowany jest współczulny układ nerwowy. Gruczoły potowe odgrywają ważną rolę emocjonalną, ponieważ są unerwione wyłącznie przez współczulny układ nerwowy.

Pupilometria– pomiar wielkości źrenicy. Uczeń jest częścią mózgu wysuniętą na powierzchnię ciała, aby cały świat mógł ją zobaczyć i ocenić. Wprowadzenie do psychofizjologii Hesseta, wydawnictwo MIR, 1981 - podano tam szereg dowodów. Konfucjusz: „Przyjrzyj się człowiekowi w źrenice, a on nie będzie mógł się ukryć”

©2015-2019 strona
Wszelkie prawa należą do ich autorów. Ta witryna nie rości sobie praw do autorstwa, ale zapewnia bezpłatne korzystanie.
Data utworzenia strony: 2017-04-20