You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Оцінка психічної напруги оператора на емоційно суттєві ситуації

https://doi.org/10.33573/ujoh2015.02.041

Чайковський І. А.1, Кальниш В. В.2, Кривова О. А.3, Козак Л. М.2, Вировий Ю. С.1, Фролов Ю. О.1

Оцінка психічної напруги оператора на емоційно суттєві ситуації

1 Інститут кібернетики імені В. М. Глушкова НАН України, м.Київ

2 ДУ «Інститут медицини праці НАМН України», м. Київ

3 Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України, м. Київ

Повна стаття (PDF), RUS

Вступ. Дослідження варіабельності ритму серця (ВРС) має важливе значення не тільки для оцінки функціональ­ного стану організму, але для діагностики емоційних реакцій. Проблемним питанням лишається відсутність одно­значної відповідності між змінами показників ВРС та емоційних реакцій. До того ж у науковій практиці аналізу ВРС немає спільного погляду щодо переліку показників-індикаторів ВРС, рекомендованих для класифікації та розпізнавання емоційних реакцій.

Мета дослідження. Визначити набір інформативних показників ВРС, які можуть використовуватися як об’єктив­ний критерій оцінки емоційної реакції операторів (на емоційно забарвлені відеокліпи).

Матеріали та методи дослідження. Для аналізу суб’єктивної складової емоційних реакцій операторів (29) на три тестові відеокліпи (позитивний, негативний, нейтральний з бази даних FilmStim) було застосовано психофізіоло­гічні методики. Об’єктивну складову досліджували за допомогою ЕКГ-моніторингу за розрахунками 48 показників ВРС, отриманих часовим, спектральним, а також геометричним та нелінійним методами аналізу. Статистичний аналіз проводили з використанням пакета STATISTICA 10. Для аналізу впливу відеокліпів на досліджувані показ­ники застосували багатомірний дисперсійний аналіз (MANOVA).

Результати. За результатами MANOVA та апостеріорними порівняннями виявлено, що два показника психофізіо­логічних тестів та показники ВРС (середній RR інтервал, SI, LF, MF) були статистично значущими (Уїлкса Lambda = 0,525, F = 4306, р < 0,001), оцінка впливу фактора eta2 = 0,22. Для змінних з негаусовим розподілом (Si, LF) результати перевіряли за критеріями Тест Манна-Уїтні. Поетапний дискримінантний аналіз проводили для виявлення інформативного набору ознак, які призводять до підвищення ефективності класифікації емоційних реакцій. У цілому середня точність класифікації 4 станів операторів досягала 95,68 %.

Висновки. Розроблено методику статистичного аналізу суб’єктивних та об’єктивних компонентів реакції операто­рів на стимули різної емоційної забарвленості. Методика включає застосування багатовимірних методів: диспер­сійного та лінійного дискримінантного аналізу. Було показано, що показники ВСР (середнє значення RR інтер­валів, індекс напруження регуляторних систем, потужність спектра в середньому та довгому діапазоні) та деякі інші показники геометричного та нелінійних методів аналізу ритму серця (pNN50, ND, SampEn, LSY) можна обґрунто­вано вважати фізіологічними маркерами емоційних реакцій. Аналіз ВРС дає можливість з високою вірогідністю визначати емоційний стан обстежуваного.

Ключові слова: варіабельність серцевого ритму, емоційно суттєві ситуації, дисперсійний аналіз, лінійний дискримінантний аналіз

Література

  1. Payne E. F. Definition of emotions / Payne E. F. // Journal of BEM. - 2003. - V. 4, № 3. - P 38-43.
  2. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографиче­ских систем / Баевский Р. М., Иванов Г. Г., Чирей- кин Л. В. [и др.] // Вестник аритмологии. - 2001. - № 24. - С. 65-87.
  3. The effects of emotions on short term heart rate variability using power spectrum analysis / McCraty R., Atkinson M., Tiller W. [et al.] // American Journal of Cardiology. - 1995. - № 76. - P. 1089-1093. https://doi.org/10.1016/S0002-9149(99)80309-9
  4. Lyonfields J. D. Vagal tone in generalized anxiety disorder and the effects of aversive imagery and worrisome thinking / Lyonfields J. D., Borkovec T. D., Thayer J. F. // Behavior Therapy. - 1995. - V. 26. - № 3. - P. 457-466. https://doi.org/10.1016/S0005-7894(05)80094-2
  5. The effect of mental stress on heart rate variability and blood pressure during computer work / Hjortskov N., Rissen D., Blangsted A. K. [et al.] // Eur J. Appl. Physiol. - 2004. - V. 92. - № 1- 2. - P. 84-89.https://doi.org/10.1007/s00421-004-1055-z
  6. McCraty R. Emotional Stress, Positive Emotions, and Psychophysiological Coherence / McCraty R. // Stress in Health and Disease. - Wiley-VCH, Weinheim. - 2006. - P. 2-30.https://doi.org/10.1002/3527609156.ch21
  7. Basic Emotions Are Associated with Distinct Patterns of Cardiorespiratory Activity / Rainville P., Bechara A., Naqvi N., Damasio A. // International Journal of Psychophysiology. - 2006. - V. 61. - № 1. - P. 5-18.https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2005.10.024
  8. Машин В. А. Классификация функциональных состояний и диагностика психоэмоциональной устой­чивости на основе факторной структуры показателей вариабельности сердечного ритма / Машин В. А., Машина М. Н. // Росс. физиол. ж. им. И. М. Сеченова. - 2004. - Т 90, № 12. - С. 1508-1521.
  9. An affective computing approach to physiological emotion specificity: Towards subject-independent and stimulus-independent classification of film-induced emotions / Kolodyazhniy V., Kreibig S., Roth W. [et. al.] // Psychophysiology. - 2011. - V. 48. - P 908-922. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.2010.01170.x
  10. Kreibig S. D. Autonomic nervous system activity in emotion: A review / Kreibig S. D. // Biological Psychology. - 2010. - V. 84. - P 394-421. https://doi.org/10.1016/j.biopsycho.2010.03.010
  11. Influence of Mental Stress on Heart Rate and Heart Rate Variability / Taelman J., Vandeput S., Spaepen A., Van Huffel S. // 4th European Conference of the Inter­national Federation for Medical and Biological Engineering. IFMBE Proceedings. - 2009. - V. 22. - P. 1366-1369. https://doi.org/10.1007/978-3-540-89208-3_324
  12. Stroud L. Sex differences in stress responses: social rejection versus achievement stress / Stroud L, Salovey P, Epel E. // Biol Psychol. - 2002. - V. 52. - P 318-327. https://doi.org/10.1016/S0006-3223(02)01333-1
  13. Appelhans B. M. Heart rate variability an index of regulated emotional responding / Appelhans B. M., Luecken L. J. // Rev. Gen. Psychol. - 2006. - № 10. - P 229-240. https://doi.org/10.1037/1089-2680.10.3.229
  14. A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: Implications for heart rate variability as a marker of stress and health / Thayer J., Ahs F., Fredrikson M. [et. al.] // Neuroscience Biobehav. Rev. - 2012. - V. 36, - P. 747-756. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2011.11.009
  15. База верифицированных видеоклипов [Электронный ресурс] / Режим доступа http://www.ipsp.ucl.ac.be/recherche/FilmStim/
  16. Ильин Е. П. Психофизиология состояний чело­века / Е. П. Ильин. - Санкт-Петербург : Питер, 2005. - 412 с.
  17. Можливості аналізу варіабельності ритму сер­ця в діагностиці емоційного стану людини / Чайковський І. А., Кальниш В. В., Єна Т. А. [та ін.] // Медична інформатика та інженерія. - 2011. - № 1. - С. 57-62.
  18. Многомерный статистический анализ объек­тивной и субъективной составляющей реакции на эмоциональное воздействие: методические аспекты / Кальныш В. В., Чайковский И. А., Кривова О. А. [и др.] // Клиническая информатика и телемедицина. - 2013. - № 10. - С. 175-76.
  19. Cohen J. Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences / J. Cohen. (2nd ed.). - Hillsdale, NJ : Erlbaum, 1988. - P596.
  20. Машин В. А. Психическая нагрузка, психиче­ское напряжение и функциональное состояние опе­раторов систем управления / Машин В. А. // Вопросы психологии. - 2007. - № 6. - С. 86-96.
  21. Международный стандарт ISO 10075-1:1991. Эргономические принципы, относящиеся к нагрузке при умственной деятельности: Общие термины и их определения [Электронный ресурс] / Режим доступа
    http://www.iso.org/iso/catalogue_detail. htm? csnumber=18045
  22. Kramer A. F. Physiological metrics of mental workload: A review of recent progress: Damos D. L. (Ed.) Multiple-Task performance / A. F. Kramer. - London: Taylor and Francis, 1991. - P. 279-328.https://doi.org/10.21236/ADA223701
  23. Myrtek M. Validation studies of emotional, mental and physical workload components in the field: Fahrenberg J., Myrtek M. (Eds.) Ambulatory assessment. Computer-assisted psychological and psychophysiolo­gical methods in monitoring and field studies / M. Myrtek , G. Brugner, W. Muller. - Seattle, WA : Hogrefe & Huber, 1996. - P. 287-304.
  24. Richards J. E. Heart rate variability during attention phases in young infants / Richards J. E., Ca­sey B. J. // Psychophysiology. - 2001. - № 6. - C. 86-96. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1991.tb03385.x
  25. Gross J. Hiding Feelings: The Acute Effects of Inhibiting Negative and Positive Emotion / Gross J., Levenson R. // Journal of Abnormal Psychology. - 1997. - V. 106, № 1. - P. 95-103. https://doi.org/10.1037//0021-843X.106.1.95
  26. Chaikovsky I. Intraindividual variability of T-wave shape on electrocardiogram as indicator of stress / Chaikovsky I. // Proc. of 33-rd international congress on electrocardiology (Koln, Germany). - 2006. - 28 p.
  27. Political Attitudes Vary with Physiological Traits / Oxley D. R., Smith K. B., Alford J. R. [et. al.] // Science. - 2008. - V. 321. - P. 1667-1670. https://doi.org/10.1126/science.1157627