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
- Payne E. F. Definition of emotions / Payne E. F. // Journal of BEM. - 2003. - V. 4, № 3. - P 38-43.
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- База верифицированных видеоклипов [Электронный ресурс] / Режим доступа http://www.ipsp.ucl.ac.be/recherche/FilmStim/
- Ильин Е. П. Психофизиология состояний человека / Е. П. Ильин. - Санкт-Петербург : Питер, 2005. - 412 с.
- 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.
- 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.
- Cohen J. Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences / J. Cohen. (2nd ed.). - Hillsdale, NJ : Erlbaum, 1988. - P596.
- Машин В. А. Психическая нагрузка, психическое напряжение и функциональное состояние операторов систем управления / Машин В. А. // Вопросы психологии. - 2007. - № 6. - С. 86-96.
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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.
- 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