ЭЭГ в психологии, изучение психики

Закон перевернутой U-образной кривой

Закон перевернутой U-образной кривой
Закон перевернутой U-образной кривой

Вверху: схематичное изображение зависимости общей активности гипотетической нейронной сети от входного сигнала, управляющего системой. Внизу: схематичное изображение зависимости ответа системы от сигнала на входе. Ответ определяется как реакция системы на небольшое начальное повышение сигнала на входе.

В одной и той же ситуации разные люди ведут себя по-разному Некоторые из нас почти всегда довольны жизнью, другие же склонны к депрессивному настроению; одни успешнее воспринимают зрительную информацию, а другие — слуховую; одни никогда ничего не забывают, а другие не могут вспомнить, что ели вчера на обед… Мозг разделяется на несколько функциональных систем, играющих различные роли в организации поведения: сенсорная система, эмоциональная система, система управления, системы памяти и внимания. Каждая из этих систем может рассматриваться как комплексная нейронная сеть. Нейронные элементы этой структуры получают многочисленные входные сигналы и трансформируют их в аксонные потенциалы (спайки). Операция перевода данных на входе в данные на выходе представляет собой нелинейную взаимосвязь, описанную сигмовидной функцией. Подобно этому, передаточная функция в нейронной сети в целом также может быть описана сигмовидной функцией, представленной на рис.  Форма этой функции в действительности означает, что: 1) активация нейронной сети снижена при низком уровне информации на входе, когда входные сигналы большинства нейронов не превышают пороговых значений; 2) изменение активности нейронной сети находится в почти линейной зависимости от средних данных на входе; 3) активация нейронной сети достигает плато при наивысшем уровне информации на входе — так называемый «эффект потолка». Исходя из этого, мы можем предположить, что эффективность системы определяется ее возможностью реагировать на небольшие изменения входных сигналов. Математически эффективность системы определяется первой производной dO/dl. Первая производная представлена так называемой перевернутой U-образной кривой. В психофизиологии это явление известно как закон Йеркса—Додсона.

Как показано на рис., нейронные сети характеризуются двумя параметрами: уровнем активации, т.е. амплитудой входного сигнала, управляющего системой, и реактивностью системы, т.е. ее способностью реагировать на небольшие изменения потока информации на входе. В нейрофизиологических исследованиях эти два параметра обычно называются тонической и фазической активацией. Мы предполагаем, что тоническая и фазическая активация мозга имеют разное функциональное значение: первая ассоциируется с состоянием, а вторая — с ответом. Например, для системы внимания тоническая активация может быть связана с неспецифическим бодрствованием, в то время как фазическая активация — с селективным вниманием.

Теории типологии личности Павлова, Айзенка и современных исследователей

Межличностные вариации, по-видимому, определяются различиями в уровне общей активации мозговых систем. На рис.  видно, что «положение» мозговой системы на кривой вход/выход определяет уровень ее тонической активации (как, например, бодрствование для системы внимания) и реактивности (например, привлечение внимания). Для каждой конкретной мозговой системы все субъекты могут быть представлены в виде точек на перевернутой U-образной кривой и разделены на три группы: нижнюю, среднюю и верхнюю, в зависимости от положения на этой кривой. Субъекты в этих трех группах по-разному реагируют на небольшое повышение уровня сигнала на входе. Наиболее выраженные, оптимальные реакции отмечаются у «средней» группы. «Нижняя» и «верхняя» группы реагируют сходно, с меньшей (не оптимальной) выраженностью, однако ведут себя по-разному при повышении уровня входного сигнала. «Нижняя» группа отвечает лучше при воздействии факторов, увеличивающих уровень входных сигналов, в то время как «верхняя» группа в этой ситуации снижает свою эффективность. Факторами, повышающими уровень входного сигнала, могут быть стрессовые влияния внешней среды или изменение концентрации медиаторов восходящей активирующей системы ствола мозга.

Во времена Павлова и Айзенка физиологические основы межличностных различий были недостаточно поняты. Павлов применял условные рефлексы в качестве физиологического параметра для распознавания типов нервной системы, в то время как Айзенк использовал время реакции как индикатор скорости обработки информации. В 1960-х введение когнитивных ВП в качестве параметров, отражающих этапы обработки информации, открыло новые горизонты. Первое указание на то, что все индивиды могут быть объективно разделены на две группы, возникло при исследовании взаимосвязи между амплитудой комплекса N1/Р2 и громкостью слухового стимула в слуховых вызванных потенциалах. Было выделено две группы испытуемых: к первой группе были отнесены те, кто увеличивал амплитуду вызванных потенциалов при увеличении громкости слухового стимула, а во второй группе зависимость от громкости сигналов была незначительной.

Наиболее влиятельная теория о межличностных различиях разделяет людей на экстравертов и интровертов. Эта теория (впервые предложенная Айзенком) основывает такое разделение на уровне бодрствования в системе внимания: у экстравертов уровень бодрствования ниже. Это положение недавно была протестировано с помощью метода вызванных потенциалов. Поздний положительный компонент, называемый Р300, служил индикатором реактивности коры в ответ на значимые стимулы. В соответствии с теорией экстраверсии/интроверсии, основанной на показателях бодрствования, у интровертов по сравнению с экстравертами выявлялся более выраженный компонент Р300 при предъявлении значимых стимулов1.

При исследовании ЭЭГ и вызванных потенциалов к индивидуальным различиям традиционно относились как к нежелательному статистическому шуму.

Но индивидуальные отличия проявляют заметную стабильность у одного и того же индивида, что позволяет предположить, что они являются не случайными колебаниями, а скорее чертой личности. Для дифференциации межличностных различий и отклонений от нормы традиционно используются нормативные базы данных ЭЭГ и когнитивных ВП.

Footnotes

  1. Beauducel A, Brocke B., Leue A Energetical bases of extraversion: effort, arousal, EEG, and performance // Int J. Psychophysiol. 2006.62(2): 212-223. Epub. 2006 Jan 19.