Эффект сигнала оповещения в изменении работоспособности и продуктивности деятельности

Введение

Исследования феномена предадаптации к постоянно меняющимся сигналам и требованиям среды, а в широком смысле — к ситуации неопределенности, имеют решающее значение для понимания основных механизмов регуляции человеческой активности, ее движущих сил, динамики, трансформаций, продуктивности и т.д. Однако, при всей важности данной проблемы для описания, а самое главное, и предсказания поведения (фактически, речь идет о «заглядывании» в будущее), она еще далека от своего разрешения [1]. Поэтому исследования, ставящие своей задачей изучение различных установочных эффектов, таких как антиципация, экстраполяция, вероятностное прогнозирование, а также и преднастрой- ка, вызванная сигналами оповещения и т.п., представляются весьма актуальными.

Способность выборочно изменять подготовительные состояния и фокусировать ресурсы на информации, относящейся к задачам, для оптимизации поведения и деятельности известна как «ориентировка внимания» [3; 21]. Традиционно исследования механизмов ориентировки внимания фокусируются на изучении способности сосредоточить ресурсы внимания на простых для восприятия атрибутах стимулов. В частности, в большинстве случаев исследовалось пространственное [21] и объектное [9] внимание.

Недавние исследования установили, что внимание повышает производительность выполнения значительно более широкого круга моторных, сенсорных и интеллектуальных задач, чем первоначально предполагалось. С целью акцентирования внимания на важности роли сигналов и инструкции в формировании стартовой готовности и переходе от фазы состояния покоя в состояние работоспособности вводится отдельная научная категория «эффекты оповещения» (alerting effects) [7]. Оповещение действует в направлении формирования готовности субъекта к действию, состояние ожидания, которое при команде «внимание» приводит к приливу возбуждения, способствующему развитию быстрой реакции, когда ожидаемое событие произойдет. Подтверждением данного положения служат результаты исследования спортсменов, свидетельствующие о существенных различиях результатов соревновательных спортивных действий в зависимости от сигнала оповещения [8; 11; 12]. Многочисленные исследования в этой области также направлены на изучение феномена предпериода (foreperiod) как интервала между предупреждающим стимулом и императивным стимулом, точнее интервала между сигналом предупреждения и реакцией. Показано, что и длительность, и изменчивость предпериода оказывают значительное влияние на время отклика [19; 23]. Установлено, что если интервал предпериода увеличивается, то время реакции уменьшается, и достигается некоторый оптимальный период, в течение которого время реакции остается неизменным или незначительно увеличивается — так называемый «эффект бдительности» (effect of alertness) [15].

В контексте изучения «эффекта оповещения» также исследуются такие факторы регуляции высшей нервной деятельности, как речь: а) применительно к данному фактору изучено функциональное состояние, которое формируется словесной инструкцией о предстоящей деятельности служащей дополнительной афферентацией, а именно — состояние «латентного возбуждения реактивной системы» [2; 17]; б) описаны последствия «предупредительных сигналов» [13], в) показано, что инструкция формирует у субъекта деятельности состояние «ориентировочного сосредоточения» [6]; г) изучена фаза «настороженности» в «состоянии оповещения» (системы оповещения) [25], а также феномен ускорения произвольной реакции двигательных процессов под воздействием предупредительного сигнала и особенности выработки произвольнойя реакции в ответ на сигнал предупреждения (voluntary reaction by a warning signal) [13]. Кроме того, в контексте формирования состояния ориентировочной готовности [21] рассматриваются также такие влияющие на нее факторы, как инструкция оповещения и уровень развития способности субъекта к осуществлению избирательной ориентировки внимания [14; 22].

В исследовании T.A. Haugen, S. Shalfawi, E. Tonnessen [14] показано влияние различий в исходной стимуляции на время реакции, т.е. установлена зависимость времени реакции от времени выдержки стартеров. Обнаружено, что временные рамки могут быть использованы в управлении вниманием для повышения эффективности поведенческого реагирования и развития адаптивных навыков. В этом же контексте рассматривается способность субъекта к изменению состояния готовности и осуществлению выборочного сосредоточения ресурсов в зависимости от получаемой целевой информации [22]. T.C. Cristescu, J.T. Devlin, A.C. Nobre [6] подчеркивают, что функция ориентировочного сосредоточения внимания обладает достаточной гибкостью в отношении типов информации, на основании которой формируется состояние готовности и своевременного поведенческого реагирования.

Особого внимания, с нашей точки зрения, заслуживают исследования, направленные на изучение роли целевого стимула с переменным интервалом времени: полученные в этих исследованиях данные свидетельствуют об уменьшении скорости и увеличение точности ответа при определенной длительности интервала времени между оповещением и предъявлением целевого стимула — оптимальным является интервал времени 500 мс [3; 15; 16; 22]; по мере уменьшения данного интервала снижалась скорость выполнения задания и ухудшалась его точность. Однако результаты других исследований по оценке времени подготовки свидетельствуют о том, что при обработке непредвиденных сигналов данный временной интервал может быть значительно короче, а именно 200 мс [24].

Полученные в исследовании Н. Weinbach, и A. Henik [24] данные указывают на взаимосвязь между предупреждением и готовностью к управлению вниманием и кроме того, определяют функции фазы «настороженности», на которой происходит модулирование контроля исполнительных действий путем усиления глобальной обработки стимулов.

A.C. Nobre, A. Correa, J.T. Coull [20] продемонстрировали наличие преимущества в точности реакции испытуемых на стимул в случае их осведомленности о времени его появления. Установлено, что избирательное внимание к стимулам, появляющимся в какой-либо конкретный момент времени, способствует уменьшению времени ответа и повышению точности выполнения задачи. S.A. Hackley, A. Schankin, A. Wohlschlaeger, E. Wascher [13] доказали, что локализация сигналов на разных интервалах времени стартовой подготовки влияет на скорость реакции, а снижение степени неопределенности информации о сроках наступления события — сигнала старта — оптимизирует ответ на это событие [13; 18].

Для объяснения данного феномена H.E. Egeth и S.Yantis [10] вводят термин сти­мульно-ведомого «захвата внимания» (attentional capture), который используется для описания механизма целенаправленной организации внимания при переключении внимания с одного объекта или стимула на другой. Авторы рассматривают такой феномен, как «ориентировка/направленность внимания на время» появления того или иного стимула. Фокусирование внимания не только на самом стимуле или его расположении в пространстве, но и на времени его появления предопределяет эффективность распознавания неожиданно появляющихся («вторгающихся») стимулов (abrupt visual onsets), а также увеличивает скорость реакции на оповещение и стартовую инструкцию [10; 21].

В ряде работ показано, что способность обрабатывать информацию о времени реакции имеет особое значение для обработки сигнала о предстоящем событии и формирования ответной моторной реакции [4; 5; 13; 20]. Таким образом, подготовка/ориентировка может быть рассмотрена как процесс, посредством которого организм «настраивается» на восприятия будущих событий и реакции на них.

Сокращение времени реакции субъекта в случае подачи предупредительных сигналов происходит либо за счет перенаправления внимания на время появления стимула, либо за счёт возникновения фазового возбуждения [13]. Фазовое оповещение увеличивает скорость обработки воспринимаемых данных и обеспечивает переключение внимания при обработке воспринимаемого материала [25]. Однако преимущества оповещения имеют ограниченный характер: с одной стороны, сигналы оповещения способствуют увеличению скорости реакции в ситуации оценки вероятного времени между появлением сигнала и мишени [24], с другой стороны, те же предупредительные могут усиливать когнитивный конфликт [25] и, кроме того, могут вызывать одновременно два противоположно направленных процесса — высокое состояние возбуждения и реакцию торможения как состояния оперативного покоя, настороженности.

Целью данной работы является анализ особенностей функционального состояния, которое формируется словесной инструкцией о предстоящей деятельности, служащей дополнительной афферентацией, и изучение влияния «предупредительных сигналов» на результаты деятельности.

Мы исходили из следующей гипотезы: локализация сигналов на разных интервалах времени подготовки влияет на скорость реакции ответа, а снижение степени неопределенности информации о сроках начала деятельности меняет эффективность перехода от фазы оперативного покоя к фазе рабочего состояния за счёт изменения протекания процесса ориентировки. В результате эффект оповещения о начале деятельности с разным промежутком времени подачи предупредительного и стартового сигнала при наличии и отсутствии промежуточного сигнала будет определять продуктивность деятельности.

Процедура исследования

Эмпирическая выборка исследования. Рандомизированную выборку составили 108 человек в возрасте от 18 до 25 лет (M=21, SD=2). Выборка была уравновешена по половому составу (54 испытуемых муж. пола и 54 испытуемых жен. пола); все респонденты являлись учащимися вузов по различным специальностям.

Методы и методики исследования

Для выявления различий в продуктивности деятельности испытуемых с учетом разницы времени подачи сигнала оповещения о начале деятельности нами была разработана следующая процедура эксперимента и схема предъявления стимула и подачи сигнала оповещения: стартовую готовность испытуемых обозначал сигнал «Внимание», собственно сигнал оповещения представлял собой команду «Начали»; с целью анализа динамики изменений предрабочего состояния также вводился дополнительный сигнал «Приготовились». Для контроля побочных эффектов сигналы оповещения были записаны на аудиоустройство.

В исследовании были выделены 2 межгрупповые независимые переменные.

Первая независимая переменная — время отсрочки при подаче предупредительного сигнала оповещения о начале деятельности. Сигнал стартовой готовности и начала деятельности подавался в трех вариациях: 1) без отсрочки (нет задержки), 2) с отсрочкой в 10 с., 3) с отсрочкой в 30 с.

Данные интервалы времени подачи сигнала стартовой готовности были выбраны с учетом особенностей колебания (флуктуация) внимания, периодического кратковременного непроизвольного изменения напряжения внимания, которое выражается, согласно Н.Н. Ланге, в периодическом изменении его интенсивности (ослабление — усиление с периодом 8—10 с). В основе такого рода колебаний лежат флуктуации внимания, его адаптация или истощение, происходящие как в рецепторах, так и в центральных частях анализаторов. Экспериментальные исследования показали, что внимание подвержено периодическим непроизвольным колебаниям. Периоды таких колебаний, согласно данным Н.Н. Ланге, Е.И. Рогова, составляют обычно 2—3 с, с максимумом в 12 с. При этом короткие колебания внимания (1—5 с) не сказываются заметным образом на устойчивости внимания при условии интересной и напряженной работы (Л.Д. Столяренко, С.И. Самыгин, 2002).

Кроме того, нами также учитывалось наличие латентного времени реагирования на сигнал. Время реакции измеряется интервалом между появлением сигнала и началом ответного. В сложных реакциях латентный период увеличивается за счет времени, затрачиваемого на различение и узнавание раздражителя, на выбор наиболее оптимального в данной ситуации ответного действия. В результате этой «центральной задержки» время сложной реакции может превышать время простой реакции (120—140 мс) почти в два раза (Е.П. Ильин, E.S. Dalmaijer, B.G. Nijenhuis, S. Van der Stigchel).

Вторая независимая переменная — наличие промежуточного предупредительного сигнала, создающего дополнительную ориентировку внимания. Данная переменная имела две градации: 1) без промежуточного предупредительного сигнала и 2) с наличием промежуточного сигнала.

Испытуемые были разделены на 5 экспериментальных групп.

1-я группа (20 респондентов) — сигнал-предупреждение о стартовой готовности подавался без отсрочки от начала деятельности и без промежуточного предупреждения («Внимание, начали!»).

2-я группа (25 респондентов) — сигнал-предупреждение о стартовой готовности подавался с отсрочкой в 10 секунд до сигнала начала деятельности, без промежуточного предупреждения («Внимание — 10 секунд задержки — начали!»).

3-я группа (20 респондентов) — сигнал-предупреждение о стартовой готовности подавался с отсрочкой в 30 секунд до сигнала начала деятельности, без промежуточного предупреждения («Внимание — 30 секунд задержки — начали!»).

В двух других группах вводился промежуточный предупредительный сигнал.

4-я группа (23 респондента) — сигнал-предупреждение о стартовой готовности подавался с отсрочкой в 10 секунд от начала деятельности, с наличием промежуточного сигнала («Внимание — 5 секунд задержки — приготовились — 5 секунд задержки — начали!»).

5-я группа (20 респондентов) — сигнал-предупреждение о стартовой готовности подавался с отсрочкой в 30 секунд от начала деятельности, с наличием сигнала («Внимание —15 секунд задержки — приготовились — 15 секунд задержки — начали!»).

Группы были уравновешены по условиям и периоду проведения эксперимента и количеству испытуемых.

Методы сбора и фиксации данных

Выбранные методы и критерии оценки отвечали задачи фиксации изменения работоспособности и продуктивности деятельности при решении испытуемыми различных экспериментальных задач — как психомоторных, так и сенсорных и мыслительных. В исследовании были использованы следующие методики:

1.    Теппинг-тест. По сигналу испытуемые должны были начать проставлять точки в прямоугольниках (всего 8 прямоугольников). В задачу испытуемых входило проставление как можно большего количества точек в каждом из прямоугольников. Время решения задачи составляло 5 с. Все время испытуемые должны были работать в максимальном для себя темпе. Экспериментатор подавал сигнал к началу выполнения задания, а затем через каждые 5 сек. подавал команду: «Перейти в другой квадрат». По истечении последних 5 с. работы экспериментатор подавал команду: «Стоп».

2.    Корректурная проба в форме кодировки (модификация метода Пьерона-Рузера). Испытуемым был предложен бланк с изображением квадрата, треугольника, круга и ромба. По сигналу испытуемые должны были расставить как можно быстрее и без ошибок следующие знаки в эти геометрические фигуры: в квадрат — плюс, в треугольник — минус, в круг — не ставить ничего и в ромб — точку. Время на работу не ограничивалось, но фиксировался объем заполненных за 60 секунд фигур (испытуемых просили ставить черту по истечении минуты).

В качестве зависимых переменных были выделены следующие индикаторы:

1.    Продуктивность деятельности — объем выполненной работы, индикаторами которого выступали: а) суммарный показатель количества поставленных испытуемым точек в бланке за отведенный и общий период времени в классическом теппинг-тесте; б) количество просмотренных и заполненных по определённому правилу фигур за отведённый период времени при выполнении кодировки Пьерона-Рузера.

2.    Динамика изменения работоспособности и истощаемость. Определялась на основании регистрации количества поставленных точек в теппинг-тесте: сравнивалось количество поставленных испытуемыми точек в 8 прямоугольниках бланка за отведенное для каждого прямоугольника время (5 с.).

3.   Темп деятельности. В качестве основного показателя скорости выполнения заданий выступало время, затраченное испытуемым на выполнения кодировки Пьерона-Рузера,и количество точек, которые испытуемые успели поставить в теппинг-тесте зга отведенное время. Отмечался медленный, средний и быстрый темп работы относительно стантартизированных норм.

4.   Ошибки в концентрации и устойчивости внимания. Оценивались стандартизированные показатели точности выполнения задания кодировки Пьерона-Рузера, пропуски, интерференции, несоблюдения правил.

Обработка данных. Обработка результатов исследования проводилась с помощью программы статистической обработки данных SPSS V.21.0. Для нахождения межгруппо­вых различий использовался дисперсионный анализ (ANOVA) с применением критерия Шеффе для апостериорных множественных сравнений.

Результаты исследования

Проведенное исследование позволило выявить статистически значимые различия между всеми пятью группами испытуемых, принявших участие в исследовании (статистика Ливиня, использованная для оценки однородности дисперсий оказалась статистически незначимой) (табл. 1).

Таблица 1

Результаты нахождения межгрупповых различий по основным показателям выполнения теппинг-теста

Примечание: F — статистика Фишера, p — уровень значимости.

Отметим, что были произведены апостериорные множественные сравнения критерием Шеффе, которые подтвердили парные различия между группами (р£0,05). При этом интерес представляло не парное, а именно одновременное межгрупповое сравнение.

Были найдены статистически достоверные различия в продуктивности деятельности (рис. 1).

Отметим, что разделение бланка теппинг-теста на 8 прямоугольников позволило отследить работоспособность в разные периоды выполнения задания: 1—2-й прямоугольник — этап начала выполнения задания, 3—5-й — середина выполнения задания, 6—8-й — завершающий этап выполнения задания.

На начальном этапе (1—2-й интервал времени выполнения теппинг-теста) выявлена минимальная продуктивность деятельности у группы 3 (F=4,9; р<0,001). При этом максимальную продуктивность на начальном этапе выполнения задания показывали испытуемые группы 2 (F=17,3; р<0,0001).

Что касается успешности выполнения задания в течение 3-го промежутка времени, то более продуктивными являются испытуемые группы 1 (F=6,3; р<0,0001). Несмотря на то, что у остальных групп показатели продуктивности на этом этапе ниже, нужно отметить, что к третьему этапу именно у испытуемых группы 1 наблюдается незначительный спад работоспособности по сравнению с работоспособностью на 1-м и 2-м этапах, в то время как показатели продуктивности испытуемых других групп являются более высокими 1-м и 2-м этапах выполнения задания. Полученные результаты свидетельствуют о существенных различиях в показателях рабочего состояния испытуемых уже к третьему промежутку времени выполнения задания, а именно в состоянии истощения, восстановления и поддержания работоспособности.