BIOELECTRICAL ACTIVITY OF THE BRAIN IN OPERATORS WITH DIFFERENT CHRONOTYPES

Full Text

Bioelectrical activity of the brain, operator activity, chronotype, professional selection of operators. Профессия оператора в настоящее время является одним из самых сложных и востребованных видов профессиональной деятельности, связанным с переработкой разнообразной информации, которую предъявляет машина (Воронин В.М., 2016). При этом человек выступает звеном в цепи «человек-машина-среда», являясь посредником между постоянно меняющимся внешним миром и техническим устройством (Найденова Л.И., 2014; Платонова А.В., 2016). Современный технологический процесс, обслуживаемый операторами, помимо своей постоянно увеличивающейся сложности отличается также высокой степенью личной ответственности оператора за ошибки в работе (Дьяков А.Ф., 2016). Наличие выраженных противоречий между профессиональными требованиями к оператору, отражающими специфику работы, и его психофизиологическими особенностями, определяют потребность в постоянном изучении закономерностей деятельности человека в системах управления и разработке на этой основе практических рекомендаций по ее оптимизации (Шишов Б.А., Колесникова А.С. с соавт., 2016). Умение сохранять высокий уровень бдительности в ночное время суток является критически важным качеством оператора (Дорохов В.Б., 2013) и напрямую зависит от его принадлежности к тому или иному хронотипу. В свою очередь, хронотип представляет собой относительно устойчивую индивидуальную временную периодизацию психофизиологического состояния, а также работоспособности человека, что проявляется в виде предпочтения им утренней или вечерней деятельности (Чибисов С.М., Катинас Г.М. с соавт., 2013). Исходя из этого, представляется актуальным изучение хронофизиологических особенностей операторов для выявления профессионально важных качеств. Исследование биоритмологических особенностей, в свою очередь, позволит оценить, в какое время суток оператор, относящийся к тому или иному хронотипу, способен наиболее продуктивно и с наименьшим количеством ошибок осуществлять профессиональную деятельность. Это имеет большое значение в сложных условиях операторского труда, особенно при работе по сменам (Таранов А.О., Пучкова А.Н. с соавт., 2014). ЦЕЛЬ РАБОТЫ Разработка алгоритмов оценки профессионально важных качеств по параметрам электроэнцефалограммы (ЭЭГ) у операторов с различным хронотипом. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Объектом исследования был 121 оператор с начальным уровнем подготовки. Возраст всех участников на момент включения в исследование :©@@Т0РСЗ ©©(nlCPflM^ составлял 18-45 лет. По результатам предварительного медицинского осмотра все обследованные были признаны практически здоровыми. Для определения хронотипа использовался тест Остберга в модификации С.И. Степановой (Степанова С.И., 1989). Фоновая биоэлектрическая активность головного мозга оценивалась по данным электроэнцефалографии (ЭЭГ) с использованием международной схемы установки электродов «10-20 %» и монополярных отведений (Зенков Л.Р., 2012). Для записи и анализа ЭЭГ применялся 8-канальный электроэнцефалограф «Нейрон-Спектр-1» с программным обеспечением «Нейрон-Спектр». Регистрация ЭЭГ проводилась в затемненном помещении при отсутствии посторонних раздражителей. Во время записи обследуемый находился в положении сидя с закрытыми глазами. Измерительные электроды располагались во фронтальных (Fp), центральных (C), височных (T) и затылочных (O) отведениях, референтные -на мочках ушей. Для статистической обработки полученных данных применялись программные пакеты Gnumeric (версия 1.12.35) и LibreOffice (версия 6.0.3.2) (Букушева А. В., 2015). РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ По результатам теста Остберга обследованные были разделены на три группы: с утренним хронотипом (77 баллов и выше), аритмичным (58-76 баллов) и вечерним (57 баллов и ниже). Представители утреннего хронотипа составили 7,4 % от общего количества участников исследования. Данная группа оказалась самой малочисленной. К вечернему хронотипу были отнесены 31,4 % обследованных. Наиболее многочисленными оказались операторы с аритмичным хронотипом - 61,2 % от общего числа обследованных. Анализ результатов теста Остберга. В результате проверки нормальности распределения выборок (по критерию Шапиро-Франсиа при n < 50 и по критерию Колмогорова-Смирнова при n > 50) оказалось, что для утреннего хронотипа p = 0,07, для вечернего - p = 0,04, для аритмичного - p = 0,38 (Марапов Д.И., Закиров И.К. с соавт., 2013). Поскольку в выборках, соответствующих утреннему и аритмичному хронотипам, p > 0,05, нами был сделан вывод о приблизительном соответствии эмпирического распределения нормальному. В выборке вечернего хронотипа p < 0,05, что свидетельствует об отличии распределения от нормального. В связи с этим сравнение указанных выборок проводилось с помощью одностороннего дисперсионного анализа (H-критерий Краскела-Уоллиса). В табл. представлены результаты сравнения групп с разным хронотипом среди операторов начального уровня подготовки. Из табл. следует, что итоговый результат теста Остберга среди обследованных оказался наименьшим в группе вечернего хронотипа - 49,1 балла (межквартильный размах 46-54 балла), средним Хронофизиологические особенности обследованных операторов (односторонний дисперсионный анализ) Показатели теста Остберга Утренний хронотип (n = 9) Me Вечерний хронотип (n = 38) Me Аритмичный хронотип (n = 74) Me Итоговый результат теста, баллы 85,3* 49,1* 67,9* * Статистически значимые различия (p < 0,05). в группе аритмичного хронотипа - 67,9 балла (меж-квартильный размах 64-72 балла) и наибольшим в группе утреннего хронотипа - 85,3 балла (межквар-тильный размах 83-90 баллов). Наблюдаемые различия итогового результата теста Остберга среди обследованных с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p = -1,58 х 1017). Полученные результаты подтверждают справедливость выделения трех групп участников исследования в зависимости от хронотипа. Последующий анализ проводился на основе данной классификации. Анализ параметров электроэнцефалограммы (ЭЭГ). В результате проверки нормальности распределения выборок (по критерию Шапиро-Франсиа при n < 50 и по критерию Кол-мог орова-Смирнова при n > 50) оказалось, что для утреннего, вечернего и аритмичного хронотипов по большинству ЭЭГ-показателей распределение отличается от нормального (Марапов Д.И., Закиров И.К. с соавт., 2013). В связи с этим сравнение указанных выборок проводилось с помощью одностороннего дисперсионного анализа (H-критерий Краскела-Уоллиса). На рис. 1 показано, что амплитуда спектра высокочастотного бета-ритма в левых височных отведениях у обследованных оказалась наименьшей в группе утреннего хронотипа - 0,3 мкВ/с (межквартильный размах 0,11-0,33 мкВ/с). В группе в е чернего хронотипа данный показатель составил 0,4 мкВ/с (межквартильный размах 0,25-0,51 мкВ/с) и в группе аритмичного хронотипа - 0,4 мкВ/с (межквартильный размах 0,28-0,46 мкВ/с). Наблюдаемые различия амплитуды спектра высокочастотного бета-ритма в левых височных отведениях у участников с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p = 0,02892). Рис. 1. Амплитуда спектра высокочастотного бета-ритма в левых височных отведениях у обследованных 2,5 Утренний Вечерний Аритмичный Хронотип Выпуск 1 (69). 2019 117 :©@@Т0РСЗ Следовательно, в состоянии спокойного бодрствования у представителей аритмичного и вечернего хронотипов отмечаются признаки повышенной нервно-психической напряженности. Подобная реакция свидетельствует о постоянном напряжении регуляторных механизмов, сформированных в ответ на стресс и длительную умственную работу операторов. На рис. 2 показано что, индекс тета-ритма в левых центральных отведениях у обследованных оказался наибольшим в группе утреннего хронотипа - 21 % (межквартильный размах 1725 %). В группе вечернего хронотипа данный показатель составил 15 % (межквартильный размах 12-18 %) и в группе аритмичного хронотипа -15 % (межквартильный размах 12-18 %). Наблюдаемые различия индекса тета-ритма в левых центральных отведениях у участников с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p = 0,01023). Рис. 2. Индекс тета-ритма в левых центральных отведениях у обследованных Таким образом, в состоянии спокойного бодрствования у представителей утреннего хронотипа отмечаются признаки напряженного внимания. Обнаруженные особенности свидетельствуют о наличии регуляторных механизмов, сформированных в ответ на необходимость принятия решений при высоком уровне неопределенности. На рис. 3 показано, что частота низкочастотного бета-ритма в правых затылочных отведениях у обследованных оказалась наибольшей в группе утреннего хронотипа - 16,6 Гц (межквартильный размах 15,1-16,8 Гц). В группе вечернего хронотипа данный показатель составил 15,8 Гц (межквартильный размах 15,2-16,5 Гц) и в группе аритмичного хронотипа -15,8 Гц (межквартильный размах 15,1-16,4 Гц). Наблюдаемые различия частоты низкочастотного бета-ритма в правых затылочных отведениях у участников с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p = 0,03207). Следовательно, в состоянии спокойного бодрствования у представителей утреннего хронотипа отмечаются признаки повышенной умственной активности на фоне эмоционального возбуждения. Рис. 3. Частота низкочастотного бета-ритма в правых затылочных отведениях у обследованных Подобная реакция свидетельствует о наличии регуляторных механизмов, сформированных в ответ на интенсивную умственную деятельность операторов, требующую повышенного внимания. На рис. 4 показано, что амплитуда спектра дельта-ритма в правых лобных отведениях у обследованных оказалась наименьшей в группе утреннего хронотипа - 3,3 мкВ/с (межквартильный размах 2,2-4,0 мкВ/с), средним в группе аритмичного хронотипа - 4,3 мкВ/с (межквартильный размах 3,4-5,4 мкВ/с) и наибольшим в группе вечернего хронотипа - 4,7 мкВ/с (межквартильный размах 3,4-6,7 мкВ/с). Наблюдаемые различия амплитуды спектра дельта-ритма в правых лобных отведениях у участников исследования с разным хронотипом оказались статистически значимыми (p = 0,04218). Рис. 4. Амплитуда спектра дельта-ритма в правых лобных отведениях у обследованных Таким образом, в состоянии спокойного бодрствования у представителей аритмичного и вечернего хронотипов отмечаются признаки микросна, что свидетельствует о снижении работоспособности операторов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Среди обследованных операторов начального уровня подготовки выявлены представители трех хронотипов: аритмичного - 61,2 %, утреннего - 7,4 % и вечернего - 31,4 %. Данные группы достоверно :©@@Т0РСЗ [ЩСШТ^ТМ^ отличаются по итоговому результату теста Ост-берга. Кроме того, в группе утреннего хронотипа обнаружена наименьшая выраженность высокочастотного бета-ритма в левых височных отведениях и наибольшая выраженность тета-ритма в левых центральных отведениях. В группе утреннего хронотипа частота низкочастотного бета-ритма в правых затылочных отведениях оказалась наибольшей, а амплитуда спектра дельта-ритма в правых лобных отведениях -наименьшей. Таким образом, обнаруженные особенности биоэлектрической активности головного мозга позволяют охарактеризовать утренний хронотип как наиболее предпочтительный для операторов. В состоянии спокойного бодрствования у представителей данной группы отмечаются признаки напряженного внимания (преобладание тета-ритма), а также повышенной умственной активности на фоне эмоционального возбуждения (преобладание низкочастотного бета-ритма). Вместе с тем, у операторов аритмичного и вечернего хронотипов на фоне повышенной нервно-психической напряженности (высокочастотный бета-ритм) наблюдаются эпизоды микросна (преобладание дельта-ритма), что потенциально может привести к ошибкам в работе. Предложенные алгоритмы оценки профессионально важных качеств по параметрам ЭЭГ у операторов с различным хронотипом помогут оптимизировать профессиональный отбор персонала для систем «человек-машина» и снизить аварийность на потенциально опасных объектах.

About the authors

R. A Kudrin

FSBEI HE «Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

Email: rodion.kudrin76@yandex.ru

д. м. н., доцент, профессор, кафедра нормальной физиологии

Russian Federation,

E. V. Lifanova

FSBEI HE «Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

Email: info@eco-vector.com

кафедра нормальной физиологии

Russian Federation,

A. V. Plotnikova

FSBEI HE «Volgograd State Medical University» of Public Health Ministry of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

кафедра нормальной физиологии

Russian Federation,

References

Supplementary files