Психофизиология: Психологиялық процестердің физиологиялық негіздері

Кіріспе

Психофизиология (грек. ψῡχή, psȳkhē, "демік, өмір, жан"; φύσις, physis, "табиғат, бастау"; және λογία, logia) – психологиялық процестердің физиологиялық негіздерін зерттейтін психологияның бір саласы. Психофизиология 1960-1970 жылдары зерттеудің жалпы, кең саласы болған, бірақ қазір әдістері, зерттеу тақырыптары және ғылыми дәстүрлері бойынша маманданып, тар салаға айналды. Зерттеу әдістері электрофизиологиялық әдістердің (мысалы, ЭЭГ), нейробейнелеудің (МРТ, ПЭТ) және нейрохимияның түрлі комбинацияларынан тұрады. Зерттеу тақырыптары әлеуметтік, спорттық, когнитивтік, жүрек-қан тамырлары, клиникалық және психофизиологияның басқа да тармақтары сияқты кіші мамандануларға бөлінді.

Өмірбаян

Кейбір адамдар психофизиолог пен физиологиялық психологты екі түрлі көзқарас ретінде ажыратуда қиындық көреді. Психологтар біздің өрмекшілерден неге қорқатынымызды зерттесе, физиологтар миндаль безінің кіріс-шығыс жүйесімен қызығушылық танытады. Психофизиолог осы екеуін байланыстыруға тырысады. Психофизиологтар көбінесе тұтас адамдарда психологиялық және физиологиялық байланысты зерттейді. Алғашқы психофизиологтар психологиялық күйлердің физиологиялық жүйелерге қалай әсер ететінін зерттегенмен, 1970 жылдардан бері психофизиологтар физиологиялық күйлер мен жүйелердің психологиялық күйлер мен процестерге тигізетін әсерін де жиі зерттейді. Психофизиологтарды ерекшелендіретін нәрсе – ақыл мен дененің байланысын зерттеуге қатысты осы көзқарас. Тарихи тұрғыдан алғанда, көптеген психофизиологтар физиологиялық реакцияларды және автономды жүйке жүйесімен байланысты ағза жүйелерін зерттеген. Соңғы уақытта психофизиологтар орталық жүйке жүйесіне де қызығушылық танытып, мидың қабықшалық потенциалдарын, мысалы, оқиғалармен байланысты әртүрлі потенциалдарды (ERP), ми толқындарын зерттейді және функционалдық магниттік-резонанстық бейнелеу (fMRI), МРТ, ПЭТ, МЭГ және басқа да нейробейнелеу технологияларын қолданады. Психофизиолог стрестік жағдайға ұшырағанда жүрек-қан тамыр жүйесінде қан қысымының өзгеруі, қан тамырларының кеңеюі/тарлуы, миокардтың жиырылуы немесе соққы көлемі сияқты қандай өзгерістер болатынын қарастыруы мүмкін. Психофизиологтар мен физиологиялық психологтардың қызығушылықтарының қабаттасуы бір жүрек-қан тамыр оқиғасының басқа жүрек-қан тамыр немесе эндокриндік оқиғаға қалай әсер ететінін, немесе мидың бір нейрондық құрылымының белсенділігі басқа нейрондық құрылымда қоздырғыш әрекетті қалай тудыратынын, содан кейін басқа жүйеде тежегіш әсерді қалай шақыратынын бақылаудан тұруы мүмкін. Физиологиялық психологтар хирургиялық немесе инвазивті әдістерді қолдана отырып, адамнан төмен организмдерде зерттейтін әсерлерін жиі тексереді. Психофизиология негізінен нейроғылым саласымен тығыз байланысты, ол психологиялық оқиғалар мен ми процестері арасындағы қарым-қатынаспен айналысады. Психофизиология сондай-ақ эндокринология, психосоматика және психофармакология сияқты медициналық пәндермен де байланысты. Психофизиология 1940 жылдарға дейін психологиялық және медициналық ғылымдардың негізгі ағынынан тыс болса, соңғы кезде психологиялық және медициналық ғылымдардың қиылысында өзін танытып, ақыл мен дененің өзара байланысын түсіну арқымен оның танымалдылығы мен маңыздылығы артып келеді.

Some people have difficulty distinguishing a psychophysiologist from a physiological psychologist, two very different perspectives. Psychologists are interested in why we may fear spiders and physiologists may be interested in the input/output system of the amygdala. A psychophysiologist will attempt to link the two. Psychophysiologists generally study the psychological/physiological link in intact human subjects. While early psychophysiologists almost always examined the impact of psychological states on physiological system responses, since the 1970s, psychophysiologists also frequently study the impact of physiological states and systems on psychological states and processes. It is this perspective of studying the interface of mind and body that makes psychophysiologists most distinct. Historically, most psychophysiologists tended to examine the physiological responses and organ systems innervated by the autonomic nervous system. More recently, psychophysiologists have been equally, or potentially more, interested in the central nervous system, exploring cortical brain potentials such as the many types of event related potentials (ERPs), brain waves, and utilizing advanced technology such as functional magnetic resonance imaging (fMRI), MRI, PET, MEG, and other neuroimagery techniques. A psychophysiologist may look at how exposure to a stressful situation will produce a result in the cardiovascular system such as a change in heart rate (HR), vasodilation/vasoconstriction, myocardial contractility, or stroke volume. Overlaps in areas of interest between psychophysiologists and physiological psychologist may consist of observing how one cardiovascular event may influence another cardiovascular or endocrine event, or how activation of one neural brain structure exerts excitatory activity in another neural structure which then induces an inhibitory effect in some other system. Often, physiological psychologists examine the effects that they study in infrahuman subjects using surgical or invasive techniques and processes. Psychophysiology is closely related to the field of neuroscience, which primarily concerns itself with relationships between psychological events and brain processes. Psychophysiology is also related to the medical disciplines, such as endocrinology, psychosomatics and psychopharmacology. While psychophysiology was a discipline off the mainstream of psychological and medical science prior to roughly the 1940s, more recently, psychophysiology has found itself positioned at the intersection of psychological and medical science, and its popularity and importance have expanded commensurately with the realization of the inter relatedness of mind and body.

Эмоциялар психофизиологиялық зерттеулердің үлгісі ретінде

Психофизиология мінез-құлықтың көптеген аспектілерін зерттейді, ал эмоциялар – ең көп кездесетін мысал. Эмоциялық эпизодтардың ішінара физиологиялық жауаптардан тұратыны бұрыннан белгілі. Эмоцияларды психофизиологиямен байланыстырған алғашқы жұмыстар автономды жүйке жүйесінің (АЖЖ) жауаптарын нақты эмоциялық күйлерге бейімдеу зерттеулерімен басталды. Мысалы, ашу белгілі бір физиологиялық жауаптар жиынтығынан қалыптасуы мүмкін, сияқты жүрек соғуының артуы және жоғары диастолалық қан қысымы, бұл бізге үлгілерді жақсырақ түсінуге және эмоциялық жауаптарды болжауға көмектесер еді. Кейбір зерттеулер белгілі бір контексттерде нақты эмоцияларға сәйкес келетін АЖЖ жауаптарының тұрақты үлгілерін анықтауға мүмкіндік берді, мысалы, Пол Экман және әріптестерінің 1983 жылғы ерте зерттеуінде: «Эмоциялық белсенділік автономды жүйке жүйесінде эмоцияның бұлшық еттері арқылы бет пішінінің прототиптерін жасау және өткен эмоциялық тәжірибелерді қайта бастан өткізу арқылы тудырылды. Бұл процестер оң және теріс эмоцияларды ғана емес, сонымен қатар теріс эмоциялардың арасында да ажырата білді». Дегенмен, көбірек зерттеулер жүргізілген сайын, жеке адамдар арасында ғана емес, сонымен қатар уақыт өте келе сол адамдарда және әлеуметтік топтар арасында да нақты эмоциялық стимулдарға АЖЖ жауаптарында көбірек өзгергіштік байқалды. Осы айырмашылықтардың кейбіреулерін стимул беру әдісі, зерттеу контексі немесе стимулдарды жіктеу сияқты факторларға байланыстыруға болады, олар қабылданатын жағдайды немесе эмоциялық жауапты өзгерте алады. Алайда, қатысушының ерекшеліктері де АЖЖ жауаптарын өзгерте алатыны анықталды. Эксперимент кезінде немесе сынақтан кейін қалпына келтіру кезіндегі базалық белсенділік деңгейі, белгілі бір стимулдарға үйренген немесе шартты жауаптар, АЖЖ әрекетінің ауқымы мен максималды деңгейі және жеке назар сияқты факторлар зертханалық жағдайда физиологиялық жауаптарды өзгерте алады. Тіпті, нақты эмоциялық күйлер де ерекшелік таныта алмайды. Мысалы, кейбір эмоциялық типологтар қорқыныштың қосалқы түрлері бар деп санайды, оларға қашу немесе тоңу кіруі мүмкін, екеуінің де ерекше физиологиялық үлгілері және потенциалды ерекше нейрондық тізбектері болуы мүмкін. Сондықтан, нақты автономды үлгілерді нақты эмоциялармен байланыстыратын нақты корреляцияны табу мүмкін емес, бұл эмоция теорияларын эмоциялардың классикалық анықтамаларын қайта қарастыруға итермелейді.

Psychophysiology studies multiple aspects of behavior, and emotions are the most common example. It has long been recognized that emotional episodes are partly constituted by physiological responses. Early work done linking emotions to psychophysiology started with research on mapping consistent autonomic nervous system (ANS) responses to discrete emotional states. For example, anger might be constituted by a certain set of physiological responses, such as increased cardiac output and high diastolic blood pressure, which would allow us to better understand patterns and predict emotional responses. Some studies were able to detect consistent patterns of ANS responses that corresponded to specific emotions under certain contexts, like an early study by Paul Ekman and colleagues in 1983 "Emotion specific activity in the autonomic nervous system was generated by constructing facial prototypes of emotion muscle by muscle and by reliving past emotional experiences. The autonomic activity produced distinguished not only between positive and negative emotions, but also among negative emotions". However, as more studies were conducted, more variability was found in ANS responses to discrete emotion inductions, not only among individuals but also over time in the same individuals, and greatly between social groups. Some of these differences can be attributed to variables like induction technique, context of the study, or classification of stimuli, which can alter a perceived scenario or emotional response. However it was also found that features of the participant could also alter ANS responses. Factors such as basal level of arousal at the time of experimentation or between test recovery, learned or conditioned responses to certain stimuli, range and maximal level of effect of ANS action, and individual attentiveness can all alter physiological responses in a lab setting. Even supposedly discrete emotional states fail to show specificity. For example, some emotional typologists consider fear to have subtypes, which might involve fleeing or freezing, both of which can have distinct physiological patterns and potentially distinct neural circuitry. As such no definitive correlation can be drawn linking specific autonomic patterns to discrete emotions, causing emotion theorists to rethink classical definitions of emotions.

Психофизиологиялық қорытындылар және физиологиялық компьютерлік ойындар

Физиологиялық есептеулер – пайдаланушының психофизиологиялық белсенділігіне нақты уақыт режимінде бағдарламалық қамтамасыз етуді бейімдеуді қамтитын әсерлі есептеулер санаты. Оның басты мақсаты – пайдаланушының эмоциясына, танымдық қабілеттеріне және мотивациясына жауап беретін компьютер құру. Бұл тәсіл бағдарламалық қамтамасыз етуге пайдаланушының психологиялық жағдайының бейнесіне қол жеткізу арқылы адам мен компьютер арасындағы түйсікті және симметриялық байланысты қамтамасыз етуді көздейді. Пайдаланушының психологиялық жағдайын бейнелеудің бірнеше мүмкін әдістері бар (әсерлі есептеулер бетінде талқыланған). Психофизиологиялық көрсеткіштерді пайдаланудың артықшылығы – олардың өзгерісі үздіксіз, өлшемдері жасырын және түйсіксіз, ал пайдаланушы компьютермен тікелей байланыс жасамаса немесе енгізу құрылғысы болмаса, дерек көзі ретінде қолжетімді. Бұл жүйелер психофизиологиялық өлшемнің ақыл-ой күш-жігері, тапсырмаға қатысу және көңіл көншілдік сияқты тиісті психологиялық өлшемнің дәл бейнесі деген болжамға негізделген. Физиологиялық есептеу жүйелерінің барлығы ойыншыны бейнелеу үшін қолданылатын бейімделетін басқарушы деп аталатын элементті қамтиды. Бұл бейімделетін басқарушы бағдарламалық қамтамасыз етуді бейімдеудің негізін құрайтын шешім қабылдау процесін көрсетеді. Ең қарапайым түрінде адаптивті басқарушылар логикалық өрнектермен (Boolean statements) көрсетіледі. Адаптивті басқарушылар шешім қабылдау ережелерін ғана емес, сонымен қатар ережелерді іске қосу үшін пайдаланылатын триггерлік нүктелерді анықтаудағы жасырын психофизиологиялық тұжырымдаманы да қамтиды. Адаптивті басқарушыны пайдаланатын ойыншының бейнесі өте күрделі және көбінесе бір өлшемді болуы мүмкін. Бұл процесті сипаттау үшін қолданылатын цикл биокибернетикалық цикл деп аталады. Биокибернетикалық цикл ойыншыдан психофизиологиялық деректерді қабылдайтын, осы деректерді компьютерлік жауапқа айналдыратын және содан кейін ойыншыдан болашақ психофизиологиялық жауапты қалыптастыратын жабық циклдік жүйені сипаттайды. Оң кері байланыс циклы тұрақсыздыққа бейім, өйткені ойыншының бағдарламалық қамтамасыз ету циклы жоғары деңгейдегі қанағаттанарлық нәтижеге жетуге тырысады. Физиологиялық компьютерлік ойынға оң және теріс циклдерді адаптивті басқарушының құрамына енгізу қажет болуы мүмкін.

Physiological computing represents a category of affective computing that incorporates real time software adaption to the psychophysiological activity of the user. The main goal of this is to build a computer that responds to user emotion, cognition and motivation. The approach is to enable implicit and symmetrical human computer communication by granting the software access to a representation of the user's psychological status. There are several possible methods to represent the psychological state of the user (discussed in the affective computing page). The advantages of using psychophysiological indices are that their changes are continuous, measures are covert and implicit, and only available data source when the user interacts with the computer without any explicit communication or input device. These systems rely upon an assumption that the psychophysiological measure is an accurate one to one representation of a relevant psychological dimension such as mental effort, task engagement and frustration. Physiological computing systems all contain an element that may be termed as an adaptive controller that may be used to represent the player. This adaptive controller represents the decision making process underlying software adaptation. In their simplest form, adaptive controllers are expressed in Boolean statements. Adaptive controllers encompass not only the decision making rules, but also the psychophysiological inference that is implicit in the quantification of those trigger points used to activate the rules. The representation of the player using an adaptive controller can become very complex and often only one dimensional. The loop used to describe this process is known as the biocybernetic loop. The biocybernetic loop describes the closed loop system that receives psychophysiological data from the player, transforms that data into a computerized response, which then shapes the future psychophysiological response from the player. A positive control loop tends towards instability as player software loop strives towards a higher standard of desirable performance. The physiological computer game may wish to incorporate both positive and negative loops into the adaptive controller.