Психофизиология: связь психики и тела

Введение

Психофизиология (от греческого ψῡχή, psȳkhē, "дыхание, жизнь, душа"; φύσις, physis, "природа, происхождение"; и λογία, logia) – это раздел психологии, изучающий физиологические основы психических процессов. Если в 1960-х и 1970-х годах психофизиология представляла собой широкую область исследований, то сейчас она стала достаточно специализированной, различаясь по методам, темам исследований и научным традициям. Методы включают в себя сочетание электрофизиологических методов (например, ЭЭГ), нейровизуализации (МРТ, ПЭТ) и нейрохимии. Области исследований разделились на подспециальности, такие как социальная, спортивная, когнитивная, кардиоваскулярная, клиническая и другие направления психофизиологии.

Предыстория

Некоторым людям трудно отличить психофизиолога от физиологического психолога – это две совершенно разные перспективы. Психологи могут интересоваться причинами нашего страха перед пауками, а физиологи – системой ввода-вывода миндалевидного тела. Психофизиолог попытается установить связь между этими двумя аспектами. Психофизиологи обычно изучают психологическую и физиологическую взаимосвязь на здоровых людях. Если ранние психофизиологи почти всегда исследовали влияние психологических состояний на физиологические реакции, то с 1970-х годов они также часто изучают влияние физиологических состояний и систем на психологические состояния и процессы. Именно такой подход к изучению взаимодействия разума и тела делает психофизиологов уникальными. Исторически большинство психофизиологов изучали физиологические реакции и органы, иннервируемые автономной нервной системой. В последнее время психофизиологи в равной степени, а возможно и больше, заинтересованы в центральной нервной системе, исследуя кортикальные потенциалы мозга, такие как различные типы потенциалов, связанных с событиями (ERP), мозговые волны и используя передовые технологии, такие как функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI), МРТ, ПЭТ, МЭГ и другие методы нейровизуализации. Психофизиолог может изучить, как воздействие стрессовой ситуации повлияет на сердечно-сосудистую систему, например, вызовет изменение частоты сердечных сокращений (ЧСС), вазодилатацию/вазоконстрикцию, сократимость миокарда или ударный объем. Области пересечения интересов психофизиологов и физиологических психологов могут включать наблюдение за тем, как одно сердечно-сосудистое событие влияет на другое сердечно-сосудистое или эндокринное событие, или как активация одной нервной структуры мозга оказывает возбуждающее действие на другую нервную структуру, что, в свою очередь, вызывает ингибирующий эффект в другой системе. Часто физиологические психологи изучают эффекты на инфрагуманных субъектах, используя хирургические или инвазивные методы. Психофизиология тесно связана с нейронаукой, которая в основном занимается взаимосвязью между психологическими событиями и процессами мозга. Психофизиология также связана с медицинскими дисциплинами, такими как эндокринология, психосоматика и психофармакология. Если до 1940-х годов психофизиология была дисциплиной, стоящей в стороне от основных направлений психологической и медицинской науки, то в последнее время она оказалась на стыке этих наук, и ее популярность и значимость возросли по мере осознания взаимосвязи разума и тела.

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.

Эмоции как пример психофизиологических исследований

Психофизиология изучает множество аспектов поведения, и эмоции являются наиболее распространенным примером. Давно известно, что эмоциональные эпизоды частично формируются физиологическими реакциями. Первые работы, связавшие эмоции с психофизиологией, начались с исследований, направленных на выявление устойчивых реакций автономной нервной системы (АНС) на отдельные эмоциональные состояния. Например, гнев может проявляться определенным набором физиологических реакций, таких как увеличение сердечного выброса и высокое диастолическое кровяное давление, что позволило бы лучше понять закономерности и предсказывать эмоциональные реакции. Некоторые исследования смогли выявить устойчивые модели реакций АНС, соответствующие конкретным эмоциям в определенных контекстах, как, например, в раннем исследовании Пола Экмана и его коллег в 1983 году: "Эмоционально-специфическая активность в автономной нервной системе генерировалась путем создания лицевых прототипов эмоций, формируемых мышца за мышцей, и путем воспроизведения прошлых эмоциональных переживаний. Автономная активность, которую это вызывало, различала не только положительные и отрицательные эмоции, но и между различными отрицательными эмоциями". Однако, по мере проведения большего количества исследований, была обнаружена большая вариабельность в реакциях АНС на отдельные эмоциональные стимулы, как среди разных людей, так и во времени у одних и тех же людей, и в значительной степени между социальными группами. Некоторые из этих различий можно объяснить такими факторами, как метод стимуляции, контекст исследования или классификация стимулов, которые могут изменить воспринимаемый сценарий или эмоциональный отклик. Однако было также установлено, что характеристики самого участника могут влиять на реакции АНС. Такие факторы, как базовый уровень возбуждения во время эксперимента или между попытками, выученные или условные реакции на определенные стимулы, диапазон и максимальный уровень воздействия АНС, а также индивидуальная внимательность, могут изменять физиологические реакции в лабораторных условиях. Даже, казалось бы, отдельные эмоциональные состояния не проявляют специфичности. Например, некоторые исследователи эмоциональных типов считают, что страх имеет подтипы, включающие бегство или замирание, каждый из которых может иметь различные физиологические паттерны и потенциально различные нейронные схемы. Таким образом, невозможно установить однозначную корреляцию между конкретными паттернами автономной нервной системы и отдельными эмоциями, что заставляет теоретики эмоций пересматривать классические определения эмоций.

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.

Психофизиологические выводы и физиологические компьютерные игры

Физиологические вычисления представляют собой категорию аффективных вычислений, включающую адаптацию программного обеспечения в реальном времени к психофизиологической активности пользователя. Основная цель – создание компьютера, реагирующего на эмоции, когнитивные процессы и мотивацию пользователя. Подход заключается в обеспечении неявной и симметричной коммуникации между человеком и компьютером, предоставляя программному обеспечению доступ к репрезентации психологического состояния пользователя. Существует несколько возможных методов представления психологического состояния пользователя (обсуждаются на странице, посвященной аффективным вычислениям). Преимущества использования психофизиологических показателей заключаются в непрерывности их изменений, скрытом и неявном характере измерений, а также в том, что они являются единственным доступным источником данных при взаимодействии пользователя с компьютером без использования явных средств коммуникации или устройств ввода. Эти системы основаны на предположении, что психофизиологический показатель является точным отображением соответствующего психологического измерения, такого как умственное напряжение, вовлеченность в задачу и фрустрация. Физиологические вычислительные системы содержат элемент, который можно назвать адаптивным контроллером, используемый для представления пользователя (игрока). Этот адаптивный контроллер представляет собой процесс принятия решений, лежащий в основе адаптации программного обеспечения. В простейшем случае адаптивные контроллеры выражаются в виде логических утверждений. Адаптивные контроллеры охватывают не только правила принятия решений, но и психофизиологические выводы, подразумеваемые в количественной оценке пороговых значений, используемых для активации этих правил. Репрезентация пользователя с помощью адаптивного контроллера может быть очень сложной и часто ограничивается одной размерностью. Процесс, описывающий это взаимодействие, известен как биокибернетическая петля. Биокибернетическая петля описывает систему с обратной связью, которая получает психофизиологические данные от пользователя, преобразует их в компьютеризированный ответ, который, в свою очередь, формирует будущую психофизиологическую реакцию пользователя. Петля положительной обратной связи склонна к нестабильности, поскольку программный цикл пользователя стремится к более высокому уровню желаемой производительности. Физиологическая компьютерная игра может включать как петли положительной, так и отрицательной обратной связи в адаптивный контроллер.

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.