автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование и синтез метода интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора

Унакафов Антон Михайлович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИНТЕЗ МЕТОДА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИРОВКИ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО САМОКОНТРОЛЯ ОПЕРАТОРА

Специальность: 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 ¡¡¡ЭЛ 2010

Таганрог - 2010

004607290

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Чернухин Юрий Викторович.

доктор технических наук, профессор Ромм Яков Евсеевич

кандидат физикогматематических наук, доцент Савицкий Олег Анатольевич

ООО «Центр тренажеростроения и подготовки персонала», г. Москва

Защита диссертации состоится 2010 г. в >и на заседании

диссертационного совета Д 212.208.22 Южного федерального университета по адресу: ауд. Д-406, пер. Некрасовский, 44, г. Таганрог, 347928.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке ЮФУ по адресу: ул. Пушкинская 148, г. Ростов-на Дону, 344000.

Автореферат разослан «Л» МрлЛ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.22, доктор технических наук, профессор , У А.Н. Целых

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время большое значение приобретает повышение работоспособности людей-операторов. Ошибки, связанные с переутомлением или неблагоприятным психологическим состоянием оператора могут приводить к материальным потерям, загрязнению окружающей среды и гибели людей. Для повышения эффективности и безопасности деятельности человека-оператора, необходимо контролировать и своевременно корректировать его психоэмоциональное состояние. Одним из эффективных способов такой коррекции является тренировка эмоционального самоконтроля (ТЭС) человека, реализующая биоуправление с обратной связью (БОС).

Методы поддержки процессов (ПП) ТЭС человека-оператора разрабатываются достаточно давно, однако эффективное использование большинства таких методов предполагает высокий профессиональный уровень психофизиолога, проводящего ТЭС. Данные обстоятельства обуславливают актуальность создания методов интеллектуальной ПП (ИПП) ТЭС человека-оператора, позволяющих упростить работу психофизиолога, приняв на себя часть его задач. На данный момент такие методы пока не созданы, и их разработка имеет высокую практическую значимость.

Одной из причин, тормозящих разработку методов ИПП ТЭС, является отсутствие достаточно полных и адекватных математических моделей физиологических показателей, используемых в качестве индикаторов БОС. Разработка таких моделей необходима для автоматизации индивидуальной настройки параметров ТЭС. В самом деле, если задание на тренировку будет слишком простым, то эффективность тренировки будет низкой, а если слишком сложным - то его выполнение может потребовать от тренирующегося чрезмерного напряжения и стать причиной ухудшения его состояния. Таким образом, методы ИПП ТЭС должны использовать математические модели физиологических показателей, обеспечивающие контроль и предсказание динамики этих показателей, и, на этой основе, автоматически формировать эффективные и безопасные для здоровья тренирующегося параметры ТЭС.

В связи с этим, цель данной диссертационной работы состоит в разработке математических моделей кожно-гальванической реакции (одного из наиболее информативных физиологических показателей), синтезе на основе этих моделей метода ИПП ТЭС человека-оператора и реализации разработанного метода в виде соответствующего комплекса программ.

Работа выполнена в соответствии с пунктами «Комплексное исследование научных и технических проблем с применением современной технологии математического моделирования и вычислительного эксперимента», «Реализация эффективных численных методов и алгоритмов в виде комплексов проблемно-ориентированных программ для проведения вычислительного эксперимента», «Разработка новых математических методов моделирования объектов и явлений, перечисленных в формуле специальности» паспорта специальности 05.13.18.

Основные задачи исследования:

- формализация требований, предъявляемых к методам ИПП ТЭС;

-разработка и исследование математических моделей кожно-гальванических реакций, обеспечивающих анализ и предсказание динамики их основных параметров по ходу курса ТЭС человека-оператора;

- разработка и исследование алгоритмов автоматической настройки параметров ТЭС, базирующихся на использовании разработанных моделей;

-разработка программных моделей интеллектуальной поддержки процессов ТЭС человека-оператора и их реализация в виде комплекса программ;

- экспериментальное исследование работоспособности и эффективности разработанного метода ИПП ТЭС человека-оператора.

Методы исследования. При работе над диссертацией использовались теоретические и экспериментальные методы исследования, с привлечением теории вероятностей, факторного анализа, теории случайных процессов, психофизиологии, теории разработки программного обеспечения.

Достоверность полученных подтверждается результатами проведенного автором теоретического анализа и экспериментального исследования разработанных методов, моделей и алгоритмов.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем.

1 Разработаны математические модели кожно-гальванических реакций человека, которые отличаются от известных учетом вероятностной составляющей кожно-гальванических реакций, что позволяет автоматизировать анализ и предсказание динамики базовых параметров кожно-гальванических реакций.

2 Синтезированы алгоритмы индивидуальной настройки параметров математических моделей кожно-гальванических реакций, которые отличаются от известных существенным снижением вычислительной сложности, что позволяет автоматизировать настройку параметров моделей.

3 Синтезированы алгоритмы настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля оператора, которые отличаются тем, что обеспечивают контроль эффективности и безопасности курса тренировки на основе разработанных математических моделей кожно-гальванических реакций.

4 Разработан метод интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора, который отличается от известных механизмами автоматической настройки методологических параметров, что позволило создать программный комплекс поддержки тренировки с минимизацией участия психофизиолога.

Практическая значимость. Разработан и практически реализован метод ИПП ТЭС, позволяющий упростить работу психофизиологов и повысить ее эффективность, а разработанные модели кожно-гальванических реакций человека могут быть использованы не только в разработанном методе ИПП ТЭС, но и в системах различного назначения (системы контроля состояния оператора, диагностические медицинские системы и т.п.).

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационных исследований были внедрены в ЗАО «ОКБ «Ритм» (г. Таганрог) при

разработке тренажера эмоционального самоконтроля человека-оператора «ИНТЭНС», что подтверждено соответствующим актом.

Положения, выносимые на защиту:

1 Математические модели кожно-гальванических реакций человека, учитывающие их вероятностную составляющую, что позволяет анализировать и предсказывать динамику основных параметров кожно-гальванических реакций по ходу курса тренировок эмоционального самоконтроля оператора.

2 Алгоритмы индивидуальной настройки параметров разработанных математических моделей кожно-гальванических реакций человека.

3 Алгоритмы и программные модели автоматической, безопасной для здоровья тренирующегося, настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля, основывающиеся на использовании математических моделей кожно-гальванических реакций.

4 Метод интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора, включающий в себя разработанные модели и алгоритмы и реализованный в виде программного комплекса.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции с международным участием «Медицинские информационные системы» МИС-2008 (Таганрог,

2008), VII Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии системный анализ и управление» (Таганрог, 2009), III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины» (Ростов-на-Дону,

2009), Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы адаптивной физической культуры, адаптивного спорта и физической реабилитации» (Краснодар, 2009), Всероссийской научно-технической конференции «Перспективы фундаментальной и прикладной науки в сфере медицинского приборостроения» Медприбор-2009 (Таганрог, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в числе которых 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 132 наименования, и пяти приложений. Основная часть работы изложена на 172-х страницах машинописного текста, который содержит 48 рисунков и 11 таблиц. Общий объем диссертации, включая приложения, составляет 200 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование актуальности работы, сформулированы цели и задачи исследования, определена научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава посвящена анализу состояния проблемы ПП ТЭС. Под ПП ТЭС понимается обеспечение проведение курса ТЭС, в частности, обработка физиологических показателей, подача раздражителей в соответствии с методикой ТЭС, предъявление тренируемому сигналов обратной связи и т.п.

Рассматриваются существующие подходы к вопросу ПП коррекции психоэмоционального состояния человека-оператора. Особое внимание уделяется методам ПП ТЭС, реализующим процедуры БОС-тренинга.

Рассматриваются общие принципы построения современных методов ПП ТЭС и предлагается их классификация. По степени индивидуализации воздействия можно выделить неадаптивную, адаптивную и интеллектуальную ПП ТЭС. В методах иеадаптивной ПП ТЭС отсутствует механизм коррекции процедуры ТЭС в зависимости от состояния тренируемого, что предполагает большую нагрузку на психофизиолога, проводящего тренировку. Методы адаптивной ПП ТЭС содержат механизм автоматической настройки воздействия в зависимости от состояния тренируемого. В методах интеллектуальной ПП (ИПП) ТЭС механизм автоматической настройки параметров тренировки позволяет оценивать состояние тренирующегося, вырабатывать тактику воздействия и, при необходимости, давать рекомендации психофизиологу или самому тренирующемуся (в случае самотренинга). Так как процедуры ТЭС должны быть не только эффективными, но и безопасными для здоровья тренирующегося, методы ИПП ТЭС должны обеспечивать контроль психоэмоционального состояния тренирующегося по ходу курса ТЭС и предотвращать чрезмерные тренировочные нагрузки. Решение этой задачи предполагает разработку математической модели физиологического параметра, используемого в качестве индикатора БОС.

Ставится задача разработки метода ИПП ТЭС.

Для того чтобы комплекс, реализующий разрабатываемый метод, был прост в эксплуатации и максимально автоматизирован, в качестве индикатора БОС и основного показателя психоэмоционального состояния человека-оператора выбрана кожно-гальваническая реакция (КГР). Показано, что для повышения точности оценки состояния тренирующегося в дополнение к КГР следует использовать канал фотоплетизмограммы (ФПГ).

Предлагается формальное описание КГР, основанное на выделении двух ее составляющих: КГР на раздражители SR(t) и спонтанных КГР (СКГР) Ss(t). Эти составляющие могут быть представлены как независимые, протекающие одновременно, процессы (1), при этом процесс СКГР носит случайный характер, что значительно затрудняет анализ КГР.

S(t) = SR(t)+Ss{t) (1)

Формализуется психофизиологическая методика проведения ТЭС, базирующаяся на методе, разработанном Е.И. Поповой.

В данном случае ТЭС состоит из трех этапов. На первом этапе добиваются угасания у тренирующегося ориентировочного рефлекса на два нейтральных раздражителя (звуковые сигналы высокого и низкого тона). Этап считается завершенным, если в начале очередного сеанса психоэмоциональная реакция на оба раздражителя достаточно слабая.

На втором этапе происходит выработка условного оборонительного рефлекса на сигнал высокого тона. Для этого его сопровождают дискомфортным

раздражителем (электровоздействие). Этап считается завершенным, если в начале очередного сеанса реакция на сигнал высокого тона (без дискомфортной стимуляции) значительно превосходит реакцию на сигнал низкого тона.

На третьем этапе происходит собственно процесс ТЭС: тренирующийся волевыми усилиями должен удерживать свои реакции на раздражители ниже предъявляемого ему порога. Если реакция на сигнал высокого тона будет ниже порога, то дискомфортного электровоздействия не последует. Если реакция превысит порог, подается электровоздействие. Этап и тренировка в целом считается завершенными, если за сеанс не было ни одного электровоздействия (снижающийся на каждом шаге порог не был превышен).

Формулируются требования к разрабатываемому методу ИПП ТЭС. В соответствии с предлагаемой методикой, ИПП ТЭС должна обеспечивать:

- оценку состояния тренирующегося и возможности проведения ТЭС;

- выбор этапа ТЭС, на основе формализации нечетких требований к угасанию КГР при переходе от первого этапа ко второму, и выработке рефлекса при переходе от второго этапа к третьему;

- автоматическую настройку параметров ТЭС, прежде всего - порога на третьем этапе.

Решение этих задач требует качественного анализа данных, поступающих от тренирующегося, и, прежде всего, - КГР. Так на сегодняшний день разработаны только модели формы КГР, ставится задача разработки математических моделей КГР, учитывающих их вероятностную составляющую (т.е. СКГР) и позволяющих автоматически оценивать состояние человека-оператора, принимать решения об этапе ТЭС, который ему следует проходить, а также осуществлять выбор параметров ТЭС.

Разработке математических моделей КГР и алгоритмов оценки психоэмоционального состояния тренирующегося посвящена вторая глава диссертационной работы.

В первой части этой главы решается задача моделирования СКГР с помощью концепции скрытых Марковских моделей (СММ). Целью моделирования является построение СММ, позволяющей для каждого тренирующегося генерировать «искусственные» СКГР Ss(t) . максимально близкие по свойствам к реальным СКГР Ss(t) данного человека. Анализ полученной СММ позволяет оценивать вклад, вносимый СКГР в КГР тренирующегося.

СКГР Ss(t) рассматривается как процесс, имеющий четыре глобальных состояния: покой (0), активация (1), переходной период (2), релаксация (3). Максимальные длительности состояний 1-3 Т{, Т2 и Т3 индивидуальны и являются входными параметрами модели. На основе экспериментальных данных, делается предположение о том, что вероятность пребывания процесса Ss(i) в глобальном состоянии / в течение к тактов, распределена по нормальному закону с математическим ожиданием 7]/2 и среднеквадратиче-ским отклонением TJ 6.

Обозначив к -ый такт пребывания процесса в глобальном состоянии I, как отдельное состояние Л,- * , можно представить состояния моделируемого процесса в виде схемы, изображенной на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема состояний скрытой Марковской модели СКГР

В соответствии с концепцией СММ, модель СКГР состоит из двух частей: модели изменения состояния СКГР и модели поведения СКГР в каждом из состояний. Зададим моделируемую временную последовательность СКГР §3(1) в состоянии следующим образом:

где В(1,к) - случайная функция, принимающая значение / с вероятностью ¿>,-¿(у), которая для каждого состояния вычисляется по формулам 3-4:

(2)

2

—/ ехР

У-0,5

2<г/

0,У<0

ьц 0')= / ехР

7-0,5

( \ 21

2 V * > у

<£с, г = 1..3, А: — 1..Э7 ,

(3)

(4)

где гп/>Л - средняя скорость изменения СКГР в состоянии , задаваемая

моделью формы КГР (формулы 5-7), а сг,, I = 0..3 характеризуют случайный компонент формы СКГР и являются входными параметрами модели.

ти =

(Тг-Л

V

'1

ехр(-~г)> 1\

т1,)

(Т2/4-7)

(4(7- + Г,-Г2/4))3 [ 4(у + ^ —Т2 /4)] схр

4

(5)

(6) (7)

Модель изменения состояния СКГР задаются схемой, приведен-

ной на рисунке 1 и вероятностями р1к. Вероятность перехода от покоя к активации р0>1 характеризует частоту возникновения СКГР и является входным

параметром модели СКГР. Остальные вероятности переходов рассчитываются с помощью формул 8-9:

1 - Рц-1

Р1Л-1

£+0,5

/ еХР

¿-0,5

6х

\2

-3

Л

А. 1

:1-

к-0,5

I еХР

к—1,5

6х

тГ

\2

6х Т,

-3

¿Х-

(8)

(9)

Для того чтобы сформулированная выше модель учитывала индивидуальные особенности СКГР конкретного человека, необходимо рассчитать значения входных параметров модели (ст0, а1, ст2, <т3, 7], Г2, Г3, р0д). Для

этого в рамках предлагаемого метода ИПП ТЭС разработана двухступенчатый алгоритм. На первом шаге этого алгоритма, на основе данных психологических тестов, по разработанным при участии автора [4] правилам, дается априорная оценка значений 7|, Т2, Т3, р01. На втором шаге, на основе анализа записей КГР человека, значения параметров модели уточняются до тех пор, пока вероятность генерирования СММ реальной записи СКГР не станет выше определенного порога. Если за заданное число циклов уточнения модели не удается достичь требуемого уровня вероятности генерирования реальной СКГР, делается заключение о том, что у данного человека высокая вариабельность СКГР и требуется дополнительное изучение его психоэмоционального состояния психофизиологом.

Разработанная модель СКГР позволяет оценивать такие параметры СКГР

как их среднее значение 5 и среднеквадратичное значение .

Раздел завершается исследованием эффективности модели СКГР на группе из десяти человек. Экспериментально показано, что модель СКГР после настройки параметров позволяет генерировать «искусственные» СКГР, параметры которых близки к параметрам СКГР данного человека, а также обеспечивает достаточно точную оценку среднего и среднеквадратичного значения СКГР. Данные обстоятельства подтверждают правильность сделанных при синтезе математической модели допущений.

Далее решается задача моделирования КГР человека при воздействии на него серии из п раздражителей. Выделяются дискомфортные и нейтральные раздражители. Реакция на нейтральные раздражители связана с ориентировочным рефлексом (реакция «Что это?»), а на дискомфортные - с оборонительным рефлексом.

Построение математических моделей КГР на раздражители проводилось при следующих предположениях:

1 Форма КГР на раздражитель (как нейтральный, так и дискомфортный) у здоровых людей меняется незначительно.

2 Изменениями задержки КГР тх и длительности КГР т2 можно пренебречь.

3 Амплитуда КГР А' при повторном предъявлении раздражителя снижается и может быть описана формулой А' — для безусловно-дискомфортных раздражителей, и А' = для нейтральных раздражителей, где А0 - начальный уровень КГР на данный раздражитель, Н -коэффициент угасания КГР на данный раздражитель, £ - случайная величина, = 0. Первая формула базируется на результатах, полученных C.L. Lim, вторая - группой А.Б. Трембача при участии автора [9].

4 При предъявлении раздражителей сериями, перерыв между которыми составляет несколько часов, имеет место восстановление КГР. Обозначив

амплитуду КГР на / -ую подачу раздражителя в j -ой серии как А''1, можно описать восстановление КГР формулами Л0,7 = А0 для безусловно-дискомфортных раздражителей и А0j А0 для нейтральных раздра-

жителей, где kdh - коэффициент восстановления.

Модель КГР на раздражители описывается формулой 10:

0, f £ |J(i(. + Tt+ !)..(*,•+т,+г2)

„__• 00)

A''J ■ F(t - - r,), t € |J('i + П + !)••('* ++ r2)

/=1

где - время подачи г -ого раздражителя, Рф - оценка формы КГР на раздражитель.

Для индивидуальной настройки значений параметров модели КГР на раздражители предлагается следующий алгоритм.

1 Номер шага построения модели ] устанавливается равным нулю. Задаются начальные значения параметров модели: т, = т2 = 0, А0 ~ 0, Н = 0,

— 1. Задается требуемая точность модели е € (0,1).

2 Проводится измерение КГР человека-оператора , в моменты времени ¡1, I = 1..л , п > 6, подаются раздражители. КГР на раздражители рассчитывается по формуле (?) = тах^5у'(/) — .

3 Определяется время начала (/6,-) и конца (£е,-) КГР на /' -ую подачу

раздражителя, г,:

1

;+1

Если

п 1=1

еще одна проверка модели.

/=1

>£Г, или

>т2

1

у+1

т2у + тах(Щ - /¿>) <=1..и

тах(/е;- — )

/=1.л

>£7-2, необходима

4 Формируется матрица Я-7 — | , состоящая из «образцов» КГР

7

на раздражитель - векторов г/ = ^+ г, + + т2 +1)^ , |Л| = 6

- количество используемых образцов. Форма КГР на раздражитель оценивается с помощью формулы:

Щ (АЛ(0+А^О) -тт (А^г) + \е2{1)))

т=

У + 1

тах тт (^(А^О+АаЮ))

где Щ - матрица, состоящая из нормированных и центрированных векторов

^»значения А,, А2, (/), е2{1) - результаты анализа Щ с помощью метода главных компонент.

Если А1+А2'<0.7, необходима еще одна проверка модели. Если при анализе следующей записи повторно выполняется неравенство А] + А2 < 0.7, делается заключение о необходимости дополнительной коррекции состояния тренирующегося перед проведением ТЭС, поскольку А! + А2 < 0.7 является признаком невроза.

5 Так как форма КГР предполагается известной и постоянной, то для минимизации влияния случайных факторов, значения А0 и Н рассчитываются не по амплитудам КГР, а через отношение площади КГР на I -ую подачу раздражителя к площади единичной реакции Ё^), обозначаемое М8СК( :

Л/5СД/ = —^-¿¿М- +т, + 0. 1 = Пп.

<=1

5.1 Для нейтральных раздражителей амплитуды КГР оцениваются как

1

J + ^

]Н +

1

И-'й

Ь.

МБСЩ

МБСЩ

, при у>0

кс!!> ~

5.2 Для безусловно-дискомфортных раздражителей А1'' — .

И—-

1

.Ж

\

5.3 Если

мюгЛ

¿4° + тещ 7 + 1

1—1

> еУ^Л''-' , то необходима еще одна про-

/=1 ' верка модели.

6 Результаты моделирования считаются приемлемыми, если ошибка моделирования г/.- = удовлетворяет неравенству г)<(£ + 1-\1 ~ А2),1—У]+т, +0)2 + . в

противном случае необходима еще одна проверка модели.

7 Если требуется еще одна проверка модели, то у = у +1 и происходит переход на пункт 2. Если у достигло максимального числа шагов моделирования и требуется дальнейшее уточнение модели, то делается вывод, что провести моделирование КГР на данный раздражитель не удалось.

Раздел завершается исследованием модели КГР, которое показывает ее работоспособность и эффективность, а также правильность сделанных при ее построении допущений. -

В завершении главы на основе полученных результатов предлагаются методы оценки психоэмоционального состояния человека-оператора по ходу курса ТЭС. Два из них основаны на оценке напряженности функционального

состояния (НФС) тренирующегося на каждом ] -ом сеансе г-ого этапа ТЭС. Предполагается, что известна последовательность фг'}, соответствующая верхней границе нормальной динамики фг'} по ходу курса ТЭС. Таким образом, ограничение, накладываемое на НФС тренирующегося, может быть записано в виде фг': < фг'}фа , где ф0 - начальное значение НФС.

Если в качестве индикатора НФС использовать среднюю длительность СКГР, ограничение на НФС тренирующегося принимает вид:

1

«о+ 32

1ТГ'1

,оТТ^2(иО-32Н32

Т".1 I т

А? + А<

<ф'\ (11)

где Т5 •■' - средняя длительность СКГР на j-ом сеансе г-ого этапа ТЭС, и0 - реактивная тревожность по Спилбергу-Ханину.

Если в качестве индикатора НФС использовать индекс напряженности Р.М. Баевского, рассчитываемый в ходе анализа ФПГ, ограничение НФС тренирующегося примет вид:

2ИНГ^ ^ _г,;-

' (12)

где ИНги - индекс напряженности, измеренный в течение у'-ого сеанса г -ого этапа ТЭС.

В завершении раздела формулируется концепция комплексного метода оценки состояния тренирующегося, который должен обеспечивать комплексную оценку психоэмоционального состояния человека-оператора.

В третьей главе разрабатываются алгоритмы и программные модели ИПП ТЭС человека-оператора.

На основе предложенных во второй главе моделей КГР и методов оценки психоэмоционального состояния человека-оператора, строится метод интеллектуального управления курсом ТЭС.

Введем следующие обозначения:

И^'1 - максимальное значение КГР на / -ую подачу нейтрального раздражителя (звуковой сигнал низкого тона) на ] -ом сеансе г -ого этапа ТЭС;

Я^'1 - максимальное значение КГР на / -ую подачу стимула (звукового сигнала высокого тона, который на первом этапе является нейтральным, а на втором и третьем - дискомфортным раздражителем) на )-ом сеансе г -ого этапа ТЭС; -

- число прохождений г-ото этапа ТЭС.

Ниже представлена алгоритм построения курса ТЭС.

1 Психологическое тестирование по опроснику Айзенка и тесту Спил-берга-Ханина. Построение начальной модели СКГР на основе априорных оценок ее основных параметров.

2 Предварительный этап: измерение КГР без стимуляции в течение 180 с.

Обработка данных: уточнение модели СКГР. Расчет начальных характеристик НФС: ЯЯ0Д и ЯЯ0,2, Г50л и Г50Д.

Расчет h^1 - максимального значения, которое может принимать СКГР на j -ом сеансе г -ого этапа с вероятностью, отличной от нулевой.

Условие перехода к следующему этапу: успешное построение модели СКГР.

3 Первый этап (угасание ориентировочного рефлекса): предъявление тренирующемуся в квазислучайном порядке N^ — 8.. 10 нейтральных раздражителей и iV]'-' = 8..10 стимулов.

Обработка данных: построение и коррекция моделей КГР на нейтральные раздражители и стимулы, определение параметров А^ , Н„ и А®, Я,, kdh. Перед каждым сеансом автоматически рассчитывается порог для перехода ко второму этапу h{:

h{ (13)

где а, - коэффициент, настраиваемый в ходе обучения метода. В режиме

обучения порог h{ может корректироваться психофизиологом.

Условие перехода к следующему этапу: успешное построение модели КГР на нейтральные раздражители и стимулы, выполнение в ходе очередного

Rl>JJ{t)<h{,i=T5&

j -ого сеанса условия __

RlJJ(t)<h{\l = l..NlJ

Особые ситуации. Если по итогам j -ого сеанса в режиме первого этапа

In

htf-S

имеет место неравенство _/ > —---, и перейти на второй этап не

Ь»

удалось, считается, что угасание ориентировочного рефлекса не происходит, проведение курса ТЭС невозможно.

4 Второй этап (выработка условного рефлекса): предъявление тренирующемуся в квазислучайном порядке ~Ы2п'} =8.. 10 нейтральных раздражите-

лей и Ы^'-* — 8..10 стимулов, причем стимулы сопровождаются действием дискомфортного раздражителя через фиксированное время т4 = 3 с.

Обработка данных: построение и коррекция модели КГР на дискомфортные раздражители, определение параметров , Н(1. После того, как модель построена, в начале каждого сеанса подается стимул, сопровождаемый дискомфортным раздражителем не через т^, а после завершения измерения реакции на стимул. Значение КГР на этот стимул й^'0 позволяет определить, насколько у тренирующегося выработался условный рефлекс. Перед каждым сеансом автоматически рассчитывается порог для перехода к

третьему этапу /¡2:

(14)

где а2~ коэффициент, настраиваемый в ходе обучения метода. В режиме обучения порог /г2 может корректироваться психофизиологом. Условие перехода к следующему этапу:

Особые ситуации. Если в ходе сеанса КГР на нейтральный раздражитель превысит порог ( Е.^'1 > Ь^'*), следует вернуться к первому этапу.

Если построение модели КГР на дискомфортные раздражители завершилось неуспешно, считается, что состояние тренирующегося нестабильно, проведение курса ТЭС невозможно.

5 Третий этап (выработка условного рефлекса): предъявление тренирующемуся в квазислучайном порядке — 8..10 нейтральных раздражителей и = 8..10 стимулов. Если реакция на стимул превышает порог (> Щ'1), производится подача дискомфортного раздражителя, порог не

изменяется (/¡/•'+1 = Ц''). В противном случае порог И^ пересчитывается по формуле 15, а подача раздражителя не производится.

А/1'41 = тах |(1 — а3 = (15)

Обработка данных: перед каждым сеансом рассчитывается начальное

значение порога = Л»-1 = .

Условие завершение этапа: КГР в ответ на все стимулы ] -ого сеанса

ниже порога: Я^'1 < Ц'1 для всех г = . В этом случае курс ТЭС в це-

лом также считается завершенным успешно.

Особые ситуации. Если в ходе сеанса КГР на нейтральный раздражитель превысит порог (И^'1 > ), следует вернуться к первому этапу.

Если в ходе любого этапа происходит такой рост НФС тренирующегося, что хотя бы одно из ограничений НФС перестает выполняться, курс останавливается до выявления причины повышен™ НФС.

Если проведение курса ТЭС было прервано, требуется анализ состояния тренирующегося психофизиологом.

Дается описание структуры метода ИПП ТЭС (рисунок 2), предлагаются алгоритмы и программные модели, обеспечивающие решение отдельных задач.

Настройка параметров стимуляции (громкость звуков, сила элекгровоздействия и т.п.)

Раздражители, обратная связь

Кожная проводимость, ФПГ

Электровоздействие

Программная модель обеспечения процесса тренировки

Проведение этапа, подача раздражителей,

стимулов и предъявление сигнала обратной связи.

КГР.ИН

Настройка параметров съема

Данные для анализа

Параметры тренировки, номер этапа

5

Программная модель съема и обработки данных

1 Обработка кожной

проводимости, выделение КГР.

2 Обработка ФПГ, расчет индекса

напряженности (ИН).

Программная модель управления

1 Принятие решения о возможности тренировки. 2 Выбор этапа тренировки.

3 Контроль состояния человека-оператора по ходу курса тренировок.

4 Расчет параметров тренировки.

Рисунок 2 - Схема взаимодействия программных моделей, составляющих

метод ИПП ТЭС

Рассматривается реализация разработанных программных моделей управления процессом ТЭС в средах MATLAB и Borland С++ Builder. Оценивается эффективность моделей путем сравнения генерируемых ими решений с решениями экспертов-психофизиологов. Доля решений метода ИПП ТЭС, не совпадавших с решениями экспертов незначительна, что свидетельствует об адекватности автоматической настройки параметров ТЭС.

Четвертая глава посвящена реализации разработанного метода ИПП ТЭС в рамках программно-аппаратного комплекса «ИНТЭНС» и исследованию эффективности ИПП ТЭС.

Приводится описание комплекса «ИНТЭНС» (рисунок За). Комплекс состоит из системы программной поддержки ТЭС (СПП ТЭС, рисунок 36), блока съема и стимуляции, функционирующего под управлением встроенного программного обеспечения (ВсПО), датчиков и стимулирующего электрода.

СПП ТЭС

Модули анализа

данных и

принята решений

*

Модули

математических

] моделей КГР

ВсПО

Модули взаимодействия с ВсПО

Модули аудиовизуальной индикации

Рисунок За - Состав комплекса «ИНТЭНС»

Модули управления

тренировкой *

Модули пользовательского интерфейса

Рисунок 36 - Структура программного комплекса «ИНТЭНС»

Кратко рассматривается аппаратное обеспечение комплекса, разработка которого лежит за рамками диссертационной работы. Дается описание ВсПО (реализующего программную модель съема и обработки данных) и СПП ТЭС (реализующей программные модели управления и обеспечения процесса тренировки). ВсПО разработано на языке С и, частично, ассемблер, объем кода -353 строки. СПП ТЭС разработано на языке С++ в рамках объектно-ориентированного подхода. Общий объем кода СПП ТЭС - 9100 строк.

Рассматривается программная реализация игрового представления БОС, обеспечивающего подъем мотивации тренирующегося и повышение его интереса к процессу ТЭС.

Проводится исследование эффективности разработанного метода ИПП ТЭС путем сравнения результатов ТЭС при использовании ИПП ТЭС в автоматическом режиме (индивидуальная настройка параметров и выбор этапа ТЭС осуществлялись программным комплексом без участия психофизиолога) с результатами ТЭС под управлением квалифицированного психофизиолога с использованием адаптивной ПП (АПП) ТЭС. В качестве метода АПП ТЭС выбран индивидуальный тренажер стрессоустойчивости по электро-кожному сопротивлению, разработанный ЗАО «ОКБ «РИТМ», Таганрог, как наиболее

близкий по реализуемой психофизиологической методике к предлагаемому методу ИПП ТЭС.

В исследовании участвовали две группы по десять человек. Эксперименты показали, что ИПП ТЭС, обеспечиваемая методом ИНТЭНС, позволяет добиться лучших результатов, чем адаптивная ПП ТЭС. В частности, за счет автоматической настройки параметров ТЭС при помощи разработанных моделей и алгоритмов, удалось более чем в 1,5 раза повысить процент людей, успешно прошедших курс ТЭС и сумевших добиться положительного результата (Рисунок 4а). При этом, за счет автоматизации процессов анализа состояния человека-оператора и настройки параметров ТЭС, заметно уменьшилось среднее время, затрачиваемое психофизиологом на каждого пациента (Рисунок 46).

129

84

АПП ТЭС ИПП ТЭС

Рисунок 4а - Сравнение эффективности ТЭС

АПП ТЭС ИПП ТЭС Рисунок 46 - Сравнение средних затрат времени специалиста на одного пациента (в минутах)

Таким образом, практическая эффективность разработанного метода ИПП ТЭС подтверждена экспериментально.

Глава завершается подведением итогов проведенных исследований и обзором перспектив дальнейшего развития методов ПП ТЭС человека-оператора.

В заключении перечислены основные результаты диссертационной работы.

В приложениях приведена методика расчета ряда параметров модели спонтанных КГР, а также основные фрагменты листинга программ, реализующих разработанный метод ИПП ТЭС. Кроме того, прилагаются акты о внедрении результатов диссертационной работы в ЗАО «ОКБ «Ритм» (г. Таганрог) и об апробации метода интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля человека в кубанском государственном университете физической культуры, спорта и туризма.,

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Разработан метод интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля человека-оператора, обеспечивающий автоматизацию настройки параметров тренировки на основе анализа психоэмоционального состояния тренирующегося.

2 Разработаны математические модели кожно-гальванических реакций человека, обеспечивающие анализ психоэмоционального состояния оператора,

оценку и предсказание ряда параметров, используемых в методе интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля.

3 Разработан алгоритм автоматической настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля оператора, позволяющий проводить процедуры как автоматически, так и при участии специалиста с возможностью обучения алгоритма.

4 Разработаны и реализованы в виде комплекса программ алгоритмы и программные модели, обеспечивающие интеллектуальную поддержку процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

5 Проведены теоретические и практические исследования разработанного метода, подтвердившие его эффективность - доля операторов, сумевших успешно пройти курс тренировок, оказалась в 1,6 раза выше, чем при использовании метода адаптивной поддержки процессов тренировки, а среднее время, затрачиваемое психофизиологом на каждого оператора, сократилось в 1,5 раза.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1 Унакафов А.М. Адаптивный метод программно-аппаратной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля человека // Известия ЮФУ, Технические науки, №6. Тематический выпуск: «Медицинские информационные системы». Таганрог: изд-во ТТИ ЮФУ.-200В г. - с. 37-41.

2 Унакафов А.М., Патана Е.И. Построение модели эмоционального состояния пациента на основе анализа кожно-гальванической реакции // Известия ЮФУ, Технические науки, №6. Тематический выпуск: «Медицинские информационные системы». Таганрог: изд-во ТТИ ЮФУ. - 2008 г. - с. 41-44.

3 Унакафов А.М. Программная модель комплексной диагностики состояния пациента //Программные продукты и системы, №1. Тверь: изд-во НИИ «Цен-трпрограммсистем». - 2009. - с. 89-91.

4 Унакафов А.М., Непышная Т.Г. Исследование связи темперамента человека с частотой спонтанных кожно-гальванических реакций // Известия Южного Федерального Университета. Технические науки, №9. Тематический выпуск: «Перспективы медицинского приборостроения». Таганрог: изд-во ТГИ ЮФУ. -2009 г.-с. 181-186.

5 Чернухин Ю.В., Унакафов А.М. Классификация и анализ методов программно-аппаратной поддержки процедур тренинга эмоционального самоконтроля человека // Информационно-управляющие системы, №1. Санкт-Петербург, изд-во "Политехника". - 2010 г. - с. 39-44.

6 Унакафов А.М. Математическая модель спонтанных реакций кожной проводимости человека // Математическое моделирование, Т.22, №4. Москва, Академиздатцентр «Наука». - 2010 г. - с. 57-66.

В других изданиях:

7 Unakafov A.M. Analysis and Modeling of the Galvanic Skin Response Spontaneous Component in the context of Intelligent Biofeedback Systems Development // Measurement Science Review, vol 9, Jfe2. Warsaw: Versita. - 2009. - pp 36-41.

- 1 ; г'

8 Унакафов A.M., Патана Е.И., Непышная Т.Г. Связь параметров спонтанной активности электро-кожной проводимости человека с особенностями его личности // Психология сегодня: теория, образование и практика / Отв. ред. A.JI. Журавлева, Е.А. Сергиенко, A.B. Карпова. М.: Изд-во «Институт психологии РАН».-2009.-с. 613-616.

9 Унакафов М.А., Унакафов А.М. Использование новых технологий в спорте и адаптивной физической культуре // Труды Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы адаптивной физической культуры, адаптивного спорта и физической реабилитации». Под редакцией профессора А.Б. Трембача. Краснодар: КГУФКСТ. - 2009 г. - с. 249-252.

10 Унакафов М.А., Трембач Г.А., Коротько Г.Ф., Унакафов А.М Метод адаптивного поведенческого биоуправления и перспективы его использования в лечении функциональных и психосоматических заболеваний // Труды Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы адаптивной физической культуры, адаптивного спорта и физической реабилитации». Под редакцией профессора А.Б. Трембача. Краснодар: КГУФКСТ. - 2009 г. - с. 245-248.

11 Унакафов A.M., Лушняк O.A. Исследование динамики параметров кожно-гальванической реакции на безусловно-дискомфортные раздражители // Труды Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы адаптивной физической культуры, адаптивного спорта и физической реабилитации». Под редакцией профессора А.Б. Трембача. Краснодар: КГУФКСТ. - 2009 г. - с. 252-256.

12 Унакафов А.М., Чернухин Ю.В. Методы программно-аппаратной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля: от адаптивных к интеллектуальным // Материалы III Международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины", Ростов-на-Дону: изд-во СКНЦ ВШ ЮФУ. - 2009 г. - с. 278-279.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично автору принадлежат следующие результаты: в [2,4, 8] - математические модели спонтанных кож-но-гальванических реакций, программные модели, позволяющие рассчитывать параметры реакций, результаты обработки экспериментальных данных с помощью статистических методов; в [5, 12] - концепция метода ИПП ТЭС; в [9] - анализ особенностей комплекса «ИНТЭНС», обеспечивающих возможность его применения в спорте и адаптивной физической культуре; в [10] -программная реализация метода адаптивного поведенческого биоуправления с обратной связью; в [11] - математическая модель динамики реакций на дискомфортные раздражители.

Типография ТТИ ЮФУ, ГСП 17 А, Таганрог, ул. Энгельса, 1. Заказ №/^Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕТОДОВ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИРОВКИ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО САМОКОНТРОЛЯ ОПЕРАТОРА.

1.1 Классификация методов поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

1.2 Описание методики тренировки эмоционального самоконтроля и используемых физиологических показателей состояния оператора.

1.3 Постановка задачи разработки метода интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

1.4 Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КОЖНО-ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И АЛГОРИТМОВ ОЦЕНКИ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА.

2.1 Разработка и исследование математической модели спонтанных кожно-гальванических реакций.

2.1.1 Разработка модели спонтанных кожно-гальванических реакций.

2.1.2 Анализ зависимости характеристик спонтанных кожно-гальванических реакций человека от его психологических особенностей и актуального состояния.

2.1.3 Настройка параметров математической модели спонтанных кожно-гальванических реакций.

2.1.4 Исследование модели спонтанных кожно-гальванических реакций.

2.2 Разработка и исследование математической модели кожно-гальванических реакций на раздражители.

2.2.1 Моделирование формы кожно-гальванических реакций.

2.2.2 Моделирование амплитуды кожно-гальванических реакций.

2.2.3 Настройка параметров математической модели кожно-гальванических реакций на раздражители.

2.2.4 Исследование модели кожно-гальванических реакций на раздражители.

2.3 Разработка алгоритмов оценки психоэмоционального состояния оператора.

2.4 Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНЫХ МОДЕЛЕЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИРОВКИ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО САМОКОНТРОЛЯ ОПЕРАТОРА.

3.1 Разработка алгоритмов управления тренировкой эмоционального самоконтроля оператора.

3.1.1 Разработка процедуры принятия решений о переходе между этапами тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

3.1.2 Разработка алгоритма управления выработкой навыка эмоционального самоконтроля.

3.1.3 Разработка алгоритма и построения индивидуального курса тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

3.1.4 Разработка алгоритмов автоматической настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

3.2 Разработка программной модели съема и обработки данных.

3.3 Разработка программной модели обеспечения процесса тренировки.

3.4 Исследование алгоритмов и программных моделей поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

3.4.1 Реализация программных моделей поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

3.4.2 Исследование программной модели автоматической настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

3.4.3 Исследование программной модели построения курса тренировок эмоционального самоконтроля оператора.

3.5 Выводы.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИРОВКИ ЭМОЦИОНАЛЬНОГО САМОКОНТРОЛЯ ОПЕРАТОРА.

4.1 Реализация метода интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора в тренажере «ИНТЭНС».

4.1.1 Разработка встроенного программного обеспечения тренажера « ИНТЭНС».

4.1.2 Разработка системы программной поддержки тренировки эмоционального самоконтроля.

4.1.3 Разработка программного обеспечения, реализующего игровое представление биоуправления с обратной связью.

4.2 Исследование эффективности метода интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

4.3 Перспективы развития методов поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

4.4 Выводы.

Актуальность работы. В настоящее время в связи с расширением использования различных автоматизированных систем, большое значение приобретает задача обеспечения работоспособности операторов, управляющих этими системами. Ошибки, связанные с утомлением, болезнью или неблагоприятным психологическим состоянием оператора, может привести к материальным потерям, загрязнению окружающей среды и гибели людей.

Для обеспечения эффективности деятельности человека-оператора (в дальнейшем — оператора), необходимо контролировать его функциональное состояние и, при отклонениях от нормы, своевременно корректировать его.

Методы контроля функционального состояния оператора начали разрабатываться еще в семидесятых годах XX века, и в настоящее время эта проблема исследована достаточно полно. В литературе (в частности, в работах [29, 80]) описаны десятки конкретных методов и приемов, рекомендуемых для использования в диагностических целях. В качестве индикаторов функционального состояния рассматриваются разнообразные физиологические показатели: электроэнцефалограмма, электромиограмма, кожно-гальваническая реакция, частота сердечных сокращений, тонус сосудов, величина диаметра зрачка и многие другие.

Однако проблема обеспечения эффективности коррекции функционального состояния в настоящее время продолжает оставаться актуальной, так как существующие методы, как правило, либо сложны в использовании, либо неэффективны. Прежде всего, это касается заблаговременной коррекции, которая позволяет обеспечить восстановление оператора и подготовку его к работе.

Известно [106, 118], что отклонения функционального состояния оператора от нормы часто связаны с психологическими проблемами либо напрямую (утомление, стресс), либо опосредованно (психосоматические заболевания). Прежде всего, это относится к людям, работающим в условиях повышенного риска и нервного напряжения (операторов электростанций, авиадиспетчеров и т.д.). Для операторов, помимо стрессов, связанных со здоровьем, личной жизнью и т.д., характерны профессиональные стрессы [10], причиной которых являются умственное и физическое напряжение, страх сделать ошибку, утомление от монотонной работы, а также стрессы, косвенно связанные с профессиональной деятельностью (конфликты в коллективе, неудовлетворенность уровнем заработной платы).

Исследованию стресса, его причин и возможных последствий посвящено множество работ [24, 26, 48, 49, 109, 116]. В этих работах, в частности в [24, 109], было показано, что фармакологический подход к лечению психологических расстройств имеет множество недостатков, таких как недостаточная продолжительность действия, побочные эффекты, неоднозначное воздействие на психологическое состояние человека и т.п. К тому же, бороться с последствиями психологических расстройств и стрессов, как правило, значительно сложнее, чем предотвращать их [81, 98]. В связи с этим в последние годы активно развиваются немедикаментозные методы, обеспечивающие коррекцию психоэмоционального состояния человека, профилактику стрессов и психологических расстройств. Одним из эффективных способов такой коррекции является тренировка эмоционального самоконтроля (ТЭС) человека, реализующая биоуправление с обратной связью (БОС).

Навык эмоционального самоконтроля особенно важен для операторов. Владение этим навыком позволяет оператору не только улучшить свое психоэмоциональное состояние, но и научиться действовать в сложных ситуациях осознанно, а не рефлекторно. Так, например, при возникновении нештатной, непривычной ситуации, оператор может растеряться, начать паниковать. Не владея навыком самоконтроля, оператору будет сложно «взять себя в руки» и действовать адекватно. Напротив, если оператор способен контролировать свои эмоции, ему будет легче принять правильное решение в стрессовой ситуации.

В настоящее время в медицине широко применяются математические методы и информационные технологии. Так, методы поддержки процессов ТЭС оператора, описанные в работах [2, 41], начали разрабатываться еще в конце 1980-х годов и в настоящее время реализованные на их основе программноаппаратные комплексы, успешно применяются специалистами-психофизиологами.

Тем не менее, для достижения максимального и устойчивого эффекта, специалисту приходится комбинировать различные методики и осуществлять настройку ряда параметров. Это предполагает высокий профессиональный уровень психофизиолога, хорошую интуицию и способность творчески воспринимать полученную информацию. Такими качествами обладают далеко не все практикующие специалисты и, в результате, многие известные компьютеризированные методы коррекции психоэмоционального состояния не находят широкого применения.

Данные обстоятельства обуславливают актуальность создания методов интеллектуальной поддержки процессов (ИПП) ТЭС оператора, позволяющих упростить работу психофизиолога, приняв на себя часть его задач. На данный момент такие методы пока не созданы, и их разработка имеет высокую практическую значимость.

Одной из причин, тормозящих разработку методов ИПП ТЭС, является отсутствие достаточно полных и адекватных математических моделей физиологических показателей, используемых в качестве индикаторов БОС. Разработка таких моделей необходима для автоматизации индивидуальной настройки параметров ТЭС. В самом деле, если задание на тренировку будет слишком простым, то эффективность тренировки будет низкой, а если слишком сложным - то его выполнение может потребовать от тренирующегося чрезмерного напряжения и стать причиной ухудшения его состояния. Таким образом, методы ИПП ТЭС должны использовать математические модели физиологических показателей, обеспечивающие контроль и предсказание динамики этих показателей, и, на этой основе, автоматически формировать эффективные и безопасные для здоровья тренирующегося параметры ТЭС.

В связи с этим, цель данной диссертационной работы состоит в разработке математических моделей кожно-гальванической реакции (одного из наиболее информативных физиологических показателей), синтезе на основе этих моделей метода ИПП ТЭС человека-оператора и реализации разработанного метода в виде соответствующего комплекса программ.

Работа выполнена в соответствии с пунктами «.Комплексное исследование научных и технических проблем с применением современной технологии математического моделирования и вычислительного эксперимента.», «.Реализация эффективных численных методов и алгоритмов в виде комплексов проблемно-ориентированных программ для проведения вычислительного эксперимента.», «.Разработка новых математических методов моделирования объектов и явлений, перечисленных в формуле специальности.» паспорта специальности 05.13.18.

Основные задачи исследования:

- формализация требований, предъявляемых к методам ИПП ТЭС;

- разработка и исследование математических моделей кожно-гальванических реакций человека, обеспечивающих анализ и предсказание динамики их основных параметров по ходу курса ТЭС оператора;

- разработка и исследование алгоритмов автоматической настройки параметров ТЭС, базирующихся на использовании разработанных моделей;

- разработка программных моделей интеллектуальной поддержки процессов ТЭС оператора и их реализация в виде комплекса программ;

- экспериментальное исследование работоспособности и эффективности разработанного метода ИПП ТЭС оператора.

Методы исследования. При работе над диссертацией использовались теоретические и экспериментальные методы исследования, с привлечением теории вероятностей, факторного анализа, теории случайных процессов, психофизиологии, теории разработки программного обеспечения.

Достоверность полученных результатов подтверждается результатами проведенного автором теоретического анализа и экспериментального исследования разработанных методов, моделей и алгоритмов.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем.

1 Разработаны математические модели кожно-гальванических реакций человека, которые отличаются от известных учетом вероятностной составляющей кожно-гальванических реакций, что позволяет автоматизировать анализ и предсказание динамики базовых параметров кожно-гальванических реакций.

2 Синтезированы алгоритмы индивидуальной настройки параметров математических моделей кожно-гальванических реакций, которые отличаются от известных существенным снижением вычислительной сложности, что позволяет автоматизировать настройку параметров моделей.

3 Синтезированы алгоритмы настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля оператора, которые отличаются тем, что обеспечивают контроль эффективности и безопасности курса тренировки на основе разработанных математических моделей кожно-гальванических реакций.

4 Разработан метод интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора, который отличается от известных механизмами автоматической настройки методологических параметров, что позволило создать программный комплекс поддержки тренировки с минимизацией участия психофизиолога.

Практическая значимость. Разработанный и практически реализованный метод ИПП ТЭС позволяет упростить работу психофизиологов и повысить ее эффективность, а разработанные модели кожно-гальванических реакций человека могут быть использованы не только в разработанном методе ИПП ТЭС, но и в системах различного назначения (системы контроля состояния оператора, диагностические медицинские системы и т.п.).

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационных исследований были внедрены в ЗАО «ОКБ «Ритм» (г. Таганрог) при разработке тренажера эмоционального самоконтроля «ИНТЭНС», что подтверждено соответствующим актом.

Положения, выносимые на защиту:

1 Математические модели кожно-гальванических реакций человека, учитывающие их вероятностную составляющую, что позволяет анализировать и предсказывать динамику основных параметров кожно-гальванических реакций по ходу курса тренировок эмоционального самоконтроля оператора.

2 Алгоритмы индивидуальной настройки параметров разработанных математических моделей кожно-гальванических реакций человека.

3 Алгоритмы и программные модели автоматической, безопасной для здоровья тренирующегося, настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля, основывающиеся на использовании математических моделей кожно-гальванических реакций.

4 Метод интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора, включающий в себя разработанные модели и алгоритмы и реализованный в виде программного комплекса.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на LIII научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Таганрогского технологического института Южного федерального университета (Таганрог, 2008), Всероссийской конференции с международным участием «Медицинские информационные системы» МИС-2008 (Таганрог, 2008), VII Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии системный анализ и управление» (Таганрог, 2009), III Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины» (Ростов-на-Дону, 2009), Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы адаптивной физической культуры, адаптивного спорта и физической реабилитации» (Краснодар, 2009), Всероссийской научно-технической конференции «Перспективы фундаментальной и прикладной науки в сфере медицинского приборостроения» Медприбор-2009 (Таганрог, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в числе которых 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 132 наименования, и пяти приложений. Основная часть работы изложена на 172-х страницах машинописного текста, который содержит 48 рисунков и 11 таблиц. Общий объем диссертации, включая приложения, составляет 200 страниц.

4.4 Выводы

1 Разработанный метод интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора реализуем в виде программного комплекса. Описание такого комплекса, разработанного автором, приведено в разделе 4.1.

2 Проведенное исследование разработанного метода показало его высокую эффективность - доля операторов, сумевших успешно пройти курс тренировок, оказалась в 1.6 раза выше, чем при использовании метода адаптивной поддержки процессов тренировки, а среднее время, затрачиваемое психофизиологом на каждого человека-оператора, сократилось в 1.5 раза. Результаты исследования более подробно описаны в разделе 4.2.

3 Основными направлениями совершенствования предложенного метода являются увеличение числа возможных методик тренировки с автоматическим выбором методики, наиболее подходящей для конкретного оператора, а также дальнейшая автоматизация процесса тренировки.

158

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Коротко перечислим основные результаты диссертационной работы.

1 Разработан метод интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора, обеспечивающий автоматизацию настройки параметров тренировки на основе анализа психоэмоционального состояния тренирующегося.

2 Разработаны математические модели кожно-гальванических реакций человека, обеспечивающие анализ психоэмоционального состояния оператора, оценку и предсказание ряда параметров, используемых в методе интеллектуальной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля.

3 Разработан алгоритм автоматической настройки параметров тренировки эмоционального самоконтроля оператора, позволяющий проводить процедуры как автоматически, так и при участии специалиста с возможностью обучения алгоритма.

4 Разработаны и реализованы в виде комплекса программ алгоритмы и программные модели, обеспечивающие интеллектуальную поддержку процессов тренировки эмоционального самоконтроля оператора.

5 Проведены теоретические и практические исследования разработанного метода, подтвердившие его эффективность - доля операторов, сумевших успешно пройти курс тренировок, оказалась в 1,6 раза выше, чем при использовании метода адаптивной поддержки процессов тренировки, а среднее время, затрачиваемое психофизиологом на каждого оператора, сократилось в 1,5 раза.

1. Адамова Р.Ю., Пракопчик И.В. Использование тренажёра стрессоустойчи-вости «ИНТЭНС» у пациентов с ишемической болезнью сердца // Вестник Смоленской государственной академии. 2009. - №2. - с.4.

2. Адамчук А.В., Захаров С.М., Скоморохов А.А. Полифункциональный мультипараметрический реабилитационный комплекс для биоуправления // Сборник трудов "Биоуправление-4. Теория и практика". Новосибирск: ИЭРИС, 2002. - с. 287-291.

3. Алдерсонс А.А. Механизмы электродермальных реакций. Рига: Зинатне, 1985.-129 с.

4. Баевский P.M., Иванов Г.Г. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения // Ультразвуковая функциональная диагностика. 2001. - №3. - с. 108-127.

5. Баевский P.M. Кибернетический анализ процессов управления сердечным ритмом / Актуальные проблемы физиологии и патологии кровообращения. -М.: Медицина, 1976.-е. 161-175.

6. Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. 220с.

7. Балин В.Д., Гайда В.К., Горбачевский В.К. Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии: учебное пособие / Под общ. ред. Крылова А.А., Моничева С.А. СПб.: Питер, 2000. - 560 с.

8. Боголюбов В.М., Зубкова С.М. Пути оптимизации параметров физиотерапевтических воздействий // Вопросы курортологии, 1998. №2. - С.3-6.

9. Бодров В.А. Изучение проблемы информационного стресса человека-оператора // Физиология человека. 2000. - Т.26. - №5. - с. 111-118. (20)

10. Бодров В.А. Информационный стресс: учебное пособие для вузов. -М.: ПЕР СЭ, 2000.-352 с.

11. Большой психологический словарь / под. ред. Зинченко В.П., Мещеряковой Б.Г. М.: Прайм-ЕВРОЗНАК, 2006. - 672 с.

12. Браверман Э.М., Мучник И.Б. Структурные методы обработки эмпирических данных. М: Наука, 1983. - 464 с.

13. Владимирский Б.М., Сухов А.Г. Принципы немедикаментозной неинва-зивной коррекции боли // Известия Южного Федерального Университета, Технические науки. 2008. - №6 - с. 20-23.

14. Горбань А.Н. Нейроинформатика / Горбань А.Н., Дунин-Барковский В.Л., Кирдин А.Н., Миркес Е.М., Новоходько А.Ю., Россиев Д.А., Терехов С.А., Сенашова М.Ю., Царегородцев В.Г. Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. - 296с.

15. Городецкий И.Г., Городецкая Е.Н., Мацкевич В.А., Чунтул А.В., Якимович Н.В. Оценка применения прибора «СКЭНАР» в качестве нового метода повышения работоспособности // Известия Южного Федерального Университета, Технические науки. 2009. - №9. - с. 57-64.

16. Городецкий И.Г., Захаров Е.С., Скоморохов А.А. Адаптивная модель совмещённой деятельности человека оператора в составе программно-аппаратного комплекса Реакор // Известия ТРТУ. 2004. - №6. - с. 36-39.

17. Грановская P.M. Восприятие и модели памяти. Л.:Наука, 1974. - 362с.

18. Гринберг Я.З. СКЭНАР-терапия: эффективность с позиций методов электролечения // СКЭНАР-терапия, СКЭНАР-экспертиза: Сборник статей. Выпуск 2, Таганрог, 1996 . с. 18-33.

19. Ефимов В.М., Галактионов Ю.К., Шушпанов Н.Ф. Анализ и прогноз временных рядов методом главных компонент. Новосибирск: Наука, сибирское отделение, 1988. - 71 с.

20. Захарова В.В., Журавель Ф.А., Трофимов О.Е. Программы многоканального мониторинга и регистрации, визуализации и обработки данных в сеансах БОС // Сборник трудов "Биоуправление-4. Теория и практика". Новосибирск: ИЭРИС, 2002. - с. 60-68.

21. Ищенко Л.Н., Шевьев П.П. Автоматизированный комплекс для многопараметрического анализа сигнала кожно-гальванического рефлекса. // Медицинская техника. 1989. - №.3. - с. 50-53.

22. Калашникова И.Г., Сорокина Н.Д. Биоэлектрические корреляты личностной тревожности двух сильных типов высшей нервной деятельности // Журнал высшей нервной деятельности. 1995. - №4. - с. 661-669.

23. Каплан А.Я. Вариабельность ритма сердца и характер обратной связи по результату операторской деятельности у человека // Журнал высшей нервной деятельности. 1999. - Т.48. - с. 345-350.

24. Каплан А.Я. Человек тревожный (Homo anxius): в поисках гармонии // Материалы 7-го Междисциплинарного симпозиума: Психофизиология стресса. М.: МГУ, 2003. - с. 29-32.

25. Карпов JI.E., Юдин В.Н. Адаптивное управление по прецедентам, основанное на классификации состояний управляемых объектов // Труды ИСП РАН.-2007.-Т. 13.-Часть 2.-е. 135-155.

26. Лазарус Р.С. Индивидуальная чувствительность и устойчивость к психологическому стрессу // Психологические факторы на работе и охрана здоровья. -М.: Женева, 1989.-е. 121-126.

27. Лебедев В.Б., Парашин В.Б., Сергеев И.К. Вариабельность параметров кровообращения при интеллектуальных тестах и физической нагрузке // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. - №10. - с. 60-64.

28. Леонова А.Б. Психодиагностика функциональных состояний человека. -М.: МГУ, 1984.-200 с.

29. Лужнов П.В., Шамкина Л.А., Парашин В.Б. Разработка метода анализа вариабельности сердечного ритма при психофизиологических пробах для детекции эмоционально значимых стимулов // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2005. - №10. - с. 49-56.

30. Медведев В.Н. Экстремальные состояния в процессе деятельности / под. ред Медведев В.И; Физиология трудовой деятельности. СПБ: Наука, 1993.-521с.

31. Мельников В.М., Ямпольский JI.T. Введение в экспериментальную психологию личности. М.: Просвещение, 1985. - 319с.

32. Наатанен Р., Алхо К., Соме М. Мозговые механизмы селективного внимания / Ред. Ломов Б.Ф.; Материалы финско-советского симпозиума "Когнитивная психология". М., Наука, 1986. 204 с.

33. Наследов А.Д. Математические методы психологического исследования. -М.: Речь, 2004. 392с.

34. Новиков B.C., Горанчук В.В., Шустов Е.Б. Физиология экстремальных состояний. СПБ: Наука, 1998. - 248с.

35. Парин В.В., Баевский P.M., Волков Ю.Н., Газенко О.Г. Космическая кардиология. Л.: Медицина, 1967. 206с.

36. Полищук А.П., Семериков С.А. Событийно-ориентированное программирование. Кривой Рог: КГПУ, 2001. 336 с.

37. Попова Е. И., Малютин В. М. Способ снижения эмоционального напряжения и устройство для его осуществления // Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2035892, опубликованное 27.05.1995.

38. Попова Е.И., Тытарь А.Д., Адамчук А.В., Цыганенкова Н.М. Способ регуляции эмоционального напряжения и устройство для его осуществления //

39. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1482718 опубликованное 01.02.1989.

40. Практическая психодиагностика. Методики и тесты: учебное пособие / под ред. Райгородского Д.Я. Самара: «БАХРАХ», 1998. - 672 с.

41. Психотерапевтическая энциклопедия. / Под ред. Карвасарского Б.Д. 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Питер, 2006. - 944с.

42. Рабинер JI.P. Скрытые марковские модели и их применение в избранных приложениях при распознавании речи: Обзор // Труды ИИЭР. 1989. - т. 77.-№2.-30с.

43. Разумов А.Н., Фомин М.И. Неспецифическое восстановление здоровья -основа лечебного процесса. М.: МАКС Пресс, 2008. 360 с.

44. Редько Н.Г., Джафарова О.А., Бахтина И.А. Эффективность игрового биоуправления при лечении и реабилитации психосоматических заболеваний // Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2007. - Т. 5. -Вып. 2. - с. 33-36.

45. Рутман Э. М. , Кочубей Б. И. , Шеварев Ю. Н. Индивидуальные различия в реакциях на индифферентные и неприятные стимулы // Вопросы психологии. 1984. -№1. - с. 95-102.

46. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медицина, 1960. - 54 с.

47. Селье Г. Стресс без дистресса. М.: Прогресс, 1979. - 124 с.

48. Серова Е.Н., Иванов Ю.П. Кожно-гальваническая реакция: теория и новые методические подходы // Медицинские науки. 2007. - № 5. -с. 52-56.

49. Скоморохов А.А., Захаров С.М. Эгоскопия основные принципы и технология работы. Известия Южного федерального университета. Технические науки. - 2009. - № 9. - с. 153-159.

50. Соколов Е.Н. Восприятие и условный рефлекс. М.: Изд-во МГУ, 1958. -333с.

51. Сохадзе Э.М., Хиченко В.И., Штарк М.Б. Биологическая обратная связь: анализ тенденций экспериментальных исследований и клинического применения // Биоуправление: теория и практика, Новосибирск: Наука, 1988. -с. 7-16.

52. Суворов Н.Б. Информационная составляющая в биоуправлении функциональным состоянием человека // «Информационно-управляющие системы» 2002. - № 1. — с. 57-64.

53. Суворов Н.Б., Фролова Н.Л., Чекрыжкин Г.М. Способ функциональной психофизиологической коррекции состояния человека и диагностики в процессе коррекции // Патент РФ № 2221477, 20.01.2004.

54. Суходоев В.В. Оценка компонентов активации психофизиологического состояния человека по кожно-гальванической реакции. // Психологический журнал. 1997.-Т. 18.-№5.-с. 305-328.

55. Трембач А.Б., Трембач Г.А., Унакафов М.А. Лечение синдрома раздраженного кишечника с помощью тренажера «ИНТЭКС» // Известия Южного Федерального Университета, Технические науки. 2008. - №6. - с. 140-144.

56. Трембач Г.А., Коротько Г.Ф. Использование адаптивного биоуправления с обратной связью в лечении синдрома раздраженного кишечника // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2009. - №1. - с. 67-71.

57. Унакафов A.M. Адаптивный метод программно-аппаратной поддержки процессов тренировки эмоционального самоконтроля человека. Известия Южного Федерального Университета, Технические науки. 2008. - №6. -с. 37-41.

58. Унакафов A.M. Математическая модель спонтанных реакций кожной проводимости человека // Математическое моделирование. 2010. - Т.22. -№4. - с. 57-66.

59. Унакафов A.M. Программная модель комплексной диагностики состояния пациента // Программные продукты и системы. 2009. - №1. - с. 89-91.

60. Унакафов A.M., Непышная Т.Г. Исследование связи темперамента человека с частотой спонтанных кожно-гальванических реакций // Известия Южного Федерального Университета, Технические науки. 2009. - №9. - с. 181-186.

61. Унакафов A.M., Патана Е.И. Построение модели эмоционального состояния пациента на основе анализа кожно-гальванической реакции // Известия Южного Федерального Университета, Технические науки. 2008. - №6. -с. 41-44.

62. Унакафов М.А. Способ тренировки адаптационных механизмов личности к стрессовым ситуациям и устройство для его реализации // Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2251972, опубликованное 20.05.2005г.

63. Федотчев А.И., Бондарь А.Т., Ким Е.В. Адаптивное биоуправление с обратной связью и контроль функционального состояния человека // Успехи физиологических наук. 2002. - Т.ЗЗ. - №3, с. 79-96.

64. Чернухин Ю.В. Искусственный интеллект и нейрокомпьютеры. Таганрог: ТРТУ, 1997.-273 с.

65. Чернухин Ю.В., Унакафов A.M. Классификация и анализ методов программно-аппаратной поддержки процедур тренинга эмоционального самоконтроля человека // Информационно-управляющие системы. 2010. - №1. - с. 39-44.

66. Чораян О.Г., Айдаркин Е.К., Чораян И.О. Индивидуально-типологические особенности регуляции и взаимодействия функциональных систем в разных режимах деятельности (обзор) // Валеология. 2001. - № 2. - с.4-16.

67. Штарк М., Шварц М. Некоторые аспекты биоуправления в интерпретации редакторов (вместо предисловия). Сборник трудов "Биоуправление-4. Теория и практика". Новосибирск: ИЭРИС, 2002. - с. 3-7.

68. Щербатых Ю.В. Связь особенностей личности студентов-медиков с активностью вегетативной нервной системы // Психологический журнал. 2002. -№1. - с. 118-122.

69. Ban Т.А., Choi S.M., Lehmann Н.Е., Adamo E. Conditional reflex studies in depression // Canadian Psychiatric Association Journal. 1966. - Vol. 11. - p. 100-104.

70. Cacioppo J.T., Tassinary, L.G. Inferring psychological significance from physiological signals // American Psychologist. 1990. - Vol 45. - Iss. 1. - p. 16-28.

71. Cook J.D., Hepworth S J., Wall T.D., Warr P.B. The experience of work: A compendium and review of 249 measures and their use. London: Academic Press, 1981.-293 pp.

72. Сох Т., Ferguson E. Individual Differences, stress and coping / Cooper C.L., Payne R. (Eds.); Personality and Stress: Individual Differences in the Stress Process. Chichester: Wiley, 1991. - p. 7-30.

73. Dawson, M., Schell A.M., Filion D.L. The electrodermal system / Cacioppo J.T., Tassinary L.G. (Eds); Handbook of Psychophysiology, 2nd Ed. New York: Cambridge University Press, 2000. - p. 200-223.

74. Dollins A.B., Kraphol D.J., Dutton D.W. A comparison of computer programs designed to evaluate psychophysiological detection of deception examinations: Bakeoff// Polygraph. 2000. - vol. 29. - Iss. 3. p.237-257.

75. Donat, D.C., McCullough J.P. Psychophysiological discriminants of depression at rest and in response to stress // Journal of Clinical Psychology. 1983. - Vol. 39.-p. 315-320.

76. DorschF., Hacker H., StapfK.-H. Dorsch Psychologisches Worterbuch. Bern: Huber, 1994.- 1172 p.

77. Elie В., Guiheneuc P., Sympathetic skin response: normal results in different experimental conditions // Electroencephalograph Clinical Neurophysiology. -1990. Vol. 76. - p. 258-267.

78. Fernandez R., Picard R.W. Signal Processing for Recognition of Human Frustration // Proceedings of IEEE ICASSP '98, Seattle, 1997. Vol. 6. - p. 3773-3776.

79. Fernandez R. Stochastic Modeling of Physiological Signals with Hidden Markov Models: A Step Toward Frustration Detection in Human-Computer Interfaces. -Master Thesis. Massachusetts Institute of Technology, 1997. 43 p.

80. Gamboa H., Fred A.L.N., An Electrodermal Activity Psychophysiologic Model // Proceedings International Educational and Networking Forum for eHealth, Telemedicine and Health ICT Med-e-Tel. -Luxembourg, 2007. - p. 60-64.

81. Green E.E., Green A.M., Walters E.D. Biofeedback for mind/body self-regulation: Healing and creativity / Peper E., Ancoli S., Quinn M. (eds); Mind/body integration. Essential readings in biofeedback. New-York, London: Plenum Press, 1979.-p. 125-139.

82. Grillon C., Ameli R. Conditioned inhibition of fear-potentiated startle and skin conductance in humans // Psychophysiology. 2001. - Vol. 38. - p. 807-815.

83. Gruzelier J.H. Bilateral asymmetry of skin conductance orienting activity and levels in schizophrenics // Biological Psychology. 1973. - Vol. 1. - p. 21-41.

84. Jensen H.H., Hasle N., Birket-Smith M. Electrodermal lability in anxiety disorders // Scandinavian Journal of Psychology. 1996. - Vol. 37. - p. 103-108.

85. Lacey, J.I., Lacey, B.C. The relationship of resting autonomic activity to motor impulsivity // Research publications Association for Research in Nervous and Mental Disease. - 1958. - Vol. 36. - p. 144-209.

86. Lader M.H. Palmar skin conductance measures in anxiety and phobic states // Journal of Psychosomatic Research. 1967. - Vol. 11. - p. 271-281.

87. Lehrer P.M, Carr, R.E., Woolfolk R., Sargunaraj D. Stress Management techniques: Are they all equivalent, or do they have specific effects. Biofeedback and Self-Regulation. 1994. - Vol. 19. - Iss. 4. - p. 353-401.

88. Lehrer P.M. Emotionally triggered asthma: a review of research literature and somehypothesis for self-regulation therapies // Applied Psychophysiology and Biofeedback. 1998. - Vol. 32. - Iss. 4. - p. 13-41.

89. Lim C.L., Gordon E., Harris A., Bahramali H., Li W.M., Manor В., Rennie C. Electrodermal activity in schizophrenia: a quantitative study using a short inter-stimulus paradigm // Biological Psychiatry. Vol. 45. - Iss. 1. - p. 127-135.

90. Lim C.L., Gordon E., Rennie C., Wright J.J., Bahramali H., Li W.M., Clouston P., Morris J.G.L. Dynamics of SCR, EEG and ERP activity in an oddball paradigm with short interstimulus intervals // Psychophysiology. 1999. - Vol. 36. -p. 543-551.

91. Michael L. Ereignisbezogene Hautleitfahigkeitsreaktionen als Indikatoren fur Aufmerksamkeitswechsel. Dr. phil. Dissertation, Freie Universitat Berlin, 2008.- 183S.

92. Montgomery G.T. Slowed respiration training // Biofeedback and Self-Regulation. 1994. - Vol. 19. - Iss. 3. - p. 211-226.

93. Moss D. Heart Rate Variability (HRV) Biofeedback // Psychophysiology today. 2004. - Vol.1. - p. 4-12.

94. Nikula R. Psychological correlates of non-specific skin conductance responses // Psychophysiology. 1991. - Vol. 28. - Iss. 1. - p. 86-90.

95. Operator Functional State Assessment RTO Technical Report TR-HFM-104, URL: http://www.rta.nato.int/Pubs/IlDP.asp?RDP=RTO-TR-HFM-104 (дата обращения: 16.10.2009).

96. Peavey B.S., Lawlis G.F., Goven A. Biofeedback-assisted relaxation: effects on phagocytic capacity // Biofeedback Self-Regulation. 1985. - Vol.10. -Iss. l.-p. 33-47.

97. Pellow S., File S.E. Is toflsopam an atypical anxiolytic I I Neuroscience Biobe-havioral Review. 1986. - Vol. 10. - p. 221-227. '

98. Prentky R.A., Salzman L.F., Klein R.H. Habituation and conditioning of skin conductance responses in children at risk // Schizophrenia bulletin. 1981. -Vol. 7. - Iss. 2.-p. 281-291.

99. Principles of Psychophysiology. Physical, social, and inferential elements / Ed. Cacioppo J.T., Tassinary L.G. New York: Cambridge University Press, 1990. -305p.

100. Rabiner L.R., Juang B.H. An introduction to hidden Markov models // IEEE ASSP Magazine. 1986. - Vol. 3. - p. 4-16.

101. Roth W. Т., Ehlers A., Taylor C.B., Margraf J., Agras W.S. Skin conductance habituation in panic disorder patients // Biological Psychiatry. 1990. - Vol. 27. -Iss. 11.-p. 1231-1243.

102. Scarpa A., RaineA., Venables P. H., MednickS. A. Heart rate and skin conductance in behaviorally inhibited Mauritian children // Journal of Abnormal Psychology.-1997.-Vol. 106.-Iss. 2.-p. 182-190.

103. Schandry, R. Lehrbuch Psychophysiologie. Korperliche Indikatoren psychi-schen Geschehens. Weinheim, 1998. 192p.

104. Scott R., Howard A. Models of Stress / Levine S., Scotch N.A. (Eds.); Social Stress. Chicago: Aldine, 1970. - p. 270-273.

105. Shell A.M., Dawson M.E., Filion D.L. Psychophysiological correlates of elec-trodermal lability // Psyhophysiology. 1983. - Vol. 20. - p. 498.

106. Shirom A. Burnout in work organizations / Cooper C.L., Robertson I. (Eds.); International Review of Industrial and Organizational Psychology. Chichester: Wiley, 1989.-p. 26-48.

107. Slavkovic A. Evaluating Polygraph Data. Technical Report 766. Carnegie Mellon University, Department of Statistics Web site. URL: http://www.stat.cmu.edu/tr/tr766/tr766.pdf (дата обращения 11.04.2009).

108. Suvorov N.B. Psychophysiological Training of operators in adaptive biofeedback cardiorhythm control // The Spanish Journal of Psychology. 2006. - Vol. 9.-Iss. 2.-p. 193-200.

109. Tarvainen M.P., Estimation Methods for Nonstationary Biosignals. Ph.D. Thesis, University of Kuopio, Finland, 2004. - 138p.

110. Thatcher R.W. EEG operant conditioning (biofeedback) for traumatic brain injury // Clinical Electroencephalography. 2000. - Vol. 31. - Iss. 1. - p. 38-44.

111. The Polygraph and Lie Detection. Committee to Review the Scientific Evidence on the Polygraph. Division of Behavioral and Social Sciences and Education. Washington: The National Academies Press, 2003. 398 p.

112. Unakafov A. Analysis and Modeling of the Galvanic Skin Response Spontaneous Component in the context of Intelligent Biofeedback Systems Development // Measurement Science Review. 2009. - Vol 9. - Iss.2. - p. 36-41.

113. Uncini A., Pullman S., Lovelace R., Gambi D. The sympathetic skin response: normal values, elucidation of afferent components and application limits // Journal of the Neurological Science. 1988. - Vol. 87. - p. 299-306.

114. Valkonen-Korhonen M. Information Processing in Acute Psychosis. Doctoral dissertation, Kuopio University, 2003. - 146 p.

115. Vossel G. Elektrodermale Labilitat. Ein Beitrag zur Differentiellen Psychophysiologic. Gottingen: Hogrefe, 1990. - 288 S.

116. Vossel G., Zimmer H. Psychometric properties of non-specific electrodermal response frequency for an ample of male students // International Journal of Psy-chophysiology. 1990. - Vol. 10. - Iss. 1. - p. 69-73.

117. Wolfersdorf M. Hoffnungslosigkeit, Suizidalitat und Psychophysiolo-gie bei Depression // Suizidprophylaxe. 1996. - Vol. 4. - S. 148-152.

118. Wood M., Forbes A., Rhys K. Methods and devices for relieving stress I I United States Patent, Publication Number W0/2005/089856, 29.09.2005.

119. Zolten A. J. Constructive integration of learning theory and phenomenological approaches to biofeedback training // Biofeedback Self-Regulation. 1989. -Vol.14.-Iss. 2.-p. 89-99.173